TWI360131B - Multiple polarity reversible charge pump circuit a - Google Patents

Description

1360131 I 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於半導體電壓產生器電路，且更特定言之， 係關於電容電壓乘法器電路。 【先前技術】 許多積體電路（詳言之，使用單一電源電壓之積體電路） 併入有晶片上電路以產生具有比電源電壓大的量值之，，升 高"電壓。通常’此升壓被用作用於在積體電路上所含有 的電路之部分之真正的電源電壓。舉例而言，特定類型之 半導體記憶體（諸如，"快閃"EEPROM記憶體）藉由加速穿 過一穿隧介電質之電子且將電荷儲存於場效電晶體上之浮 閘上來寫入記憶體單元。在當代裝置上，電荷在穿隧介電 質上之此加速通常需要大約8伏之"寫入電壓"，而記憶體 電路之其餘操作（包括讀取記憶體單元）通常需要大約3伏之 電壓。與需要供應兩個不同電源電壓（例如，+5伏及+12 伏）來操作裝置之許多較舊之裝置不同，許多當代裝置僅 需要等於2.5至3.3伏（相對於"接地"或vss)之單一電源電壓 (通常被叫作VDD)。此VDD電源電壓通常用以對裝置之大 部分（包括一般讀取操作電路）供電。寫入電壓（出於傳統原 因通*但並不總是被叫作VPP)由具有典型值+8伏（再 次，相對於VSS)的晶片上電壓產生器產生而並不需要由裝 置之使用者供應之單獨電源電壓。 在許多積體電路中，此等晶片上電壓產生器實施為電容 電壓乘法器電主要由於歷史上易於在單體積體電路上 127867.doc 實施適合大的電容器，尤其 舲笙卜 肖實施良好品質電感器比較。 此等電各電壓乘法器電路通常 雷电 迎承由熟1此項技術者叫作，,充 被叫柞古“ 器電路展淆’存在通常亦 往 此寻充電泵通常用以整合由 相位偵測器電路在每一循環產生 ^ _ 衣座生之小的電流脈衝，且因此 在電容器節點上產生類比電壓，其 > 具表不兩個相位偵測器輸 入信號之間的相位誤差。在每一 母僱環期間，典型相位偵測 ，將第-電流脈衝"抽汲"至電容器節點中且自電容器節點 抽沒”第二電流脈衝。若相位誤差為零，則此等兩個電流 脈衝相等，且電容器節點上之電壓未改變。但若一個輸入 k號之相位落後於另一者，則電流脈衝中之一者的量值較 =或持續時間較長或者兩者皆有，使得至電容器節點中之 電荷為非零’且產生電壓改變。此等，，相位偵測器整合 器充電泵在功能及結構兩方面大不相同且因此不被考 慮為與電容電壓乘法器電路相關。因此，如本文中所使 用，’’充電泵"指電容電壓乘法器電路，且不指此等相位偵 測器整合器電路，除非上下文有此需要。 在上述非揮發性記憶體實例中，由充電泵產生之寫入電 壓通常比提供至裝置之VDD電源電壓高。在其他積體電路 中，充電泵可用以產生低於參考電壓vss(亦即，，,低於接 地）之電壓。舉例而言’在許多記憶體裝置（諸如，動態隨 機存取記憶體（DRAM)、靜態隨機存取記憶體（SraM)及其 他電路）中產生負偏壓電壓以對基板及/或基板内之CM〇S 井加偏壓。 127867.doc 1360131 用於產生高於VDD之升壓的習知（且很熟知）充電泵電路 由 John F. Dickson在，'On-Chip High-Voltage Generation in NMOS Integrated Circuits Using an Improved Voltage Multiplier Technique" (IEEE Journal of Solid State

Circuits，第 SC-11卷，第 3期，第 374-378 頁，1976年 6 月） 中教示。此充電泵包括複數個串聯連接之充電泵級。每一 充電泵級包括一電荷轉移裝置（諸如，二極體）及一泵電容 器，且具有一輸入節點及一輸出節點。與此等電路一起使 用的互補時脈信號通常由全VDD位準擺動（亦即，在低位 準VSS與高位準VDD之間轉變）來驅動。 此外，此等電壓產生器電路亦可能會消耗顯著量的電力 (相對於電路之其他部分）’且因此增加了必須由使用者（例 如，由VDD電源）供應之電流。此外，此等電壓產生器電 路亦可能會亦需要顯著量的半導體不動產以用於其實施， 尤其在需要高的輸出電流或大量值的電壓的情況下。 【發明内容】 在一需要正及負升壓兩者之積體電路設計中，通常提供 兩個單獨的充電泵電路》—個此種電路將產生正電壓，及 另一者將產生負電壓。此等充電泵電路依賴於電容切換及 電荷共用而產纟此等升M，且可產生的輸出電流之量與充 電泵：電容器的實體大小成比例。若每一電壓之輸出電流 要求皆顯著大’則此兩個充電栗f路中之每_者將需要大 的抽汲電容器，且因此將消耗相當大的珍貴之矽面積。 在特定情況下，可能並不同時需要正及負電壓兩者。舉 127867.doc (S ) 1360131 例而言，在不需要負電壓之-操作模式下可能需要高電流 正電壓，在不需要i電壓之另—操作模式 電流負電壓。在另-實例中，在—操作模式下可 正升壓需要高輸出電流，而在另—操作模式下需要較低電 流正及負升壓輸出。

本發明大體上係關於一種改良之充電泵電路，其在特定 實施例中可經組態以有時產生一正電壓，且可經逆轉以在 其他時間產生一負電壓；及使用此充電泵電路之方法。

一態樣_，本發明提供一 種用於製造一積體電路產品 之方法。在特定實施例中，該方法包括：形成第一及第二 電壓節點；形成第一及第二輸出節點；及形成一包含複: 個串聯連接之定向泵級之第一多級充電泵電路每一各別 級經組態以將電荷自其一各別輸入端轉移至其一各別輸出 端。該方法亦包括：形成一第一開關電路，其將該第一多 級充電泵電路之一端有時耦接至該第一電壓節點，且在其

