DE69931524T2

DE69931524T2 - Verbesserte spannungserhöhungsschaltung für wortleitung

Info

Publication number: DE69931524T2
Application number: DE69931524T
Authority: DE
Inventors: Yu Shen Lin; Chun-Hsiung Hsinchu HUNG; Ray-Lin Fremont Wan
Original assignee: Macronix International Co Ltd
Current assignee: Macronix International Co Ltd
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2019-02-03
Also published as: JP4243027B2; EP1153393A1; CN1181492C; JP2003517694A; EP1153393B1; WO2000046807A1; EP1153393A4; DE69931524D1; CN1338105A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Spannungsverstärkungsschaltkreise. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf integrierte Schaltkreise, welche Verstärkungsschaltkreise für Wortleitungen verwenden, um Spannungen auf dem Chip zu erzeugen, die außerhalb des Bereiches der von außerhalb des Chips kommenden Spannungsversorgung liegen.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Die Elektronikindustrie hat immer wieder standardmäßige Stromversorgungsspannungen abnehmender Größe (mit abnehmenden Maximalwerten) definiert. Eine Herabsenkung der Stromversorgungsspannungen, wie z. B. auf 5 Volt, 3 Volt und 1,8 Volt erhöht die Anforderungen an Modemschaltkreise, um trotz einer niedrigeren Versorgungsspannung von außerhalb des Chips ausreichend hohe Spannungen auf dem Chip bereitzustellen. Ein Flashspeicher ist ein Beispiel einer Anwendung, der eine effizientere Verstärkung niedrigerer Versorgungsspannungen von außerhalb des Chips auf eine Spannung auf dem Chip gebrauchen kann („willkommen heißt"), welche ausreichend hoch ist, um auf Flashspeicherzellen zuzugreifen. Was deshalb benötigt wird, ist ein Wortleitungsverstärkungsschaltkreis, der eine größere Verstärkungseffizienz hat.
Die US 5,708,387 , beschreibt einen Spannungsverstärkerschaltkreis, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergegeben ist. Er umfaßt zwei Treiberschaltkreise, die parallel und gleichzeitig verwendet werden, um die Spannungsvariationen der erzeugten Wortleitungsspannung und die gesamte Energieverteilung bzw. Energieabgabe des Spannungsverstärkerschaltkreises zu reduzieren. Die US 4,769,792 beschreibt eine Halbleiterspeichereinrichtung, die zwei oder mehr Spannungsladeschaltkreise (Bootstrap-Schaltkreise) enthält, die nacheinander in Betrieb genommen werden, um zu ermöglichen, daß ein kontinuierlicher Datenschreibe/-lese-Vorgang mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Besondere und bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten unabhängigen und abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Ein verbesserter Wortleitungsverstärkungsschaltkreis wird in einer Ausführungsform bereitgestellt, welche die Verstärkungseffizienz erhöht. Der verbesserte Wortleitungsverstärkungsschaltkreis kann in einem integrierten Schaltkreis implementiert werden, der einen Speicher mit Wortleitungen enthält, die durch Wortleitungstreiber mit Strom versorgt werden. Die Verstärkungseffizienz wird erhöht durch Isolieren bzw. Potentialfreimachen (wörtlich: „Schwebendmachen") eines ersten Schaltkreises, der zunächst eine Ausgangsspannung des Wortleitungsverstärkungsschaltkreises erhöht. Der potentialfreie Teil des ersten Schaltkreises beseitigt das Erfordernis einer Diode für das Isolieren des ersten Schaltkreises und vermindert die Last auf einem zweiten Schaltkreis, der die Ausgangsspannung des Wortleitungsverstärkungsschaltkreises noch weiter verstärkt und dadurch die Effizienz erhöht.
Ein Verstärkungsschaltkreis einer Ausführungsform enthält einen Ausgang, einen Vorladeschaltkreis, der mit dem Ausgang verbunden ist, einen ersten Kondensator, mit einem zweiten Anschluß, der mit dem Ausgang verbunden ist, einen ersten Schaltkreis, der mit einem ersten Anschluß des ersten Kondensators verbunden ist, einen zweiten Kondensator, und einen zweiten Schaltkreis, der durch den zweiten Kondensator mit dem Ausgang verbunden ist. Der erste Anschluß des ersten Kondensators kann in einem schwebenden bzw. potentialfreien Zustand sein, auf eine erste Versorgungsspannung oder eine zweite Versorgungsspannung gesetzt sein bzw. gesetzt werden. Auf ein Einsetzen eines ersten Verstärkungsvorgangs, welcher durch den ersten Schaltkreis ausgeführt wird, folgt nach einer Zeitverzögerung ein Einsetzen eines zweiten Verstärkungsvorgangs, der durch den zweiten Schaltkreis ausgeführt wird.
