用于提供用于非常低电压应用的电荷泵的方法和系统

摘要

本发明揭示一种用于在半导体装置中提供大于电压供应所提供的电压的输出电压的方法和系统。所述方法和系统包含：提供多个时钟信号；提供第一级；以及提供第二级。所述第一级包含至少一第一抽吸节点(144′)、抽吸电容器(142)和与所述抽吸节点耦合的装置(156′)，以及用于针对时钟的值为所述装置提供下冲的辅助电容器对(152/162)。所述辅助和抽吸电容器接收所述时钟信号的第一部分。所述第二级包含至少一第二抽吸节点。所述时钟信号的所述第一和第二部分被分别提供到所述第一和第二级。所述第一级和所述第二级经配置以基于所述时钟信号而交替地充电和完全放电。

权利要求

1.一种用于在半导体装置中提供大于电压供应所提供的电压的输出电压的系统，所述系统包括：

第一级，其包含第一抽吸节点，第一端与所述第一抽吸节点耦合的第一抽吸电容器，第一端与多个时钟信号中的第一者耦合的第一辅助电容器(122)，和第一端与所述多个时钟信号中的第二者耦合的第二辅助电容器(132)；

第二级，其与所述第一级耦合且包含第二抽吸节点，第一端与所述第二抽吸节点耦合的第二抽吸电容器，第一端与所述多个时钟信号中的第三者耦合的的第三辅助电容器(152)，和第一端与所述多个时钟信号中的第四者耦合的第四辅助电容器(162)；

至少一个时钟，提供所述多个时钟信号，所述多个时钟信号经配置以使所述第一级交替地对所述第一抽吸节点进行充电和完全放电同时所述第二级交替地对所述第二抽吸节点进行完全放电和充电；

输出端；以及

电压输入端；

其中所述第一级进一步包含第一级初始化信号输入端(136)，耦合在所述第一辅助电容器的第二端与所述第一抽吸节点之间且栅极耦合至所述第二辅助电容器的第二端第一P型装置(126’)，耦合在所述第一抽吸节点与所述输出端之间且栅极耦合至所述第二抽吸节点的第二P型装置(120)，耦合在所述第二辅助电容器的第二端与所述电压输入端之间且栅极耦合至所述第一级初始化信号输入端(136)的第三P型装置(130)，以及耦合在所述电压输入端与所述第一抽吸节点之间且栅极耦合至所述第一辅助电容器的第二端的第四P型装置(118)；且所述第二辅助电容器针对所述多个时钟信号中第二者的至少一值为所述第一P型装置提供下冲；以及其中所述第二级进一步包含第二级初始化信号输入端(166)，耦合在所述第三辅助电容器的第二端与所述第二抽吸节点之间且栅极耦合至所述第四辅助电容器的第二端的第五P型装置(156’)，耦合在所述第二抽吸节点与所述输出端之间且栅极耦合至所述第一抽吸节点的第六P型装置(150)，耦合在所述第四辅助电容器的第二端与所述电压输入端(102’)之间且栅极耦合至所述第二级初始化信号输入端 (166)的第七P型装置(160)，以及耦合在所述电压输入端与所述第二抽吸节点之间且栅极耦合至所述第三辅助电容器的第二端的第八P型装置，且所述第四辅助电容器针对所述多个时钟信号中第四者的至少一值为所述第五P型装置提供下冲。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一抽吸电容器的第二端耦合至所述多个时钟信号中的第五者，所述第二抽吸电容器的第二端耦合至所述多个时钟信号中的第六者。

3.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：至少一第三级，其对应于所述第一级，所述第三级与所述第一级串联耦合；以及至少一第四级，其对应于所述第二级，所述第四级与所述第二级串联耦合。