他時間耦接至該第-輸出節，點；及形成—第二開關電路， 其將該多、級充電泵電路之另—端有時麵接至該第二電壓節 點’且在其他時間耦接至該第二輸出節點。 在另-態樣中，本發明提供—種方法，其在特定實施例 中包括：提供—包含複數個串聯連接之定H級之多級充 電泵電路，每-各別級經組態以將電荷自其—各別輸入端 轉移至其一各別輸出端。該方法亦包括：對於一第一操作 模式，選擇該多級《電栗電路以在該充電果電路之一輸出 節點上產生m;及對於二操作模式，選擇該多 I27867.doc 1360131 級充電泵電路以在該充電泵電路之另一輸出節點上產生一 負電壓。 在另一態樣中，本發明提供—種電路，其在特定實施例 t包括-包含複數個串聯連接之定向泵級之多級充電泵電 路，每一各別級經組態以將電荷自其一各別輸入端轉移至 其一各別輸出端。該多級充電泵電路可選擇以對於一第一 操作模式而在該充電泵電路之一輸出節點上產生一正電 壓，且可選擇以對於-第二操作模式而在該充電果電路之 另一輸出節點上產生一負電壓。 在另一態樣中，本發明提供—種電路，其在特定實施例 中包括第-及第二電壓節點、第一及第二輸出節點及一包 含複數個串聯連接之定向泵級之第一多級充電泵電路每 一各別級經組態以將電荷自其一各別輸入端轉移至其一各 別輸出端。該電路亦包括：一第一開關電路，其將該第一 多級充電泵電路之一端有時耦接至該第一電壓節點，且在 其他時間耦接至該第一輸出節點；及一第二開關電路，其 將該多級充電泵電路之另一端有時耦接至該第二電壓節 點’且在其他時間耦接至該第二輸出節點。 在另一態樣中，本發明提供一種電路，其在特定實施例 中包括一包含複數個串聯連接之定向泵級之第一多級充電 泵電路，該第一多級充電泵電路可獨立地操作以產生一第 一輸出電壓。該電路亦包括一包含複數個串聯連接之定向 泵級之第二多級充電泵電路，該第二多級充電泵電路可獨 立地操作以產生一第二輸出電壓。該電路亦包括用於將該 127867.doc -10· 1360131 夕級充電泵電路有時輕接至該第二多級充電泵電路以 β作地產i #有一相比各自獨立地操作可產生之電壓或 電流的較大電壓或電流之單一輸出電麼之構件。 雖然本發明可詩併人有廣泛的各種各樣之裝置及結構 中之任何者的眾多電路t，但當與特定可抹除記憶體陣列 技術（諸如，併入有特定電阻性被動元件記憶體單元之記 憶體陣列技術）—起使用時，本發明特別有益。當程式化 及抹除時’此等單元傾向於具有高㈣漏電流，且因此一 。己隐體陣列（詳s之，三維記憶體陣列）在所需之程式化及 抹除電屢下需要大的電流。舉例而言，在一程式化操作 中，正電壓充電泵可能需要傳遞一特別高值的輸出電流， 而在一抹除操作中’負電麼充電栗可能需要傳遞一特別高 值的輸出電流（例如，大於在升高之正電壓下所需要的任 何電流）。 此等大的輸出電流需要大的充電泵。然而，若立中之一 者（例如’負電屢充電泵）僅用於一個（多個）特定操作模 式’則並不需要建置兩個很大的充電I如本文中所描述 之一多重極性可逆式充電泵電路允許更小得多且更低功率 之充電泵電路在所需輸出電流下產生所需電壓。 在若干態樣中’本發明特別適合於實施在一積體電路 中’包括彼等具有一記憶體陣列之積體電路；適合於操作 此等電路之方法’·適合於併入有此等電路之系統；及適合 於此等電路之電腦可讀媒體編碼，其皆如本文中更詳細地 描迷且如在隨附申請專利範圍中所閣明。此等廣泛的各種 127867.doc 1360131 各樣之積體電路經具體地預期，其包括具有一形成於一基 板上之三維記憶體陣列之積體電路。 前述為概要且因此必然地含有細節之簡化、一般化及省 略。因此’熟習此項技術者將瞭解，前述概要僅為說明性 的且並不意欲以任一方式限制本發明。自以下闡明之實施 方式’可顯而易見如僅由申請專利範圍界定之本發明之其 他態樣、發明特徵及優勢。 【實施方式】 現參看圖1 ’描繪一例示性定向充電泵級丨5〇。通常併入 有此充電泵級150作為在充電泵電路内的複數個串聯麵接 之充電泵級中之一者。 充電泵級150由兩個互補時脈CLK(亦標註為156)及 CLKB(亦標註為158)檢查，且電荷始終係自輸入端子152 轉移至輸出端子154(亦即，此處展示為自左至右在CLK 信號之上升邊緣且在CLK保持為高之時間期間，電荷自輸 入端子152(亦即，"輸入節點"）經由nm〇S電晶體166轉移 至電谷器162。在CLK信號之同一上升邊緣，電荷亦自電 谷器160經由PMOS電晶體168至輸出端子154。 在CLKB信號之上升邊緣且在CLKB保持為高之時間期 間’電荷自輸入端子152經由NMOS電晶體164轉移至電容 器160。在CLKB信號之同一上升邊緣，電荷亦自電容器 162經由PMOS電晶體170至輸出端子154。 此等定向充電泵級之操作係熟知的，且許多變體為已知 的。例示性充電泵電路描述於2006年4月4日頒予給Th〇rp 127867.doc -12· 1360131 之美國專利第7,〇23,260號中，其揭示内容以全文引用的方 式併入本文中。 現參看圖2，描繪一例示性充電泵電路2〇〇，其包括第一 串串聯連接之充電泵級204、206、208、21 〇(其中之每— 者可實施為如同充電系級150或其他合適的定向充電果級） 且經組態以在節點212上產生正的升高輸出電壓 VPOS_HIGH。在充電泵電路内，一給定充電泵級之輸出 端子耦接至鄰近的充電泵級之輸入端子（當然，除了最後 的此充電泵級之外）。如在該圖之左側所展示，複數個串 聯連接之充電泵級之一端耦接至用於傳送正電壓VdD之電 壓節點202。換言之，充電泵級2〇4之輸入端子203耦接至 VDD電源節點202。此電壓節點2〇2可為電源節點（例如， 正’’電源"節點）’但可替代地傳送内部產生之電壓（例如， 另一充電泵電路之輸出）’如以下將加以描述。如在該圖 之右側所展示’複數個串聯連接之充電泵級之另一端麵接 至用於傳送正電壓VPOS—HIGH之輸出節點212。換言之， 充電泵級210之輸出端子211耦接至充電泵電路2〇〇之輸出 知點2 12。應注意到，如本文中所使用，每一充電果級之 輸入”節點及"輸出"節點之名稱指電荷轉移穿過充電泵級 之方向，且未必暗示具體連接或電壓。藉由以下所示的實 施例之描述’此等内容將更清晰。 在操作中，如所熟知，每一級通常由異相之互補時脈驅 動，其中該等互補時脈與其鄰近的充電泵級相關聯。舉例 而5，充電泵級204及208可由CLK及CLKB驅動，而充電 127867.doc 1360131 泵級206及210可由CLKB及CLK驅動《此外，在充電泵級 之間的每一中間節點上產生之電壓隨每一級而增加。換言 之’如在此項技術中亦已知，節點205之電壓比VDD高， 節點207之電壓比節點205之電壓高，及如此等等，且節點 輸出節點2 11之電壓比其他中間節點高。 現參看圖3，描繪根據本發明之一例示性充電泵電路 250。此充電泵電路250為可逆式充電泵電路，且利用以下 事實.電何始終自左至右（如所繪製）地轉移，且換言之， 自每一充電泵級之輸入端轉移至輸出端。充電泵電路250 包括兩個開關電路253、254以將充電泵組態為正或負充電 聚。在該串充電泵級之左端，第一開關電路253將充電泵 級204之輸入端子203耦接至電壓節點202(此處展示為VDD 電源節點）或耦接至用於傳送負升壓VNEG_HIGH之第二輸 出節點252。在該串充電泵級之右端，第二開關電路254將 充電泵級210之輸出端子211耦接至第二電壓節點251(此處 展不為GROUND電源節點）或耦接至如之前之用於傳送正 升壓VP〇S_HIGH之第一輸出節點212。 為了在輸出節點212上產生正輸出電壓vp〇S-HIGH，第 開關電路253經組態以將充電泵級2〇4之輸入端子2〇3耦 接至電壓節點202(亦即，VDD)’且第二開關電路254經組 態以將充電泵級210之輸出端子211耦接至第一輸出節點 212 ’此組態導致如圖2中所示的等效連接。電荷自轉 移至卽點A(節點205)，接著至節點B(節點2〇7)，接著至節 點c(節點209)，接著至輸出節點vp〇s high。 127867.doc 14· c s ) 1360131 為了在輸出節點252上產生負輸出電壓VNEG_HIGH，第 一開關電路253經組態以將充電泵級2〇4之輸入端子2〇3耦 接至充電泵電路輸出節點252，且第二開關電路254經組態 以將充電泵級210之輸出端子211耦接至第二電壓節點 251(亦即’接地）。電荷自負輸出節點VNEG_HIGH轉移至 節點A，接著至節點B，接著至節點c，接著至接地（有時 被稱作GND或VSS)。 現參看圖4，描繪此充電泵電路25〇之一例示性實施，其 利用二個串聯搞接之充電系級，而非四個此等級。第一開 關電路253係使用NMOS電晶體302及PMOS電晶體304來實 施’該兩者皆回應於控制信號EN_NEG_HV(亦標註為 303)。類似地，第二開關電路254係使用nm〇s電晶體306 及PMOS電晶體308來實施’該兩者皆回應於同一控制信號 EN_NEG_HV。 為了組態充電泵電路以產生負電壓，將控制信號 EN_NEG—HV驅動至高電壓，較佳至VDD電壓（例如，3 3 伏）。因此’電晶體302經接通以將充電泵級2〇4之輸入端 子203耦接至負輸出節點252，電晶體3〇4經斷開，電晶體 3 06經接通以將充電泵級21〇之輸出端子211耦接至第二電 壓節點25 1(亦即’接地），且電晶體3〇8經斷開。 為了組態充電泵電路以產生正電壓，將控制信號 EN_NEG_HV驅動至低電壓，較佳至GND電壓（或甚至低於 接地）。因此’電晶體304經接通以將充電泵級204之輸入 端子203耦接至電壓節點202，電晶體302經斷開，電晶體 127867.doc 1360131 308經接通以將充電泵級210之輸出端子211耦接至輸出節 點212’且電晶體306經斷開。 圖5說明充電泵電路300在經組態以產生正輸出電壓 VPOS_HIGH時之波形。VDD電壓大致為3·3伏，且每一連 續的充電泵級輸出達成較高電壓。展示輸出節點212達成 大致11.5伏之VPOS_HIGH電壓。 圖6說明充電泵電路300在經組態以產生負輸出電壓 VNEG一HIGH時之波形。VDD電壓再次大致為3 3伏，且每 一連續的充電粟級輸出達成更負（亦即，更低）電壓。展示 輸出節點252達成大致-9.0伏之VNEG_HIGH電壓。 可將以上實施例看作複數個串聯耦接之充電泵級，其可 經組態以產生正電壓，且可經相反組態以產生負電壓。預 期可提供額外輸出電壓/電流選項的其他充電泵電路組 態。舉例而言’圖7描繪一電路400，其包括一第一多級充 電泵電路402(亦即’兩個或兩個以上串聯耦接之充電泵 級，如所示）及一第二多級充電泵電路4〇6(亦即，亦具有兩 個或兩個以上串聯耦接之充電泵級，如所示每一充電 泵電路402、406可獨立於另一者操作以產生各別高或低輪 出電壓’但兩個充電泵電路4 〇 2、4 0 6可經組態以合作且產 生相比各自單獨時所產生之正或負電壓的較高量值之正 負電壓。 ~ 舉例而言，在一組態中，電路4〇〇可經組態以在 VPOS_OUT2輸出節點426上產生單一正高電壓。為了實現 此，開關電路408將充電泵電路4〇2之輸入節點4〇1耦接至 127867.doc -16- 1360131 電壓節點418(亦即，VDD)，開關電路41〇將充電泵電路 4〇2之輸出節點403耦接至節點422，開關電路412將充電泵 電路406之輸入節點405耦接至節點422，且開關電路414將 充電泵電路406之輸出節點407耦接至輸出節點426。此導 致如圖2中所示之組態的等效組態。

