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KR20140060540A - 마이크로폰용 고전압 배율기 및 제조방법 - Google Patents

마이크로폰용 고전압 배율기 및 제조방법 Download PDF

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Publication number
KR20140060540A
KR20140060540A KR1020147007281A KR20147007281A KR20140060540A KR 20140060540 A KR20140060540 A KR 20140060540A KR 1020147007281 A KR1020147007281 A KR 1020147007281A KR 20147007281 A KR20147007281 A KR 20147007281A KR 20140060540 A KR20140060540 A KR 20140060540A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nwell
voltage
region
microphone
substrate
Prior art date
Application number
KR1020147007281A
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English (en)
Inventor
스베토슬라브 라도슬라보브 구에오르구이에브
Original Assignee
노우레스 일렉트로닉스, 엘엘시
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노우레스 일렉트로닉스, 엘엘시 filed Critical 노우레스 일렉트로닉스, 엘엘시
Publication of KR20140060540A publication Critical patent/KR20140060540A/ko

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Abstract

콘덴서 마이크로폰과 전하 펌프를 포함하는 마이크로폰 회로. 콘덴서 마이크로폰은 소리 에너지를 받아 이에 대응하여 그 소리 에너지를 마이크로폰 출력 전압으로 변환하도록 구성된다. 위 전하 펌프는 저전압 CMOS 공정으로 구현된다. 위 전하 펌프는 위 마이크로폰에 결합되고, 위 마이크로폰을 작동시키는 바이어스 전압을 공급하도록 구성된다. NWELL 영역과 기판 사이의 절연파괴 전압에 의해 제한되는 최대 출력 전압을 갖는, 적합한 회로 토폴로지를 사용함으로써, 또 매우 가볍게 도핑된 기판에 의해 위 NWELL 영역이 모든 측면(side)들로부터 포위되도록 하는 소정의 거리만큼 위 NWELL 영역 주변에 PWELL 영역의 형성을 블록킹(blocking)함으로써, 위 전하 펌프의 최대 출력 전압은 현저하게 증가된다.

Description

마이크로폰용 고전압 배율기 및 제조방법{High voltage multiplier for a microphone and method of manufacture}
관련된 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C.§119(e) 하에서 “High Voltage Multiplier For A Microphone And Method Of Manufacture”라는 제목으로 2011년 8월 31일에 출원된 미국 임시 출원 제61/529,612호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 여기에 그 전체가 참조로서 포함된다.
발명의 기술분야
본 출원은 마이크로폰들과 이 마이크로폰들에 관련된 전압 배율기(multiplier)들에 관한 것이다.
다양한 유형들의 마이크로폰 시스템들이 오랫동안 다양한 응용(application)들에 사용되어 왔다. 이들 시스템들에서 마이크로폰들은 전형적으로 음향 에너지를 받아, 이 음향 에너지를 전기적 전압으로 변환한다. 이 전압은 다른 응용들에 의하거나 다른 목적들을 위해 더 처리될 수 있다. 예를 들면, 보청(hearing aid) 시스템에 있어서, 마이크로폰은 음향 에너지를 받고, 상기 음향 에너지를 전기적 전압으로 변환할 수 있다. 상기 전압은, 증폭기 또는 다른 신호 처리 전자 회로소자에 의해 증폭되거나 다르게 처리될 수 있으며, 그리고 나서 상기 보청기의 사용자 또는 착용자에게 리시버에 의해 음향 에너지로서 제공될 수 있다. 또다른 특정 예제를 취한다면, 휴대폰들에서 마이크로폰 시스템들은 전형적으로 소리 에너지를 받아, 이 에너지를 전압으로 변환하고 나서, 다른 응용들에 의한 사용을 위해 이 전압이 더 처리될 수 있다. 마이크로폰들은 다른 응용들이나 다른 장비(device)들에서 또한 사용될 수 있다.
알려지고 사용되는 마이크로폰의 한 유형은 콘덴서 마이크로폰이다. 상기 콘덴서 마이크로폰은 들어오는(incoming) 음파의 압력에 의해 그 값이 변조되는 가변 캐패시터(capacitor)로서 작동한다. 두 플레이트(plate)들을 구비한 캐패시터로 볼 때, 상기 캐패시터의 플레이트들 중 하나는 고정되는 반면, 다른 하나(즉, 상기 마이크로폰의 진동판)는 움직일 수 있다. 상기 음파는 상기 플레이트들 사이의 거리를 변화시키고, 그에 의해 상기 캐패시터의 캐패시턴스(C)를 변화시킨다.
마이크로전기기계 시스템(MEMS, microelectromechanical system) 마이크로폰은 콘덴서 마이크로폰의 변형이며, 실리콘 미세가공(micro-fabrication) 기술들을 사용하여 형성된다. 그것은, 상기 종래 콘덴서 마이크로폰에 비해, 감소된 크기, 더 낮은 온도 계수(temperature coefficient) 및 역학적 쇼크(mechanical shock)들에 더 높은 면역성과 같은 여러가지 장점들을 지니고 있다. 더욱이, 상기 MEMS 마이크로폰은 장비들의 대량 생산에 매우 적합한 리소그래피 공정의 이점을 가진다.
