半導體器件的電壓控制設備的製作方法

2024-02-04 14:03:15

專利名稱：半導體器件的電壓控制設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體器件的電壓控制設備。
背景技術：
電荷泵可輸出電壓量大於從電源提供的電壓的正高電壓或負高電壓。例
如，電荷泵可用在半導體器件(例如，DRAM或其它類似半導體器件)的負 偏壓發生器中。電荷泵可用在這樣的電壓發生器中，所述電壓發生器在 EPROM、 EEPROM、快閃記憶體元件或其它類似器件的單元中產生用以寫入/擦除 數據的電壓。電荷泵也可用在需要比系統電壓大的電壓的部件的DC-DC轉 換器中。
圖1是示出正高電壓電荷泵的電路圖。正高電壓電荷泵電路可包括電 源VDD、 二極體單元110、電容器單元120、時鐘單元130和輸出端VOUT 140。電源VDD可用作產生正高電壓的電源。
二極體單元110可包括正向連接至輸入電源VDD的二極體Dll。 二極 管D12、 D13、 D14和D15可正向依次串聯。
電容器單元120可包括並聯配置的電容器Cll、 C12、 C13和C14。電 容器Cll、 C12、 C13和C14可分別連接至二極體Dll、 D12、 D13和D14 的輸出。時鐘單元130中的第一時鐘信號CLK1可連接至電容器Cll和C13。 時鐘單元130中的第二時鐘信號CLK2可連接至電容器C12和C14。例如， 節點Nll可連接至二極體Dll的輸出、二極體D12的輸入和電容器C11的 一端；電容器Cll的另一端可連接至第一時鐘信號CLK1。節點N12可連接 至二極體D12的輸出、二極體D13的輸入和電容器C12的一端；電容器C12 的另一端可連接至第二時鐘信號CLK2。節點N13可連接至二極體D13的輸 出、二極體D14的輸入和電容器C13的一端；電容器C13的另一端可連接 至第一時鐘信號CLK1。節點N14可連接至二極體D14的輸出、二極體D15 的輸入和電容器C14的一端；電容器C14的另一端可連接至第二時鐘信號
CLK2。輸出端VOUT 140可輸出由泵操作產生的正高電壓。
圖2示出第一時鐘信號CLK1和第二時鐘信號CLK2的時序圖。第一時 鍾信號CLK1和第二時鐘信號CLK2可以異相180° 。
為了說明和簡化，假設二極體Dll、 D12、 D13、 D14和D15的閾值電 壓Vth相同，然而所屬領域的普通技術人員可以理解的是這些閾值電壓可以 不同。如圖2的時鐘輸入圖實例所示，在CLK1時間段內可向電容器Cll的 一端輸入VSS (例如，地標電壓(ground level voltage))。可向二極體Dll 輸入電壓VDD並且可從二極體Dll輸出電壓VDD-Vth;換句話說，從二極 管Dll輸出的電壓減少了閾值電壓Vth。因此，在節點Nil的電壓是 VDD-Vth。在時間段T1期間，電容器Cll中的充電電量可以是Q1=C11X {(VDD-Vth)-VSS}。
如圖2的時鐘輸入圖實例所示，當CLK1在時間段T2中時，將電壓VDD 輸入至與CLKl連接的電容器Cll的端子。電容器Cll的電容可保持恆定。 因此，節點N11在時間段T2期間變為2VDD-Vth。在時間段T2期間，可向 與CLK2連接的電容器C12的端子輸入VSS (例如，地標電壓)。二極體 D12可向節點N12輸出大小為節點Nil的電壓減去Vth的電壓(即， 2VDD-2Vth)。因此，在電容器C12中充電的電量可以是Q2=C12X {(2VDD-2Vth)-VSS}。