In einigen Ausführungsformen ist eine der ersten Versorgungsspannungen und der zweiten Versorgungsspannungen eine Massespannung, der vorläufige Schaltkreis hat einen Schaltkreis, der mit dem Ausgang der ersten Spannungsversorgung und der zweiten Spannungsversorgung verbunden ist, und der erste Anschluß des ersten Kondensators schaltet zwischen i) einem schwebenden Zustand, ii) der Einstellung auf eine erste Versorgungsspannung, und iii) der Einstellung auf eine zweite Versorgungsspannung in Reaktion auf höchstens eines von einem ersten und einem zweiten Signal.
In einer ersten Ausführungsform ist der Wortleitungsverstärkungsschaltkreis Teil einer integrierten Schaltkreiseinrichtung mit einem Substrat. In einer weiteren Ausführungsform ist der Wortleitungsverstärkungsschaltkreis Teil einer integrierten Speicherschaltkreiseinrichtung mit einem Substrat, einem Speicher-Array und Wortleitungen. Ein Verfahren zum Reduzieren des Energieverbrauches eines Verstärkungsschaltkreises, um eine höhere Verstärkungseffizienz für den oben erwähnten Wortleitungsverstärkungsschaltkreis zu erzielen, weist in einer Ausführungsform auf: Vorladen eines Ausgangs auf eine Vorladespannung, Verändern des Ausgangs auf eine erste Spannung mit einem ersten Kopplungsschaltkreis, der mit dem Ausgang verbunden ist, Potentialfreimachen eines Teiles des ersten Kopplungsschaltkreises und Ändern des Ausgangs auf eine zweite Spannung mit einem zweiten Kopplungsschaltkreis, der mit Ausgang verbunden ist bzw. wird.
In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren zum Reduzieren des Energieverbrauchs eines Verstärkungsschaltkreises zur Erzielung einer höheren Verstärkungseffizienz für den oben erwähnten Wortleitungsverstärkungsschaltkreis auf: Verändern eines Ausgangs von einer Vorladespannung auf eine erste Spannung mit einem ersten Schaltkreis, Einstellen eines Knotens in dem ersten Schaltkreis auf ein schwebendes Spannungsniveau, und Verändern des Ausgangs von der ersten Spannung auf eine zweite Spannung mit einem Energieaufwand, der niedriger ist als wenn der Knoten nicht potentialfrei bzw. schwebend (floating) wäre.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein Blockdiagramm eines Wortleitungsverstärkungsschaltkreises.
2 ist ein Schaltkreisdiagramm eines Vorladeschaltkreises.
3 ist ein Schaltkreisdiagramm eines ersten Verstärkungsschaltkreises.
4 ist ein Schaltkreisdiagramm eines zweiten Verstärkungsschaltkreises.
5 ist ein Blockdiagramm eines Wortleitungsverstärkungsschaltkreises, der eine Ausführungsform der Erfindung wiedergibt.
6 ist ein Schaltkreisdiagramm eines Vorladeschaltkreises.
7 ist ein Schaltkreisdiagramm eines ersten Verstärkungsschaltkreises.
8 ist ein Schaltkreisdiagramm eines zweiten Verstärkungsschaltkreises.
9 ist ein Zeitablaufdiagramm eines ersten Signals und eines zweiten Signals, welche einem Wortleitungsverstärkungsschaltkreis zugeführt werden.
10 ist ein Zeitablaufdiagramm von Spannungen, die durch Wortleitungsverstärkungsschaltkreise zugeführt werden, welche Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben.
11 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines integrierten Schaltkreises, der einen verbesserten Wortleitungsverstärkungsschaltkreis verwendet.
GENAUE BESCHREIBUNG
1 zeigt einen Wortleitungsverstärkungsschaltkreis 100. Der Wortleitungsverstärkungsschaltkreis 100 enthält einen ersten Vorladeschaltkreis 200, einen ersten Verstärkungsschaltkreis 300, einen zweiten Vorladeschaltkreis 338, eine Diode 370, einen zweiten Verstärkungsschaltkreis 400 und einen Ausgang 150. Der erste Vorladeschaltkreis 200 und der zweite Vorladeschaltkreis 338 dienen jeweils als ein einen Knoten ladender Schaltkreis, der einen Knoten von einer Anfangsspannung auf eine andere Spannung lädt.