4.一种用于在半导体装置中提供大于电压供应所提供的电压的输出电压的方法，所述方法包括：

提供输出端；

提供电压输入端；提供至少一个时钟，所述至少一个时钟提供多个时钟信号；

提供第一级，所述第一级包含第一抽吸节点，第一端与所述第一抽吸节点耦合的第一抽吸电容器，第一端与所述多个时钟信号中的第一者耦合的第一辅助电容器，第一端与所述多个时钟信号中的第二者耦合的第二辅助电容器，第一级初始化信号输入端，耦合在所述第一抽吸节点与所述第一辅助电容器的第二端之间且栅极耦合至所述第二辅助电容器的第二端的第一P型装置，耦合在所述第一抽吸节点与所述输出端之间且栅极耦合至所述第二抽吸节点的第二P型装置，耦合在所述第二辅助电容器的第二端与所述电压输入端之间且栅极耦合至所述第一级初始化信号输入端的第三P型装置，及耦合在所述电压输入端与所述第一抽吸节点之间且栅极耦合至所述第一辅助电容器的第二端的第四P型装置；以及提供第二级，所述第二级与所述第一级耦合且包含第二抽吸节点，第一端与所述第二抽吸节点耦合的第二抽吸电容器，第一端与所述多个时钟信号中的第三者耦合的第三辅助电容器，第一端与所述多个时钟信号中的第四者耦合的第四辅助电容器，第二级初始化信号输入端，耦合在所述第二抽吸节点与所述第三辅助电容器的第二端之间且栅极耦合至所述第四辅助电容器的第二端的第五P型装置，耦合在所述第二抽吸节点与所述输出端之间且栅极耦合至所述第一抽吸节点的第六P型装置，耦合在所述第四辅助电容器的第二端与所述电压输入端之间且栅极耦合至所述第二级初始化信号输入端的第七P型装置，及耦合在所述电压输入端与所述第二抽吸节点之间且栅极耦合至所述第三辅助电容器的第二端的第八P型装置；其中所述 第二辅助电容器针对所述多个时钟信号中第二者的至少一值为所述第一P型装置提供下冲，所述第四辅助电容器针对所述多个时钟信号中的第四者的至少一值为所述第五P型装置提供下冲；所述多个时钟信号经配置以使所述第一级交替地对所述第一抽吸节点进行充电和完全放电同时所述第二级交替地对所述第二抽吸节点进行完全放电和充电。

5.如权利要求4所述的输出电压的方法，其中所述第一抽吸电容器的第二端耦合至所述多个时钟信号中的第五者，所述第二抽吸电容器的第二端耦合至所述多个时钟信号中的第六者。

6.如权利要求4所述的输出电压的方法，其进一步包括：

提供对应于所述第一级的至少一第三级，所述第三级与所述第一级串联耦合；以及提供对应于所述第二级的至少一第四级，所述第四级与所述第二级串联耦合。

说明书

用于提供用于非常低电压应用的电荷泵的方法和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体技术，且更明确地说，涉及在低电压装置中产生较高电压。

背景技术

[0002] 例如EEPROM或快闪装置等半导体装置可能期望使用提供较低供应电压的电压供应来运行。较低供应电压允许装置消耗较少功率并缩减为较小几何形状。举例来说，较低电压期望用于例如智能卡中所使用的EEPROM等应用。尽管较低供应电压期望用于半导体装置，但某些操作可能期望较高电压。举例来说，例如编程存储器单元等操作可能需要高于供应电压的电压。为了获得较高电压，可使用常规电荷泵。

[0003] 图1描绘常规电荷泵10，其可用于将电压增加到高于供应电压或提供反极性电压。常规电荷泵10包含常规电容器-二极管阶梯12和常规振荡器20，所述两者与电压供应22耦合。常规电容器-二极管阶梯12包含电容器-二极管对13(包含电容器14和二极管24)、15(包含电容器16和二极管26)和17(包含电容器18和二极管28)。常规振荡器20输出时钟信号CLK和CLKB。二极管24、26和28通常是充当二极管的NMOS装置。信号CLKB是信号CLK的逆反形式。

