一種改善sslc電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路，該電路包括SSLC電平轉(zhuǎn)換電路和NBTI效應(yīng)恢復(fù)單元，所述SSLC電平轉(zhuǎn)換電路包括PMOS晶體管MP1、MP2、MP3和NMOS晶體管MN1、MN2、MN3，所述NBTI效應(yīng)恢復(fù)單元包括PMOS晶體管P1和P2、NMOS晶體管N1、反相器iv和恢復(fù)使能控制端EN，所述P1和P2的源極連接高電平端VDDH，所述P1的柵極連接至反相器iv的輸出端，所述P2的柵極連接恢復(fù)使能控制端EN，P1的漏極連接至MP1的源級，P2的漏極連接至MP1的柵極，所述N1的漏極連接至反相器iv的輸出端，N1的漏極連接至MP1的源級，N1的源極連接至低電平端VS。本發(fā)明能有效抑制PMOS管閾值電壓的負(fù)向漂移和漏電流，提高了電平轉(zhuǎn)換電路的性能與可靠性，改善了靜態(tài)功耗。
【專利說明】
一種改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于Flash存儲器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是近幾年的便攜式電子設(shè)備，如手機(jī)、筆記本電腦等的快速發(fā)展，半導(dǎo)體存儲器集成電路的集成度越來越高，對晶體管性能的要求也日益增高。因此，對于晶體管可靠性的要求也隨之提高。在CMOS工藝中，負(fù)柵壓溫度不穩(wěn)定性(NBTI)會極大影響PMOS的工作穩(wěn)定性。
[0003]NBTICnegative bias temperature instability)效應(yīng)發(fā)生在PMOS器件中，當(dāng)器件的柵極處于負(fù)偏壓下時，器件的飽和漏極電流Idsat和跨導(dǎo)Gm不斷減小、閾值電壓絕對值不斷增大。這種導(dǎo)致器件性能衰退的NBTI效應(yīng)，會隨著柵極上的偏置電壓的增加和溫度的升高而更加顯著。NBTI主要是由硅/氧化層界面陷阱電荷和氧化層電荷的變化而引起的。在柵極的硅/氧化層界面中存在著一些Si的懸掛鍵，如Si3 = Si.和Si20 = Si.，一般認(rèn)為在工藝工程上，H會和硅的懸掛鍵結(jié)合形成SiH鍵，稱為氫鈍化。但是在器件工作中會在柵極上形成一個高電場，此時SiH鍵就容易被打斷，形成H，H+或H2。這樣硅的懸掛鍵就會吸引一個電荷，成為帶正電性的界面陷講電荷(Interface trapped charge)。這樣所形成的不穩(wěn)定狀態(tài)我們稱做界面態(tài)，這是一個可逆的電化學(xué)反應(yīng)，受柵極上的偏置電壓的增加和溫度的升高影響顯著。界面陷阱電荷的變化率和電場強(qiáng)度成正比，由于電場強(qiáng)度會隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)的提高，以及氧化層厚度的減小而增加(如圖1所示)，因此可以認(rèn)為NBTI效應(yīng)會隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)的提尚而更加顯著。
[0004]Flash存儲器在擦除和編程時，需要一個正高壓來提供編程或擦除電壓。這種情況下就需要電平轉(zhuǎn)換電路將邏輯高電平轉(zhuǎn)換成所需的高電壓。SSLC電平轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。由于在正常工作時，三個PMOS晶體管MPl、MP2和MP3的源極會接高電壓，當(dāng)柵極接低電平0V，柵源之間就會存在一個很大的壓差VPP，在這種情況下，PMOS晶體管在正常工作時將經(jīng)受更嚴(yán)重的NBTI效應(yīng)，直接影響PMOS晶體管的性能和使用壽命，最終導(dǎo)致整個電平轉(zhuǎn)換電路不能正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路，用于緩解PMOS晶體管的NBTI效應(yīng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路，該電路包括SSLC電平轉(zhuǎn)換電路和NBTI效應(yīng)恢復(fù)單元；
所述SSLC電平轉(zhuǎn)換電路包括PMOS晶體管MPl、MP2、MP3和NMOS晶體管麗1、麗2、麗3，所述MPl和MP3的源極相連接，MPl的柵極分別連接MP3和麗3的漏極，MPl的漏極分別連接MP2和MNl的源極，所述MP2的柵極與MN2的柵極相連，MP2的漏極分別連接MN2的漏極和MP3的柵極；所述MNl的柵極與漏極連接MPl的源極，所述MN2的源極連接低電平端VSS，MN2的柵極連接信號輸入端IN，所述MN3的源級連接低電平端Vss，MN3的柵極與MP3的柵極相連；