2 zeigt schematisch den ersten Vorladeschaltkreis 200. Der erste Vorladeschaltkreis 200 enthält ein NOR-Gatter 210, einen ersten Transistor 220, einen zweiten Transistor 230, einen dritten Transistor 240 und einen Umschalttransistor 250. Der Umschalterkreis 222 enthält den ersten Transistor 220 und den dritten Transistor 240. Das NOR-Gatter 210 hat einen ersten Eingangsanschluß 202, welcher ein erstes Signal 206 empfängt, einen zweiten Eingangsanschluß 204, der ein zweites Signal 208 empfängt, und einen Ausgang, der mit einem Knoten 215 verbunden ist. Der erste Transistor 220 ist ein n-Kanal-Transistor mit einem Gate, das mit dem Knoten 215 verbunden ist, einer Source, die mit einer Masse 225 verbunden ist, und einer Drain. Der zweite Transistor 230 ist ein n-Kanal-Transistor mit einem Gate, das mit einer Spannungsversorgung 235 verbunden ist, einer Source, die mit der Drain des ersten Transistors 220 verbunden ist, und einer Drain, die mit einem Knoten 238 verbunden ist. Der Knoten 238 ist der Ausgangsknoten des Umschalterkreises 222. Der dritte Transistor 240 ist ein p-Kanal-Transistor mit einem Gate, das mit dem Knoten 215 verbunden ist, einer Source, die mit dem Ausgang 150 verbunden ist, und einer Drain, die mit dem Knoten 238 verbunden ist. Der Umschalttransistor 250 ist ein p-Kanal-Transistor mit einem Gate, das mit dem Knoten 238 verbunden ist, einer Source, die mit dem Ausgang 150 verbunden ist, und einer Drain, die mit der Spannungsversorgung 235 verbunden ist. Der erste Vorladeschaltkreis 200 lädt den Ausgang 150 auf die Spannung der Spannungsversorgung 235 vor. Dann macht der erste Vorladeschaltkreis 200 den Ausgang 115 schwebend bzw. isoliert ihn.
3 zeigt schematisch den ersten Verstärkungsschaltkreis 300, die Diode 370 und den zweiten Vorladeschaltkreis 338. Der erste Verstärkungsschaltkreis 300 enthält einen ersten Invertierer 310, einen zweiten Invertierer 315, einen dritten Invertierer 320, einen vierten Invertierer 325 und einen ersten Kondensator 330. Der zweite Vorladeschaltkreis 338 enthält einen fünften Invertierer 340, einen vierten Transistor 350, einen fünften Transistor 355, einen sechsten Transistor 360 und einen siebten Transistor 365. Der zweite Vorladeschaltkreis 338 lädt einen Knoten 335 auf die Spannung der Spannungsversorgung 235 auf. Der zweite Vorladeschaltkreis 338 macht dann den Knoten 335 schwebend bzw. isoliert ihn.
Ein Eingang des ersten Invertierers 310 empfängt das erste Signal 206. Der erste Invertierer 310, der zweite Invertierer 315, der dritte Invertierer 320 und der vierte Invertierer 325 sind in Reihe geschaltet. Der erste Kondensator ist mit seinem ersten Anschluß an den Ausgang des vierten Invertierers 325 angeschlossen und mit seinem zweiten Anschluß an den Knoten 335 angeschlossen. Der fünfte Invertierer 340 hat einen Eingang, der das erste Signal 206 empfängt, und einen Ausgang, der mit einem Knoten 345 verbunden ist. Der vierte Transistor 350 ist ein n-Kanal-Transistor mit einem Gate, das mit dem Knoten 345 verbunden ist, einer Source, die mit der Masse 225 verbunden ist, und einer Drain. Der fünfte Transistor 355 ist ein n-Kanal-Transistor mit einem Gate, das mit der Spannungsversorgung 235 verbunden ist, einer Source, die mit der Drain des vierten Transistors 350 verbunden ist, und einer Drain, die mit einem Kno ten 358 verbunden ist. Der sechste Transistor 360 ist ein p-Kanal-Transistor mit einem Gate, das mit dem Knoten 345 verbunden ist, einer Source, die mit dem Knoten 335 verbunden ist, und einer Drain, die mit dem Knoten 358 verbunden ist. Der siebte Transistor 365 ist ein p-Kanal-Transistor mit einem Gate, das mit dem Knoten 358 verbunden ist, einer Source, die mit dem Knoten 335 verbunden ist, und einer Drain, die mit der Spannungsversorgung 235 verbunden ist. Die Diode 370 hat einen ersten Anschluß, der mit dem Knoten 335 verbunden ist, und einen zweiten Anschluß, der mit dem Ausgang 150 verbunden ist.
