KR101949550B1 - 비활성 메모리 내 워드 라인들을 제공하기 위해 신호 레벨 개별 저전력 충전 펌프들과 상호적으로 사용된 고 전력 보충 충전 펌프의 복합물 - Google Patents

비활성 메모리 내 워드 라인들을 제공하기 위해 신호 레벨 개별 저전력 충전 펌프들과 상호적으로 사용된 고 전력 보충 충전 펌프의 복합물 Download PDF

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Abstract

충전 펌프 시스템은 동적 스위칭 접근법을 사용하며 펌프 연결들은 각 출력에 대한 부하와 무관하다. 한 큰 펌프는 회복 동안 상승 동안에 사용하기 위해 모든 출력들 간에 공유되게 설계되며, 각 출력 레벨은 또한 조정 하에 있을 때 자신의 레벨을 유지하게 한개의 지정된 펌프를 갖는다. 각 작은 펌프는 이이 출력을 이의 조정 레벨에 유지할 수 있는 능력을 갖게 설계된다. 이들 펌프들 각각은 이를테면 더 높은 출력 레벨을 공급하기 위해 펌프 내에서 스테이지들의 수가 더 많는 것과 같이, 대응하는 출력 레벨에 맞게 재단될 수 있다. 큰 펌프 유닛은 모든 출력들에 대해 상승 국면을 도울 수 있게 충분한 구동을 제공하기에 충분하도록 구성되고 모든 필요한 출력들에 펌프를 연결하기 위해 필요한 만큼의 많은 스위치들을 갖는다.

Description

비활성 메모리 내 워드 라인들을 제공하기 위해 신호 레벨 개별 저전력 충전 펌프들과 상호적으로 사용된 고 전력 보충 충전 펌프의 복합물{COMBINATION OF MUTUALLY USED HIGH POWER SUPPLEMENTAL CHARGE PUMP WITH SIGNAL LEVEL INDIVIDUAL LOW POWER CHARGE PUMPS TO SUPPLY WORD LINES IN A NON-VOLATILE MEMORY}
본 발명은 일반적으로 충전 펌프들의 분야에 관한 것으로, 특히 복수의 조정된 출력 레벨들을 공급하기 위한 고 전압 충전 펌프 시스템들에 관한 것이다.
충전 펌프들은 이의 DC 입력 전압보다 큰 DC 출력 전압을 제공하기 위해 스위칭 프로세스를 사용한다. 일반적으로, 충전 펌프는 입력과 출력 간을 스위칭하기 위해 결합된 캐패시터를 가질 것이다. 한 클럭 반 사이클인 충전 반 사이클 동안에 캐패시터는 입력 전압까지 충전하기 위해서 입력에 병렬로 결합한다. 제 2 클럭 반 사이클인 전송 반 사이클 동안에, 충전된 캐패시터는 입력 전압의 레벨에 두 배의 출력 전압을 제공하기 위해서 입력 전압과 직렬로 결합한다. 이 프로세스가 도 1a 및 도 1b에 도시되었다. 도 1a에서, 캐패시터(5)는 충전 반 사이클을 예시하기 위해 입력 전압(VIN)과 병렬로 배열된다. 도 1b에서, 충전된 캐패시터(5)는 전송 반 사이클을 예시하기 위해서 입력 전압과 직렬로 배열된다. 도 1b에 보인 바와 같이, 이에 따라, 충전된 캐패시터(5)의 양의 단자는 그라운드에 관하여 2*VIN이 될 것이다.
도 2는 전형적인 충전 펌프 배열의 상위 레벨 블록도이다. 펌프(201)는 입력들로서 클럭 신호와 전압(Vreg)을 가지며 출력(Vout)을 제공한다. 고(Vdd) 및 저(그라운드) 연결들은 명확히 도시되지 않았다. 전압(Vreg)은 외부 전압원으로부터 기준 전압(Vref)과 출력 전압(Vout)을 입력들로서 갖는 조정기(regulator)(203)에 의해 제공된다. 조정기 블록(203)은 Vout의 요망되는 값이 얻어질 수 있게 Vreg의 값을 조정한다. (충전 펌프는 전형적으로 일부 사용들에서 "충전 펌프"가 펌프부(201)만을 지칭할지라도, 조정기가 포함될 때는 펌프 부분(201) 및 조정기(203) 둘 다를 지칭하기 위해 취해진다).
충전 펌프들은 많은 상황들에서 사용된다. 예를 들면, 이들은 낮은 파워 공급 전압으로부터 프로그래밍 또는 소거 전압들과 같은 많은 필요한 동작 전압들을 발생하기 위해서 EEPROM, 플래시 EEPROM 및 다른 비휘발성 메모리들 상에 주변 회로들로서 사용된다. 이러한 응용들에서는 복수의 서로 다른 승압되고 조정된(regulated) 값들이 정확하게 동시에 공급될 필요가 있다. 다수의 충전 펌프 설계들이 이 기술에 공지되어 있지만, 그러나 충전 펌프들에의 일반적인 의존을 고려해 볼 때, 복수의 출력들을 제공하는 시스템들을 포함하여, 충전 펌프 시스템 설계에 있어 개선들을 위한 계속적인 필요성이 존재한다.