所述NBTI效應(yīng)恢復(fù)單元包括PMOS晶體管Pl和P2、NM0S晶體管N1、反相器iv和恢復(fù)使能控制端EN，所述Pl和P2的源極連接高電平端VDDH，所述Pl的柵極連接至反相器iv的輸出端，所述P2的柵極連接恢復(fù)使能控制端EN，Pl的漏極連接至MPl的源級，P2的漏極連接至MPl的柵極；
所述NI的漏極連接至反相器iv的輸出端，NI的漏極連接至MPl的源級，NI的源極連接至低電平端Vss。
[0007]進(jìn)一步的，所述Pl的漏極分別連接MNl的漏極和MP3的源極，所述P2的柵極連接反相器iv的輸入端，P2的漏極連接至MP2的柵極。
[0008]進(jìn)一步的，所述MPl的柵極、MP3的漏極、MN3的漏極和P2的漏極互連的公共端形成SSLC電平轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端OUT。
[0009]進(jìn)一步的，所述MP2的柵極、MN2的柵極和P2的漏極互連的公共端作為SSLC電平轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端IN。
[0010]進(jìn)一步的，所述MNl的柵極與漏極相連。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述反相器iV的輸入端連接恢復(fù)使能控制端EN。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
1.當(dāng)SSLC電平轉(zhuǎn)換電路工作于恢復(fù)模式時，恢復(fù)使能控制端EN輸入低電平，則P2和NI導(dǎo)通，Pl關(guān)斷，Pl的關(guān)斷使得電源輸入電壓隔斷，P2的導(dǎo)通，對MPl和MP2的柵極進(jìn)行充電至高電平，有效地加速了SSLC電平轉(zhuǎn)換電路中MPl、MP2和MP3的NBTI效應(yīng)恢復(fù)速度，有效抑制了 PMOS管閾值電壓的負(fù)向漂移，提高了電平轉(zhuǎn)換電路的性能與可靠性。
[0013]2.當(dāng)電平轉(zhuǎn)換電路工作于恢復(fù)模式時，恢復(fù)使能控制端EN輸入低電平，則P2和NI導(dǎo)通，Pl關(guān)斷，而NI的導(dǎo)通，讓MPl的柵源電容存儲二等電荷得以釋放，所以電平轉(zhuǎn)換電路的上下兩端都連接低電平Vss，也就是說電平轉(zhuǎn)換電路上下兩端的電壓擺幅為0，沒有電壓降，有效抑制了漏電流，改善了電平轉(zhuǎn)換電路的靜態(tài)功耗。
【附圖說明】
[0014]圖1為NBTI效應(yīng)產(chǎn)生的物理機(jī)制；
圖2為SSLC電平轉(zhuǎn)換電路；
圖3為本發(fā)明的改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0016]參照圖2和圖3所示，一種改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路，該電路包括SSLC電平轉(zhuǎn)換電路和NBTI效應(yīng)恢復(fù)單元；
所述SSLC電平轉(zhuǎn)換電路包括PMOS晶體管MPl、MP2、MP3和NMOS晶體管麗1、麗2、麗3，所述MPl和MP3的源極相連接，MPl的柵極分別連接MP3和麗3的漏極，MPl的漏極分別連接MP2和MNl的源極，所述MP2的柵極與MN2的柵極相連，MP2的漏極分別連接MN2的漏極和MP3的柵極； 所述MNl的柵極與漏極連接MPl的源極，所述MN2的源極連接低電平端VSS，MN2的柵極連接信號輸入端IN，所述MN3的源級連接低電平端Vss，MN3的柵極與MP3的柵極相連；
所述NBTI效應(yīng)恢復(fù)單元包括PMOS晶體管Pl和P2、NM0S晶體管N1、反相器iv和恢復(fù)使能控制端EN，所述Pl和P2的源極連接高電平端VDDH，所述Pl的柵極連接至反相器iv的輸出端，所述P2的柵極連接恢復(fù)使能控制端EN，Pl的漏極連接至MPl的源級，P2的漏極連接至MPl的柵極；
所述NI的漏極連接至反相器iv的輸出端，NI的漏極連接至MPl的源級，NI的源極連接至低電平端Vss。
[0017]所述Pl的漏極分別連接MNl的漏極和MP3的源極，所述P2的柵極連接反相器iv的輸入端，P2的漏極連接至MP2的柵極。
[0018]所述MPl的柵極、MP3的漏極、MN3的漏極和P2的漏極互連的公共端形成SSLC電平轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端OUT。
