[发明专利]低供应电压能隙集成电路系统及操作的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路，且特别涉及一种系统和一种方法，用来容许能隙 电路系统在低供应电压集成电路下运作，并利用能隙电路的基准电压(Vbg) 来控制系统电压。

背景技术

在传统的动态随机存储器(DRAM)阵列中，信息储存于一种给定DRAM 单元的方式，通过适当地驱动字元线(wordline，WL)来启动转移晶体管 (transfer transistor)，从而传递电荷至单元电容器(cell capacitor)。一般而言， 单元的持久和表现会随着转移至单元内电荷的数量而增强。一种给定单元的 转移晶体管由将电压Vpp施加至字元线所启动，用来转移电荷至单元内；通 过将电压WLL(wordline low)施加到字元线来切换关闭该转移晶体管。

为了转移尽可能多的电荷至单元内，Vpp必须比该转移晶体管的临界电 压Vt高。因此，Vpp可能为供应电压Vdd和晶体管临界电压Vtn的总和。 Vpp电压的增加容许了电荷转移时间的缩短。然而基于对可靠度的考虑，Vpp 的最大值限制视横跨转移晶体管的栅极氧化物的最大容许电场而定。Vpp电 压可能被调控以确保转移晶体管的栅极氧化物未被破坏。基准电压(例如一个 能隙电路所可能产生的基准电压)可能被用来协助这类的电压调控。

一个能隙电路可产生一个不随温度而改变的固定直流基准电压。一个能 隙电路可借着将两个温度系数正负反号的电压相加起来。随着在互补式金属 氧化物半导体技术中逐渐降低的电源供应电压，有关于电压/电流基准的设计 也就越显困难。传统的电压加总能隙基准电路已不再适用于最大供应电压不 高于1伏特的互补式金属氧化物半导体技术。硅的能隙电压值(1.12伏特)为 接近或超出这种技术可采纳的最大供应电压；而这造成能隙电路的无法作 用。

发明内容

这类的问题大致被解决或被预防发生了，并也逐渐达到技术上的进步。 由用来说明的实施例中可看到，一种系统通过利用能隙电压做为基准，来使 闭回路控制器能够调控系统电压。

本发明的目的在于提出一种集成电路系统与操作的方法，用来容许能隙 电路系统在低供应电压集成电路下运作，并利用能隙电路的基准电压(Vbg) 来控制系统电压。

本发明提出一种集成电路系统，包括一个将供应电压提升至系统电压的 电荷泵、一个提供第一信号来启动电荷泵的开回路控制器和一个输出能隙电 压基准的能隙电路。该系统还包括一个闭回路控制器，用来通过比较系统电 压与能隙基准电压来调控系统电压。当系统电压比目标电压低时，该闭回路 控制器就会提供一个第二信号来启动电荷泵。此外，该系统还包括一个切换 控制器，一旦感应到能隙电路为作用中，即选取闭回路控制器。

如上所述的集成电路系统，其中该供应电压低于该能隙电路的操作电 压。

如上所述的集成电路系统，其中该开回路控制器于该系统启动后即被选 取。

如上所述的集成电路系统，其中该供应电压不大于1伏特。

如上所述的集成电路系统，还包含系统电压控制器，调控电压的范围在 -1.5伏特至1.5伏特间。

如上所述的集成电路系统，其中该目标电压比该供应电压高0.5伏特。

如上所述的集成电路系统，还包括：电路元件，其中该目标电压为-0.5 伏特。

如上所述的集成电路系统，其中该系统电压为操作电压，做为在低供应 电压元件上的低增字元线电压。

如上所述的集成电路系统，其中该系统电压为Vbb电压，用来当作在嵌 入式动态随机存储器单元内P型金属氧化物半导体晶体管通过闸的字元线启 动电压供应，以及N型金属氧化物半导体晶体管通过闸的字元线关闭电压供 应。

本发明还提出一种集成电路系统，包括：Vpp电荷泵，将供应电压增加 成为系统电压；Vpp储能槽，储存来自该Vpp电荷泵的电荷；开回路连续脉 冲产生器，将信号传送至该Vpp电荷泵；能隙电路，用来产生能隙电压Vbg； 能隙电压检测器，用来检测Vbg；切换器，由该能隙电压检测器控制，切换 于开回路运作与闭回路运作之间；Vpp准位控制器，做为闭回路连续脉冲产 生器，将闭回路信号传送至该Vpp电荷泵；Vpp电压检测区块，用来告知该 Vpp准位控制器Vpp系统电压；比较器，将该Vpp系统电压与Vbg相比， 比较结果用来决定是否传送闭回路信号至该Vpp电荷泵。