[0004] 基于信号CLK和CLKB，电容器-二极管对13、15和17交替地充电到近似供应电压和放电。举例来说，电容器-二极管对13对电容器14充电，接着对电容器14放电，并将能量传送到下一电容器-二极管对15。电容器-二极管阶梯12中的电容器14、16和18的充电与放电允许在电容器-二极管对13、15和17之间传送能量并输出能量。此能量还通过输出端30处所提供的输出电流而在常规电荷泵10的输出端30处传送。常规电荷泵10具有每电容器-二极管对的增益Vdd-Vt，其中Vdd是供应电压且Vt是NMOS装置24、26和28的阈值电压。因此，可提供高于常规电压供应22的电压的电压。

[0005] 尽管常规电荷泵10起作用，但所属领域的技术人员将容易认识到，常规电荷泵10可能具有明显缺点，尤其是对于较低供应电压。能够级联的电容器-二极管对(例如，电容器-二极管对13、15和17)的数目受电容器-二极管对13、15和17中的NMOS装置的源极与主体之间的电压降落增加的量限制。此降落导致最后级中阈值电压急剧增加。因此，可实现有限数目的电容器-二极管对且因此实现有限的增益。另一缺点是，厚氧化物高电压专用晶体管是必要的，以可靠地维持栅极与主体之间的较大电压降落。因此，能够维持Vdd的最大降落的薄氧化物低电压标准装置可能不能在常规电荷泵10中使用。此外，当在使用低供应电压的应用中使用时，电荷泵10从输出端30提供较低输出电流，因为从电容器-二极管阶梯12以较低速率输出电荷。另外，来自常规电荷泵10的高电压可能相当于所述电压所施加到的装置的击穿电压，从而引发击穿泄漏。随着常规电荷泵10的输出电流减小，泄漏效应变得更加明显。因此，常规电荷泵10提供充足输出电流以及高电压的能力可能受到不利影响。

[0006] 因此，需要一种用于尤其在较低供应电压装置中提供高于供应电压的电压的改进的方法和系统。本发明解决此需求。

发明内容

[0007] 本发明提供一种用于在半导体装置中提供大于电压供应所提供的电压的输出电压的方法和系统。所述方法和系统包括：提供多个时钟信号；提供第一级；以及提供第二级。所述第一级包含至少一第一抽吸节点、与所述至少第一抽吸节点耦合的至少一个抽吸电容器、与所述至少一个抽吸节点耦合的至少一个装置，以及用于针对所述多个时钟信号的至少一个值为所述至少一个装置提供下冲的至少第一和第二辅助电容器。所述至少一个辅助电容器和所述至少一个抽吸电容器接收所述多个时钟信号的第一部分。所述第二级包含至少一第二抽吸节点。所述多个时钟信号的第一部分被提供到所述第一级，而所述多个时钟信号的第二部分被提供到所述第二级。所述第一级和所述第二级经配置以基于所述多个时钟信号而交替地充电和完全放电。

[0008] 根据本文揭示的方法和系统，本发明在例如较低电压EEPROMS等低电压装置中提供较高电压。明确地说，所述方法和系统可针对接近所述至少一个装置的阈值电压的供应电压起作用。

附图说明

[0009] 图1是描绘常规电荷泵的图。

[0010] 图2是与较低供应电压一起使用的电荷泵的图。

[0011] 图3是与较低供应电压一起使用的电荷泵的时钟信号的图。

[0012] 图4是描绘根据本发明用于提供高于供应电压的电压的系统的一个实施例的图。

[0013] 图5是描绘根据本发明用于在非常低供应电压下提供高于供应电压的电压的系统的优选实施例的图。

[0014] 图6是描绘根据本发明的系统的一个实施例中的时钟信号的图。

[0015] 图7是描绘使用根据本发明用于提供高于供应电压的电压的多个系统的装置的一个实施例的图。

[0016] 图8是描绘根据本发明提供用于提供高于供应电压的电压的系统的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