4 zeigt schematisch den zweiten Verstärkungsschaltkreis 400. Der zweite Verstärkungsschaltkreis 400 enthält einen sechsten Invertierer 410, einen siebten Invertierer 420, einen achten Invertierer 430, einen neunten Invertierer 440 und einen zweiten Kondensator 450. Ein Eingang des sechsten Invertierers 410 empfängt das zweite Signal 208. Der sechste Invertierer 410, der siebte Invertierer 420, der achte Invertierer 430 und der neunte Invertierer 440 sind in Reihe geschaltet. Der zweite Kondensator 450 hat einen ersten Anschluß, der mit einem Ausgang des neunten Invertierers 440 verbunden ist, und einen zweiten Anschluß, der mit dem Ausgang 150 verbunden ist.
Wenn der Wortleitungsverstärkungsschaltkreis 100 arbeitet, laden der erste Vorladeschaltkreis 200 und der zweite Vorladeschaltkreis 338 beide Anschlüsse der Diode 370 vor. Der erste Vorladeschaltkreis 200 und der zweite Vorladeschaltkreis 338 isolieren dann beide Anschlüsse der Diode 370 bzw. machen sie schwebend (floating). Der erste Verstärkungsschaltkreis 300 verstärkt den ersten Anschluß der Diode 370. Der zweite Verstärkungsschaltkreis 400 verstärkt den zweiten Anschluß der Diode 370 oder den Ausgang 150.
5 zeigt einen Wortleitungsverstärkungsschaltkreis 500. Der Wortleitungsverstärkungsschaltkreis 500 enthält einen Vorladeschaltkreis 600, einen ersten Verstärkungsschaltkreis 700, einen zweiten Verstärkungsschaltkreis 900 und einen Ausgang 550.
6 zeigt schematisch den Vorladeschaltkreis 600. Transistoren, die ein dickes Gateoxid haben, sind mit einem Rechteck für das Gate dargestellt. Die Oxiddicke für Einrichtungen mit dickem Gateoxid und Einrichtungen mit dünnem Gateoxid betragen 180 Å bzw. 100 Å für eine 0,4-Mikrometer-Technik. Der Vorladeschaltkreis 600 enthält ein erstes NOR-Gatter 610, einen ersten Transistor 620, einen zweiten Transistor 630, einen dritten Transistor 640, und einen Umschalttransistor 650. Das erste NOR-Gatter 610 hat einen ersten Eingangsanschluß 602, der ein erstes Signal 606 empfängt und einen zweiten Eingangschluß 604, der ein zweites Signal 608 aufnimmt, und einen Ausgang, der mit einem Knoten 615 verbunden ist. Der erste Transistor 620 ist ein n-Kanal-Transistor mit einem dicken Gateoxid, dessen Gate mit dem Knoten 615 verbunden ist, dessen Source mit einer Masse 625 verbunden ist, und mit einer Drain. Der zweite Transistor 630 ist ein n-Kanal-Transistor mit einem dicken Gateoxid, und der ein Gate hat, welches mit einer Spannungsversorgung 635 verbunden ist, eine Source hat, die mit der Drain des ersten Transistors 620 verbunden ist, und eine Drain hat, die mit einem Knoten 638 verbunden ist. Der dritte Transistor 640 ist ein p-Kanal-Transistor mit einem dicken Gateoxid, der ein Gate hat, welches mit dem Knoten 615 verbunden ist und eine Source hat, die mit dem Ausgang 550 verbunden ist und eine Drain hat, die mit Knoten 638 verbunden ist. Der Umschalttransistor 650 ist ein p-Kanal-Transistor mit einem dicken Gateoxid, dessen Gate mit dem Knoten 638 verbunden ist, dessen Source mit dem Ausgang 550 verbunden ist und dessen Drain mit der Spannungsversorgung 635 verbunden ist.
7 zeigt schematisch den ersten Verstärkungsschaltkreis 700. Transistoren mit einem dicken Gateoxid sind mit einem Rechteck für das Gate dargestellt. Der erste Verstärkungsschaltkreis 700 enthält einen ersten Zweig 710, einen vierten Transistor 720, einen fünften Transistor 730, einen ersten Kondensator 740 und einen zweiten Zweig 800. Der erste Zweig 710 enthält ein zweites NOR-Gatter 750, einen ersten Invertierer 760 und einen zweiten Invertierer 770, der zweite Zweig 800 enthält einen dritten Invertierer 810, ein erstes NAND-Gatter 820, einen sechsten Transistor 130, einen siebten Transistor 840, einen achten Transistor 850, einen vierten Invertierer 860, einen fünften Invertierer 870, einen sechsten Invertierer 880 und einen neunten Transistor 890.