在另一組態中，電路400可經組態以在vp〇s 一 〇UT1輸出 節點420上產生正高電壓且在VNEG 一 〇UT2輸出節點424上 產生負高電壓。為了實現此，開關電路4〇8將充電泵電路 4〇2之輸入節點401耦接至VDD電壓節點418，開關電路41〇 將充電泵電路402之輸出節點403耦接至νρ〇、〇υτι輸出 節點420 ’開關電路4 12將充電泵電路傷之冑入節點4〇5耦 接至VNEG_OUT2輸出節點424，且開關電路414將充電系 電路406之輸出節點407耦接至電壓節點428(亦即，傳送接 地電位）。無一充電泵電路耦接至節點422，且皆獨立地操 作，各自以如上文較早加以各別描述之方式。

在又一組態中，電路400可經組態以在vneg 〇υτι輸出 節點416上產生單—負高電壓。為了實現此，開關電路彻 將充電栗電路402之輸入節點衝輕接至VNEG—〇υτι輸出 節副6,開關電路41〇將充電泵電路術之輸出—節點彻搞 接至節點4 2 2，開關電路4! 2將充電泵電路4 〇 6之輸入節點 彻福接至節點422，且開關電路414將充電栗電路侧之輸 出卽點407耦接至接地電壓節點428。 泵電路之端處可包括額外 一或多個電壓節點。此等 在其他實施例中，在每一充電 開關電路以用於將各別端耦接至 127867.doc

•17- 1360131 電壓節點中之每一者可為電源節點（例如，"電源"電壓、接 . 地電壓、充當真正電源電壓的内部產生之電壓等），或者 • 可為由另一充電泵電路產生之節點。舉例而言，可將開關 電路412看作將充電泵電路4〇6之輸入節點耦接至輸出節點 424或輕接至電壓節點422。在此情況下，電壓節點422輕 接至充電泵電路402之輸出節點（假定開關電路41〇經適當 地連接）且傳送由此充電泵電路產生之電壓。應瞭解，充 籲 電泵電路402、406中之每一者可包括不同數目之個別充電 ‘ 泵級，其可能包括單一級，但更有可能各自包括兩個或兩 個以上此等充電泵級。 在一額外實施例中’開關電路41〇包括一開關支線，其 用於將節點403耗接至接地（或者，包括用於進行此之另一 開關電路）。結果，充電泵電路4〇2及4〇6兩者皆可獨立於 彼此同時產生負輸出電壓，但可耦接於一起以合作地產生 更大得多的量值的正或負電壓。 • 在又一額外實施例中，開關電路412包括一開關支線， 其用於將節點405耦接至VDD(或者，包括用於進行此之另 一開關電路）。結果，充電泵電路4〇2及4〇6兩者皆可獨立 於彼此同時產生正輸出電壓，但可耦接於一起以合作地產 - 生更大得多的量值的正或負電壓。 如在以上實施例中所展示，充電泵電路之間的此合作可 導致產生具有相比各自單獨時所產生之輸出的較高電壓之 輸出，或者可導致產生具有相比各自單獨時所產生之輸出 的較尚電流能力之輸出。舉例而言，圖8描繪一電路5〇〇， 127867.doc -18- (S ) 1360131 其包括一對充電泵電路，該對充電泵電路合作以產生具有 相比各自單獨時所產生之輸出的較高電流能力之輸出。在 此實施例中’第一充電泵電路502及第二充電泵電路5〇6經 並聯耦接以以高電流產生正的高輸出電壓VPOS_OUTl。 在另一模式下，第一充電泵電路502如先前操作以以較低 電流產生同一正的高輸出電壓VPOS_OUTl ,且第二充電 泵電路5 06經··逆轉"以產生負的高輸出電壓VNEG_OUT1。 欲進行此，開關電路5 12經組態以將充電泵電路506之輸入 節點505耦接至VNEG—OUT1節點516，且開關電路514經組 態以將充電泵電路506之輸出節點507耦接至接地電壓節點 528 ’且充電泵電路5 02、5 06兩者獨立地操作。應瞭解， 在其他實施例中’上部充電泵電路502亦可包括一或多個 開關電路（諸如’在圖7中所描述之開關電路）以將額外組態 靈活性提供給上部充電泵電路502。 如可瞭解’可基於本發明之教示配置一或多個充電泵電 路的大量變化。在以上實施例中亦可瞭解，NMOS電晶體 中之特定者之源極及汲極端子有時在經組態以產生正輸出 電壓時經驅動至高於VDD之電壓，且在其他時間在經組態 以產生負輸出電壓（亦即’ NMOS源極及汲極經驅動至低於 整體基板電壓）時經驅動至低於VSS之電壓》此係藉由利用 三重井N通道技術來提供。 一例示性三重井半導體結構展示於圖9中。pm〇S裝置 (例如’在該圖之右側展示之代表性PM〇s裝置）形成於習 知N井756中。NMOS裝置（例如’在該圖之左側展示之代 127867.doc -19· 1360131 表性NMOS裝置）包圍於-個三重井結構中，盆中一中 度P井754由深N井752圍繞。在每—操作模式下，用於 PMOS裳置之所有財756共用最正電壓，且在每—操作模 式下，用於NMOS裝置之所有p井754共用最負電壓。、 期望本發明用於併人有廣泛的各種各樣之裝置及結構中 之任何者的眾多電路中而，#與特定可抹除記憶體陣 列技術（諸如，併入有特定電阻性被動元件記憶體單元之 記憶體陣列技術）一起使用時，本發明特別有益。當程式 化及抹除時，&等單元傾向於具有高㈣漏電流，且因此 記憶體陣列在所需之程式化及抹除„下需要大的電流。 舉例而言，在程式化操作中，正電壓充電泵可能需要傳遞 特別高值的輸出電流，而在抹除操作甲，負電壓充電泵可 能需要傳遞特別值高的輸出電流（例如，大於在升高之正 電壓下所需要的任何電流）。此在三維記憶體陣列中尤其 正確。

此等大的輸出電流需要大的充電泵。然而，若其中之一 者（例如，負電壓充電泵）僅用於一個（多個）特定操作模 式貝丨並不需要建置兩個很大的充電泵。如本文中所描述 之多重極性可逆式充電泵電路允許更小得多且更低功率之 充電泵電路在所需輸出電流下產生所需電壓。此效率由使 用對於母一操作模式的每一充電泵級之資源（亦即，主要 為果電容器’但亦有每一級内之電荷轉移開關裝置）而產 生°換言之’對於每一操作模式，所有充電泵電容器全部 參與抽波。 127867.doc •20- 1360131 為了更充分地瞭解以上描述的各種充電泵電路之有用 性，將描述一例示性記憶體技術及對應的陣列線偏壓電 壓。圖ίο為併入有可變電阻記憶體單元之一例示性被動元 件記憶體陣列1〇〇之示意圖。展示兩個字線1〇2、1〇4，以 及兩個位元線106、108 ^假定字線1〇2為選定字線（SWL)， 且假定字線104為未選定字線（UWL)。類似地，假定位元 線106為選定位元線（SBL)，且假定位元線1〇8為未選定位