[0017] 本发明涉及半导体处理。呈现以下描述内容是为了使得所属领域的技术人员能够制作和使用本发明，且以下描述内容是在专利申请案及其要求的上下文中提供的。所属领域的技术人员将容易了解对优选实施例的各种修改以及本文描述的一般原理和特征。因此，本发明不希望限于所展示的实施例，而是应被赋予与本文描述的原理和特征一致的最广范围。

[0018] 本发明提供一种用于在半导体装置中提供大于电压供应所提供的电压的输出电压的方法和系统。所述方法和系统包括：提供多个时钟信号；提供第一级；以及提供第二级。所述第一级包含至少一第一抽吸节点、与所述至少第一抽吸节点耦合的至少一个抽吸电容器、与所述至少一个抽吸节点耦合的至少一个装置，以及用于针对所述多个时钟信号的至少一个值为所述至少一个装置提供下冲的至少一个辅助电容器。所述至少一个辅助电容器和所述至少一个抽吸电容器接收所述多个时钟信号的第一部分。所述第二级包含至少一第二抽吸节点。所述多个时钟信号的第一部分被提供到所述第一级，而所述多个时钟信号的第二部分被提供到所述第二级。所述第一级和所述第二级经配置以基于所述多个时钟信号而交替地充电和完全放电。

[0019] 将依据具有特定组件的半导体装置来描述本发明。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，根据本发明的方法和系统可利用符合本发明的其它组件。还在提供高于供应电压的电压的上下文中描述本发明。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，所述方法和系统可用于提供反极性电压。

[0020] 图2是与较低供应电压一起使用的电荷泵50的图。电荷泵50是已提议用于解决常规电荷泵(例如，电荷泵10)不能视需要在低供应电压下操作的问题的一种方案。电荷泵50包含抽吸电容器60和 辅助电容器68和72、PMOS装置62、64、66、70、74、76、输入端84以及输出端86。另外，电荷泵50针对四相时钟信号利用输入端52、54、56和58。图3描绘时钟信号90、92、94和96。输入端84接收输入电压V输入，其优选为供应电压Vdd。

[0021] 通过使用四相时钟信号90、92、94和96，可实质上减少或消除由于PMOS装置62、64、66、70、74和76的阈值电压和主体效应引起的对每级增益的限制。在操作中，在PMOS装置62、64、66、70、74和76上维持低于供应电压Vdd的最大电压降落。因此，电荷泵50可产生非常接近Vdd的增益。电荷泵50的每级增益因此仅受寄生效应限制。另外，PMOS装置
62、64、66、70、74和76避免了由于NMOS装置中的阈值电压降落和主体效应引起的限制，因为此类限制对于PMOS装置62、64、66、70、74和76来说不存在。此外，PMOS装置的所有节点之间的电压差不超过电荷泵50上的Vdd。因此，电荷泵50不需要厚栅极氧化物或三重阱。

[0022] 尽管电荷泵50起作用，但所属领域的技术人员将认识到，电荷泵50视需要起作用所处的供应电压存在下限。对于电荷泵50，以下条件成立：V栅极-源极装置62＞Vt，这意味着V节点84-V节点67＞Vt，其中Vt是PMOS装置62、64、66、70、74或76的阈值电压。此条件类似于V栅极-源极装置74＞Vt和V节点84-V节点71＞Vt。因此，当时钟信号90和92为低时，节点82处的电压为V输入，且节点67处的电压为V输入+Vt-Vdd*Cr，其中Cr是1/(1+C寄生/C电容器68)，且C寄生是节点67处的总寄生电容。为了满足以上条件，Vdd＞2*Vt*(1+C寄生/C辅助)。如果寄生电容为低，那么可使用电荷泵50时所处的供应电压可低至近似2*Vt。因此，电荷泵50的供应电压Vdd的下限为近似2*Vt。对于一些应用来说，电荷泵50起作用时所处的供应电压的此下限可能高于所需要的值。