그러한 마이크로폰들로부터 유용한 전기적 신호들을 얻기 위한 가장 보편적인 방법들 중 하나는, 상기 캐패시터(C) 상에 일정한 전하(Q)를 유지하는 것이다. 상기 캐패시터 양단의 전압은 다음의 식에 따라 상기 들어오는 음파 압력에 반비례하여 변화하게 될 것이다: V=Q/C, 결과적으로 dV=-VdC/C.
불행히도, 상기 민감도(sensitivity)(dV에 의해 표시됨)는 상기 전압(V)에 종속되고, 표준적인 저전압 CMOS 공정(process)에서는 고전압(V)을 얻는 것이 어렵다. 이 점이 많은 응용들에서 불충분한 민감도를 지닌 마이크로폰들이나 비싼 가격들의 마이크로폰들의 결과를 초래해왔다. 결과로서, 종전의 접근법들에는 불만족이 존재해왔다.
음향학적 응용에서의 사용에 충분히 높은 민감도들을 지닌 콘덴서 마이크로폰과 전하 펌프를 포함하는 마이크로폰 회로가 제공된다. 상기 콘덴서 마이크로폰은 소리 에너지를 받아 이에 대응하여 그 소리 에너지를 마이크로폰 출력 전압으로 변환하도록 구성된다. 상기 전하 펌프는 저전압 CMOS 공정으로 구현된다. 상기 전하 펌프는 상기 마이크로폰에 결합되고, 상기 마이크로폰을 작동시키는 바이어스 전압을 공급하도록 구성된다. NWELL 영역과 기판 사이의 절연파괴 전압에 의해 제한되는 최대 출력 전압을 갖는, 적합한 회로 토폴로지를 사용함으로써, 또 매우 가볍게 도핑된 기판에 의해 상기 NWELL 영역이 모든 측면(side)들로부터 포위되도록 하는 소정의 거리만큼 상기 NWELL 영역 주변에 PWELL 영역의 형성을 블록킹(blocking)함으로써, 상기 전하 펌프의 최대 출력 전압은 현저하게 증가된다.
이들 장비들은 (종래 접근법에 비하여 상대적으로) 가격에 있어서 저렴하다. 덧붙여, 이들 장비들은 낮은 온도 계수 및 전력의 효율성과 같은 탁월한 전기적 특성들을 갖는다.
상기 개시의 더욱 완전한 이해를 도모하기 위해, 아래 상세한 설명과 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 마이크로폰 시스템의 블록도를 포함한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전압 배율기(또는 전하 펌프)의 회로도(circuit diagram)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이중 우물(double well) 구성을 보여주는 CMOS 기판(substrate)의 측단면도를 포함한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전압 배율기(또는 전하 펌프)의 회로도를 포함한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 삼중 우물(triple well) 구성을 보여주는 CMOS 기판(substrate)의 측단면도를 포함한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 2개 단계 게이트(two stage gate)에 의해 부스트되는(boosted) 전하 펌프의 회로도를 포함한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 상기 도 6의 회로에 인가되는 클럭 신호(clock signal)들의 타이밍 다이어그램(timing diagram)을 포함한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전하 펌프의 또다른 예제의 회로도를 포함한다.
당업자는 상기 도면들의 구성요소(element)들이 간단하게 및 명료하게 도시되어 있음을 이해할 것이다. 시퀀스(sequence)에 대한 그러한 구체성이 실은 요구되지 않는다는 사실을 당업자가 이해할 것인데도, 발생(occurrence)의 특정 순서(order)로 어떤 액션(action)들이나 단계들이 설명되고 묘사(depict)되었다는 사실이 더 이해되어야 할 것이다. 또, 특별한 의미들이 본 명세서에서 달리 제시된 곳을 제외하고는, 본 명세서에서 사용되는 단어들 및 표현들이, 그것들에 대응되는 각각의, 탐구(inquiry) 및 연구의 해당 분야들에 관하여 상기 단어들이나 표현들이 따르는 것과 같은 일반적인 의미를 갖는다는 사실이 이해될 것이다.
음향학적 응용에서의 사용에 충분히 높은 민감도들을 지닌 마이크로폰들과 다른 음향 장비들이 제공된다. 본 명세서에서 설명되는 접근법들은 충분히 높은 민감도를 장비들에 제공할뿐만 아니라, 또한 이들 장비들은 (종래 접근법에 비하여 상대적으로) 가격에 있어서 저렴하다. 덧붙여, 이들 장비들은 낮은 온도 계수 및 전력의 효율성과 같은 탁월한 전기적 특성들을 갖는다. 이들 마이크로폰들을 생산하는 접근법도 또한 제공될 것이다.