兀線（UBL)。展示四個被動元件記憶體單元ι〇ι、ι〇3、 105、107,每一者耦接於相關聯字線與相關聯位元線之 間。 記憶體單元101與選定字線1〇2及選定位元線1〇6相關 聯’且可將其看m元（亦即，”選定"單元）。記憶體單 元1〇3與未選定子線104及選定位元線1〇6相關聯且可將 =^作F單凡（亦_，，，斷開"單元）。記憶體單元105與選 疋子線102及未選定位元線1〇8相關聯，且可將其看作"η”

亦& _選定·•單元）。最後，記憶體單元107與未選 。線04及未選疋位元線108相關聯，且可將其看作"u" 單元（亦即，"未選定"單元）。 ':s月於圖! 〇中的為對於正向偏壓操作模式之例示性加 Z條件。此正向偏職式可用於程式化模式、區塊抹除 模式(但對於此等不同模式，”具有不同的 二準或條件ρ如所示，可將偏壓條件看作適合於對 ^陣列區塊的程式化操作模式，且將如此加以描述。 電壓（例如’接地）下對選定字線1〇2加偏壓，在 i27867.doc -21 - 1360131 VUX設定為VPP-VT之值 VSB電例如+8伏）下對選定位元線刚加職在砸 電壓（例如，+7·3伏）下對未選定字線1〇4加偏壓，且在vUB 錢（例如，+0.7伏）下對未選定位元線刚加偏壓。可將選 疋位元線偏壓電壓VSB看作程式化電壓vpp，因為實質上 此整個電壓外加於選定記憶體單元IGi上（由於在接地下對 選定字線加偏壓），所以較小的特定電阻降落外加於匯流 排及陣列線自身中。亦較佳將未選定位元線偏壓電壓 設定為對應於在每一記憶體單元之正向偏壓方向上之表觀 "臨限電屋”的值’且因此展示為外加於未選定位元線ι〇8 上的電壓W。類似地’亦較佳將未選定字線偏壓電壓 在此等加偏壓條件下，S單元101接收等於vpp(例如， + 8伏)之正向偏壓電壓’ F單元103接收等於VT(例如，+0,7 伏）之正向偏壓電壓，Η單元1〇5接收等於VT(例如， 伏）之正向偏壓電壓，且u單元1〇7接收等於(例 如，-6.6伏)之逆向偏壓電壓。此等為若干例示性記憶體單 凡技術’當在此等條杜《 哥條件下加偏壓時，選定單元將改變至較 低值之電阻，而F、Η及ΪΤ留-必 及U早兀將—點不改變電阻。例示性 單元描述於下文中。 現參看圖11 ’展不對於逆向偏壓操作模式之例示性加偏 壓條件120。此逆向偏壓模式可㈣程式化模式或區塊抹 除模式（但對於此等不同模式’通常具有不同的條件）。如 所不可將偏壓條件看作適合於對於選定陣列區塊的程式 化操作模式或抹除操作模式，且將如此加以描述。 127867.doc -22- 1360131 現在針對適合於本操作模式之值而重新定義偏壓條件 VSX、vux、VSB 及 VUB 中之每一者。在 VRR/2(例如 ’ +6 伏）之VSX電壓下對選定字線1〇2加偏壓，且在_VRR/2(例 如，-6伏）之VSB電壓下對選定位元線1〇6加偏壓。未選定 字線電壓VUX及未選定位元線電壓VUB皆接地。 在此等加偏壓條件下，s單元1〇1接收在量值上等於 VRR(例如，_12伏）之逆向偏壓電壓，F單元1〇3接收等於 VRR/2(例如，_6伏）之逆向偏壓電壓，且H單元1〇5接收等 於VRR/2(例如，_6伏）之逆向偏壓電壓。值得注意，u單元 107未接收到在單元上之偏壓。 此等為若干例示性記憶體單元技術（下文提及），當在此 等條件下加偏壓時，選定單元將自較低值之電阻改變至較 尚值之電阻，而F、U單元將一點不改變電阻。亦應注 意，未選定U記憶體單元（其原本當藉由在此單元上之若干 伏來加偏壓時可能會支援相當大量的洩漏電流）不具有偏 壓且因此無洩漏電流。如將進一步詳細地加以描述許多 有用的記憶體陣列實施例包括比H單元或17單元數目遠大得 多之U單元，且此等陣列將相比藉由其他加偏壓方案而在 陣列之未選疋§己憶體單元中具有顯著少的洩漏電流且因此 具有少得多的功率耗散。 藉由在此逆向模式下"分裂"VRR電壓，且在等於程式化 電壓之一半的負電壓下對SBL加偏壓，且在等於程式化電 壓之一半的正電壓下對SWL加偏壓，顯著地放寬了位元線 解碼器及字線解碼器兩者之電壓要求。因此，與陣列線 127867.doc •23 · 1360131 (例如，字線及位元線）的小間距一致，陣列線驅動器電路 中之尚電壓電晶體佔據較小面積，因為其可經設計以用於 相對較低之"分裂"電壓。 此記憶體陣列（包括例示性解碼電路及陣列偏壓電路）之 額外描述提供於 Roy E. Scheuerlein 及 Luca G. Fasoli 於 2006 年7月31日申§青之發明名稱為"Dual Data-Dependent Busses for Coupling Read/Write Circuits to a Memory Array"之美 國申請案第1 1/461,3 52號中，其揭示内容以全文引用的方 式併入本文令。 如由以上描述可瞭解，在正向操作模式下僅需要正電 壓’但大的洩漏電流需要此等電壓（特定言之，VPP-VT偏 壓電壓）經產生具有高的電流能力。然而，在逆向操作模 式下’需要正及負電壓兩者，各自處於比Vpp_VT電壓低 的量值’且各自需要較小的輸出電流能力。三重井半導體 結構（以上描述）允許使選定位元線為負電壓，而使選定字 線為正電壓。 可瞭解，如本文中所描述之充電泵電路可有利地用以在 設定操作模式下提供耦接至特定字線及位元線兩者之正電 壓（例如，由兩個合作之多級充電泵電路產生），且用以在 重設模式下提供耦接至特定字線之正電壓及耦接至特定位 兀線之負電壓（例如，由兩個獨立地操作之多級充電泵電 路產生）。 在所描述之實施例中，預期：由於在達成多級充電泵電 路之最終輸出電壓前多級充電泵電路需要時間週期來對每 127867.doc •24- 一中間級充電，所以對於給定操作模式而言給定充電泵電 將有可能經組態以產生單一輸出電壓。儘管如此預 期.如本文中所描述之單一多重極性充電泵電路可用以在 操作模式之間足夠快速地切換以同時產生供電路同時使用 之兩個電壓。 雖然上述實施例展示互補的充電泵級，但任何定向充電 泵級可用以達成本發明之一些益處。如本文中所使用， 電壓節點"可包括電源節點，且可包括另一多級充電泵電 路之輸出。"電源節點"可包括正電壓供應節點、負電壓供 應郎點或接地節點。 如本文中所使用’描述為並聯耗接之兩個電路可經由另 一節點耦接。舉例而言’若每一充電泵電路之各別第一端 耦接至同一電源節點（例如’ VDD)且每一充電泵電路之各 別第二端耦接至同一輸出節點’則可將兩個充電泵電路描 述為並聯輕接。 如本文中應用至充電泵電路之術語"可逆式，•並不意謂於 相反方向中發生電荷轉移，而係意謂在"逆向"模式下自充 電泵電路之相反端進行輸出。在本說明書中之第一、第 二、第三等元件的本文中之名稱未必需要使用元件之相同 相對編號來如此解釋申請專利範圍。應將此相對編號之任 何調整看作為符合的且並非控制的。 在一些積體電路裝置中’實施一個以上充電泵電路可為 有用的。舉例而言，在具有一個以上記憶體子陣列之記憶 體裝置中，可使一不同的充電泵電路與若干個記憶體子陣 127867.doc -25- 1360131 歹J中之每者相關聯，或者可使一不同的充電泵電路與所 有此等子陣列相關聯。對於將陣列製造於層上而並非基板 上的特定記憶體技術中，諸如，對於製造於半導體基板上 之單體—維汜憶體陣列而言，可將此充電泵電路實施於一 。己隐體子陣列下’而並非需要記憶體陣列之外部的區域。 可製u於半導體基板上之例示性單體三維記憶體陣列描述 於頒予給Johnson等人之美國專利第6,〇34 882號中、頒予 給N. Johan Knall等人之美國專利第6 42〇 215號中、頒予 給Johnson等人之美國專利第6 525 953雖中頒予給