[0023] 此外，当信号90或94为低且信号92或96分别为高时，分别在节点67或节点71处的电压的放电可能不完全。这是因为节点71具有电压V输入+Vt。因为节点67或71的放电不完全，所以在低供应电压下电荷泵50的能力可能进一步受到损害。

[0024] 另外，所属领域的技术人员将认识到，期望将电荷泵50用于具有可由相对较大泄漏电流表征的单元的存储器中。因此，期望经由输出端86提供较大输出电流。在Vdd＝1伏且Vt为近似0.4伏的情况下，电荷泵50可处于或接近于其操作极限。因此，电荷泵50可能不能够提供所需的输出电流。因此，仍需要提供一种用于在具有非常低供应电压的装置中提供高于供应电压的电压的机制。

[0025] 为了更明确地描述本发明，参看图4，其描绘根据本发明用于提供高于供应电压的电压的系统100的一个实施例。系统100优选是电荷泵。系统100包含输入端102、输出端104、第一级110和第二级140，其均由时钟170驱动。时钟提供用于驱动第一级110和第二级140的多个时钟信号。在优选实施例中，使用六个时钟信号。

[0026] 第一级110包含优选与抽吸电容器(未图示)耦合的至少一个抽吸节点114。并且在优选实施例中，第一级包含辅助电容器121和优选为P型装置的装置126。第一级经配置以使得抽吸节点114响应于由时钟170提供的多个时钟信号的第一部分而进行充电和完全放电。在优选实施例中，这通过在时钟信号的周期的一部分期间使用辅助电容器121使装置126的栅极上的电压下冲来实现。并且在优选实施例中，装置130是P型装置。

[0027] 第二级140类似于第一级110并与第一级110耦合。因此，第二级140包含优选与抽吸电容器(未图示)耦合的至少一个抽吸节点144。第二级140还优选包含辅助电容器151以及优选为P型装置的装置156。第二级经配置以使得抽吸节点144响应于由时钟170提供的多个时钟信号的第一部分而进行充电和完全放电。在优选实施例中，通过在时钟信号的周期的一部分期间使用辅助电容器162使装置156的栅极上的电压下冲来实现节点158的完全放电。另外，第一级110和第二级140经配置以响应于来自时钟170的时钟信号而分别对抽吸节点114和144交替地充电和完全放电。

[0028] 由于级110和140的配置以及来自时钟170的时钟信号的缘故，可实现每级的高增益。此增益可主要受寄生效应限制。另外，可避免由于装置126和156的阈值电压引起的所提供的电压的降级。因此，系统100可在非常低供应电压下使用。明确地说，系统100可针对高于但接近装置126或156的阈值电压的供应电压而视需要起作用。举例来说，对于电荷泵50，用于所需操作的供应电压为近似2Vt。相比之下，系统100可针对近似Vt的供应电压而视需要进行操作。另外，系统100的增益经优化以使得V输出＝V输入+Vdd。因此，即使在非常低的电压下，系统100也可提供所需的高电压以及充足的输出电流。

[0029] 图5是描绘根据本发明的用于提供高于供应电压的电压的系统100′的优选实施例的图。为了清楚起见，未明确展示时钟170。仅指示了所提供的信号。系统100′包含接收信号Vin的输入端102′、输出端104′以及级110′和140′。系统100′是电荷泵100′。电荷泵100′的级110′包含抽吸电容器112、辅助电容器122和132、PMOS装置118、120、
126′和130，以及输入端116、134、136和124。另外，还注明了节点114′和128。辅助电容器122和132对应于图4的辅助电容器121。返回参看图5，电荷泵100′的级140′包含抽吸电容器142、辅助电容器152和162、PMOS装置148、150、156′和160，以及输入端146、
164、166和154。辅助电容器152和162对应于图4的辅助电容器151。返回参看图5，还注明了节点144′和158。输入端136和166分别接收分别用于先前级140′和110′的节点144′和114′的初始化信号。另外，第一相位110′的组件112、118、120、122、126′、130和132优选地分别类似于第二相位140′的其对应物142、148、150、152、156′、160和162，且具有与之相同的大小。

