专利名称：内部电压发生电路及其操作方法
技术领域：
本发明的示例性实施例涉及半导体设计技术，且更具体而言涉及一种经由泵浦操作(pumping operation)产生内部电压的内部电压发生电路。
背景技术：
一般而言，半导体存储器件在内部产生具有多种电压电平的内部电压，且所产生的内部电压分别供应至使用所产生的内部电压的内部电路。可以用各种方式来设计用于产 生内部电压的内部电压发生电路。其中的一种为经由泵浦操作产生内部电压的泵浦电路(pumping operation)。图I是说明典型的泵浦电路的框图。参看图1，泵浦电路包括多个泵单元，诸如第一至第N泵单元110、120、. . .、130。第一至第N泵单元110、120.....130每个都执行典型的泵浦操作，且每个泵单元
产生不同的泵浦电压。换言之，经由第一泵单元110中执行的泵浦操作所产生的泵浦电压被输入至第二泵单元120，且第二泵单元120接收该泵浦电压且经由泵浦操作产生比该泵浦电压高的泵浦电压。因此，从第N泵单元130输出的电压被称为最终泵浦电压V_PP。与此同时，愈来愈多的操作由半导体存储器件执行，且因此，要产生多种电平的内部电压。为了容易地获得多种电压电平的内部电压，可以对应于要产生的内部电压的各个电平而设置多个内部电压发生电路。然而，这种方法会增加用于产生内部电压的面积和电流消耗。
发明内容
本发明的示例性实施例涉及一种根据内部电压的目标电压电平控制多个泵单元的激活操作的内部电压发生电路。本发明的另一个示例性实施例涉及一种产生目标电压电平的内部电压且使用最小面积的内部电压发生电路。本发明的另一个示例性实施例涉及一种产生具有目标电压电平的操作电压且响应于所述操作电压而执行数据处理操作的半导体存储器件。根据本发明的一个示例性实施例，一种内部电压发生电路包括泵浦电压发生器，所述泵浦电压发生器包括多个泵单元且被配置成产生具有目标电压电平的最终泵浦电压；以及激活控制器，所述激活控制器被配置成基于目标电压电平控制泵单元中的被激活的泵单元的数目。激活控制器可响应于通过对目标电压电平译码所获得的控制信号将时钟信号选择性地传送至泵单元。根据本发明的另一个示例性实施例，一种内部电压发生电路包括泵浦电压发生器，所述泵浦电压发生器包括以链的形式耦接的多个泵单元且被配置成从所述泵单元的最后的泵单元输出具有目标电压电平的最终泵浦电压；以及激活控制器，所述激活控制器被配置成基于目标电压电平控制泵单元中被激活的泵单元的数目。内部电压发生电路还可以包括电压供应器，所述电压供应器向泵单元中的对应于目标电压电平的泵单元供应电源电压。根据本发明的又一个示例性实施例，响应于操作电压而执行数据处理操作的半导体存储器件包括泵浦电压发生器，所述泵浦电压发生器包括多个泵单元且被配置成产生具有操作电压的目标电压电平的最终泵浦电压；激活控制器，所述激活控制器被配置成基于目标电压电平控制泵单元中的被激活的泵单元的数目；以及内部电压发生器，所述内部电压发生器被配置成通过接收且降压变换所述最终泵浦电压来产操作电压。 操作电压可以包括编程电压、通过电压和擦除电压。根据本发明的再一个示例性实施例，一种用于操作包括以链的形式与第二泵单元耦接的第一泵单元的内部电压发生电路的方法包括以下步骤通过激活第二泵单元而产生具有第一目标电压电平的第一泵浦电压；以及通过顺序地激活第一泵单元和第二泵单元而产生具不同于第一目标电压电平的第二目标电压电平的第二泵浦电压。第二泵单元可以基于对应于第一目标电压电平的预定电源电压而执行泵浦操作，且基于第一泵单元中所产生的对应于第二目标电压电平的泵浦电压而执行泵浦操作。根据本发明的示例性实施例的内部电压发生电路可以通过根据内部电压的目标电压电平控制多个泵单元中被激活的泵单元的数目来优化用于产生内部电压的面积和电流消耗。
图I是说明典型的泵浦电路的框图。图2是说明根据本发明的一个示例性实施例的内部电压发生电路的框图。图3是说明图2中所示的使能控制器220的一个实例的框图。图4是说明图2中所示的使能控制器220的另一实例的框图。图5是说明图2中所示的泵浦电压发生器210的一个实例的框图。图6是说明图2中所示的泵浦电压发生器210的另一实例的框图。图7是简单地说明图6中所示的泵浦电压发生器210的操作的说明图。图8是说明包括根据本发明的一个示例性实施例制造的内部电压发生电路的半导体存储器件的框图。