VyV〇da等人之美國專利第6,952,043號中及頒予給 Scheuerlein等人之美國專利第6 545 898號中，其揭示内容 以全文引用的方式併入本文中。 如本文中所使用，假定具有三維記憶體陣列之積體電路 為單體積體電路，而並非一個以上單體積體電路之組合。 本發明之方法及設備亦可用以在單體三維記憶體中發揮優 勢，諸如，二維非揮發性場可程式化記憶體陣列（一次寫 入及/或可重寫入記憶體陣列^此外，本發明之方法及設 備亦可用以在包括二維陣列之積體電路中及在許多其他非 記憶體積體電路中發揮優勢。 許多類型之記憶體單元能夠使用逆向偏壓（例如，上述 重設模式）來程式化。此等單元包括一具有金屬氧化物（例 如，過渡金屬氧化物）及一個二極體之被動元件單元。其 他合適的單元包括具有藉由一個二極體選擇元件而程式化 於低R狀態與高R狀態之間的電阻性材料之單元。實例包 127867.doc •26· 1360131 括可程式化金屬化連接、諸如GST材料之相位改變電阻 器、有機材料可變電阻器、錯合金屬氧化物、碳聚合物 膜、碳奈米管電阻器、經摻雜之硫族化物玻璃及含有行動 原子以改變電阻之Schottky障壁二極體《選定電阻性材料 可提供一次可程式化（0TP)記憶體單元，或多次寫入記憶 體單元。此外，可採用具有由逆向偏壓應力修改之傳導的 多晶砍二極體。

在下列論文中提供了有用的兩個端子式記憶體單元之描 述，該等論文以引用的方式併入本文中：（i) Pirovano等人 之"Electronic Switching in Phase-Change Memories" (IEEE Transactions on Electronic Devices，第 51卷，第 3期，2003 年 3 月）；（ii) Baek 等人之"Multi-layer Cross-point Binary Oxide Resistive Memory (OxRRAM) for Post-NAND Storage Application" (IEEE International Electron Devices Meeting，2005年）；（iii) Baek 等人之"Highly Scalable Non-

volatile Resistive Memory using Simple Binary Oxide Driven by Asymmetric Unipolar Voltage Pulses" (IEEE International Electron Devices Meeting，2004年）；及（iv) Hwang等人之"Writing Current Reduction for High-Density Phase-Change RAM" (IEEE International Electron Devices Meeting，2003年）。額外細節亦提供於美國專利第 6,891，748號中，其以引用的方式併入本文中。 用於逆向重設操作之有用的記憶體單元描述於S. Brad Herner 等人之發明名稱為"High-Density Three-Dimensional -27- 127867.doc

Memory Cell"之美國專利第6,952,030號中；且亦描述於 2005年9月28曰申請的Tanmay Kumar等人之發明名稱為 "Method for Using a Memory Cell Comprising Switchable Semiconductor Memory Element with Trimmable Resistance"之美國申請案第11/237,167號（公開為美國專利 申請公開案第2007/0090425號）中。合適的金屬氧化物記憶 體單元展示於2006年3月31日申請的S. Brad Herner之發明 名稱為"Multilevel Nonvolatile Memory Cell Comprising a Resistivity-Switching Oxide or Nitride and an Antifuse"之 美國申請案第ll/394,903號中。可提供多個電阻狀態之使 用一相位改變材料之合適的記憶體陣列展示於Roy E. Scheuerlein等人之發明名稱為"Non-Volatile Memory Cell Comprising a Dielectric Layer and a Phase Change Material in Series"之美國專利申請公開案第2005-0158950號中。此 等以上提及之揭示案中之每一者以全文引用的方式併入本 文中。具有過渡金屬氧化物（例如，包括具有鈷之過渡金 屬氧化物）之其他例示性記憶體單元及其中指引元件之多 晶石夕材料自身包含可切換電阻材料之例示性單元描述於 2006 年 7月 31 日申請的 Tanmay Kumar、S· Brad Herner、 Roy E. Scheuerlein 及 Christopher J. Petti之發明名稱為 "Method for Using a Memory Cell Comprising Switchable Semiconductor Memory Element with Trimmable Resistance" 之美國申請案第ll/496,986號（公開為美國專利申請公開案 第2007/0072360號）（”MA-163-1"申請案）中，其以全文引用 127867.doc • 28- (S ) 1360131 的方式併入本文中。 此外’ 2005年5月9日申請的S. Brad Herner等人之發明名 稱為"Rewritable Memory Cell Comprising a Di〇de and a Resistance Switching Material"之美國申請案第 11/125,939

號揭不一種併入有與氧化物（諸如，氧化鎳）串聯之二極體 之有用的可重寫入記憶體單元，其中記憶體單元之電阻可 經重複地自低電阻狀態切換至高電阻狀態及自高電阻狀態 切換至低電阻狀態。2006年3月31日申請的8 Brad Hemer 等人之發明名稱為"Nonvolatile Memory Cell Comprising a Diode and a Resistance Switching Material"之美國申請案 第11 /395,995號揭示一種使用正向偏壓來設定及使用逆向 偏壓來重設之OTP多位準記憶體單元。此等以上提及之揭 示案中之每一者以全文引用的方式併入本文中。 如本文中所使用且除非上下文另有要求，一"互補對"之 時脈信號或脈衝信號未必始終精確地互補，而係意謂包括 -對僅大體上互補之信號。舉例而言，互補之時脈信號在 每一此信號之自高至低及自低至高之過渡期間可重疊。在 一些實施例中’該等時脈可經調整以具有非重疊之正脈 衝。 如本文中所使用’信號（例如，時脈信號）之振幅指該信 號之高位準與低位準之間的電壓差。若此信號具有作為立 低位準之vss或接地參考及用於其高位準之VDD，則可將 該信號稱為VDD位準信號或全VDD位準信號。 關於本文中所使用之一般術語， 熟習此項技術者應瞭 127867.doc -29- 1360131 解，當描述在電路中包括各種信號及節點之該電路之操作 時’可同等良好地使用若干表達中之任何者。任一種類之 信號（不管為邏輯信號或更一般之類比信號）採取在電路中 的節點之電壓位準（或者對於一些電路術語而言為電流位 準）之實體形式。可正確地認為信號係在導線或匯流排上 傳送。舉例而言，某人可將一特定電路操作描述為"電路 10之輸出將節點11之電壓朝向VDD驅動，因此維持在節點 11上傳送之信號0UT，、此為正確的，但表達稍顯麻煩。 因此，此項技術中熟知同等地將此電路操作描述為，，電路 10將節點11驅動為高"以及"節點η由電路1〇變高"、"電路 ίο將out信號拉高"及"電路10將〇1；7驅動為高"。此等用於 描述電路操作之簡記短語更有效地傳達電路操作之細節， 特疋S之’因為圖中之示意圖清晰地使各種信號名與對應 電路區塊及節點名相關聯。為了方便起見，可將傳送cLK 信號之原本未命名之節點稱作CLK節點。類似地，諸如 "拉高··、··驅動高"及"充電"之短語通常為同義的，除非另 有區分’同樣地情況包括短語"拉低"、”驅動低"及„放電"。 咸信，此等更簡明的描述性表達之使用增強了本揭示案之 清晰性及教示。熟習此項技術者應瞭解，此等及其他類似 術語中之母一者可互換地使用來描述普通電路操作，且在 此描述中不應將細微的推論理解為變化用法。 關於電源，用以對電路供電之單一正電源電壓（例如， 3.3伏電源）通常被命名為"VDD"電源。在積體電路中，電 晶體及其他電路元件實際上連接至VDD端子或VDD節點， 127867.doc •30· C S ) Ϊ360131 其接著可操作地連接至VDD電源。將諸如"繫至VDD"或 ”連接至VDD"的短語之口語使用理解為意謂"連接至VDD 節點"，其通常接著可操作地連接以實際上在積體電路之 測試或使用期間接收VDD電源電壓。 通常將此單一電源電路之參考電壓叫作"VSS"。電晶體 及其他電路元件實際上連接至VSS端子或VSS節點，其接 著在積體電路之使用期間可操作地連接至VSS電源《通 常’ VSS端子連接至接地參考電位或僅"接地，％描述由特 定電晶體或電路（除非另有界定）接地之節點意謂與由該電 晶體或電路"拉低"或”拉至接地"係相同的。 稍加概括，第一電源端子通常被命名為"VDD"，及第二 電源端子通常被命名為"VSS·%兩個術語可或可不使用下 標（例如，VDD)而出現^ ”Vdd，，命名歷史上暗指連接至M〇s 電晶體之汲極端子之DC電壓，且Vss暗指連接至河〇3電晶 體之源極端子之DC電壓。舉例而言，舊式的PM〇s電路使 用負VDD電源，而舊式的NM〇s電路使用正VDD電源。然 而，普通用法通常忽視了此傳統且將VDD用於更正性之供 應電壓及將VSS用於更負性（或接地）之供應電壓，當然， 除非另有界定。將電路描述為藉由"VDD供應••及"接地"發 揮作用未必意謂該電路不能使用其他電源電位來發揮作 用。其他普通電源端子名稱為"VCC，,（來自雙極電路之歷史 術語，且通常與+5伏電源電壓同義，即使當與缺少集極端 子之MOS電晶體一起使用時）及"GNDn或僅為"接地··。 可使用連接至方塊的單一節點之術語來描述本文中之方 127867.doc (S ) •31 · 1360131 塊圖。然而’應瞭解’當上下文所需時，此"節點"可實際 上表示用於傳送差分信號之一對節點，或者可表示用於載 運若干相關信號或用於載運形成一數位字之複數個信號的 多個單獨導線（例如，匯流排）。如本文中所使用，耦接包 括直接及間接（亦即，經由插入結構或節點）耦接。 本文中描述之電路結構可使用離散電路元件來實施，但 更有可能使用本文中描述之技術及其他熟知半導體處理技 術來形成於積體電路中。