[0019]所述MP2的柵極、MN2的柵極和P2的漏極互連的公共端作為SSLC電平轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端IN。
[0020]所述MNl的柵極與漏極相連。
[0021 ]所述反相器i V的輸入端連接恢復(fù)使能控制端EN。
[0022]本發(fā)明原理
當(dāng)電平轉(zhuǎn)換電路處于恢復(fù)模式時，低電平OV施加于恢復(fù)使能控制端EN，高閾值的PMOS晶體管P2打開，反向器iv輸出高電平信號端，使得NMOS晶體管NI導(dǎo)通，SSLC電平轉(zhuǎn)換電路中的PMOS晶體管MPI和MP 2分別通過高閾值的PMOS晶體管N2充電到高電平信號端，同時，PMOS晶體管MPI和PMOS晶體管MP3的源極被放電Vss，電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入到NBTI效應(yīng)恢復(fù)模式。
[0023]恢復(fù)模式有效抑制了PMOS管閾值電壓的負(fù)向漂移，提高了電平轉(zhuǎn)換電路的性能與可靠性，同時，在恢復(fù)模式時，PMOS晶體管MPl的源極通過匪OS晶體管NI放電到低電平端Vss，也就是說電平轉(zhuǎn)換電路上下兩端的電壓擺幅為0，沒有電壓降，有效抑制了漏電流，改善了電平轉(zhuǎn)換電路的靜態(tài)功耗。從整體上加強(qiáng)了電路的性能，電路結(jié)構(gòu)簡單，具有很高的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場前景。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路，其特征在于，該電路包括SSLC電平轉(zhuǎn)換電路和NBTI效應(yīng)恢復(fù)單元； 所述SSLC電平轉(zhuǎn)換電路包括PMOS晶體管MPl、MP2、MP3和NMOS晶體管麗1、麗2、麗3，所述MPl和MP3的源極相連接，MPl的柵極分別連接MP3和麗3的漏極，MPl的漏極分別連接MP2和MNl的源極，所述MP2的柵極與MN2的柵極相連，MP2的漏極分別連接MN2的漏極和MP3的柵極； 所述MNl的柵極與漏極連接MPl的源極，所述MN2的源極連接低電平端VSS，MN2的柵極連接信號輸入端IN，所述MN3的源級連接低電平端Vss，MN3的柵極與MP3的柵極相連； 所述NBTI效應(yīng)恢復(fù)單元包括PMOS晶體管Pl和P2、NM0S晶體管N1、反相器iv和恢復(fù)使能控制端EN，所述Pl和P2的源極連接高電平端VDDH，所述Pl的柵極連接至反相器iv的輸出端，所述P2的柵極連接恢復(fù)使能控制端EN，Pl的漏極連接至MPl的源級，P2的漏極連接至MPl的柵極； 所述NI的漏極連接至反相器iv的輸出端，NI的漏極連接至MPl的源級，NI的源極連接至低電平端Vss。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路，其特征在于，所述Pl的漏極分別連接MNl的漏極和MP3的源極，所述P2的柵極連接反相器iv的輸入端，P2的漏極連接至MP2的柵極。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路，其特征在于，所述MPl的柵極、MP3的漏極、MN3的漏極和P2的漏極互連的公共端形成SSLC電平轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端OUT。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路，其特征在于，所述MP2的柵極、MN2的柵極和P2的漏極互連的公共端作為SSLC電平轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端IN。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路，其特征在于，所述MNl的柵極與漏極相連。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善SSLC電平轉(zhuǎn)換電路負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性的恢復(fù)電路，其特征在于，所述反相器i V的輸入端連接恢復(fù)使能控制端EN。
【文檔編號】H03K19/003GK105827232SQ201610154912
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】劉世安
【申請人】蘇州芯寬電子科技有限公司