어떤 양상들에 있어서는, 표준 CMOS 장비 레이아웃들에 따라 조립된 용량성(capacitive) 전압 배율기(즉, 전하 펌프)의 최대 출력 전압이 현저하게 증가한다. 이것은, PWELL/NWELL 영역(region)들을 갖는 기판(substrate) 상에 조립(construct)되는 PMOS 트랜지스터들을 포함하는 회로; 및/또는 PWELL/NWELL/깊은(Deep) NWELL 영역들을 갖는 기판 상에서 조립되는 NMOS 및 PMOS 트랜지스터들을 포함하는 회로를, 사용하여 성취될 수 있다. 기판 도핑 블록킹(substrate doping blocking)은, 선택적으로 물리적으로 NWELL 영역들(및/또는 상기 깊은 NWELL 영역들)의 적어도 일부를 상기 인접하는 PWELL 영역들로부터 거리(L)만큼 분리하는 것을 통해 상기 NWELL 영역들(및/또는 깊은 NWELL 영역들) 주변에서 수행되고 실현된다.
이 접근법들을 사용하면, 상기 전하 펌프의 상기 최대 출력 전압은 현저히 증가한다. 예를 들어, 상기 전압은 10V로부터 20V로 증가될 수 있다. 이중 우물 표준 CMOS 공정(이 공정에서 NWELL과 상기 기판 사이의 임계(제한) 절연파괴 전압이 상기 NWELL의 측면(sidewall) 구성요소(component)의 PWELL/기판 접합에 대한 절연파괴 전압에 의해 제한됨)로 구현된 종래 전하 펌프 회로들에 존재하는 출력 전압 제한들이 극복된다. 비슷하게, 삼중 우물 표준 CMOS 공정으로 구현된 종래 전하 펌프 회로들에 존재하는 출력 전압 제한들이 극복된다. 따라서, 고전압들을 만들기 위한 추가적인 공정(처리) 및/또는 회로소자에 대한 요구가 제거된다.
이 실시예들 중 많은 것들에서, 마이크로폰 회로는 콘덴서 마이크로폰과 전하 펌프를 포함한다. 상기 콘덴서 마이크로폰은 소리 에너지를 받아서, 이에 대응하여, 상기 소리 에너지를 마이크로폰 출력 전압으로 변환하도록 구성되어 있다. 상기 전하 펌프는 상기 마이크로폰에 결합되어 있으며, 상기 마이크로폰이 동작하도록 허용하는 바이어스 전압을 상기 마이크로폰에 제공하도록 구성되어 있다. 상기 전하 펌프는 기판, 기판 내에 형성된 제1 PWELL 영역, 상기 기판 내에 형성된 NWELL 영역 및 상기 기판 내에 형성된 제2 PWELL 영역을 포함한다. 상기 제1 PWELL 영역 및 상기 제2 PWELL 영역은 상기 NWELL 영역으로부터, 상기 NWELL 영역 주변에 도핑 블록킹(doping blocking)을 형성하는 데 효율적이며 또한 상기 전하 펌프의 상기 출력 전압을 최대화하는, 거리만큼 분리되어 있다.
몇몇 양상들에 있어서, 상기 제1 PWELL 영역과 제2 PWELL 영역은 억셉터(acceptor) 원자들로 가볍게(lightly) 도핑되어 있으며 상기 NWELL 영역은 도너(donor) 원자들로 가볍게 도핑되어 있다. 다른 양상들에 있어서, 증폭기가 상기 콘덴서 마이크로폰에 결합되어 있다. 그러나 다른 양상들에 있어서는, 상기 NWELL 영역은 기판 내에 배치된다. 몇몇 예제들에서는, 상기 깊은 NWELL 영역은 상기 NWELL 영역에 인접하도록 배치된다. 또 다른 양상들에 있어서는, 상기 기판은 매우 가볍게(very lightly) 도핑되고, 완전히 상기 NWELL 영역을 포위한다. (상기 PWELL 영역은 상기 기판보다 더 무거운 도핑과 함께 한다.)
이 실시예들의 다른 것들에서, 마이크로폰 회로는 콘덴서 마이크로폰과 전하 펌프를 포함한다. 상기 콘덴서 마이크로폰은 소리 에너지를 받아서, 이에 대응하여, 상기 소리 에너지를 마이크로폰 출력 전압으로 변환하도록 구성되어 있다. 상기 전하 펌프는 표준 저전압 CMOS 공정으로 구현된다. 그것은 상기 마이크로폰에 결합되어 있으며, 상기 마이크로폰이 동작하도록 허용하는 바이어스 전압을 상기 마이크로폰에 제공하도록 구성되어 있다. 상기 전하 펌프는 NWELL 영역과 기판을 포함한 회로 위상(topology)을 포함한다. 최대 출력 전압이 상기 NWELL 영역과 상기 기판 사이의 절연파괴 전압에 의해 제한되는, 적절한 회로 토폴로지를 사용함으로써, 그리고 매우 가볍게 도핑된 기판에 의해 상기 NWELL 영역이 모든 측면(side)들로부터 포위되도록 하는 소정의 거리만큼 상기 NWELL 영역 주변에 상기 PWELL 영역의 형성을 블록킹(blocking)함으로써, 상기 전하 펌프의 상기 최대 출력 전압은 현저하게 증가된다.