雖然電路及實體結構大體上為假設的

到，在現代半導體設計及製造中，實體結構及電路可實施 於適合於在隨後設計、測試或製造活動中使用之電腦可讀 描述性形式中以及所得之經製造半導體積體電路中。因 此，針對習知電路或結構之申請專利範圍可與由電腦可讀 編碼讀取之其特定語言及其圖示一致，不管是實施於媒體 中或與合適的讀取器設施組合以允許對應電路及/或結構 之製造、測試或設計改進。預期本發明包括電路、相關方 法或操#、用力製造此等電路之相關方法及此等電路及方 法之電腦可讀媒體料，其皆如本文中所描述且如在隨附 申請專利範圍中所界^如本文中所使用，—種電腦可讀 媒體包括至少碟、磁帶或其他磁性、光學半導體(例如， 快閃記憶卡、ROM)，或雷工丄甘她, 下 次電子媒體及網路、有線、無線或 其他通信媒體。電路之編 岣祜電路不意圖資訊、實體 布局資訊、性能模擬資訊， 負訊，及/或可包括可用以表示或傳 達該電路的任一其他編碼。 127867.doc -32· (S ) 前述實施方式已描述了本發明之僅少數個許多可能實 施。出於此原因，此實施方式意欲為說明且並非限制。在 不脫離本發明之範疇及精神的情況下，可基於本文中闡明 之描述進行本文中所揭示的實施例之變化及修改β此外， 具體地預期上述實施例以單獨使用以及按各種組合使用。 意欲界定本發明之範疇的僅為下列申請專利範圍，包括所 有等效内容。因此，本文中未描述之其他實施例、變化及 改良未必排除在本發明之範疇之外。 【圖式簡單說明】 圖1(其標註為先前技術）描繪利用一對交又耦接之電荷 轉移開關裝置之定向充電泵級。 圖2描繪一經組態以產生升高之正電壓的充電泵電路之 方塊圖。 圖3描續·根據本發明的一充電泵電路之方塊圖，其可經 組態以產生一升高之正電壓或一升高之負電壓。 圖4描繪在圖3中描繪之電路之一例示性電晶體位準實 施。 圖5描繪在圖4中說明的充電泵電路在經組態以產生一正 輸出電壓時之例示性波形。 圖6描繪在圖4中說明的充電泵電路在經組態以產生一負 輸出電壓時之例示性波形。 圖7描繪一包括兩個多級充電泵電路之一實施例，其中 之每一者可獨立於另一者操作以產生各別高或低的輸出電 壓，但亦可合作以產生一相比各自單獨時所產生之正或負 127867.doc 1360131 電壓的較高量值之正或負電壓。 圖8描繪說明兩個多級充電泵電路之間的有時的合作及 在其他時間的獨立操作之另一實施例。 圖9描繪用於製造本發明的三重井n通道製程技術。 圖10為一例示性記憶體陣列之示意圖，其說明選定及未 選定字線及位元線及在一正向偏壓操作模式下的例示性偏 壓條件。 圖11為圖1 〇中描繪的例示性記憶體陣列之示意圖，但其 說明在逆向偏壓操作模式下的例示性偏壓條件。 同樣的參考符號在不同圖式中之使用指示類似或相同 項。 【主要元件符號說明】 100 被動元件記憶體陣列 101 被動元件記憶體單元 102 字線 103 被動元件記憶體單元 104 字線 105 被動元件記憶體單元 106 位元線 107 被動元件記憶體單元 108 位元線 120 偏壓條件 150 充電泵級 152 輸入端子 < S ) 127867.doc 1360131 154 輸出端子 156 時脈CLK 158 時脈CLKB 160 電容器 162 電容器 164 NMOS電晶體 166 NMOS電晶體 168 PMOS電晶體 170 PMOS電晶體 200 充電泵電路 202 VDD電源節點/電壓節點 203 輸入端子 204 充電泵級 205 節點 206 充電泵級 207 節點 208 充電泵級 209 節點 210 充電栗級 211 輸出端子 212 第一輸出節點 250 充電泵電路 251 第二電壓節點 252 第二輸出節點/負輸出節點 -35· 127867.doc 1360131

253 第一開關電路 254 第二開關電路 302 NMOS電晶體 303 控制信號EN_NEG_HV 304 PMOS電晶體 306 NMOS電晶體 308 PMOS電晶體 400 電路 401 輸入節點 402 充電泵電路 403 輸出節點 405 輸入節點 406 充電泵電路 407 輸出節點 408 開關電路 410 開關電路 412 開關電路 414 開關電路 416 VNEG—OUT1輸出節點 418 VDD電壓節點 420 VPOS_OUTl輸出節點 422 電壓節點 424 VNEG_OUT2輸出節點 426 VPOS OUT2輸出節點 36· 127867.doc 1360131

428 500 502 505 506 507 512 514 5 16 528 752 754 756 CLK CLKB EN_NEG_HV F GND H S U VDD VNEG_HIGH VNEG OUT1 接地電壓節點 電路 第一充電泵電路 輸入節點 第二充電泵電路 輸出節點 開關電路 開關電路 VNEG_0UT1節點 接地電壓節點 深N井 P井 N井 時脈信號 時脈信號 控制信號 斷開單元 接地 半選定單元 選定單元 未選定單元 電源電壓 負升壓/負輸出電壓/負輸出節點 負的高輸出電壓 127867.doc •37· 1360131 VSB 選定位元線偏壓電壓 VSS 參考電壓 VSX 選定字線偏壓電壓 VPOS HIGH 正升壓/正輸出電壓/正電壓/正的升高 輸出電壓/輸出節點 VPOS_OUTl 正的高輸出電壓 VPP 寫入電壓 VPP-VT 偏壓電壓 VT 電壓 VUB 未選定位元線偏壓電壓 VUX 未選定字線偏壓電壓 127867.doc -38 -

Claims (1)