[0030] 抽吸电容器112和142是优选具有大电容并用于基本电荷抽吸操作的耦合电容器。因此，在一个实施例中，抽吸电容器112和142具有约4pF的电容。P型装置120和150用于将电荷分别从节点114′和144′传送到输出端104′，并防止分别从输出端104到节点114′和144′的逆电流反馈。当分别输入到输入端116和146的时钟信号为低且因此电容器112和142分别不被抽吸时，P型装置118和148用于分别将节点114′和144′连接到输入端102。P型装置126′和156′用于分别开关P型装置118和148的栅极，以便防止当抽吸电容器112和142分别升压时到输入端102的逆电流反馈。辅助电容器132和162优选具有小电容且用于分别为P型装置126′和156′的栅极产生下冲。举例来说，在一个实施例中，当抽吸电容器112和142的电容为约4pF时，辅助电容器132和162中的每一者具有约70fF的电容。因此，辅助电容器132和162的电容分别显著小于抽吸电容器
112和142的电容。由于其栅极的下冲的缘故，P型装置126′或156′的栅极处的电位低于输入端102′处的电压。因此，当分别提供到输入端124或152的时钟具有下降沿时，节点128或158分别被完全放电到节点114′或144′。

[0031] 图6是描绘根据本发明的系统的一个实施例中的时钟信号180、181、182、183、184和185的图。时钟信号180、181、182、183、184和185优选地在零伏与供应电压Vdd之间变化。系统100′的操作在时钟信号180、181、182、183、184和185的上下文中描述。参看图5和6，电容器112和142的大小优选地相对较大以传送较大量的能量。

[0032] 为了进一步描述电荷泵100′的操作，可假定最初时钟信号180和182为低，而时钟信号181、183、184和185为高。因此，节点144′和158也最初处于V输入+Vdd，其中Vdd是供应电压。节点161和131处于V输入。节点114′处于V输入。节点128处于V低，其是V辅助-CrVdd，其中V辅助＝V输入且Cr＝1/(1+C寄生辅助/C电容器122)，C寄生辅助是节点128处来自装置118和126′的总寄生电容。另外，输入端136和166接收初始化信号。在其中多个级110/110′和140/140′级联的实施例中，如下文描述，初始化信号可来自先前级110/110′和140/140′。在此情况下，初始化信号可来自分别对应于先前级(未图示)的节点114′和144′或分别对应于信号183和180(仅对于第一级)的节点。因此，提供到节点136的初始信号是节点144′处的电压——Vdd。类似地，提供到节点166的初始信号是节点114′处的电压——Vdd。

[0033] 信号182切换为高到Vdd。因此，节点128由于耦合电容器122的缘故而升高到V输入。时钟信号180切换为高到Vdd。因此，节点114′处的电压升高到V输入+Vdd。类似地，节点128升高到V输入+Vdd，其通过P型装置126′连接到节点114′。大致同时，P型装置150断开且节点161保持其初始值V输入但浮动。

[0034] 接下来，时钟信号183变低。因此，通过P型装置156′，节点144′切换到V输入，且节点158变为V辅助，其中V辅助——V输入+Vt。因为节点144′处于V输入，所以P型装置120接通并从节点114′到输出端104′发生电荷传送。因为P型装置118和150的栅极连接到V输入+Vdd，所以P型装置118和150断开且不发生逆电荷传送。P型装置130接通且节点131处的电压为V输入。为了减小或消除低Vdd的效应，添加专门相位以与耦合电容器162上的时钟信号184一起创建短脉冲。这可允许所有电荷从节点158传送到节点144′。因此，节点158处的电压减小到V辅助，其中V辅助＝V输入。因此，电荷泵100′可在非常低的供应电压下起作用。