이제 도 1을 참조하면, 현재 접근법들에 따라 조립된 마이크로폰 회로(100)의 일례가 설명된다. 상기 회로(100)는 마이크로폰(102), 전하 펌프(104), 저항(106) 및 버퍼(108)를 포함한다. V가 상기 펌프(104)의 출력에 있어서의 전압, 그리고 C가 상기 마이크로폰(102)의 캐패시턴스일 때, 상기 마이크로폰은 전압에 있어서의 변화 dV=-VdC/C를 야기한다. 상기 전하 펌프(104)는 본 명세서에서 설명된 접근법에 따라 마이크로폰을 가로지르는(across) 충분히 높은 전압(V)를 제공한다.
상기 저항(106)은, 그것이 상기 마이크로폰을 가로지르는(across) 가변 전압에 대해서는 고역 통과 특성을 가지는 반면, 그것이 상기 바이어스 전압에 대하여는 저역 통과 특성의 RC 필터를 형성하도록, 높은 값을 가진다. 상기 마이크로폰을 가로지르는 필요한 상기 DC 고전압(예를 들어, 11.5V)은 상기 전압 펌프(104)에 의해 제공된다. 상기 전하 펌프(104)의 출력 필터는 간단함을 위해 도 1에는 도시되지 않았다. 상기 마이크로폰을 가로지르는 최대 DC 전압을 갖기 위해 Vbias는 그라운드(ground)로 세팅된다. 이 예제의 상기 버퍼(108)은 단위-이득 버퍼(unity gain buffer)이다. 적절한 동작을 위해, 상기 단위-이득 버퍼는 높은 입력 저항과 매우 낮은 입력 캐패시턴스를 갖는다. 상기 출력은 다음 단계(stage)(예를 들어, 증폭기)로 연결될 수 있다.
상기 마이크로폰 전자 기기(electronics)의 크기, 단가, 전력 소모를 줄이기 위해, 그것은 단일 칩상에 집적(integrate)될 수 있다. CMOS 조립 공정은 그것의 낮은 단가와, 매우 높은 입력 임피던스를 갖는 트랜지스터들의 가용성 때문에, 상기 목적으로 선택될 수 있다. 더욱이, 이 공정은, 상대적으로 큰 디지털 코어를 갖는 혼합-신호(아날로그/디지털) 칩으로서 구현된 시스템에 특히 유리할 것이다.
상기 전하 펌프(104)는, 그 구현에 있어 본 명세서에서 설명된 대응 공정을 요구하는, 상기 시스템(100) 내에 유일한 고전압 빌딩 블록(high voltage building block)이다. 상기 단가를 더욱더 낮추기 위하여, 상업적으로 사용가능한 설계 키트(design kit)들에서 용이하게 사용할 수 있는 장비들만을 이용하는 표준 저전압 CMOS 공정으로 상기 전하 펌프(104)를 구현하는 것이 가능한 것이 유리하다.
이제 도 2를 참조하면, 전압 펌프 회로(200)의 한 예제가 설명된다(예를 들어, 도 1의 상기 전압 펌프(104)). 도 2의 회로는 몸체 효과(the body effect)로 인한 열화(degradation)를 빼는(omit) 2개 단계(two-stage) 딕슨 타입(Dickson-type) 전하 펌프(즉, 전압 삼배율기(tripler)임)이다. “몸체 효과(the body effect)”란 MOS 트랜지스터의 소스-벌크 전압(source-bulk voltage)의 변화에 의한 그것의 문턱 전압의 변화를 의미한다. 일 양상에서, 만약 상기 소스가 상기 벌크에 연결(단락)되어 있다면, “몸체 효과”는 없다. 도 2의 회로는 N이 어떤 정수일 때, N개 단계 전하 펌프로 확장될 수 있다.
상기 회로(200)는 캐패시터들(202(C1), 204(C2) 및 212(COUT))을 포함한다. 상기 회로(200)는 또한 트랜지스터들(206(M1), 208(M2), 210(M3), 214(M4), 216(M5), 218(M6), 220(M7), 222(M8), 224(M9))을 포함한다. 상기 트랜지스터들(M1 내지 M9)은 PMOS 트랜지스터들이다.