如圖2的時鐘輸入圖實例所示，在時間段T3期間，將CLK2的電壓VDD 輸入至電容器C12。在時間段T3期間，由於在電容器C12中充電的電量恆 定，所以節點N12的電壓變為VDD (電容器C12的CLK2端的電壓電平) 加2VDD-2Vth (電容器C12的電壓電荷)，g卩3VDD-2Vth。在時間段T3期 間，向電容器C13輸入來自CLK1的VSS (即，地標電壓)。因此，二極體 D13可輸出電壓3VDD-3Vth。因此，在電容器C13中充電的電量可以是 Q3=C13 X {(3VDD-3Vth)-VSS}。
當時鐘CLK1、 CKL2連續輸入時，輸出端VOUT 140可輸出電壓 5VDD-5Vth。因此，正高電壓電荷泵可產生大於輸入電壓VDD的電壓。圖3 是正高電壓電荷泵的模擬示圖。
圖4是示出負高電壓電荷泵的電路圖。負高電壓電荷泵電路可包括電 源VSS、二極體單元210、電容器單元220、時鐘單元230和輸出端VOUT 240。
電源VSS可用作產生負高電壓的電源。
二極體單元210可包括負向連接至輸入電源VSS的二極體D21。 二極體 D22、 D23、 D24和D25可負向依次串聯。電容器單元220可包括彼此並聯 的電容器C21、 C22、 C23禾nC24。電容器C21、 C22、 C23和C24可分別連 接至二極體D21、 D22、 D23和D24的輸入端。時鐘單元230中的第一時鐘 信號CLK1可連接至電容器C21和C23。時鐘單元230中的第二時鐘信號 CLK2可連接至電容器C22和C24。例如，電容器C21的一端連接至節點 N21，另一端連接至CLK1。電容器C22的一端連接至節點N22，另一端連 接至CLK2。電容器C23的一端連接至節點N23，另一端連接至CLK1。電 容器C24的一端連接至節點N24，另一端連接至CLK2。第一時鐘信號CLK1 和第二時鐘信號CLK2的時序圖在圖2中示出。第一時鐘信號CLK1和第二 時鐘信號CLK2可以異相180° 。
輸出端VOUT 240可輸出由泵操作產生的負高電壓。負高電壓電荷泵的 操作通常與正高電壓電荷泵的操作相反。例如，二極體的連接方向以及輸入 電源是相反的。圖5是負高電壓電荷泵的模擬示圖。
如果設備需要正電荷泵和負電荷泵，則該設備應包括用於每一功能的電 荷泵電路。例如，設備需要的電路包含有圖1中所示的正電荷泵電路和圖2 中所示的負電荷泵電路。然而，具有兩種不同電荷泵電路使得在晶片上對系 統小型化時造成複雜化。分開的電荷泵電路均需要用以調節期望電壓電平的 調節器，從而使得在晶片上對系統小型化時造成複雜化。
正高壓電荷泵和負高壓電荷泵可用作獨立的設備。由於每一設備專用於 正電荷泵送或負電荷泵送，所以產品靈活性受到限制。由於每一類型的電荷 泵需要獨立設計和檢驗，使得開發成本造成無謂浪費。

發明內容
本發明實施例涉及一種晶片上的小型化系統，其將正高電壓電荷泵和負 高電壓電荷泵整合至一個泵電路中並共享組件。本發明實施例涉及半導體器
件中的電壓控制設備，其可包括以下組件中的至少一個第一和第二輸入/ 輸出單元，其能夠輸入或輸出電壓；電壓升壓器(booster)，其從第一和第 二輸入/輸出單元中的一個接收電壓並使其升高，以及從另一輸入/輸出單元
輸出升高的電壓；輸出選擇器，其從電壓升壓器接收升高的電壓，並選擇輸 出正電壓或負電壓中的任一個電壓；輸出控制器，其從電壓升壓器接收升高 的電壓，以及控制和/或調節輸出電壓；輸出單元，其輸出所產生的輸出電壓。


圖1示出正高電壓電荷泵的電路圖。
圖2示出時鐘輸入圖。
圖3示出正高電壓電荷泵的模擬示圖。
圖4示出負高電壓電荷泵的電路圖。
圖5示出負高電壓電荷泵的模擬示圖。
圖6A示出根據本發明實施例的電壓控制設備的框圖。
圖6B示出根據本發明實施例的電壓控制設備的電路圖。
圖7示出根據本發明實施例的泵開關的電路圖。
圖8示出根據本發明實施例的電荷泵的正高電壓模擬的結果圖。
圖9示出根據本發明實施例的電荷泵的負高電壓模擬的結果圖。
圖IO示出根據本發明實施例的調節器的電路圖。
圖11示出根據本發明實施例的電荷泵和調節器的負高電壓模擬的結果 示圖。