具体实施例方式下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。但是，本发明可以用不同的方式实施，并不应当解释为限定为本文所提供的实施例。另外，提供这些实施例是为了使本说明书充分和完整，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在本说明书中，相同的附图标记在本发明的不同附图和实施例中表示相同的部分。
图2是说明根据本发明的一个示例性实施例的内部电压发生电路的框图。参看图2，内部电压发生电路包括泵浦电压发生器210和激活控制器220。泵浦电压发生器210产生对应于目标电压电平的最终泵浦电压V_PP，且泵浦电压发生器210包括以链的形式连接的多个泵单元，诸如第一泵单元至第N泵单元211、212、...、213。第一泵单元至第N泵单元211、212、..·、213分别在第一至第N使能控制信号CTR_EN〈1 :N>的控制下被激活。激活控制器220响应于最终泵浦电压V_PP和目标电压V_TG而产生第一至第N使能控制信号CTR_EN〈1:N>。在此，目标电压V_TG具有对应于最终泵浦电压V_PP要达到的目标电压电平的电压电平。根据本发明的所述实施例的内部电压发生电路可以响应于第一至第N使能控制信号CTR_EN〈1:N>将第一至第N泵单元211、212、. . .、213中的不同数目个的泵单元用于泵浦操作。在此，由于第一至第N使能控制信号CTR_EN〈1 :N>的激活和去激活取决于目标电压电平，故在泵浦操作期间被激活的泵单元的数目根据目标电压电平而不同。
图3是说明图2中所示的激活控制器220的一个实例的框图。参看图3，激活控制器220输出对应于目标电压V_TG的多个控制信号CTR〈1 :N>作为第一至第N使能控制信号CTR_EN〈1 :N>。激活控制器220包括电压比较单元310、电压译码单元320以及使能信号输出单元330。电压比较单元310通过比较最终泵浦电压V_PP的电压电平与目标电压V_TG的电压电平来产生使能信号EN。电压译码单元320通过对目标电压V_TG译码来产生多个控制信号CTR〈1:N>。使能信号输出单元330包括使能信号输出部件，其响应于使能信号EN输出控制信号CTR〈1:N>作为第一至第N使能控制信号CTR_EN〈1:N>。在此，第一至第N使
能控制信号CTR_EN〈1:N>是分别用于激活图2中所示的第一至第N泵单元211、212.....
213的信号。因此，根据本发明的所述实施例，内部电压发生电路具有第一至第N泵单元
211、212、.. .、213之中的响应于与目标电压V_TG相对应的第一至第N使能控制信号CTR_EN< I: N〉而被激活的不同数目个的泵单元。参看图2和图3，根据本发明的示例性实施例的激活控制器220可以用多种方式来
设计。例如，如果第一至第N泵单元211、212.....213基于时钟信号执行泵浦操作，则激活
控制器220可以包括图4中所示的时钟信号传送单元410，以替代使能信号输出单元330。图4是说明图2中所示的激活控制器220的另一个实例的框图。激活控制器220包括图3中所示的电压比较单元310和电压译码单元320，为简洁起见，图4省略这两个单
J Li ο参看图4，激活控制器220包括时钟信号传送单元410，其用于响应于使能信号EN和控制信号CTR〈1:N>将时钟信号CLK传送至泵浦电压发生器210。从时钟信号传送单元410输出的多个输出时钟信号CLK〈1:N>被分别传送至图2的第一至第N泵单元211、
