[发明专利]具减低电压应力的栅极控制电路的电路

说明书

技术领域

本发明有关于一种使用在集成电路中的用以提供改善的高压电路(high voltage circuit)的电路及方法，在集成电路中的某些电路需要较高的电压以 操作，而较高的电压电路的范例包含高压泵转移栅极控制电路(high voltage pump transfer gate control circuit)。当半导体处理进展至更小的特征尺寸，例 如次微米(sub-micron)处理时，其要求增加在用于电路操作的一般电压与用 于泵控制电路的较高电压间的差异。用于电路系统的较低的操作供应电压有 渐增流行的趋势，以降低功率消耗，而此特点对于在包含例如手机、个人数 字助理、随身计算机或笔记本型计算机等消费者应用方面中重要性渐增的电 池供电装置又尤其必需，因此较高的电压电路日渐重要。上述在晶体管的栅 极端与源极/漏极端之间具有电压差异的电路可超过额定操作电压，然而有时 会因为电压应力而导致失效的问题。

背景技术

高集成度的半导体电路日渐重要，尤其是在制作电池操作装置，例如手 机、可携式计算机、随身计算机、笔记本型计算机、个人数字助理、无线电 子邮件终端机、MP3影音播放装置、可携无线网页浏览器与此类装置时，而 这些精密的集成电路逐渐包含板载数据存储器(on-board data storage)。

如本领域中所知的，为了在需要用于进行可靠操作的集成电路中产生电 压，其可使用高压泵电路，而这些电路一般是指电荷泵(charge pump)。上述 电荷泵电路通过周期性地对设置于输出端与供应电压间的电容(capacitor)进 行充电，而产生大于供应电压电平(supply voltage level)的输出电压。当耦 接至输出端时，充电的电容增加了直流电平(DC level)至供应电压，因而产 生大于该供应电压的电荷泵电压的输出。上述泵电路重复地对电容进行充电， 而电容则进行放电以维持直流的高电压。由于泵输出有小于要求的时间周期 (在泵电容(pumping capacitor)放电后)，因此一种已知的方法提供了两个 电荷泵用以供应电压，而这两个泵可交替地使用，通过耦接一个泵的输出端 至提升供应电压节点(pumped-up supply voltage node)一段时间，而之后再 转而耦接另一泵的输出端至此供应电压节点。每一泵可利用时变信号(time varying signal)加以计时，并且在每次周期循环之间对各自的泵电容再充电(升 压)。此种方法也需要一对控制开关(control switch)或转移栅极(transfer gate)， 其可周期性地将其各自的电荷泵输出端耦接至升压供应节点。

用于转移栅极控制电路中的电路系统通常包含金属氧化物半导体晶体管 (MOS transistor)，而由于这些金属氧化物半导体晶体管所耦接的电压大过了 供应电压，因此上述金属氧化物半导体晶体管容易受到栅极应力可靠度问题 的影响。栅极应力发生于当金属氧化物半导体晶体管的栅极端与源极/漏极端 之间的电压差大于某额定范围，而栅极应力可靠度问题可通过增加用于上述 电路中的晶体管的栅极氧化物厚度以形成所谓的厚氧化物组件(thick oxide device)而获得某种程度的缓和，然而这也增加了组件得以可靠操作的正常电 压额定值。尽管使用额外的处理步骤以形成这样的厚氧化物组件，然而受到 栅极应力影响的晶体管的可靠度仍可能是个问题。当半导体处理不断地进步， 且组件尺寸持续缩减至次微米级或以下时，则上述问题将更为普遍。

有鉴于此，业者对于具有减低栅极应力的转移栅极控制电压电路以及制 作适于在集成电路中的高压应用的MOS转移栅极控制电路的方法具有持续 的需求，而改善的栅极控制电路需要较不受到有关栅极应力的电路可靠度问 题的影响。

发明内容

上述和其它问题一般均可通过本发明所提供的实施例而得以解决或回 避，并可达到技术上的优点，其提供了电路及方法用以改善感应放大器(sense amplifier)的操作与用于感应放大器的参考电压，而不需使用闲置单元 (dummy cell)或增加的写入选择信号(write select signal)以致能高速感应 放大器的操作。