제 1의 한 세트의 측면들에 따라, 충전 펌프 시스템은 복수의 조정된 전압 레벨들을 제공한다. 충전 펌프 시스템은 각각이 대응하는 출력 전압에 연결된 출력을 갖는 복수의 N 충전 펌프 회로들 및 복수의 N 조정 회로들을 포함한다. 조정 회로들 각각은 충전 펌프들 중 대응하는 것에 연결되어 펌프의 출력 전압을 수신하고 대응하는 펌프에 제어신호를 제공하여 대응하는 충전 펌프를 대응하는 조정된 출력 전압까지 조정하며, 복수의 조정된 출력 전압 각각은 서로 다르다. 또한, 충전 펌프 시스템 보충 충전 펌프 회로 및 복수의 N 스위치들을 포함한다. 스위치들 각각은 보충 충전 펌프 회로의 출력과 복수의 충전 펌프 회로들 중 대응하는 것의 출력 사이에 연결되고 각각은 조정 회로들 중 대응하는 것에 연결되어, 이에 의해 보충 충전 펌프의 출력은 회복될 땐 복수의 충전 펌프들 각각의 출력에 개별적으로 연결되고 조정될 땐 단절된다.
추가의 측면들에 따라, 충전 펌프 시스템를 동작시키는 방법이 제시된다. 시스템은 제 1 출력 전압을 제공하는 제 1 충전 펌프, 제 1 출력 전압을 제 1 조정된 레벨까지 조정하기 위해 제 1 충전 펌프에 연결된 제 1 조정 회로, 제 2 출력 전압을 제공하는 제 2 충전 펌프, 제 2 출력 전압을 제 2 조정된 레벨까지 조정하기 위해 제 2 충전 펌프에 연결된 제 2 조정 회로, 및 보충 충전 펌프를 포함한다. 제 1 조정된 레벨은 제 2 조정된 레벨보다 낮다. 제 1 및 제 2 출력 전압 둘 다가 제 1 조정된 레벨 미만이고 제 1 및 제 2 충전 펌프들이 회복 모드에서 동작되는 것에 응하여, 보충 충전 펌프는 이의 출력이 제 1 및 상기 제 2 충전 펌프들 둘 다의 츨력들에 연결되어 동작된다. 제 1 출력 전압이 제 1 조정된 레벨에 도달하고 제 2 출력 전압이 제 2 조정된 레벨 미만이고 제 2 충전 펌프가 회복 모드에서 동작되는 것에 응하여, 제 1 충전 펌프의 출력 전압은 이어서 제 1 조정 회로에 의해 제 1 조정된 레벨에 조정되고, 보충 충전 펌프는 이의 출력이 충전 펌프들 중 제 1 펌프가 아니라 제 2 펌프의 출력에 연결되어 동작된다. 제 2 출력 전압이 제 2 조정된 레벨에 도달한 것에 응하여, 제 1 충전 펌프의 출력 전압은 이어서 제 1 조정 회로에 의해 제 1 조정된 레벨에 조정되고, 제 2 충전 펌프의 출력 전압은 제 2 조정 회로에 의해 제 2 조정된 레벨에 조정되며, 제 1 및 상기 제 2 충전 펌프들 중 어느 것의 출력들도 보충 충전 펌프의 출력을 수신하게 연결되지 않는다.
본 발명의 여러 측면들, 잇점들, 특징들 및 실시예들은 이의 예시적 예들의 다음 설명에 포함되고 이의 설명은 동반된 도면들에 관련하여 취해질 것이다. 본원에서 참조되는 모든 특허들, 특허출원들, 논문들, 그외 공보, 문서 및 자료들은 모든 목적을 위해 이들 전부가 참조로서 본원에 포함된다. 포함시킨 공보, 문서 혹은 자료들의 어느 것과 본원 간에 용어들의 정의 혹은 사용에 있어 어떤 모순 혹은 상충되는 범위에 있어선 본원의 것들이 우선할 것이다.
본 발명의 여러 측면들 및 특징들은 다음 도면들을 검토함으로써 더 잘 이해될 수 있다.
도 1a는 일반적인 충전 펌프에서 충전 반 사이클의 간이화된 회로도이다.
도 1b는 일반적인 충전 펌프에서 전송 반 사이클의 간이화된 회로도이다.
도 2는 조정된 충전 펌프에 대한 상위 레벨 블록도이다.
도 3은 몇개의 서로 다른 조정된 출력 레벨들을 제공하기 위해 연결될 수 있는 복수 펌프들의 충전 펌프 시스템을 도시한 것이다.