圖12示出根據本發明實施例的電荷泵和調節器的負高電壓模擬的結果圖。
具體實施例方式
圖6A示出根據本發明實施例的半導體器件的電壓控制設備。第一輸入/ 輸出單元12可接收電源VDD，並且可輸出負高電壓。第二輸入/輸出單元 ll可接收電源VSS，並且可輸出正高電壓。電壓升壓器20可電連接至第一 輸入/輸出單元11和第二輸入/輸出單元12。電壓升壓器20可從第一輸入/ 輸出單元11和第二輸入/輸出單元12其中之一接收電壓輸入。電壓升壓器 20可升高輸入電壓，並將升高後的電壓輸出。
輸出選擇器30可從電壓升壓器20接收升高後的電壓。輸出選擇器30 可選擇正電壓或負電壓其中之一輸出。輸出控制器40可從電壓升壓器20接
收升高後的電壓，和/或調節輸出電壓。輸出單元50可輸出所產生的輸出電 壓。
圖6B示出根據本發明實施例的半導體器件的電壓控制設備的電路。圖
6B中的輸入/輸出端VEE320可由圖6A中的第一輸入/輸出單元12表示。圖 6B中的輸入/輸出端VPP310可由圖6A中的第二輸入/輸出單元11表示。圖 6B中的VOUT 330可由圖6A中的輸出單元50表示。圖6B中的二極體單元 410、時鐘單元430、電容器單元420可由圖6A中的電壓升壓器20表示。 二極體單元410可包括多個二極體D31、 D32、 D33、 D34和D35。電容器單 元可包括多個電容器C31、 C32、 C33和C34。所屬領域普通技術人員可以 理解的是在電容器單元或二極體單元中可使用任意數量的電容器或二極體。 圖6B中的泵開關440可由圖6A中的輸出選擇器30表示。根據本發明 實施例，泵開關440在負電荷泵操作中可輸出負高電壓作為VOUT 330。根 據本發明實施例，泵開關440在正電荷泵操作中可輸出正高電壓作為VOUT 330。
圖6B中的VREF 340 (例如，基準電壓輸入單元)可由圖6A中的輸出 控制器40表示。可向VREF 340輸入基準電壓。調節器450和VOUT 330 可輸出從輸入/輸出端310或輸入/輸出端320輸入的電壓。
圖6B中的電荷泵單元500可由圖6A中的第一輸入/輸出單元11、第二 輸入/輸出單元12、電壓升壓器20和輸出選擇器30表示。圖6B中的調節器 單元50可由圖6A中的輸出控制器40表示。
電荷泵單元500可包括輸入/輸出端VEE 320。 VEE 320在正電荷泵送操 作期間可接收電壓VDD。 VEE 320在負電荷泵送操作(negative charge pumping operation)期間可輸出負高電壓。輸入/輸出端VPP 310在正電荷泵 送操作期間可輸出正高電壓。輸入/輸出端VPP 310在負電荷泵送操作期間可 接收電壓VSS。根據本發明實施例，電荷泵單元500可包括二極體單元410、 電容器單元420、時鐘單元430、泵開關440和輸出端VOUT 330。電源VDD 可用作在正電荷泵送操作期間產生正高電壓的電源。
二極體單元410可通過以與在正高電壓電荷泵中使用的方向相反的方向 連接來用作負高電壓電荷泵。例如，在本發明實施例中，正電荷泵送處理可 泵送在VEE 320開始和在VPP 310結束的正電壓，而負電荷泵送處理可泵送
在VPP310開始和在VEE320結束的負電壓。因此，在本發明實施例中，二 極管單元410可用作正電荷泵和負電荷泵。在本發明實施例中，在正電荷泵 和負電荷泵中使用二極體單元410的優點在於可減少組件數量(並減少生產 組件的製造步驟)，從而降低成本。
電容器420可依次連接至二極體單元410的二極體之間的每條線。例如， 電容器C31可連接至二極體D31的輸入端和二極體D32的輸出端。電容器 C32可連接至二極體D32的輸入端和二極體D33的輸出端。電容器C33可 連接至二極體D33的輸入端和二極體D34的輸出端。電容器C34可連接至 二極體D34的輸入端和二極體D35的輸出端。