Das zweite NOR-Gatter 750 hat einen ersten Eingangsanschluß 752, der das erste Signal 606 empfängt, und einen zweiten Eingangsanschluß 754, der das zweite Signal 608 empfängt. Ein Ausgang des zweiten NOR-Gatters 750 ist mit einem Eingang des ersten Invertierers 760 verbunden. Ein Ausgang des ersten Invertierers 760 ist mit einem Eingang des zweiten Invertierers 770 verbunden. Der vierte Transistor ist ein n-Kanal-Transistor mit einem dicken Gateoxid, dessen Gate mit einem Ausgang des zweiten Invertierers 770, dessen Source mit der Masse 625 verbunden ist und dessen Drain mit einem Knoten 725 verbunden ist. Der fünfte Transistor ist ein n-Kanal-Transistor mit einem dicken Gateoxid, der ein Gate hat, das mit einem Knoten 735 verbunden ist, eine Source hat, die mit dem Knoten 725 verbunden ist, und eine Drain hat, die mit der Spannungsversorgung 635 verbunden ist. Der erste Kondensator 740 hat einen ersten Anschluß, der mit dem Knoten 725 verbunden ist, und einen zweiten Anschluß, der mit dem Ausgang 550 verbunden ist. Der dritte Invertierer 810 hat einen Eingang, welcher das zweite Signal 608 empfängt. Das NAND-Gatter 820 hat einen ersten Eingangsanschluß 822, welcher das erste Signal 606 empfängt, einen zweiten Eingangsanschluß 824, der mit einem Ausgang des dritten Invertierers 810 verbunden ist, und einen Ausgang, der mit einem Knoten 825 verbunden ist. Der sechste Transistor 830 ist ein n-Kanal-Transistor 830 mit einem dicken Gateoxid, der ein Gate hat, das mit dem Knoten 825 verbunden ist, eine Source hat, die mit der Masse 625 verbunden ist, und eine Drain hat, die mit dem Knoten 735 verbunden ist. Der siebte Transistor 840 ist ein p-Kanal-Transistor mit einem dicken Gateoxid, der ein Gate hat, das mit dem Knoten 825 verbunden ist, eine Drain hat, die mit dem Knoten 735 verbunden ist, und eine Source hat, die mit einem Knoten 845 verbunden ist. Der achte Transistor 850 ist ein n-Kanal-Transistor in Diodenschaltung mit einem dicken Gateoxid, dessen Anode mit der Spannungsversorgung 635 und dessen Katode mit dem Knoten 845 verbunden ist. Der vierte Invertierer 860 hat einen Eingang, der mit Knoten 825 verbunden ist. Der fünfte Invertierer 870 hat einen Eingang, der mit einem Ausgang des vierten Invertierers 860 verbunden ist. Der sechste Invertierer 880 hat einen Eingang, der mit einem Ausgang des fünften Invertierers 870 verbunden ist. Der neunte Transistor 890 ist ein als Kondensator geschalteter n-Kanal-Transistor mit einem dicken Gateoxid, der einen ersten Anschluß hat, der mit einem Ausgang des sechsten Invertierers 880 verbunden ist und einen zweiten Anschluß hat, der mit Knoten 845 verbunden ist.
8 zeigt schematisch den zweiten Verstärkungsschaltkreis 900. Der zweite Verstärkungsschaltkreis 900 enthält einen siebten Invertierer 910, einen achten Invertierer 920, einen neunten Invertierer 930, einen zehnten Invertierer 840 und einen zweiten Kondensator 950. Ein Eingang des siebten Invertierers 910 empfängt das zweite Signal 608. Der siebte Invertierer 910, der achte Invertierer 920, der neunte Invertierer 930 und der zehnte Invertierer 940 sind in Reihe geschaltet. Der zweite Kondensator 950 hat einen ersten Anschluß, der mit einem Ausgang des zehnten Invertierers 940 verbunden ist und einen zweiten Anschluß, der mit dem Ausgang 550 verbunden ist.