212、.. .、213作为第一至第N使能控制信号CTR_EN〈1:N>。输出时钟信号CLK〈1 :N>是响应于控制信号CTR〈1:N>在使能信号EN被激活的时段中被选择性地传送的，且接收相应的输出时钟信号的泵单元执行泵浦操作。总之，根据本发明的所述实施例的内部电压发生电路具有响应于目标电压V_TG传送的不同数目个输出时钟信号，这意味着第一至第N泵单元211、212.....213中的被激活的泵单元的数目可以根据目标电压V_TG而不同。图5是说明图2中所示的泵浦电压发生器210的一个实例的框图。
参看图5，泵浦电压发生器210包括多个泵单元510和电压选择输出单元520。泵单元510响应于上述第一至第N使能控制信号CTR_EN〈1 :N>执行泵浦操作且经由泵浦操作产生多个泵浦电压V_PP1、V_PP2、. . .、ν_ΡΡΝ-1。随后，电压选择输出单元520响应于多个电压选择信号SEL_VPP〈1:N>输出泵单元510中所产生的泵浦电压V_PP1、V_PP2、. . .、V_PPN-1中的任一个作为最终泵浦电压V_PP。在此，电压选择信号SEL_VPP〈1:N>可以为对应于目标电压电平的信号，并且总之，电压选择输出单元520选择并输出泵浦电压V_PP1、V_PP2、. . .、V_PPN-1中的对应于目标电压电平的泵浦电压作为最终泵浦电压V_PP0图6是说明图2中所示的泵浦电压发生器210的另一实例的框图。参看图6，泵浦电压发生器210包括多个泵单元610和电源电压供应单元620。泵单元610响应于上述第一至第N使能控制信号CTR_EN〈1 :N>执行泵浦操作。 电源电压供应单元620响应于供电控制信号CTR_VDD〈1:M>为泵单元610提供电源电压例如电源电压V_VDD，其中M为等于或小于N的自然数。在此，供电控制信号CTR_VDD〈1 :M>可以为对应于目标电压电平的信号，这将在下文参看图7详细地描述。供应至泵单元610的电源电压V_VDD为用于泵浦操作的基本电压，且泵单元610可以根据其设计方式而具有与基本电压的电平相同的电压电平或与基准电压的电平不同的电压电平。图7是简单地说明图6中所示的泵浦电压发生器210的操作的说明图。出于描述的目的，选取如下情况作为实例六个泵单元以每组两个泵单元的方式分组，且最终泵浦电压V_PP的目标电压电平为约8V、约16V以及约24V。此后，将参照图6和图7简单地描述电路操作。首先，描述最终泵浦电压V_PP的目标电压电平为约8V的情况。在此情况下，响应于约8V的目标电压电平，第一使能控制信号CTR_EN〈1>被激活，而第二和第三使能控制信号CTR_EN〈2:3>被去激活。因此，第一泵浦组710响应于第一使能控制信号CTR_EN〈1>而被激活。在此，图6的电源电压供应单元620响应于供电控制信号CTR_VDD〈1:M>为第一泵浦组710提供第一电源电压V_VDD1，且第一泵浦组710基于第一电源电压V_VDD1执行泵浦操作。随后，描述最终泵浦电压V_PP的目标电压电平为约16V的情况。在此情况下，响应于约16V的目标电压电平，第一和第二使能控制信号CTR_EN〈1: 2>被激活，而第三使能控制信号CTR_EN〈3>被去激活。因此，第一泵浦组710及第二泵浦组720被激活。在此，图6的电源电压供应单元620为第二泵浦组720提供第二电源电压V_VDD2，且第二泵浦组720早于第一泵浦组710执行泵浦操作，且第一泵浦组710基于第二泵浦组720中所产生的泵浦电压而执行泵浦操作。最后，当最终泵浦电压V_PP的目标电压电平为约24V时，第一至第三使能控制信号CTR_EN〈1:3>全部被激活以激活第一泵浦组710、第二泵浦组720及第三泵浦组730，且电源电压供应单元620为第三泵浦组730提供第三电源电压V_VDD3。另外，如图6和图7中所示，在本发明的所述实施例中，从泵单元的末端处的泵单元输出最终泵浦电压ν_ΡΡ。在此结构中，可以不提供图5中所示的电压选择输出单元520，且此外，可以不产生用于控制电压选择输出单元520的多个电压选择信号SEL_VPP〈1:N>。在此，虽然电压选择信号SEL_VPP〈1:N>应具有比要传送的电压的电压电平高的电压电平，但由于电压选择信号SEL_VPP〈1:N>不在图6和图7的结构中产生，故电路可以占据相对较小的面积。