時鐘單元430中的第一時鐘信號CLK1和第二時鐘信號CLK2可交替連 接至電容器420的各電容器。例如，CLK1可連接至電容器C32和C34，而 CLK2可連接至電容器C31和C33。根據本發明實施例，在圖2中示出第一 時鐘信號CLK1和第二時鐘信號CLK2的時序圖。如圖2中所示，CLK1和 CLK2具有相差180。的相位。
泵開關440可從輸入/輸出端VPP 310和輸入/輸出端VEE 320接收電壓。 泵開關440可根據電荷泵的操作模式選擇VPP 310或VEE 320中的一個輸出 至VOUT 330。例如，如果電荷泵用作正電荷泵，則VOUT 330可通過泵開 關440連接至VPP310,而VEE將與VOUT 330斷開。如果電荷泵用作負電 荷泵，則VOUT 330可連接至VEE320，而VPP將與VOUT 330斷開。根據 本發明實施例，圖7示出泵開關440的示例性電路結構。
調節器單元510可包括輸入端VREF 340，其可接收基準電壓信號。調 節器單元510可耦合至VEE 320和VPP 310。調節器單元510可連接至VOUT 330。
為了說明和簡化，可假設二極體D31、 D32、 D33、 D34和D35的閾值 電壓Vth相同。然而所屬領域的普通技術人員可以理解的是二極體D31、D32、 D33、 D34和D35可具有不同的閾值電壓Vth。
在正電荷泵操作中，可向VEE 320施加輸入電壓VDD。如圖2的時鐘 輸入圖所示，在Tl時間段期間可根據CLK向電容器Cll的一個端子輸入 VSS(例如，地標電壓)。在時間段Tl期間，二極體D35可輸出電壓VDD-Vth (輸入至二極體D35的VDD下降了二極體D35的閾值電壓Vth)。從節點
N34，電容器C34可被充電至值Q1=C34X {(VDD-Vth)-VSS}。
在時間段T2期間，CLK1變為輸入電壓VDD。因此，在節點N34處的 電壓變為2VDD-Vth，即電容器C34 (其在時間段T1期間被充電)兩端的電 壓電平加上電容器C34底部(bottom)的電壓VDD。在時間段T2期間，電 容器C33的底部是VSS (即，地標電壓)，並向電容器33的頂部輸入電壓 2VDD-2Vth (即，二極體D34的輸出減少了閾值電壓Vth)。在時間段T2 期間，電容器C33被充電至Q2=C33 X {(2VDD-2Vth)-VSS)。
在時間段T3期間，將來自CLK2的電壓VDD輸入至電容器C33的底部。 因此，在節點N33的電壓變為3VDD-2Vth，將其輸入至二極體D33。在節 點N32， 二極體D33的輸出是3VDD-3Vth。由於在時間段T3期間，電容器 C32的底部是VSS (即，接地)，電容器的頂部是3VDD-3Vth，所以電容器 C32被充電至Q3=C32X {(3VDD-3Vth)-VSS}。
這一操作持續通過二極體D32和二極體D31，最終產生具有電壓 5VDD-5Vth的二極體D31的輸出。因此，電荷泵可使用時鐘信號、二極體 和電容器來有效增加電壓電平。所屬領域普通技術人員可以理解的是根據應 用可使用任意數量的電容器和二極體。
在正電荷泵送操作之後，將正高電壓VPP310和輸入電壓VEE320 (即 VDD)輸入至泵開關440。圖7示出泵開關440的示例性電路。可向PMOS 電晶體PM0611禾nNMOS電晶體NM2612的柵極施加正高電壓VPP310， 從而可使得NMOS電晶體NM2 612導通以及使得PMOS電晶體PMO 611 關閉。可向節點N41施加VSS以關閉NMOS電晶體620，由此防止VEE 320 連接至VOUT 330。
VEE320 (即，電源電壓)使NMOS電晶體NM1 617導通，電晶體NM1 617可使VSS施加至節點N44，從而使得NMOS電晶體NM6 618和NM5 619 導通。在NMO電晶體NM5 619導通時，可向VOUT 330施加來自VPP 310 的正高電壓。