초기에는, 상기 캐패시터들(202(C1), 204(C2) 및 212(Cout))은 충전되지 않는다. 따라서 이들 전부의 양단 전압들은 0이며,
Figure pct00001
;
Figure pct00002
이다. 본 명세서에서 사용된 전압들은 상기 회로들의 다양한 점들이나 요소들을 참조하는 아랫첨자들을 사용한다는 것이 이해될 것이다(예를 들어, Vclk는 상기 클록 전압, Vdd는 상기 공급 전압, Vdsm1은 트랜지스터(M1)의 소스 전압에 대한 드레인(drain) 등을 뜻한다).
Figure pct00003
는 도 2에서 지정된 입력 노드에 인가된다.
Figure pct00004
이 상기 트랜지스터(206)(M1) 양단의 전압 강하일 때, 상기 다이오드가 연결된(diode connected) 트랜지스터(206)(M1)이 켜지면, 상기 캐패시터(202)(C1)는 전압
Figure pct00005
까지 충전중이다. 보통은
Figure pct00006
이도록
Figure pct00007
이다. 상기 다이오드가 연결된 트랜지스터(208)(M2)는 꺼진다.
상기 클록 신호는 그 값이 변화한다:
Figure pct00008
;
Figure pct00009
. 노드(201)의 전압은
Figure pct00010
. 상기 트랜지스터(208)(M2)는 켜진다. 이와 동시에 트랜지스터(206)(M1)이 켜진다. 상기 캐패시터(204)(C2)는 전압
Figure pct00011
까지 충전중이다. 다시, 보통은
Figure pct00012
이고, 따라서 정상 상태에서
Figure pct00013
이다.
상기 클록 신호는 그 값이 변화한다:
Figure pct00014
;. 위에서 설명한 과정이 반복된다. 이와 동시에 노드(211)의 전압은
Figure pct00016
이다. 상기 다이오드가 연결된(diode connected) 트랜지스터(210)(M3)는 켜진다. 상기 캐패시터(212)(Cout)는 전압
Figure pct00017
까지 충전중이다. 다시, 보통은
Figure pct00018
이고, 따라서 정상 상태에서
Figure pct00019
이다. 상기 출력 전압(
Figure pct00020
)은 입력 전압(
Figure pct00021
)의 대략 3배이다. 따라서, 상기 설명된 회로는 전압 삼배율기(voltage tripler)이다. 상기 다이오드들 양단의 전압 강하들(
Figure pct00022
)을 무시하지 않으면 상기 출력 전압은:
Figure pct00023
이다.
위에서 설명된 과정은 순환적(cyclic)이다. 일반적인 경우에, N 단계들이 있을 때 상기 전하 펌프의 출력 전압은:
Figure pct00024
이다.
상기 트랜지스터 쌍들(214와 216(M4-M5), 218과 220(M6-M7) 및 222와 224(M8-M9))은 비교기(comparator)들/스위치들로서 기능한다. 그것들은, 각 전하 전송(transfer) 트랜지스터 - 각각 206(M1), 208(M2) 및 210(M3) - 가 그 소스(source) 또는 드레인(drain) 중 어느 것이 더 높은 전위를 가졌느냐에 따라 상기 그 소스(source) 또는 드레인(drain) 중 하나로 스위치되는 것을 보장한다. 이는 트랜지스터들(206(M1), 208(M2) 및 210(M3))의 벌크 효과(bulk effect)를 제거한다. 결과적으로, 각 단계의
Figure pct00025
는 최소화되며, 상기 단계수(stage number)에 의존하지 않는다. 따라서, 출력 전압
Figure pct00026
은 상기 단계들의 수(N)의 선형 함수이다. 상기 설명된 벌크 스위칭(bulk switching)은 또한 상기 트랜지스터들의 p-n 접합들에 대한 적합한 바이어스(biasing)를 제공한다.
상기 전하 전송 PMOS 트랜지스터의 벌크는, 그 소스 또는 드레인 중 어느 것이 더 높은 전위를 가졌느냐에 따라서 상기 그 소스 또는 드레인 중 하나로 스위치된다. 이것은 비교기들/스위치들로서 가능하는 두개의 보조적(auxiliary) 트랜지스터들(예컨대, 214(M4) 및 216(M5))과 함께 이루어진다. 이 장비들에서 상기 NWELL에서 기판 접합(substrate junction)을 가로지르는 최대 전압이 나타난다. 한 표준 0.18um CMOS 조립 공정에서 그리고 당업자에게 알려진 바로서, 이 전압은 약 10볼트이다. 그런데 이 전압은 상기 NWELL의 측면(sidewall) 구성요소의 PWELL/기판 접합으로의 절연파괴 전압에 의해 제한된다. 표준 깊은 미크론 이하의(submicron) CMOS 공정에서, NWELL 영역(region)이 아닌 구역(area)은 자동적으로 PWELL로 형성(도핑)된다.