도 4는 상승 및 조정 동안에 도 3의 시스템에 대한 출력들을 도시한 것이다.
도 5는 특정한 구성에 대한 도 3의 것과 같은 시스템이다.
도 6은 복수의 조정된 출력들을 제공하기 위해 충전 펌프 시스템의 예시적 실시예이다.
도 7은 상승 및 조정 동안에 도 6의 시스템에 대한 출력들을 도시한 것이다.
충전 펌프들은 전형적으로 주변 요소들이 공급(supply) 레벨보다 높은 전압들을 필요로 하는 회로이기 때문에 사용된다. 예는 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리이며, 이 경우 충전 펌프들은 메모리 셀들을 프로그래밍 및 소거하는데 사용되는 고(high) 전압들을 제공하기 위해서, 그리고 또한 메모리 셀들을 감지 및 검증하는데 사용되는 여러 전압들을 위해 사용된다. 이러한 배열들에서, 프로그램하는 계단형 파형에서 스텝들 각각의 프로그래밍 전압들 혹은 복수-상태 NAND 어레이들에서 감지하기 위해 사용되는 많은 전압들 레벨들과 같은, 다수의 서로 다른 정확하게 결정된 값들이 필요할 수 있다. 판독 및 검증 동작들 동안에, 다수의 서로 다른 레벨들이 동시에 필요할 수 있다. 예를 들면, 판독 동작 동안에, NAND 스트링에 걸쳐 이어진 워드라인들은 몇개의 서로 다른 값들로서 한 선택된 워드라인에 인가되는 레벨 및 비선택된 워드라인에 인가되는 하나 이상의 서로 다른 레벨들을 동시에 요구할 것이다. (이러한 메모리 시스템들에 관한 더 상세한 것은 예를 들면 미국특허 공개 US-2009-0296488-A1에서 발견될 수 있다). 서로 다른 레벨들에 조정된 출력들을 제공하는 몇몇의 서로 다른 펌프들의 시스템은 이들 여러 레벨들을 제공한다.
각 NAND-스트링 내 많은 수의 워드라인들 및 여러 적용가능한 승압 선택들에 기인하여, 펌프 출력들 각각에 대한 부하는 한 선택된 블록에서 몇개의 워드라인들의 부하 내지는 대부분의 워드라인으로 다양할 수 있다. 이전의 펌프 시스템들은 전형적으로 많은 펌프 유닛들을 갖게 함으로써 이 문제를 처리하게 설계되었다. 공급들 각각에 대한 부하 요건에 따라, 시스템은 각 출력에 대해 이들 펌프 유닛들 중 몇개를 할당할 수도 있을 것이다. 주된 일부 측면들에 따라서, 시스템에서 필요로 하는 펌프들의 수를 감소시키고, 결국 고 전압 발생 면적 및 파워 소비 둘 다를 감소시키는 접근법이 본원에서 제시된다.
이전의 접근법들을 더욱 고찰하면, 이들은 전형적으로, 각각이 조정 하에 있는 동안 주어진 수의 워드라인들에 적절하게 공급할 수 있는 많은 펌프 유닛들을 갖게 설계될 것이다. 예를 들면, 한 펌프 유닛이 8 워드라인들의 부하에 공급할 수 있다면, 예를 들면, 87 워드라인들은 총 11 펌프 유닛들을 필요로 할 것이다. 얼마나 많은 워드라인들이 서로 다른 출력 레벨들 각각에 할당되는가에 기초하여, 시스템은 이에 따라 펌프 유닛들의 수를 할당하기 위해 논리 신호들을 디코딩한다. 이들 서로 다른 레벨들이 상승(ramp up)할 때, 임의의 워드라인간 차이가 교란에 이르게 할 수 있기 때문에, 워드라인들은 바람직하게는 동일한 레벨로 상승할 것이다. 출력들의 상승 차이들을 최소화하기 위해서, 워드라인들이 상승하기 시작할 때 함께 출력들을 연결하고 출력들이 이들의 조정 레벨들에 도달하였을 땐 해제되는 스위치들이 추가될 수 있다.
이것은 도 3 ~ 도 5에 관련하여 더 고찰될 수 있다. 도 3은 펌프들을 출력들(VUSEL, VUSELL, VUSELH)에 연결하기 위해 각각의 세트들의 스위치들(303-1 ~ 308-8)을 통해 연결될 수 있는 다수의 충전 펌프들(301-1 ~ 301-8)을 도시한 것이다. 여기에서, 이를테면 감지 동작에서 NAND 어레이의 서로 다른 워드라인들에 혹은 프로그래밍 동작에서 비선택된 워드라인들에 대해 인가하게 되는 것들로서, VUSEL은 중간 출력 레벨을 나타내고, VUSELL은 낮은 출력 레벨을 나타내고, VUSELH은 높은 출력 레벨을 나타낸다. 이 예에서는, 몇개의 워드라인들이 가장 높은 레벨에서 구동될 것이며, 따라서 301-6 및 301-7만이 가장 높은 레벨(VUSELH)을 구동하기 위해 연결될 수 있고, 반면 모든 펌프는 다른 두 개의 레벨들을 구동하기 위해 연결될 수 있다. 스위치들 SW1(305) 및 SW2(307)은 상승 제어를 위해 함께 서로 다른 출력들을 선택적으로 연결할 수 있기 위해 추가된다.