圖8示出根據本發明實施例的正高電壓泵處理模擬的示例性結果圖。 如圖6B所示，根據本發明實施例，可向調節器450施加VOUT 330 (例 如，在正電荷泵送操作中施加正高電壓)。可向調節器450的VREF 340施 加基準電壓(例如，1.0V)。可向調節器450施加VPP310和VEE 320。如圖10所示，可向操作放大器AMP71施加VREF340。因此，可在節 點N51產生與VREF340相同的電壓。通過具有相同電阻值的電阻Rll和電 阻R12，可在節點N52可產生電壓2VREF (即，2倍的VREF)。可向操作 放大器AMP 72施加節點N51的電壓。
在正電荷泵操作期間，可向逆變器INV71施加正高電壓VPP310 (即， 可向節點N58施加VSS，即施加至NMOS電晶體NM71的柵極的電壓)， 從而關閉電晶體NM71 。可向NMOS電晶體NM72的柵極施加VEE 320(即， 正電荷泵送操作期間的VDD)，從而導通電晶體NM72。通過使電晶體NM72 導通，可向節點N56施加節點N55的電壓，即施加至操作放大器AMP72的 輸入端的電壓。
施加至VOUT 330的正高電壓可在電阻Rll、 R12、 R13、 R14、 R15和 R16之間分配。根據本發明實施例，電阻R15、 R14、 R13、 R12和R11可具 有相同的電阻值R。根據本發明實施例，可根據期望的輸出電壓設置R16的 電阻值。
例如，可將R16的電阻值設置為8R，以產生正高電壓9V (例如，在 VREF是IV時)。當正高電壓超過9V時，根據電阻分配，在節點N55的 電壓升高超過l.OV。如果N55的電壓升高超過l.OV，則在至操作放大器 AMP72的節點N51的輸入端和節點N56的輸入端之間存在電壓差，從而使 得節點N57 (即，操作放大器AMP72的輸出端)的電壓降低。在節點N57 處的電壓降低將導通PMOS電晶體PM71，從而使得電壓釋放，這樣可降低 VOUT330的電壓電平。
在正高電壓操作期間，當VOUT 330的電壓降到9V以下時，在節點N55 的電壓值降到1.0V以下，從而使得節點N57的電壓升高。當節點N57的電 壓升高時，PMOS電晶體PM71關閉，從而使得待調節的VOUT 330的電壓 電平升高到目標輸出電壓。因此，根據本發明實施例，使用至少一個反饋機 制，調節器510可調節VOUT 330的輸出。圖11是根據本發明實施例的電 荷泵和調節器的負高電壓模擬結果的示圖。
在負電荷泵送操作期間，根據本發明實施例，向VPP310施加VSS。負 高電壓電荷泵送操作通常與正高電壓電荷泵送操作相反。將負高電荷泵電 壓VEE 320和預泵送的負電壓VPP310 (例如VSS)輸入至泵開關440。如
圖7所示，向PMOS電晶體PMO 611禾n NMOS電晶體NM2 612的柵極施加 VPP 310 (例如VSS)，從而導通PMOS電晶體PMO 611和關閉NMOS晶 體管NM2 612。因此，向節點N41施加VDD，以導通NMOS電晶體NMO 620， 並輸出泵送的負高電壓(negative pumped high voltage) VEE 320至VOUT 330。
在負電荷泵操作期間，根據本發明實施例，泵送的負高電壓VEE320關 閉NMOS電晶體NM1 617。VPP310(例如VSS)導通PMOS電晶體PM3 616， 使得向節點N44施加VDD。通過施加至節點N44的VDD，使得NMOS晶 體管NM6 618導通，以向節點N42施加泵送的負高電壓VEE 320，以使得 NMOS電晶體NM5 619關閉，從而防止VPP 310連接至VOUT 330。圖9 示出根據本發明實施例的泵送的負高電壓的模擬結果。