이제 도 3을 참조하면, 도 2의 회로의 트랜지스터들에 대한 CMOS 구조의 한 예제가 설명된다. 기판(302)은 억셉터(acceptor) 원자들로 매우 가볍게 도핑된다. 상기 기판(302)은 PWELL 영역(304), HV NWELL 영역(306) 및 PWELL 영역(308)을 포함한다. 상기 PWELL 영역(304 및 308)은 억셉터 원자들로 가볍게 도핑되며, 상기 HV NWELL 영역(306)은 도너 원자들로 가볍게 도핑된다. 이들 영역들은 상기 트랜지스터들의 벌크들을 형성한다. 상기 PWELL 영역들은 상기 NMOS 트랜지스터들의 벌크를 형성하고, 상기 NWELL 영역들은 상기 PMOS 트랜지스터들의 벌크들을 생성한다. 상기 NMOS 트랜지스터들은 상기 PWELL 내부에 위치하며, 상기 PMOS 트랜지스터들은 상기 NWELL 내부에 위치한다. 도 2의 회로는 PMOS 트랜지스터들만을 갖는다. 상기 마지막 단계(210(M3), 222(M8) 및 224(M9))의 트랜지스터들은 다같이 연결된 그것들의 벌크들을 갖는다. 그것들(트랜지스터들)은 하나의 HV NWELL 내부에 위치한다. 마지막 단계(208(M2), 218(M6) 및 220(M7))의 다음(단계)의 트랜지스터들은 또다른 HV NWELL 내부에 위치한다. 상기 전하 펌프들의 마지막 단계(들)은 고전압들을 받게 되므로, 그것들이 HV(High Voltage, 고전압) NWELL(들) 내에 위치할 필요가 있다. 첫 단계(들)의 트랜지스터들은, 그것(들) 주변의 기판 블록킹 도핑 없이 NWELL(들)의 내부에 위치할 수 있다.
이중 우물 CMOS 공정에서는, 상기 NWELL과 상기 기판 사이의 절연파괴 전압은 상기 NWELL의 측면 구성요소의, PWELL/기판 접합(이격 거리 L 없음)으로의 절연파괴 전압에 의해 제한된다. 상기 기판이 상기 PWELL 영역들(304 및 308)보다 낮은 도핑 수준을 지니기 때문에, 상기 동일 접합의 저면(bottom) 구성요소(component)는 더 높은 절연파괴 전압을 가진다. 상기 NWELL 영역(306) 주변에 상기 PWELL 영역들(304 및 308)의 생성을 블록킹함으로써, 상기 NWELL 영역(306)이 낮은 수준으로 도핑된(low doped) 기판에 의해 완전히 포위되고, 그로 인해 상기 NWELL 영역(306)의, 기판 접합으로의 절연파괴 전압을 상승시키는 것을 확보한다. 다시, 이 블록킹은 길이(L)를 가진 블록킹된(blocked) 영역을 사용하여 성취된다.
상기 블록킹된 영역의 길이(L)에 의존하여, 표준 0.18um CMOS 공정에서 상기 문제의(under question) 절연파괴 전압은 10에서부터 약 20볼트로 상승할 수 있다. 적합한 회로 토폴로지(최대 Vnwell-sub에 의해 제한됨)와, 상기 임계 NWELL(들)(306) 주변의 상기 설명된 기판 도핑 블록킹의 조합은, 표준 저전압 CMOS 공정에 있어서 고출력전압 전하 펌프의 구현을 허용한다. 한 예제에서, L은 대략 1.8 미크론이며, 대략 0.7미크론과 2미크론 사이의 범위에 속한다. L값의 다른 예제들이 가능하다.
이제 도 4를 참조하면, 전압 펌프 회로(400)(예를 들어, 도 1의 전압 펌프(104))의 또다른 예제가 설명된다. 도 4의 상기 회로(400)는 전압 삼배율기인 2단계 전하 펌프이다. N이 어떤 정수일 때, 그것은 N 단계들로 확장될 수 있다. 이 회로에서, 상기 트랜지스터들의 각각의 양단의 전압 강하는 Vdd보다 절대로 더 높지 않다. 각 단계는 저전압 트랜지스터들(그것들 중 적어도 일부는 도 5와 관련하여 설명된 접근법에 따라 조립된다)로 실현되며, 스위치들은 단순한 2위상(phase) 클록(clock)에 의해 완전히 꺼지거나/켜진다. 최소 치수(dimension)들을 지닌 트랜지스터들을 사용하는 것은, 전하(즉, 신호) 손실을 최소화하여, 신호 경로(signal path)에서, 접지(ground)로의 최소 기생 캐패시턴스(stray capacitance)을 제공한다. 이 모든 특징들은 고출력 및 영역 효율성들(area efficiencies)를 확보한다.
도 4의 상기 전하 펌프(400)는 표준 삼중 우물 0.18um CMOS 공정에 따라 구현된다. 한 예제에서 그리고 상기 NWELL 주변의 상기 제시된 기판 도핑 블록킹과 함께, 1.27V 공급 전압(fCLK=512kHZ)에서 720nA를 소모하는 11.5V로 측정된 출력 전압이 제공된다.