[0035] 接下来，节点161处的电压在时钟信号184的下降沿期间从V输入变化到V输入-C3(Vdd)，且在时钟信号184的上升沿期间从V输入-C3(Vdd)变化到V输入。运算符C3是1/(1+C寄生/C162)，其中C寄生是在节点161处由于P型装置160和156引起的寄生电容。

[0036] 在最后相位期间，时钟信号185变低。因此，节点158切换到低电压且P型装置148接通。因此，电荷从输入端102′传送到节点144′，所述节点144′将是下一个被抽吸的节点。因此，可完成操作周期的前半部分。在周期的前半部分期间，电荷从节点114′传送到输出端104′且从输入端102′传送到节点144′。当此电荷传送完成时，开始周期的后半部分。周期的后半部分相对于周期的前半部分对称。当时钟信号185切换为高时开始周期的后半部分。将时钟信号185切换为高会使节点158升高到V输入。接下来，时钟信号
183脉冲为高以使节点144′升压到V输入+Vdd，节点158也是如此。随后，信号180脉冲为低，从而使P型装置150接通并开始从节点144′到输出端104′的电荷传送。通过将时钟信号181脉冲为低以将电荷从节点128传送到节点114′而产生节点131处的电压的下冲。
当时钟信号182切换为低以接通P型装置118时，发生周期的最后部分。因此，在周期的此后半部分期间，电荷从输入端102′传送到节点114′并从节点144′传送到输出端104′。

[0037] 因此，在图6中描绘的时钟信号的周期的前半部分期间，电荷从节点114′传送到输出端104′。同时，节点144′从输入端102′接收电荷。在周期的后半部分期间，电荷从节点144′传送到输出端104′。同时，节点114′从输入端102′接收电荷。因此，级140′交替地充电和放电。另外，为了确保电容器112和142且因此节点128和158完全放电，使用辅助电容器132和162。辅助电容器132和162分别在时钟信号181和184的下降沿期间分别产生P型装置126′和156′的栅极上的电压的下冲。因此，在电荷泵100′的稳定状态操作中，抽吸节点114′和144′具有从V输入变化到V输入+C1(Vdd)的电压，其中C1是1/(1+C寄生/C112)，且C寄生是在节点114′处由于P型装置118、120、126′和150引起的寄生电容。如果假定寄生电容较小，那么抽吸节点114′和144′处的电压的变化近似从V输入到Vdd。因此，抽吸节点114′和144′的电压的变化可尽可能地大，同时确保电荷交替地从节点114′和144′传送。

[0038] 此外，在优选实施例中，为了实现所需的功能性，对于非常低的供应电压，P型装置118和148的栅极-源极电压高于阈值电压Vt。使用P型装置130和160以及小辅助电容器132和162来满足此条件。在时钟信号180和182的下降沿之间，在时钟信号181上提供脉冲以使电荷分别能够从节点128传送到节点114′或从节点158传送到节点144′。当时钟信号180为低且时钟信号182为高时，节点128处于V输入+Vt。在时钟信号182的下降沿之前，在时钟信号181上产生脉冲，以减小节点128或158处的电位。此时，节点128或
158处的电压优选为V输入。在时钟信号182已将状态改变为零之后，节点128处的电位为V输入-Cr(Vdd)，其中Cr是1/(1+C寄生128/C辅助)，C寄生128是在节点128处分别由于装置118和
126′引起的寄生电容。

[0039] 因此，用于实现所需功能性的条件可视为：P型装置118和148的Vgs大于Vt。另外，V节点102-V节点128＞Vt或V节点102-V节点158＞Vt。在时钟信号180和182为低且在时钟信号＝180和182的下降沿之间产生用于时钟信号181的脉冲的情况下。此情形导致V节点128 V输入-Vdd(Cr)。将这些条件组合会导致最小可使用范围：Vdd＞Vt(1+C寄生128/C辅助)。对于小寄生电容，Vdd的最低值非常接近Vt。