在負電荷泵操作中，VOUT 330可輸出泵送的負高電壓，並且可將其施 加至調節器450。可向調節器450中的VREF 340施加示例性基準電壓l.OV。 如圖10所示，可向操作放大器AMP71施加VREF 340，導致由具有相同電 阻值的電阻Rll和R12在節點N51產生與VREF 340相同的電壓電平。可在 節點N52產生電壓2VREF。向操作放大器AMP72施加節點N51的電壓。
在負電荷泵操作期間，可向逆變器INV71施加VPP310 (例如VSS)， 以使得NMOS電晶體NM71通過節點N58導通。可向節點N56施加節點N53 的電壓，即施加至操作放大器AMP72的電壓。可向NMOS電晶體NM72的 柵極施加VEE 320 (其可以是負向提升的高電壓)，以使得NMOS電晶體 NM72關閉。可向VOUT 330施加負向提升的高電壓，並且可將負向提升的 高電壓分配在電阻Rll、 R12、 R13、 R14、 R15和R16之間。R15、 R14、 R13、 R12和R11的電阻值可以相同(例如，值R)。可根據期望的輸出電 壓設置電阻R16的電阻值。
例如，可將R16設置為8R，以產生負高電壓9V。當負高電壓變為小於 -9V時，在節點N53的電壓可通過電阻分配升高超過l.OV。在節點N53的 電壓可通過NMOS電晶體NM71 (其在負電荷泵操作中導通)施加至操作放 大器AMP72，從而降低節點N57的電壓。由於節點N51和節點N56之間的 電壓差，節點N57的電壓改變，從而導通PMOS電晶體PM71以放電VDD， 這樣可以調節的方式將VOUT 330上升至9V。
在負電荷泵操作期間，如果VOUT 330的電壓變為大於-9V，則施加至 操作放大器AMP72的節點N53的電壓值可變為小於1.0V。節點N53的電壓 降低可使得在至操作放大器AMP72的輸入端之間存在電壓差，從而導致節 點N57的電壓上升。節點N57的電壓上升可關閉PMOS電晶體PM71，並因 此使得VOUT 330的電壓降低至-9V。通過反饋，調節器可使得VOUT始終 輸出-9V (或其它設定的目標輸出電壓)。圖12示出根據本發明實施例的電 荷泵和調節器的負高電壓模擬的結果圖。
根據本發明實施例，用以實現正高電壓電荷泵和負高電壓電荷泵的電壓 控制設備可有助於縮小晶片上的系統規模。在本發明實施例中，對於正高電 壓電荷泵和負高電壓電荷泵可使用一個調節器，從而有助於縮小晶片上的系 統規模。根據本發明實施例，縮小晶片上的系統規模可降低製造成本、降低 開發成本、提高生產率，以及具有其它優點。
對於所屬領域普通技術人員明顯和清楚的是，可以對這裡公開的實施例 進行各種修改和改變。因此，應理解本發明所公開的實施例應覆蓋落入所附 權利要求及其等同物的範圍內各種明顯和清楚的修改和改變。
權利要求
1.一種設備，包括二極體單元，其中該二極體單元被配置為用於正電荷泵送和負電荷泵送。
2. 如權利要求1所述的設備，其中該二極體單元包括至少兩個串聯的 二極體，其中對於正電荷泵送和負電荷泵送，經過所述至少兩個串聯的二極 管的電荷泵送方向不同。
3. 如權利要求2所述的設備，還包括泵開關，其中該泵開關基於正電 荷泵送操作或負電荷泵送操作選擇經過所述至少兩個二極體的電荷泵送方 向。
4. 如權利要求3所述的設備，其中該泵開關包括多個電晶體。
5. 如權利要求1所述的設備，還包括調節器，其中該調節器調節正電 荷泵送和負電荷泵送中的電壓電平。
6. 如權利要求5所述的設備，其中該調節器包括 至少一個操作放大器；至少一個電晶體；和 至少一個電阻。
7. 如權利要求1所述的設備，還包括電容器單元，其中在正電荷泵送 和負電荷泵送中均使用該電容器單元。
8. 如權利要求7所述的設備，其中 該電容器單元包括至少兩個電容器；和所述至少兩個電容器中的每一個連接至所述至少兩個二極體中不同二 極管的輸出端。