如上所述，在根据本发明的示例性实施例的内部电压发生电路中，被激活的泵单元的数目可以根据最终泵浦电压v_pp的目标电压电平来控制，且因此，可以防止过度的电流消耗。另外，通过控制泵单元的数目获得的最终泵浦电压V_PP可以经由降压变换操作(down convert operation)修改成具有预定电压电平的多个内部电压。在此，执行降压变换操作以去除由泵浦操作产生的纹波分量。因此，可以通过在泵浦操作之后执行降压变换操作来获得稳定的内部电压。图8是说明包括根据本发明的实施例制造的内部电压发生电路的半导体存储器件的框图。 参看图8，半导体存储器件包括泵浦电压发生器810、激活控制器820、内部电压发生器830以及存储块840。由于在上文的实施例中描述了泵浦电压发生器810和激活控制器820，故此处不再赘述。内部电压发生器830接收泵浦电压发生器810所产生的最终泵浦电压V_PP，且通过执行降压变换操作产生操作电压(例如，通过电压V_PS、编程电&V_PRG以及擦除电压V_ERS)。随后，存储块840是其中设置有存储器单元阵列的区域。存储块840响应于通过电压(pass voltage) V_PS、编程电&V_PRG或擦除电压V_ERS执行数据驱动/处理操作。在此，数据驱动操作可以包括数据编程操作和数据擦除操作。换言之，存储块840响应于通过电压V_PS和编程电压V_PRG执行数据编程操作且响应于擦除电压V_ERS执行数据擦除操作。在此，当基于一个最终泵浦电压V_PP而产生通过电压V_PS、编程电压V_PRG及擦除电压V_ERS时，最终泵浦电压V_PP的目标电压电平可根据通过电压V_PS、编程电压V_PRG和擦除电压V_ERS的电压电平中的最高电压电平来设定。根据本发明的实施例的内部电压发生电路可以在不增加电路的面积的情况下产生多种电压电平的内部电压且经由有效操作防止过度电流消耗。虽然已结合具体的实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言明显的是，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的主旨和范围的情况下，可以进行各种变化和修改。
权利要求
1.一种内部电压发生电路，包括 泵浦电压发生器，所述泵浦电压发生器包括多个泵单元且被配置成产生具有目标电压电平的最终泵浦电压；以及 激活控制器，所述激活控制器被配置成基于所述目标电压电平控制所述泵单元中被激活的泵单元的数目。
2.如权利要求I所述的内部电压发生电路，还包括 电压选择输出单元，所述电压选择输出单元被配置成在泵单元中所产生的多个泵浦电压中选择电压电平对应于目标电压电平的泵浦电压并输出所述电压电平对应于目标电压电平的泵浦电压作为所述最终泵浦电压。
3.如权利要求I所述的内部电压发生电路，其中，所述激活控制器被配置成响应于所述目标电压电平而输出分别对应于所述泵单元的多个使能控制信号。
4.如权利要求I所述的内部电压发生电路，其中，所述激活控制器包括 电压比较单元，所述电压比较单元被配置成通过比较所述最终泵浦电压与具有所述目标电压电平的目标电压来产生使能信号； 电压译码单元，所述电压译码单元被配置成产生通过对所述目标电压电平译码而获得的多个控制信号；以及 使能信号输出单元，所述使能信号输出单元被配置成响应于所述使能信号而输出所述控制信号作为对应于所述泵单元的多个使能控制信号。
5.如权利要求I所述的内部电压发生电路，其中，所述激活控制器被配置成响应于通过对所述目标电压电平译码而获得的控制信号将时钟信号选择性地传送至所述泵单元。
6.一种内部电压发生电路，包括 泵浦电压发生器，所述泵浦电压发生器包括以链的形式耦接的多个泵单元且被配置成从所述泵单元中的最后的泵单元输出具有目标电压电平的最终泵浦电压；以及 激活控制器，所述激活控制器被配置成基于所述目标电压电平控制所述泵单元中被激 活的泵单元的数目。
7.如权利要求6所述的内部电压发生电路，还包括 电压供应器，所述电压供应器被配置成基于所述目标电压电平为所述泵单元中的泵单元提供电源电压。