1360131 申請專利範圍：

第096150856號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100年11月) 一種充電泵電路，其包含： 第夕級充電泵電路，其包含複數個争聯連接之定 向泵級，每-各別級經組態以將電荷自纟一各別輸入端 轉移至其一各別輸出端； 該第一多級充電泵電路可選擇以對於一第一操作模式 而在。玄第一多級充電泵電路之一輸出節點上產生一正電 壓’且可選擇以對於-第二操作模式而在該第_多級充 電泵電路之另一輸出節點上產生一負電壓；及 一第二多級充電泵電路，其經與該第一多級充電泵電 路合作地輕接以有時產生—合作的輸出電塵，或經去柄 乂獨立地操作使得该第一及該第二多級充電泵電路在其 他時間產生單獨的輸出電壓。 2.如請求項1之電路，其中： 每一定向泵級包含一或多個泵電容器；及 每定向泵級用以產生該正電壓輸出及亦用以產生該 負電壓輸出。 3. 如請求項1之電路，其中： 該電路係使用一種三重井半導體技術來製ϋ，以允許 在該複數個泵級内的電路節點上相對於一整體基板電位 有時為正電壓且在其他時間為負電壓。 4. 如請求項1之電路，其中： 每一泵級包含一對電荷轉移開關電路，每一電荷轉移 開關電路實質上與另一者異相地操作。 127867-1001130.doc 5·如請求項1之電路，其中： j該第—操作模式下’該複數個串聯連接之泵級之一 第一端㈣至—第—㈣節點，J·該複數個串聯連接之 栗級之第一端辑接至該第一多級充電泵電路之一第二 輸出節點；及 、 · 在=第二操作模式下，該複數個串聯連接之泵級之該 端耦接至一第二電壓節點，且該複數個串聯連接之 ，級之該第一端耦接至該第一多級充電泵電路之一第一 輸出節點。 6. 如請求項5之電路，其中： 該第電壓節點傳送—大於在該第：電壓節點上傳送 之一第二電壓的第一電壓； 上在及第-操作模式下，該第二輸出節點傳送一大於在 該第一電壓節點上傳送之該第-電壓的電壓；及 ，在该第二操作模式下’該第-輸出節點傳送-小於在 °玄第一電壓節點上傳送之該第二電壓的電壓。 7. 如請求項5之電路，其進一步包含〗 ▲一第1關電路，其詩將該複數個串聯連接之系級 之該第—端有時輕接至該第一電壓節點且在其他時間耗 接至該第一輸出節點；及 7第二開關電路，其用於將該複數個串聯連接之泵級 之該第二端有時_接至該第二電壓節點且在其他時間輕 接至3亥第二輸出節點。 8. 如請求項1之電路，其中： 127867-1001130.doc -2- 相較於無此合作之·(*軎《rg ^ a H該合料致針靠合作的輪 出％壓之一較大輸出電流。 9·如請求項8之電路，其中： 在該第一及該第二操作掇 油々 探作模式中之一者下，該第-及該 第二多級充電泵電路在1該等 /、忑等各別鈿處經並聯地耦接。 Ι〇·如請求項9之電路，其中： 在該第一及該第二操作模式中之另-者下，該第一及 該第二多級充電泵電路獨立地操作，—者 且另一者產生一負電壓。 生一電壓 11. 如請求項1之電路，其中： 相較於無此合作之情況 出電壓之一較大輸出電壓。乍導致針對該合作的輸 12. 如請求項U之電路’其進—步包含： 在該第-及該第二操作模 第-多纺右者下，該弟一及該 第-夕級充電泵電路在其該等端處經串 13. 如請求項！2之電路，其進_步包含： 耦接 ‘者下，該第一 者產生一正電 且另一者產生一負電壓 在該第-及該第二操作模式中之另 該第二多級充電泵電路獨立地操作， 14.如請求項12之電路，其進—步包含·· 在該第-及該第二操作模式中之… 該第二多級充電果電路獨立地操作，兩者皆產 同量值之正電壓或具有不同量值之負電壓。^ 15.如請求項1之電路，其進一步包含： 127867-100I130.doc 一记憶體陣列，其具有回應於該第一及該第二多級充 電栗電路輸出電壓之支援電路； 其中該第一操作模式包含一第一記憶體陣列操作模 式；及 其中該第二操作模式包含一第二記憶體陣列操作模 式。 16. 如請求項1之電路，其中： 在該第-操作模式下’該第一及該第二多級充電泵電 路合作以產生該合作的輸出電壓；及 在該第二操作模式下，該第一及該第二多級充電栗電 路獨立地操作，該第二多級充電泵電路產生一正輸出電 壓且該第-多級充電泵電路產生一負輸出電壓。 17. 如請求項16之電路，其進一步包含： -記憶體陣列’其具有多條字線及多條位元線，且具 有回應於該充電栗電路用於該等字線和位元線之支援電 路； 其中在該第-操作模式下，該合作的輸出電壓麵接 至該等字線及該等位元線中之特定數者；及 ’、中在β亥第一操作模式下，該正輸出電壓及該負輸 出電壓中之-者编接至該等字線中之特^數者，且該正 輸出電壓及該負輸出電壓中之另—者麵接至該等位元線 中之特定數者。 18. s求項17之電路，其中該記憶體陣列包含被動元件記 憶體單元。 127867-1001130.doc 19· 一種充電泵電路，其包含： 第一及第二電壓節點； 第一及第二輸出節點； 第夕’及充電泵電路，其包含複數個爭聯連接之定 向栗級’每-各別級經組態以將電荷自其—各別輸入端 轉移至其一各別輸出端； —第一開關電路，其將該第一多級充電泵電路之一端 有時耦接至該第一電壓節點且在其他時間耦接至該第— 輪出節點； —第二開關電路，其將該第一多級充電泵電路之另— 端有時輕接至該第i電壓節點且在其他日夺間輕接至該第 二輪出節點； 一第二多級充電泵電路，其包含複數個串聯連接之定 向泵級，每一各別級經組態以將電荷自其一各別輸入端 轉移至其一各別輸出端；及 另—開關電路，其將該第二多級充電泵電路之一端有 時耦接至該第一多級充電泵電路之一端； —第三電壓節點； —第三輸出節點； 第二開關電路，其將該第二多級充電栗電路之—端 有時耦接至該第三電壓節點且在其他時間耦接至該第三 輸出節點；及 _ 第四開關電路，其將該第二多級充電泵電路之另一 端有袼耦接至該第一及該第二電壓節點中之一者且在其 127867'1〇〇1130.doc 1360131 他時間耦接至該第一及該第二輸出節點中之一者。 2〇.如請求項19之電路，其進一步包含： 一記憶體陣列，其具有回應於該第—及該第二多級充 電果電路之輸出電壓之支援電路； 其中所有前述之開關電路之一第一組態係建立於一第 一記憶體陣列操作模式的期間；及 其中所有前述之開關電路之一第二組態係建立於一第 一記憶體陣列操作模式的期間。 21. 如請求項19之電路，其中： 有時該第一及第二多級充電泵電路合作以產生一合作 的輸出電壓；及 其他時間該第一及第二多級充電泵電路獨立地操作以 產生單獨的輪出電壓。 22. 如請求項21之電路，其中： 有時產生的該合作的輸出電壓及其他時間產生的該等 單獨的輸出電壓具有相同的極性。 23. 如請求項21之電路，其中： 在該等其他時間，該第一及第二多級充電泵電路之一 者產生一正輸出電壓，且該第一及第二多級充電泵電路 之另一者產生一負輸出電壓。 24. 如請求項23之電路，其另包含： 一記憶體陣列，其具有多條字線及多條位元線，且具 有回應於該第一及該第二多級充電泵電路用於該等字線 和位元線之支援電路； 127867-1001130.doc • 6 - 1360131 其中，在該第-操作模式下，該合作的輸 至該等字線及該等位元線之中特定數者；及 接 =在該第二操作模式下，該正輸出電壓及 出電壓中之—者糾至該等字線中之特定數者，且令正 輸出電壓及該負輸出電壓中之另—者純至該： 中之特定數者。 深 25.如請求項24之電路’其中該記憶料列包含被動 憶體單元。 & 26.如請求項24之電路，其中 §亥第一及第二多級充電泵電路係使用一種三重井半導 體技術來製造’以允許在該複數個&級内的電路節點上 相對於-整體基板電位有時為正電壓且在其他時間為 電壓。 、 27_ —種充電泵電路，其包含： 一第一多級充電泵電路，其包含複數個串聯連接之定 向泵級，該第一多級充電泵電路可獨立地操作以產生一 第一輸出電壓； 第一多級充電泵電路，其包含複數個串聯連接之定 向泵級，該第二多級充電泵電路可獨立地操作以產生一 第二輸出電壓，·及 用於將該第一多級充電泵電路有時耦接至該第二多級 充電泵電路以合作地產生一具有一相較於各自獨立地操 作可產生之電壓或電流為較大的電壓或電流之合作的輸 出電壓之構件； 127867-1001130.doc 1360131 其中該第-輸出電壓、第二輪出電壓及合作的輸出電 塵之其中之一者比該第一輸出電壓、第二輸出電壓及合 作的輸出電壓之另一者有相反的極性。 28.如請求項27之電路，其中： 在一第一操作模式下，該第一及砵坌—夕 ^ ^ 及忑弟一多級充電泵電 路合作以產生該合作的輸出電壓，·及 該一第二操作模式下，該第一及該第二多級充電泵電 路獨立地操作，該第一及第二輸出電壓之—者係一正輸 出電壓且該第-及第二輸出電壓之另一者係一負輸出 壓。 電 29.如請求項28之電路，其進一步包含： 一記憶體陣列，其具有字線及位元線， 該第一及該第二多級充電泵電路用於該等 之支援電路； 且具有回應於 字線和位元線 其中，在該第一操作模式下，該合作的輸出電_接 至該等字線及該等位元線中之特定者；及 其中，在該第二操作模式下，該第一及第二輸出電壓 中之一者耦接至該等字線中之特定者且該第一及第二 輸出電壓中之另一者耦接至該等位元線中之特定者。 30.如請求項27之電路，其中該第一 同之極性。 及第一輸出電壓具有 相 31.如請求項27之電路，其中該第一及第 同的大小。 二輪出電壓具有 不 32.如請求項27之電路