많은 이러한 펌프 유닛을 가진 펌프 시스템을 설계함으로써, 이들은 현재 선택된 워드라인의 승압 선택 및 위치에 기초하여 VUSEL, VUSELL 또는 VUSELH를 공급하기 위해 사전에 선택될 수 있다. VUSEL, VUSELL, VUSELH 상승 곡선들에서 차이를 최소화하기 위해, 스위치들 SW1(305) 및 SW2(307)는 도 4에 도시된 바와 같이, 대응하는 조정 레벨들 각각에 도달하기 전에 출력들을 함께 연결하기 위해 추가된다.
도 4는 회복 동안에 상승하여 이들의 각각의 조정 레벨들에 도달하는 VUSEL, VUSELL, 및 VUSELH의 시스템 출력들을 도시한 것이다. 처음에, 펌프들이 활성화되어 상승하기 시작할 때, SW1(305) 및 SW(307) 둘 다 온되어 출력들을 연결함으로써 VUSEL/VUSELL/VUSELH이 함께 상승한다. 가장 낮은 레벨인 VUSELL이 이의 조정 레벨에 도달하였을 때, SW1(305)은 턴 오프되고, VUSELL은 조정되어 동작되어 이 동안에 VUSEL 및 VUSELH은 SW2(307)이 온 된채로 있는 상태에서 계속하여 함께 상승한다. 이어 VUSEL이 대응하는 조정 레벨에 도달하였을 때 SW2(307)이 턴 오프되고, 이후에 VUSEL 레벨은 조정되어 동작되어 이 동안에 VUSELH은 계속하여 이의 조정 레벨까지 계속하여 상승한다. 몇개의 펌프가 상승의 각 구간에서 출력을 구동하기 때문에, 일단 SW1(305)가 턴 오프 되면 레이트가 떨어지며 일단 SW2(307)도 오프되면 더욱 떨어짐에 유의한다.
도 5는 도 3의 펌프 시스템의 특정한 구성에 대응하는 것으로 조정 회로의 개요적 표현이 포함되었다. 위에서 논의된 바와 같이, 전형적인 메모리 시스템에서 각 NAND-스트링 내 많은 수의 워드라인들 및 다양한 적용가능한 승압 선택들에 기인하여, 각 블록에서 펌프 출력들 각각에 대해 걸리는 부하는 현저히 다양할 수 있다. 선택된 워드라인의 승압 선택 및 위치의 예에 기초하여, 61 워드라인의 부하에 대응하는 것인 VUSEL을 위한 5 펌프 유닛들의 한 세트(401), 24 워드라인 부하에 대응하는 것인 더 낮은 레벨 VUSELL을 위한 3 펌프 유닛들의 한 세트(403), 및 두 워드라인들의 부하에 VUSELH를 위한 고 레벨을 공급하기 위한 단일의 펌프(405)로 요구되는 출력 부하들을 맡기 위해 펌프 유닛들의 수가 도 5에서 사전에 디코딩된다. 펌프들은 모두가 동일한 구조일 수도 있고, 혹은 차이들을 가질 수도 있다. 예를 들면, 더 높은 레벨들을 위한 펌프들은 레벨들에 있어 차이들이 더 많은 스테이지들을 포함하는 것을 정당화하기에 충분히 크다면 이를 포함할 수 있다. 출력 VUSEL, VUSELL 및 VUSELH 각각은 제어신호들(FLG1, FLG2, FLG3)을 제공하기 위해 비교기(411, 413, 415)에서 기준 레벨(VREF)과 비교되는 각각의 비교 값(VMON1, VMON2, VMON3)을 제공하는 저항성 분할기를 포함하는 대응하는 조정 회로를 갖는다. 그러면, 대응하는 출력 레벨들을 발생하고 있는 조정 펌프들에 플래그 신호들(FLG1, FLG2, FLG3)이 제공된다. (여기에서, 단일 플래그 신호에 현재 응답하고 있는 이 신호만을 각 펌프가 수신하는 것으로 도시되었는데, 그러나 펌프가 서로 다른 레벨들을 발생하기 위해 사용될 수 있게 시스템이 구성될 수 있을 땐, 대응하여 적합할 땐 이들 모든 레벨들을 수신하게 구성될 것이다). 도 5는 한 쌍의 직렬 저항에 기초한 기본적인 조정 배열만을 도시한 것이지만, 그러나 본원과 동시에 출원되고 있는 Qui Vi Nguyen 및 Trung Pham에 의한 "High Voltage Charge Pumps Regulation System With Fine Step Adjustment" 명칭의 미국특허 출원번호 _____[도켓 번호 0084567-722US0], 혹은 이하 인용되는 다른 참조문헌들에 기술된 것과 같은 다른 배열들이 사용될 수 있다.