9. 如權利要求l所述的設備，還包括時鐘單元，其中 該時鐘單元包括兩個時鐘信號；和 所述兩個時鐘信號異相180度。
10. —種設備，包括第 一 電壓輸入/輸出端和第二電壓輸入/輸出端；電壓升壓器，其從所述第一電壓輸入/輸出端和所述第二電壓輸入/輸出 端中的一個接收電壓，以及從所述第一電壓輸入/輸出端和所述第二電壓輸入/輸出端中的另一個輸出升高的電壓；輸出選擇器，其從所述電壓升壓器接收升高的電壓，並選擇輸出正電壓 或負電壓的其中任一電壓；禾口電壓調節器，其從所述電壓升壓器接收升高的電壓，並調節所輸出的電壓。
11. 如權利要求IO所述的設備，其中在正電荷泵送操作期間，所述第一 電壓輸入/輸出端接收正電源電壓 VDD，並且所述第二電壓輸入/輸出端輸出泵送正電荷的電壓；和在負電荷泵送操作期間，所述第二電壓輸入/輸出端接收負電源電壓vss，並且所述第一電壓輸入/輸出端輸出泵送負電荷的電壓。
12. 如權利要求IO所述的設備，其中所述電壓升壓器包括 二極體單元，電連接至所述第一電壓輸入/輸出端和所述第二電壓輸入/輸出端；電容器單元，電連接至所述二極體單元；和時鐘單元，電連接至所述二極體單元和所述電容器單元。
13. 如權利要求12所述的設備，其中所述二極體單元串聯在所述第一電壓輸入/輸出端和所述第二電壓輸 入/輸出端之間；和所述電容器單元與所述二極體單元並聯。
14. 如權利要求12所述的設備，其中所述時鐘單元包括第一時鐘信號和第二時鐘信號，其中所述第一時鐘信 號和所述第二時鐘信號異相180度；和所述電容器單元中的各電容器均連接至所述第一時鐘信號和所述第二 時鐘信號其中之一，其中相鄰的電容器分別連接至所述第一時鐘信號和所述 第二時鐘信號中不同的時鐘信號。
15. 如權利要求10所述的設備，其中所述輸出選擇器包括泵開關，所述 泵開關選擇輸出正高電壓或負高電壓。
16. 如權利要求15所述的設備，其中所述泵開關包括第一 NMOS電晶體，其中所述第一NMOS電晶體的柵 極連接至所述第一電壓輸入/輸出端，並且VSS連接至所述第一 NMOS電晶體的源極/漏極；禾口所述泵開關包括第一 PMOS電晶體，其中所述第一 PMOS電晶體的柵 極連接至所述第一電壓輸入/輸出端，並且VDD連接至所述第一 PMOS晶體 管的源極/漏極。
17. 如權利要求15所述的設備，其中所述泵開關包括第二NMOS電晶體， 其中所述第二 NMOS電晶體的柵極連接至所述第二電壓輸入/輸出端。
18. 如權利要求15所述的設備，其中所述泵開關包括第三NMOS電晶體， 在所述第三NMOS電晶體的柵極處接收VDD。
19. 如權利要求10所述的設備，其中 所述電壓調節器包括基準電壓端；和 使用施加至所述基準電壓端的電壓來調節升高的電壓。
20. 如權利要求10所述的設備，其中所述電壓調節器包括 至少一個操作放大器；至少一個電阻；和至少一個電晶體。
全文摘要
本發明提供一種半導體器件的電壓控制設備。其中提供一種晶片上的小型化系統，其將正高電壓電荷泵和負高電壓電荷泵整合至一個泵電路中並共享組件。在半導體器件中的電壓控制設備可包括以下組件中的至少一個第一和第二輸入/輸出單元，其能夠輸入或輸出電壓；電壓升壓器，其從第一和第二電壓輸入/輸出單元中的一個接收並升高電壓，以及從另一輸入/輸出單元輸出升高的電壓；輸出選擇器，其從電壓升壓器接收升高的電壓，並選擇輸出正電壓或負電壓中的任一個；輸出控制器，其從電壓升壓器接收升高的電壓，以及控制和/或調節輸出電壓；輸出單元，其輸出所產生的輸出電壓。
文檔編號H02M3/06GK101192793SQ20071018517
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月1日 優先權日2006年11月30日
發明者李龍燮 申請人:東部高科股份有限公司