9 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches die Spannung über der Zeit für das erste Signal 606 und das zweite Signal 608 zeigt. Das erste Signal 606 hat ein niedriges Niveau 609, eine ansteigende Flanke 610, die den Einsatz eines ersten Verstärkungsvorgangs auslöst, und ein hohes Niveau 611. Das zweite Signal 608 hat ein niedriges Niveau 612, eine ansteigende Flanke 613, die das Einsetzen eines zweiten Verstärkungsvorgangs auslöst, und ein hohes Niveau 614.
10 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches die Spannung über der Zeit für ein Ausgangssignal 1000 zeigt, welches durch den Ausgang 150 zugeführt wird, und ein verbessertes Ausgangssignal 1100, welches durch den Ausgang 550 zugeführt wird. Das Ausgangssignal 1000 hat ein erstes Niveau 1010 und ein zweites Niveau 1020. Das verbesserte Ausgangssignal 1100 hat ein Vorladeniveau 1105, ein erstes Niveau 1110 und ein zweites Niveau 1120.
Gemäß den 6 bis 10 ist zu Beginn das erste Signal 606 auf dem niedrigen Niveau 609 und das zweite Signal 608 ist auf dem niedrigen Niveau 612. Der Vorladeschaltkreis 600 verbindet den Ausgang 550 durch den Umschalttransistor 650 mit der Spannungsversorgung 635. Das verbesserte Ausgangssignal 1100 hat das Vorladeniveau 1105 von 2,5 Volt. Der erste Zweig 710 des ersten Verstärkungsschaltkreises 700 schaltet den vierten Transistor 720 ein und der zweite Zweig 800 schaltet den fünften Transistor 730 ab. Der erste Anschluß des ersten Kondensators 740 wird durch den vierten Transistor 720 mit Masse 625 verbunden. Der zweite Verstärkungsschaltkreis 900 verbindet den ersten Anschluß des zweiten Kondensators 950 durch den zehnten Invertierer 940 mit der Masse 625.
Die ansteigende Flanke 610 des ersten Signals 606 löst den Einsatz des ersten Verstärkungsvorgangs aus. In dem Vorladeschaltkreis 600 schaltet der Umschalttransistor 650 ab. Der Ausgang 550 ist nun nicht mehr mit der Spannungsversorgung 635 verbunden. Der erste Zweig 710 des ersten Verstärkungsschaltkreises 700 schaltet den vierten Transistor 720 ab. Der zweite Zweig 800 schaltete den fünften Transistor 730 ein, was die Spannungsversorgung 635 mit dem ersten Anschluß des ersten Kondensators 740 verbindet. Die kapazitive Kopplung durch den ersten Kondensator 740 erhöht das verbesserte Ausgangssignal 1100 auf das erste Niveau 1110, was zu vorteilhaften Ergebnissen führt. Insbesondere beträgt das erste Niveau 1110 des verbesserten Ausgangssignals 1100 etwa 3,5 Volt, etwa 0,3 Volt mehr als das erste Niveau 1010 des Ausgangssignals 1000. Der Unterschied hat eine beträchtliche Größe, wobei die Dauer erhalten wurde.
Die ansteigende Flanke 613 des zweiten Signals 608 löst das Einsetzen des zweiten Verstärkungsvorgangs aus. Der zweite Zweig 800 schaltet den fünften Transistor 730 ab. Der erste Anschluß des ersten Kondensators 740 ist schwebend bzw. potentialfrei. Der zweite Verstärkungsschaltkreis 900 verbindet den ersten Anschluß des zweiten Kondensators 950 durch den zehnten Invertierer 940 mit der Spannungsversorgung 635. Die kapazitive Kopplung durch den zweiten Kondensator 950 erhöht das verbesserte Ausgangssignal 1100 auf das zweite Niveau 1120, was weiterhin zu vorteilhaften Ergebnissen führt. Insbesondere beträgt das zweite Niveau 1120 des verbesserten Ausgangssignals 1100 etwa 5,1 Volt, was etwa 0,3 Volt höher ist als das zweite Niveau 1020 des Ausgangssignals 1000. Dieser Unterschied zwischen dem zweiten Niveau 1120 und dem zweiten Niveau 1020 ist von beträchtlicher Größe und Dauer.