또한 도 3에서와 같이, 출력의 상승 레이트를 제어 및 조정하기 위해서, 스위치들 SW1(407) 및 SW2(409)가 추가되는데, 스위치들은 출력이 조정 레벨에 도달할 때까지 상승의 시작부터 턴 온한다. 각각 VUSELL 및 VUSEL 펌프 출력 레벨들을 검출하는 비교기들(413, 411)은 스위치들 SW1 및 SW2를 턴 오프하기 위해 각각 플래그 신호들(연결들은 명백히 도시되지 않았다)(FLG2, FLG1)를 보낸다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이에 기술된 종류의 배열은 상당히 복잡한 배열 하에 많은 수의 스위치들을 통해 연결된 많은 수의 개별적 펌프들을 요구한다. 이 복합한 배열은 더 많은 레이아웃 면적을 더 요구하고 바람직한 전류를 더 인출한다. 이들 제한들을 극복하는데 도움을 주기 위해서, 이하 제시되는 바람직한 실시예들은 펌프 연결들이 각 출력을 위한 부하를 형성하는 워드라인들의 수에 무관한 펌프 시스템에 대한 동적 스위치 접근법을 사용한다. 주된 측면에 따라, 하나의 큰 펌프는 회복 동안 상승 동안에 사용하기 위한 모든 출력들 간에 공유되게 설계되고, 각 출력 레벨은 또한 조정되고 있을 때 자신의 레벨을 유지하기 위해 한 지정된 펌프를 갖는다. 도 3 내지 도 5에서와 같은 3개의 출력 예에 있어서, 이것은 한개이 큰 펌프와 3개의 작은 펌프들에 대응한다. 각 작은 펌프는 이의 조정 레벨에서 VUSEL, VUSELL, VUSELH을 유지할 수 있는 능력을 갖게 설계된다. 이들 펌프들 각각은 이를테면 더 높은 출력 레벨을 공급하기 위해 펌프 내에서 스테이지들의 수가 더 많은 것과 같이, 대응하는 출력 레벨에 맞게 재단될 수 있다. 큰 펌프 유닛은 모든 출력들에 대해 상승 국면을 도울 수 있게 충분한 구동을 제공하기에 충분하도록 한 구조이고 모든 필요로 되는 출력들에 펌프를 연결하기 위해 필요한 만큼의 많은 스위치들을 갖는다. 레벨들이 자신의 조정 레벨에 도달할 때, 스위치는 턴 오프할 것이다. 예를 들면, 도 6에 관련하여 이하 논의되는 바와 같이, 스위치들(S1, S2, S3)은 VUSEL, VUSELL, VUSELH 상승 동안에 각각 턴 온된다. 일단 VUSELL이 자신의 조정 레벨에 도달하면, S1은 턴 오프하고 이 레벨(CP1)을 위한 충전 펌프만이 계속하여 VUSELL을 조정하여 유지하며 VUSEL 및 VUSELH에 대해 유사한 배열을 갖는다. 각 레벨의 조정 회로의 비교기는 대응하는 출력 레벨들을 검출하고 스위치들을 턴 오프하기 위해 플래그 신호들을 보낸다. 예시적 실시예가 도 6 및 도 7에 관련하여 논의된다.