도 4의 회로는 캐패시터들(402(C1), 404(C2), 406(C3), 408(C4), 410(C5), 412(C6) 및 440(Cout))을 포함한다. 상기 회로는 트랜지스터들(414(M1), 416(M2), 418(M3), 420(M4), 422(M5), 424(M6), 426(M7), 428(M8), 430(M9), 432(M10), 434(M11), 436(M12))을 포함한다. 초기에, 상기 캐패시터는 충전되지 않는다. 따라서, 그것들 전부를 가로지르는 전압들은 0이다. 덧붙여,
Figure pct00027
;
Figure pct00028
.
Figure pct00029
는 도 4에서 지정된 입력 노드로 공급된다. 상기 트랜지스터(414)(M1)는 켜지고, 상기 캐패시터(402)(C1)는 전압
Figure pct00030
에 이르기까지 충전중이며, 이때
Figure pct00031
은 상기 트랜지스터(414)(M1) 양단의 전압 강하이다. 보통은
Figure pct00032
이도록
Figure pct00033
이다. 상기 트랜지스터들(416(M2), 418(M3), 420(M4))는 꺼진다.
상기 클록 신호는 그 값이 변화한다:
Figure pct00034
;
Figure pct00035
. 노드(401)의 전압은
Figure pct00036
이다. 상기 트랜지스터들(416(M2), 418(M3), 420(M4) 및 432(M10))은 켜진다. 트랜지스터(414)(M1)는 이와 동시에 꺼진다. 트랜지스터들(422(M5), 424(M6) 및 426(M7))도 꺼진다. 상기 캐패시터(410)(C5)는 (트랜지스터들(416(M2) 및 432(M10))을 통하는) 전압
Figure pct00037
까지 충전중이다.
보통은,
Figure pct00038
, 따라서 정상 상태(steady state)에서,
Figure pct00039
이다. 이와 동시에 상기 캐패시터(406)(C3)는 전압
Figure pct00040
까지 충전중이다. 다시, 보통은
Figure pct00041
이며, 따라서 정상 상태에서
Figure pct00042
이다. 상기 캐패시터(406)(C3)는 상기 첫번째 단계에서의 상기 트랜지스터들의 NWELL/깊은(Deep) NWELL에 대한 적절한 바이어스를 제공한다.
캐패시터들(406(C3) 및 410(C5))이 충전되는 동안, 캐패시터(404)(C2)도 또한 전압
Figure pct00043
까지 충전중이다. 보통은, 정상 상태에서
Figure pct00044
이도록
Figure pct00045
이다.
상기 클록 신호는 그 값이 변화한다:
Figure pct00046
;
Figure pct00047
. 위에서 설명된 과정이 반복된다. 이와 동시에 노드(403)의 전압은
Figure pct00048
이다. 상기 트랜지스터들(434(M11) 및 436(M12))이 켜진다. 상기 트랜지스터들(428(M8), 430(M9), 432(M10))은 꺼진다. 상기 캐패시터(440)(Cout)는 전압
Figure pct00049
까지 충전중이다. 다시, 보통은
Figure pct00050
이며, 따라서 정상 상태에서
Figure pct00051
이다. 출력 전압
Figure pct00052
은 입력 전압
Figure pct00053
의 대략 3배이다. 따라서, 상기 설명된 회로는 전압 삼배율기이다. 상기 바이어스하는(biasing) 캐패시터(412)(C6)는 또한 전압
Figure pct00054
까지 충전중이다. 유사하게
Figure pct00055
이고, 따라서, 정상 상태에서
Figure pct00056
이다.
이 순간(moment) 노드(411)의 전압은
Figure pct00057
인 것을 이해할 수 있을 것이다. 상기 트랜지스터들(422(M5), 424(M6), 426(M7))은 켜지고, 상기 캐패시터(408)(C4)는 전압
Figure pct00058
까지 충전중이다. 대개,
Figure pct00059
이고, 따라서 정상상태에서
Figure pct00060
이다.
상기 캐패시터(406)(C3)는 전압
Figure pct00061
까지 충전중이다. 다시
Figure pct00062
이고, 따라서 정상상태에서
Figure pct00063
이다.
위에서 설명한 동작(operation)은 순환적이다. 상기 출력 캐패시터(Cout)은 트랜지스터들(428(M8) 및 434(M11)) 각각을 통하는 매 절반의 클록 주기마다, 대략 3Vdd로 충전된다. 상기 설명된 전압 배율기는 푸시 풀(push pull) 방식으로 동작한다.