11 stellt ein vereinfachtes Diagramm einer integrierten Schaltkreiseinrichtung dar, welche den Wortleitungsverstärkungsschaltkreis der vorliegenden Erfindung verwendet. Der integrierte Schaltkreis 1200 weist ein Halbleitersubstrat auf. Ein Speicher-Array 1201 auf dem Substrat hat Wortleitungen 1214 für den Zugriff auf Reihen von Speicherzellen in dem Speicher-Array 1201. Die Wortleitungen 1214 verwenden eine Betriebsspannung, die außerhalb eines vorab spezifizierten Bereiches eines Versorgungspotentials liegt, welches an den Versorgungsanschlüssen 1202 und 1203 normalerweise an dem integrierten Schaltkreis 1200 angelegt wird, wobei die Versorgungsanschlüsse 1202 und 1203 dafür ausgelegt sind, ein Versorgungspotential VDD und Masse aufzunehmen. Der Wortleitungsverstärkungsschaltkreis 1204 führt über die Wortleitungstreiber 1205 an die Wortleitungen 1214 das Betriebspotential zu. Die Eingangssignale, die an dem integrierten Schaltkreis 1200 in diesem Beispiel angelegt werden, umfassen Adreßsignale 1206, die an den Wortleitungstreibern 1205 angelegt werden, und Datensignale 1207.
11 ist ein typisches Beispiel einer großen Vielfalt integrierter Schaltkreise, welche eine on-Chip-Schaltung aufweisen, die eine Betriebsspannung verwendet, die außerhalb des zuvor festgelegten Bereiches des Versorgungspotentials liegt. Speichereinrichtungen, wie z. B.
Flashspeichereinrichtungen sind eine Klasse integrierter Schaltkreiseinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Andere Ausführungsformen der Erfindung können eine andere Logik in einem oder mehreren der Vorladezweige, des ersten Schaltkreises und des zweiten Schaltkreises verwenden, um die Signale zu verarbeiten, welche das Einsetzen der Verstärkungsvorgänge auslösen. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung verwendet andere Signale, welche das Einsetzen der Verstärkungsvorgänge auslösen, beispielsweise Signale, die von high auf low gehen, ein Signal, welches von high auf low und ein andere Signal, welches von low auf high geht, und niveauauslösende Signale. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist ein Wortleitungsverstärkungsschaltkreis, der eine verstärkte negative Spannung erzeugt.
Die vorstehende Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung ist für Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben worden. Sie soll nicht die Erfindung auf die speziell offenbarten Formen beschränken. Viele Modifikationen und äquivalente Anordnungen liegen auf der Hand.

Claims

Verstärkerschaltkreis, welcher aufweist: einen Ausgang (550), einen Vorladeschaltkreis (6), der mit dem Ausgang verbunden und in der Weise betreibbar ist, daß er den Ausgang auf ein Vorladeniveau (1105) vorlädt, einen ersten Kondensator (740), der einen ersten Anschluß und einen zweiten Anschluß hat, wobei der zweite Anschluß mit dem Ausgang verbunden ist, einen ersten Schaltkreis (7), der mit dem ersten Anschluß des ersten Kondensators verbunden ist, wobei der erste Schaltkreis entweder einen ersten Zustand, einen zweiten Zustand oder einen dritten Zustand definiert, wobei im ersten Zustand der erste Anschluß des ersten Kondensators mit einer Versorgungsspannung verbunden ist und in dem zweiten Zustand der erste Anschluß des ersten Kondensators mit einer dritten Versorgungsspannung verbunden ist und in dem dritten Zustand der erste Anschluß des ersten Kondensators potentialfrei (floating) ist, einen zweiten Kondensator (950), der einen ersten Anschluß und einen zweiten Anschluß hat, wobei der zweite Anschluß mit dem Ausgang verbunden ist, einen zweiten Schaltkreis (8), der mit dem ersten Anschluß des zweiten Kondensators verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitverzögerung das erste Einsetzen eines ersten Verstärkungsvorgangs des ersten Schaltkreises und ein zweites Einsetzen eines zweiten Verstärkungsvorgangs des zweiten Schaltkreises trennt, wobei der erste Schaltkreis in der Weise betreibbar ist, daß er bewirkt, daß der erste Verstärkungsvorgang den Ausgang von dem Vorladeniveau (1105) auf ein erstes Spannungsniveau (1110) verstärkt, der zweite Schaltkreis in der Weise betreibbar ist, daß er bewirkt, daß der zweite Verstärkungsvorgang den Ausgang von dem ersten Spannungsniveau auf ein zweites Spannungsniveau (1120) verstärkt, welches einen größeren Wert hat als das erste Spannungsniveau, wobei der erste Schaltkreis in der Weise betreibbar ist, daß er beim Einsetzen des zweiten Verstärkungsvorgangs in den dritten Zustand umschaltet, um so den ersten Schaltkreis von den Ausgängen zu isolieren.
Verstärkungsschaltkreis nach Anspruch 1, wobei entweder die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung Masse (625) ist.