이전의 도면들에서 뿐만 아니라 도 6에서 충전 펌프들의 블록 표현 및 조정 회로의 기본적 구현만이 주어졌다. 충전 펌프 자체에 관하여, 다양한 설계들(전압 더블러, 딕슨형, 등등) 중 어느 것이든 사용될 수 있다. 유사하게, 이를테면 입력 클럭 신호의 주파수, 입력 전압의 진폭, 스테이지들의 수, 등등을 가변하는 것과 같이 제어 신호에 기초하여 출력이 어떻게 조정되는가에 대한 많은 방법들이 있다. 위에 예들에 뿐만 아니라 이하 예시적인 실시예들에 적용될 수 있는 이들 측면들에 관한 더 상세한 것은 예를 들면 웹페이지 "www.eecg.toronto.edu/~kphang/ecel371/chargepumps.pdf에서 입수될 수 있는, "Charge Pump Circuit Design" by Pan and Samaddar, McGraw-Hill, 2006, 또는 "Charge Pumps: An Overview", Pylarinos and Rogers, Department of Electrical and Computer Engineering University of Toronto에서 발견될 수 있다. 다양한 다른 충전 펌프 측면들 및 설계들에 관한 추가의 정보는 미국특허 5,436,587; 6,370,075; 6,556,465; 6,760,262; 6,922,096; 7,030,683; 7,554,311; 7,368,979; 7,795,952; 7,135,910; 7,973,592; 및 7,969,235; 미국특허공개번호 2009-0153230-A1; 2009-0153232-A1; 2009-0315616-A1; 2009-0322413-Al; 2009-0058506-A1; US-2011-0148509-A1; 2007-0126494-A1; 2007-0139099-Al; 2008-0307342 A1; 및 2009-0058507 A1; 및 둘 다 2010년 12월 20일에 출원된, 출원번호 12/973,641 및 12/973,493에서 발견될 수 있다. 조절가능한 출력 레벨을 가진 조정 회로에 관한 더 상세한 것은 본원과 동시에 출원되고 있는 Qui Vi Nguyen 및 Trung Pham에 의한 "High Voltage Charge Pump Regulation System With Fine Step Adjustment" 명칭의 미국특허 출원번호 13/240,623에서 발견될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 이것은 기술이 쉽게 다른 개수들로 확장할지라도, 3개의 조정된 레벨들을 제공하는 예시적 실시예를 도시한다. 이 특정한 예에 있어서, 이들은 NAND 어레이의 비선택된 워드라인들 또는 선택 라인들에 인가되는 3개의 서로 다른 레벨들인, 중간 레벨(VUSEL), 더 높은 레벨(VUSELH), 및 더 낮은 레벨(VUSELL)로서 취해질 수 있다. 시스템은 VUSELL을 발생하기 위한 한 개의 큰 펌프(601) 및 작은 펌프 유닛들 CP1(607), VUSEL을 발생하기 위한 CP2(603), 및 VUSELH을 발생하기 위한 CP3(609)을 포함한다. 작은 펌프 유닛들 각각은 대응하는 펌프 출력 레벨을 조정하여 유지할 수 있다. 작은 펌프 유닛들(603, 607, 609) 각각은 대응하는 출력이 요구될 때 활성화하기 위해 한 개의 스위치(각각, 613, 617, 619)만을 필요로 한다. 큰 펌프(601)는 모든 다른 펌프들을 이들의 조정 레벨까지 높이기 위해 추가의 전류를 공급하나, 일단 모든 출력 레벨들이 조정 하에 있게 되면 그 자신은 사용되지 않는다. 큰 펌프(601)가 연결될 수 있는 각 출력에 한 스위치를 사용하여, 총괄하여 611의 스위치들(S1, S2, S3)은 더 큰 펌프가 출력 각각에 추가하여 각 출력의 레벨들을 상승할 동안 동일하게 유지할 수 있게 한다. 이에 따라, 이들 스위치들은 출력들 각각이 이들의 각각의 조정 레벨들에 도달할 때까지 서로 간에 뿐만 아니라 상승하는 출력들 각각에 601의 출력을 연결한다.
CP1(607), CP2(603), CP3(609) 각각의 출력들은 여기에서 또 다시 대응하는 비교 레벨(VMON1, VMON2, VMON3)을 이것이 대응하는 제어신호(FLG1, FLG2, FLG3)을 발생하기 위해 기준 레벨(VREF)과 비교되는 대응하는 비교기(627, 623, 629)에 제공하는 저항성 분할기로 나타낸 대응하는 조정 회로에 연결된다. 이어, 펌프들 CP1(607), CP2(603), CP3 각각은 이의 대응하는 플래그 신호(FLG1, FLG2, FLG3)에 응답한다. 그러면 큰 펌프는 또한 이들 제어신호들에 응답하거나, 혹은 일단 가장 높은 레벨이 자신의 조정된 레벨에 있게 되면 더 이상 기여하지 않을 것이기 때문에 적어도 출력 레벨들 중 가능 높은 레벨에 대응하는 것에 응답할 수 있다. 또한, 비교기들은 S1, S2, 및 S2가 FLG1, FLG2 및 FLG3에 기초하여 각각 턴 오프될 수 있게 한 세트의 스위치들(611)에 플래그 신호들을 보낸다.
도 7은 출력들이 상승하여 이들의 조정된 출력 레벨들에 도달할 때 도면의 배열의 출력들을 도시한 것이다. 처음에, 모든 레벨들이 낮을 때 S1, S2 및 S3을 포함한 모든 스위치들은 온되어 출력들을 연결하고, 따라서 VUSEL/VUSELL/VUSELH이 함께 상승한다. VUSELL이 조정에 도달할 때, S1은 턴 오프되어, 더 작은 펌프 CP1(607)만이 VUSELL을 조정되어 유지하게 두고, 반면 더 큰 펌프(601)는 다른 출력들(VUSEL, VUSELH)이 더 빠르게 상승하는 것을 계속하여 도울 것이다. 이어 S2는 VUSEL이 조정에 도달하였을 때 오프로 스위칭되어, 보조의 큰 펌프 유닛(601)이 이제 더 빠른 레이트로 VUSELH만이 상승하는 것을 돕게 한다. 도 4와 비교하여, 더 높은 레벨들은 계속하여 더 빠르게 상승하게 되지만 반면 도 4에서 이 레이트는 떨어지는 경향이 있는 것에 유의한다. 이어, 큰 펌프(601)는 단절되어(S3 오프) 펌프는 모든 출력들이 조정에 도달하였을 때 턴 오프할 수 있다.
