[发明专利]电荷泵电路装置

说明书

一种电荷泵电路装置包括通过非重叠的时钟脉冲(CLK1、CLK2)控制的第一组和第二组的多个电容器(110、111、112、113)。电容器部分地实现在半导体衬底中，该半导体衬底包括深阱掺杂区和由该深阱掺杂区包围的高电压掺杂区。开关(324、325)连接到一对电容器，以利用与相应的时钟信号(CLK1、CLK2)同相的信号(CTRL1、CTRL2)来控制深阱掺杂区。

技术领域

本公开涉及一种用于电荷泵的电路装置。具体地，本公开涉及一种电荷泵电路装置，其中在衬底中实现形成电荷泵的多个电容器的一部分，所述衬底包括第一导电类型的深阱掺杂区和设置在该深阱区上方的第二导电类型的另一掺杂阱。

背景技术

电荷泵广泛用于集成CMOS半导体电路中，以产生高于输入电源电压的输出电压。在Dickson型电荷泵中，通过开关互连的一串电容器通过相移的非重叠的时钟信号控制。电容器可以实现为MOS电容器(MOSCAP)，其中电容器的一部分设置在半导体衬底中，并且电容器的另一部分由栅电极形成。使用互补MOS技术(CMOS)，将深n阱掺杂区设置在p衬底中。深n阱包围高电压p阱，该p阱形成了电荷泵电容器的下极板。根据传统的CMOS结构，深n阱掺杂区连接到诸如电源电压VDD的固定电压。然而，在这种情况下，电荷泵电容器的下极板与深n阱之间的寄生电容一定随着每个时钟周期进行充电和放电。由于高电压p阱和深n阱之间的寄生电容相当大，因此电荷泵操作的效率受到限制。

本公开的目的是提供一种具有增强的效率的电荷泵。

本公开的另一目的是提供一种电荷泵，与传统解决方案相比，该电荷泵以更少的输入功率实现了相同的输出电压。

本公开的又一目的是提供一种电荷泵电路装置，其以更少的半导体面积实现了相同的效率。

发明内容

上述目的中的一个或更多个通过电荷泵电路装置来实现，该电荷泵电路装置包括：多个电容器，其包括第一组电容器和第二组电容器；该第一组电容器耦接到第一时钟信号的端子，并且该第二组电容器耦接到第二时钟信号的端子，该第一时钟信号和第二时钟信号具有不重叠的时钟脉冲；开关，其将电容器中的一个连接到电容器中的另一个；所述电容器中的每一个包括半导体衬底，该半导体衬底包括第一导电类型的深阱掺杂区和与该第一导电类型的深阱掺杂区相邻设置的第二导电类型的阱掺杂区，所述电容器的一部分设置在该半导体衬底中；第一组电容器的深阱掺杂区通过与第一时钟信号同相的第一控制信号控制，并且第二组电容器的深阱掺杂区通过与第二时钟信号同相的第二控制信号控制。

根据本公开，用于实现电荷泵的MOSCAP的三阱CMOS技术的深n阱通过与时钟信号同相的电压驱动，该时钟信号驱动电荷泵的相应的MOSCAP。相应地，在深阱掺杂区与上方设置的互补掺杂类型的高电压阱掺杂区之间的寄生电容需要更少或几乎不需要充电和放电。同时，深阱掺杂区与半导体衬底之间的寄生电容在电荷泵操作期间经受周期性的充电和放电。然而，该电容小于深阱掺杂区与高电压阱掺杂区之间的电容，因为衬底中掺杂剂的浓度相对较小，使得对该寄生电容进行充电和放电所需的电荷量小于在传统电路中所需的电荷量。因此，更有效地使用了电源，并且提高了电荷泵操作的效率。

驱动深阱掺杂区的控制信号取自电荷泵电容器的高电压节点。驱动深阱掺杂区的电压可以取自两个相邻的电容器，这两个电容器供应与电容器的时钟电压同相的电压。控制深阱掺杂区的电压可以取自那些在电荷泵的输出端处承载最高电压的电荷泵电容器。电容器序列中的其他电容器也是可行的。如果深阱时钟信号取自最高的电容器，则效率的提高主要是以输出电压中少量的电势纹波为代价的。如果深阱掺杂区控制信号取自电容器序列中间的电容器，则效率的提高可能会更低，然而其益处是输出电压中的附加波纹更少或没有。

连接到电荷泵电容器的开关电路可以为深阱掺杂区供应同相控制信号。开关电路通过电荷泵的时钟信号控制，并且包括开关晶体管，以向深阱掺杂区供应同相控制信号。需要开关电路中的第一个和第二个，以向深阱掺杂区供应第一同相控制信号和第二同相控制信号。开关电路均包括自举电容器和开关晶体管，以使高电压能够被切换到深阱掺杂区。