[0040] 因此，电荷泵100′可在非常低的电压下操作，同时提供高于供应电压的电压。如上文所述，电荷泵100′可在接近Vt的供应电压下操作，这是甚至优于电荷泵50的改进。因此，可减小或消除由于阈值电压引起的降级。电荷泵100′的增益优选仅受寄生电容限制，且可提供电荷泵100′的最佳增益。因此，电荷泵100′的增益为Vdd(V输出＝V输入+Vdd)。因此，电荷泵100′适用于非常低电压应用。

[0041] 图7是描绘使用根据本发明用于提供高于供应电压的电压的多个系统的装置200的一个实施例的图。因此，装置200包含级201、202、203到204。所述级201、202、203到204中的每一者分别对应于电荷泵100或100′。因此，来自一个级201、202或203的输出电压可分别馈送到下一级202、203或另一级(例如，级204)的输入端中。级201、202、203和204可由时钟(未图示)(例如，时钟170)驱动。此外，级201、202、203和204中的每一者提供近似Vdd的增益。另外，等式V输出＝V输入+N*CrVdd即使对于弱供应电压也仍成立，其中N是级数目。因此，可通过将级201、202、203和204级联而增加增益。因此，电荷泵100/100′可为可缩放的。

[0042] 图8是描绘根据本发明的提供用于提供高于供应电压的电压的系统的方法300的一个实施例的流程图。为了清楚起见，在系统100′的上下文中描述方法300。然而，所属领域的技术人员将了解，方法300可与其它系统一起使用，包含(但不限于)系统100和200。

[0043] 经由步骤302，提供驱动电荷泵100′的时钟170。所述时钟提供用于驱动第一级110′和第二级140′的多个时钟信号。这些多个时钟信号可被另外视为具有多个单独相位的时钟信号。在优选实施例中，一时钟提供六个时钟信号。所述时钟信号一起提供系统
100′的周期。此外，每一时钟信号具有在不同时间来自周期期间的剩余时钟信号的跃迁(transitions)。一个操作周期的实例展示于图6中，如上所述。

[0044] 经由步骤304，提供第一级110′。步骤304包含提供优选与抽吸电容器(未图示)耦合的抽吸节点114′。步骤304还可包含提供辅助电容器122和优选为P型装置的装置126′。第一级经配置以使得抽吸节点114′响应于由时钟170提供的多个时钟信号的第一部分而充电和完全放电。在优选实施例中，这通过在时钟信号的周期的一部分期间使用辅助电容器132使装置126′的栅极上的电压下冲并使用优选为P型装置的装置130来实现。

[0045] 经由步骤306，提供第二级140′。步骤306类似于步骤304，因为第二级类似于第一级110′并与第一级110′耦合。因此，第二级140′包含优选与抽吸电容器耦合的至少一个抽吸节点144′。步骤306因此优选包含提供辅助电容器152以及优选为P型装置的装置156′。第二级经配置以使得抽吸节点144′响应于由时钟170提供的多个时钟信号的第一部分而充电和完全放电。在优选实施例中，通过在时钟信号的周期的一部分期间使用辅助电容器162使装置156′的栅极上的电压下冲并使用装置160来实现抽吸节点144′的完全放电。另外，第一级110′和第二级140′经配置以响应于来自时钟170的时钟信号而分别对抽吸节点114′和144′交替地充电和完全放电。可接着视情况重复步骤304到306以提供半导体装置，例如装置200。

[0046] 因此，通过使用方法300，可提供系统100、100′和/或200。因此，可实现系统100、100′和/或200的优点。

[0047] 一种用于在半导体装置(例如，EEPROM)中提供大于电压供应所提供的供应电压的输出电压的方法和系统。已根据所展示的实施例描述了本发明，且所属领域的技术人员将容易认识到，可存在对所述实施例的变化，且任何变化将属于本发明的精神和范围内。因此，所属领域的技术人员在不脱离所附权利要求书的精神和范围的情况下可做出许多修改。