언급된 바와 같이, 예시적 실시예가 3개의 출력들을 가질지라도, 기술들은 다른 개수들의 출력들에 쉽게 적용한다. 출력들의 수가 무엇이든 간에, 시스템의 출력들은 동일 부하를 구동하기 위해 공유될 수 있다. 이를테면 NAND 메모리의 비선택된 워드라인들의 경우 -이것은 선택된 워드라인의 위치에 따른다- 에서와 같은, 회로의 응용에 따라 각 출력은 상이한 용량성 부하를 가질 수 있다. 출력들이 동일 부하를 공유하도록 이들을 조합함으로써, 이것은 모든 출력들이 동일 레이트로 상승하게 하는데, 이것은 워드라인간 전압 차이들을 최소화함으로써 더 나은 정확도 및 더 적은 교란(disturb)을 위해 판독 및 프로그램 동작들 둘 다에서 중요할 수 있다.
이 배열들의 또 다른 중요한 측면은 조정 동안에 보충 충전 펌프(601)보다 작은 개개의 충전 펌프들(예를 들면 CP1(607))은 대응하는 출력을 이의 조정 레벨에 유지할 수 있다는 것이다. 개개의 충전 펌프들은 작기 때문에, 조정 동안 이들에 의해 야기되는 리플 또한 작아, 출력들을 위한 노이즈/리플 필터 시스템에 대한 필요성을 감소 또는 제거한다.
출력이 더 큰 보충 충전 펌프를 출력들 간에 공유함으로써, 큰 펌프는 시스템 내에 출력들 각각이 이들이 이들의 각각의 조정 레벨에 도달할 때까지 동일한 상승 레이트로 함께 상승하는 것을 도울 수 있다. 결국, 시스템은 더 나은 상승 시간을 가질 수 있어, 더 적은 펌프 면적 및 파워 소비로 동일한 명세를 충족시킬 수 있다. 보충 충전 펌프는 상승 시간 동안에만 활성화될 필요가 있고 모든 출력들은 조정된 후엔 턴 오프될 수 있다. 출력들을 조정되어 유지하는 개개의 충전 펌프들은 작기 때문에, 출력의 리플 또한 작고 이에 따라 시스템은 종래의 접근법에서와 같이 리플 필터 시스템의 어떤 필요성이 거의 없다.
발명이 특정 실시예들을 참조하여 기술되었을지라도, 설명은 발명의 적용의 예일 뿐이며 제한으로서 취해지지 않아야 한다. 결국, 개시된 실시예들의 특징들의 다양한 개조들 및 조합들은 다음 청구항들에 의해 포함된 바와 같은 발명의 범위 내에 있다.

Claims (10)

  1. 복수의 조정된 전압 레벨들을 제공하기 위한 충전 펌프 시스템으로서,
    복수의 N 충전 펌프 회로들 - 상기 복수의 N 충전 펌프 회로들 각각은 출력을 가지며, 상기 출력은 대응하는 출력 전압에 연결됨 -;
    복수의 N 조정 회로들 - 상기 복수의 N 조정 회로들 각각은 상기 충전 펌프 회로들 중 대응하는 충전 펌프 회로에 연결되어, 상기 대응하는 충전 펌프 회로의 출력 전압을 수신하고 상기 대응하는 충전 펌프 회로를 대응하는 조정된 출력 전압으로 조정하기 위한 제어 신호를 상기 대응하는 충전 펌프 회로에 제공하고, 상기 복수의 조정된 출력 전압들 각각은 상이함 -;
    보충 충전 펌프 회로; 및
    복수의 N 스위치들 - 상기 복수의 N 스위치들 각각은 상기 보충 충전 펌프 회로의 출력과 상기 복수의 충전 펌프 회로들 중 대응하는 충전 펌프 회로의 출력 사이에 연결되고 상기 조정 회로들 중 대응하는 조정 회로에 연결되어, 상기 복수의 충전 펌프 회로들 각각의 출력이 회복될 때는 상기 보충 충전 펌프 회로의 출력이 상기 복수의 충전 펌프 회로들 각각의 출력에 개별적으로 연결되게 하고, 상기 복수의 충전 펌프 회로들 각각의 출력이 조정될 때는 상기 보충 충전 펌프 회로의 출력이 상기 복수의 충전 펌프 회로들 각각의 출력과 단절되게 함 -;
    을 포함하는, 충전 펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, N은 3인, 충전 펌프 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 충전 펌프 시스템은 비휘발성 메모리 회로 상에 주변회로로서 형성되며, 상기 출력 전압들은 워드라인 전압들인, 충전 펌프 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 보충 충전 펌프 회로는 상기 복수의 N 충전 펌프 회로들 각각보다 구동 능력이 더 큰, 충전 펌프 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 보충 충전 펌프 회로는 모든 상기 복수의 N 충전 펌프 회로들로부터 단절되는 경우 비활성화되는, 충전 펌프 시스템.