8.如权利要求7所述的内部电压发生电路，其中，所述泵单元分成多个泵组，每个泵组包括预定数目个泵单元，并且 所述电压供应器被配置成产生对应于泵组的数目个的电源电压。
9.一种响应于操作电压而执行数据处理操作的半导体存储器件，包括 泵浦电压发生器，所述泵浦电压发生器包括多个泵单元且被配置成产生具有所述操作电压的目标电压电平的最终泵浦电压； 激活控制器，所述激活控制器被配置成基于所述目标电压电平来控制所述泵单元中被激活的泵单元的数目；以及 内部电压发生器，所述内部电压发生器被配置成通过接收且降压变换所述最终泵浦电压来产生所述操作电压。
10.如权利要求9所述的半导体存储器件，其中，所述操作电压包括编程电压、通过电压以及擦除电压。
11.如权利要求9所述的半导体存储器件，还包括 电压选择输出单元，所述电压选择输出单元被配置成在所述泵单元中所产生的多个泵浦电压中选择电压电平对应于目标电压电平的泵浦电压并输出所述电压电平对应于目标电压电平的泵浦电压作为所述最终泵浦电压。
12.如权利要求9所述的半导体存储器件，其中，所述激活控制器被配置成响应于所述目标电压电平而输出分别对应于所述泵单元的多个使能控制信号。
13.如权利要求9所述的半导体存储器件，其中，所述激活控制器包括 电压比较单元，所述电压比较单元被配置成通过比较所述最终泵浦电压与具有所述目标电压电平的目标电压来产生使能信号； 电压译码单元，所述电压译码单元被配置成产生通过对所述目标电压电平译码而获得的多个控制信号；以及 使能信号输出单元，所述使能信号输出单元被配置成响应于所述使能信号而输出所述控制信号作为对应于所述泵单元的多个使能控制信号。
14.如权利要求9所述的半导体存储器件，其中，所述激活控制器被配置成响应于通过对所述目标电压电平译码而获得的控制信号将时钟信号选择性地传送至所述泵单元。
15.如权利要求12所述的半导体存储器件，其中，所述泵浦电压发生器包括以链的形式耦接的所述泵单元且被配置成从所述泵单元中的最后的泵单元输出具有所述目标电压电平的所述最终泵浦电压。
16.如权利要求15所述的半导体存储器件，还包括 电压供应器，所述电压供应器被配置成基于所述目标电压电平为所述泵单元中的泵单元提供电源电压。
17.如权利要求16所述的半导体存储器件，其中，所述泵单元分成多个泵组，每个泵组包括预定数目个泵单元，并且 所述电压供应器被配置成产生对应于泵组的数目个的电源电压。
18.如权利要求9所述的半导体存储器件，其中，所述操作电压包括多个操作电压，且基于所述多个操作电压中的各个目标电压电平中的最高电压电平来设定所述目标电压电平。
19.一种用于操作包括以链的形式与第二泵单元耦接的第一泵单元的内部电压发生电路的方法，包括以下步骤 通过激活所述第二泵单元而产生具有第一目标电压电平的第一泵浦电压；以及 通过顺序地激活所述第一泵单元和所述第二泵单元而产生具有不同于所述第一目标电压电平的第二目标电压电平的第二泵浦电压。
20.如权利要求19所述的方法，其中，在产生所述第一泵浦电压的步骤中，所述第二泵单元被激活为使用第一电源电压执行泵浦操作。
21.如权利要求20所述的方法，其中，在产生所述第二泵浦电压的步骤中，所述第一泵单元被激活为使用第二电源电压执行泵浦操作，并且 所述第二泵单元被激活为使用所述第一泵单元的输出电压执行泵浦操作。
22.如权利要求19所述的方法，其中，所述第二目标电压电平高于所述第一目标电压电平。
23.如权利要求19所述的方法，还包括以下步骤 通过降压变换所述第一泵浦电压或所述第二泵浦电压而产生多个内部电压。
全文摘要
本发明公开了一种内部电压发生电路及其操作方法，所述内部电压发生电路包括泵浦电压发生器，所述泵浦电压发生器包括多个泵单元且被配置成产生具有目标电压电平的最终泵浦电压；以及激活控制器，所述激活控制器被配置成基于目标电压电平控制泵单元中的被激活的泵单元的数目。
文档编号G11C11/4063GK102820050SQ20121012548
公开日2012年12月12日 申请日期2012年4月26日 优先权日2011年6月9日
发明者卢由钟, 赵现喆 申请人:海力士半导体有限公司