Verstärkungsschaltkreis nach Anspruch 1, wobei der Vorladeschaltkreis aufweist: einen Umschalterkreis (650), der zumindest einen ersten Umschaltanschluß und einen zweiten Umschaltanschluß hat, und wobei der erste Umschaltanschluß mit dem Ausgang verbunden ist und der zweite Umschaltanschluß entweder mit der ersten Spannungsversorgung oder mit der zweiten Spannungsversorgung verbunden ist.
Verstärkerschaltkreis nach Anspruch 1, wobei der erste Anschluß (725) des ersten Kondensators in Reaktion auf zumindest ein erstes Signal (606) und/oder ein zweites Signal (608) zwischen dem ersten Zustand, dem zweiten Zustand und dem dritten Zustand umschaltet.
Verstärkungsschaltkreis nach Anspruch 4, wobei der erste Anschluß des ersten Kondensators in Reaktion auf sowohl das erste als auch das zweite Signal in den ersten Zustand umschaltet.
Verstärkungsschaltkreis nach Anspruch 4, wobei der erste Anschluß des ersten Kondensators in Reaktion auf das erste Signal in den zweiten Zustand umschaltet.
Verstärkungsschaltkreis nach Anspruch 4, wobei der erste Anschluß des ersten Kondensators in Reaktion auf sowohl das erste als auch das zweite Signal in den dritten Zustand umschaltet.
Integrierte Schaltkreiseinrichtung, welche aufweist: ein Substrat (1200), einen Verstärkerschaltkreis (1204), wie er in einem der vorstehenden Ansprüche beansprucht wurde, wobei der Verstärkerschaltkreis auf dem Substrat vorgesehen ist.
Integrierte Schaltkreiseinrichtung, welche aufweist: ein Substrat (1200), ein Speicherarray (1201) auf dem Substrat, wobei das Speicherarray Speicherzellen hat, eine Mehrzahl von Wortleitungen (1214), die mit den Speicherzellen in dem Speicherarray verbunden sind, einen Verstärkerschaltkreis (1204) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Verstärkerschaltkreis auf dem Substrat vorgesehen ist und der Ausgang (550) mit einem oder mehreren aus einer Mehrzahl von Wortleitungstreibern (1205) verbindbar ist.
Verfahren zum Reduzieren des Energieverbrauchs eines Verstärkerschaltkreises, wobei der Verstärkerschaltkreis aufweist: einen ersten Kondensator (740), der einen ersten Anschluß und einen zweiten Anschluß hat, und wobei der zweite Anschluß mit einem Ausgang (550) verbunden ist, einen ersten Schaltkreis (7), der mit dem ersten Anschluß des ersten Kondensators verbunden ist, wobei der erste Schaltkreis zumindest einen ersten Zustand oder einen zweiten Zustand oder einen dritten Zustand definiert, wobei in dem ersten Zustand der erste Anschluß des ersten Kondensators mit einer ersten Spannungsversorgung verbunden ist und in dem zweiten Zustand der erste Anschluß des ersten Kondensators mit einer zweiten Spannungsversorgung verbunden ist und in dem dritten Zustand der erste Anschluß des ersten Kondensators potentialfrei (floating) ist, einen zweiten Kondensator (950), der einen ersten Anschluß und einen zweiten Anschluß hat, einen zweiten Schaltkreis (8), der mit dem ersten Anschluß des zweiten Kondensators verbunden ist, wobei der zweite Anschluß des zweiten Kondensators mit dem Ausgang verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Vorladen des Ausgangs auf ein Vorladeniveau (1105), Bereitstellen einer Zeitverzögerung, welche ein erstes Einsetzen eines ersten Verstärkungsvorgangs des ersten Schaftkreises und ein zweites Einsetzen eines zweiten Verstärkungsvorgangs des zweiten Schaltkreises voneinander trennt, Durchführen des ersten Verstärkungsvorgangs des ersten Schaltkreises, um den Ausgang von dem Vorladeniveau (1105) auf ein erstes Spannungsniveau (1110) zu verstärken, Ausführen des zweiten Verstärkungsvorgangs des zweiten Schaltkreises, um den Ausgang von dem ersten Spannungsniveau auf ein zweites Spannungsniveau (1120) zu verstärken, das größer bzw. höher ist als das erste Spannungsniveau, und Umschalten des ersten Schaltkreises in den dritten Zustand beim Einsetzen des zweiten Verstärkungsvorgangs, um auf diese Weise den ersten Schaltkreis von dem Ausgang zu isolieren.