  6. 충전 펌프 시스템의 동작 방법으로서,
    상기 시스템은, 제 1 출력 전압을 제공하기 위한 제 1 충전 펌프, 상기 제 1 충전 펌프에 연결되고 상기 제 1 출력 전압을 제 1 조정된 레벨로 조정하기 위한 제 1 조정 회로, 제 2 출력 전압을 제공하기 위한 제 2 충전 펌프, 상기 제 2 충전 펌프에 연결되고 상기 제 2 출력 전압을 제 2 조정된 레벨로 조정하기 위한 제 2 조정 회로, 및 보충 충전 펌프를 포함하고, 상기 제 1 조정된 레벨은 상기 제 2 조정된 레벨보다 낮으며,
    상기 방법은, 상기 제 1 및 제 2 출력 전압이 상기 제 1 조정된 레벨보다 더 낮은 것과 상기 제 1 및 제 2 충전 펌프들이 회복 모드에서 동작되는 것에 모두 응하여, 상기 보충 충전 펌프의 출력이 상기 제 1 및 제 2 충전 펌프들 모두의 출력들에 연결된 채로 상기 보충 충전 펌프를 동작시키는 단계;
    상기 제 1 출력 전압이 상기 제 1 조정된 레벨에 도달하는 것과 상기 제 2 출력 전압이 상기 제 2 조정된 레벨보다 낮은 것 및 상기 제 2 충전 펌프가 회복 모드에서 동작되는 것에 응하여, 상기 제 1 조정 회로에 의해 상기 제 1 조정된 레벨에서 상기 제 1 충전 펌프의 상기 출력 전압을 조정하고, 상기 보충 충전 펌프의 출력이 상기 충전 펌프들 중 제 1 충전 펌프가 아닌 제 2 충전 펌프의 출력에 연결된 채로 상기 보충 충전 펌프를 동작시키는 단계; 및
    상기 제 2 출력 전압이 상기 제 2 조정된 레벨에 도달하는 것에 응하여, 상기 제 1 조정 회로에 의해 상기 제 1 조정된 레벨에서 상기 제 1 충전 펌프의 출력 전압을 조정하고, 상기 제 2 조정 회로에 의해 상기 제 2 조정된 레벨에서 상기 제 2 충전 펌프의 출력 전압을 조정하는 단계 - 여기서, 상기 제 1 및 제 2 충전 펌프들 중 어느 충전 펌프의 출력도 상기 보충 충전 펌프의 출력을 수신하도록 연결되어 있지 않음 -
    를 포함하는, 충전 펌프 시스템의 동작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 출력 전압이 상기 제 2 조정된 레벨에 도달하는 것에 응하여, 상기 보충 충전 펌프를 비활성화하는 단계를 더 포함하는, 충전 펌프 시스템의 동작 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 충전 펌프 시스템은 비휘발성 메모리 회로 상에 주변회로로서 형성되며, 상기 방법은 상기 제 1 및 제 2 조정된 레벨들을 상기 비휘발성 메모리 회로의 하나 이상의 워드라인들에 선택적으로 공급하는 단계를 더 포함하는, 충전 펌프 시스템의 동작 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 보충 충전 펌프는 상기 제 1 및 제 2 충전 펌프들보다 구동 능력이 더 큰, 충전 펌프 시스템의 동작 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 충전 펌프 시스템은 제 3 출력 전압을 공급하기 위한 제 3 충전 펌프와 상기 제 3 출력 전압을 제 3 조정된 레벨로 조정하기 위하여 상기 제 3 충전 펌프에 연결된 제 3 조정 회로를 더 포함하고, 상기 제 3 조정된 레벨은 상기 제 1 및 제 2 조정된 레벨들에 대해 중간 레벨이고,
    상기 방법은,
    상기 제 3 출력 전압이 상기 제 3 조정된 레벨보다 더 낮은 것에 응하여, 상기 보충 충전 펌프의 출력이 상기 제 3 충전 펌프의 출력에 연결된 채로 상기 보충 충전 펌프를 동작시키는 단계; 및
    상기 제 3 출력 전압이 상기 제 3 조정된 레벨에 도달하는 것에 응하여, 상기 제 3 조정 회로에 의해 상기 제 3 조정된 레벨에서 상기 제 3 충전 펌프의 상기 출력 전압을 조정하는 단계와 상기 보충 충전 펌프의 출력이 상기 제 3 충전 펌프의 출력에 연결되지 않은 채로 상기 보충 충전 펌프를 동작시키는 단계를 더 포함하는, 충전 펌프 시스템의 동작 방법.
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