第二及合作的輸出電 127867-1001130.doc 壓各自具有不同的大小。 33. —種用於充電泵電路之方法，其包含： 多級充電泵電路之 對於一第一操作模式，在一第 輪出節點上產生一正電壓；及 對於一第二操作模式，在該第一多級充電泵電路之另 一輸出節點上產生一負電壓； 其中該第-多級充電栗電路包含複數個串聯連接之定 向果級’每-各別級經組態以將電荷自其—各別輸入端 轉移至其一各別輸出端； 有時，耗接-第二多級充電泵電路與該第一多級充電 泵電路合作以產生一合作的輸出電壓；及 在其他時間，獨立地操作該第—及該第二充電果電路 以使每者產生一單獨的輸出電壓。 34. 如請求項33之方法，甘 其中母一疋向泵級包含一或多個泵 電容器’且其中該方法進一步包含： 對於§亥第一掉作描4 ^ . '模式’利用每一定向泵級以產生該正 電壓輸出；及 對於該第二操作媪々 、模式’利用母一定向泵級以產生該負 電壓輸出。 35·如請求項33之方法，其進—步包含： 一 X = “作模式下’將該複數個串聯連接之果級之 第端輕接至—第—電壓節點，且將該複數個串聯連 接之系級之-第：端耗接至該第—多級充電泵電路之一 第二輸出節點；及 127867-1001130.doc 在該第二操你捃4 Ψ M ^ . 、"下，將該複數個串聯連接之泵級之 a第一端耦接至— 接之果級之該第1: 且將該複數個串聯連 第一輸出㈣_接至該第—多級充電泵電路之一 认如請求項35之方法，其進一步包含 在該第-電壓節點上傳送一第一電 愿節點上傳送—第 在/第一電 壓； 罨壓該第一電壓大於該第二電 在4第一操作模式下’在該第二輸出節點上 於在該第一電厂堡節點上傳送之該第一電厂堅的電厂堅；及大 在該第二操作模式下，在該第一輸出節點上產生一小 於在該第二電麼節點上傳送之該第二電屋的電麼。 37. 如請求項35之方法，其進一步包含： 將該複數個串聯連接之泵級之該第_端有時麵接至該 第一電壓節點且在其他時間耦接至該第-輸出節點；及 將該複數個串聯連接之栗級之該第二端有時輕接至該 第二電壓節點且在其他時間耦接至該第 38. 如請求項33之方法，其中： '點 相較於無此合作之情況，該合作導致針對該合作的輸 出電壓之一較大輸出電流。 39·如请求項38之方法，其中： 在該第-及該第二操作模式中之一者下，該第一及該 第二多級充電泵電路在其該等各別端處經並聯地耦接。 40·如請求項39之方法，其中： 127867-1001130.doc -10- 1360131 第一及 在該第一及該第二操作模式中之另一者下， 該第二多級充電泵電 路獨立地操作，一者產生一正電愿 且另一者產生一負電壓 41. 如請求項33之方法，其中： 相較於無此合作之情況，該合作導致針對該合作的輪 出電壓之一較大輸出電壓。 42. 如請求項41之方法，其進一步包含· 在該第-及該第二操作模式中之—者下該第—及該 多級充電栗電路在其該等端處經串聯地輕接。 43. 如請求項42之方法’其進一步包含： 在該第-及該第二操作模式中之另一者下，該第一及 該第二多級充電栗電路獨立地操作，一者產生一正電壓 且另一者產生一負電壓。 44. 如請求項42之方法，其進一步包含： 在該第-及該第二操作模式中之另_者下，該第一及 該第二多級充電泵電路獨立地操作，兩者皆產生具有不 同量值之正電壓或具有不同量值之負電壓。 45·如請求項33之方法，其進一步包含： 將或夕個充電粟電路輸出電壓耗接至用於一記憶體 陣列之支援電路； 其中該第—操作模式包含-第—記憶體陣列操作模 式；及 其中該第二操作模式包含一第二記憶體陣列操作模 式0 127867-1001130.doc -11 - rjouui 46. 如請求項33之方法，其中： 在該第-操作模式下’該第一及該第二多級充電泵電 路合作以產生該合作的輸出電壓；及 在該第二操作模式下，該第一及該第二多級充電泵電 路獨立地操作，該第二多級充電泵電路產生—正輸出電 壓且該第-多級充電果電路產生一負輸出電壓。 47. 如請求項46之方法，其進一步包含： 』在該第#作模式τ，將該合作的輸出電壓箱接至一 。己隐體陣列之多條字線及多條位元線中特定數者；及 厂^該第二操作模式下’將該正輸出電壓及該負輸出電 f之—者㈣至該等字線中之特定數者，絲該正輸 電壓及該負輸出電壓中之另一者輕接至該等位元線中 之特定數者。 T 該方法包含： 其包含複數個串聯連接 以將電荷自其一各別輸 48·—種製造—積體電路產品之方法 形成第一及第二電壓節點； 形成第一及第二輸出節點； 形成一第一多級充電泵電路， 之定向泵級，每一各別級經組態 入端轉移至其一各別輸出端； 其將該第—多級充電泵電路之 壓節點且在其他時間耦接至該 形成一第一開關電路， 一端有時耦接至該第—電 第一輸出節點；

形成一第二開關電路，其將該第 %有時耦接至該第二電壓節點 一多級充電泵電路之 且在其他時間輕接至 l27867-100U30.doc -12- Γ360131

該第二輪出節點； ^ —夕級兄電盈雷玫 ^ , 之定向i級—夂 ，/、包含複數個_聯連接 入端μ# $ # ι以將電何自其一各別輸 入鳊轉移至其一各別輸出端；及 =:開關電路’其將該第二多級充 有時輕接线第_多級充電㈣路之―端； 形成一第三電壓節點； 形成一第三輸出節點； 乂成第二開關電路，立將兮筮-夕如*雨·ΤΪ 八肝这第一多級充電泵電路之 有時耗接至該第三電壓節 i即點且在其他時間耦接至該 第二輸出節點；及 第四開關電路，其將該第二多級充電栗電路之 端有時輕接至該第—及該第二電節點中之一者且 在其他時間耗接至該第-及該第二輸出節點中之-者。 49. 如請求項48之方法，其進一步包含： 有時。亥第一及第二多級充電泵電路合作以產生一合作 的輸出電壓；及 口 其他時間該第-及第二多級充電泵電路獨立地操作以 產生單獨的輪出電壓。 50. 如請求項49之方法，其中： 有時產生的該合作的輪出電壓及其他時間產生的該等 單獨的輸出電壓具有相同的極性。 5 1.如清求項49之方法，其中： 在5亥等其他時間，該第一及第二多級充電泵電路之一 127867-1001130.doc •13· 者產生-正輸出電壓，且該第一及第二多級充電泵電路 之另一者產生一負輸出電壓。 52‘如請求項51之方法，其進一步包含： 形成-記憶體陣列，其具有多條字線及多條位元線， 八有回應於該第一及該第二多級充電泵電路用於該等 字線和位元線之支援電路； '、中在該第—操作模式下’該合作的輸出電麼輕接 至该等字線及該等位元線之中特定數者；及 其中在°玄第一操作模式下，該正輸出電壓及該負輸 出電壓中之-者#接至該等字線中之特定數者，且該正 輸出電塵及該負輸:出電塵中之另-者麵接至該等位元線 中之特定數者。 53..如'請求項52之方法，·-其冲該記憶體部列包含被動元件記 憶體單元。 54.如請求項52之方法，其進一步包含： 係使用一種三重井半導體技術來製造該第一及第二多 級充電泵電路，以允許在該複數個泵級内的電路節點上 相對於一整體基板電位有時為正電壓且在其他時間為負 電壓。 127867-1 〇〇1 i3〇.d〇c -14-