이제 도 5를 참조하면, 도 4의 회로의 상기 트랜지스터들에 대한 CMOS 구조의 한 예제가 설명된다. 기판(502)은 PWELL 영역들(504, 508, 512 및 516), NWELL 영역들(506, 510 및 514) 및 깊은 NWELL 영역(518)을 포함한다. 상기 트랜지스터들은 상기 NWELL 주변 및 상기 깊은(Deep) NWELL 영역(518) 주변의 기판 도핑 블록킹과 함께 삼중-우물 공정을 사용하여 조립된다. 상기 도핑 블록킹은 본 명세서의 다른 부분에서 설명되어 온 것과 동일한 방식으로 작용(work)한다.
상기 기판(502)은 억셉터 원자들(P-)로 매우 가볍게 도핑된다. 상기 PWELL 영역들(504, 508, 512 및 516)은 억셉터 원자들로 가볍게 도핑되며, 상기 NWELL 영역들(506, 510, 514)은 도너 원자들로 가볍게 도핑되고, 상기 깊은(Deep) NWELL 영역(306)은 도너 원자들로 가볍게 도핑된다. 이들 영역들은 상기 트랜지스터들의 벌크들을 형성한다. 상기 PWELL 영역들(504, 512 및 516)은 상기 NMOS 트랜지스터들의 벌크를 형성한다. 상기 깊은(Deep) NWELL 영역 위의 상기 PWELL 영역(508)은 절연된(isolated) NMOS 트랜지스터(들)의 벌크를 형성한다. 상기 NWELL 영역들은 상기 PMOS 트랜지스터들의 벌크들을 형성한다. 다시, 도 5에 보여지는 풀(full) MOS 트랜지스터는 없다.
상기 MOS 트랜지스터들을 조립하는데 사용되는 도 5의 상기 삼중 우물 공정에서는, 상기 NWELL 및 상기 기판 사이의, 또한 상기 기판 및 상기 깊은(Deep) NWELL 영역 사이의 절연파괴 전압은 상기 NWELL의 측면 구성요소의, PWELL/기판 접합(이격 거리 L 없음)으로의 절연파괴 전압에 의해 제한된다. 상기 이격 거리(L)를 추가함으로써, 상기 절연파괴 전압은 증가되고, 이에 의해 최대 출력 전압을 증가시킨다. 한 예제에서, L은 대략 1.8미크론이고, 0.7미크론과 2미크론 사이의 범위에 속한다. 치수(dimension)들의 다른 예제들이 가능하다.
한 특정 예제에서는, 도 4로부터의 상기 전하 펌프는 삼중 우물 0.18um CMOS 공정에 따라 조립된다. 한 예제에서 그리고 상기 NWELL 주변의 기판 도핑 블록킹과 함께, 1.27V 공급 전압(fCLK=512kHZ)에서 720nA를 소모하는 11.5V로 측정된 출력 전압이 제공된다. L은 1.8미크론이 되도록 선택되었다. 값들 및 치수(dimension)들의 다른 예제들이 가능하다.
상기 장비들을 생산할 수 있는 방법도 또한 제공된다는 것과, 이 공정은 일반적으로 사용가능한 CMOS 설계 키트(design kit)들을 사용할 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 상기 장비들이 조립될 때, 도 2, 도 4, 도 6, 도 8의 상기 회로들의 구성요소(element)들이 (예를 들어, 단일 칩 상에) 조립되고, 상기 트랜지스터들 중 적어도 일부는 도 3 또는 도 5에 대하여 설명된 상기 접근법들에 따라 조립될 것이다.
상기 절연된 NMOS 트랜지스터들(432(M10) 및 426(M7))(예를 들어, 도 4 참조)은 상기 PWELL(508) 내부에 위치한다. 상기 PMOS 트랜지스터들(430(M9), 436(M12), 434(M11) 및 428(M8))은 상기 깊은(Deep) NWELL(518) 위 상기 NWELL들(506 및 510) 내부에 위치한다. 상기 NWELL/깊은(Deep) NWELL은 상기 캐패시터(412)(C6)으로 연결된다. 상기 NWELL/깊은 NWELL은 그 주변에 기판 도핑 블록킹을 지닌다. 유사하게, 마지막 단계의 다음(단계)의 상기 트랜지스터들은, 그 주변에 기판 도핑 블록킹을 지닌 또다른 PWELL/NWELL/깊은 NWELL 구조(508/506, 510/518) 내에 위치한다. 상기 전하 펌프의 마지막 단계들만이 고전압들을 받게 되고, 따라서 상기 기판 블록킹이 필요하다. 첫번째 단계들에서, 기판 블록킹은 필요하지 않다.
이제 도 6 및 7을 참조하면, 전하 펌프 회로(600)의 또다른 예제가 설명된다. 2 단계 게이트에 의해 부스트되는(two stage gate boosted) 전하 펌프의 동작은 오로지 PMOS 트랜지스터들만으로 구현된다. 보여지는 상기 회로는 전압 삼배율기이다. 그런데, 이 도면들에 관하여 설명된 접근법들은 N 단계 전하 펌프의 일반적인 경우에까지 확장될 수 있다.
도 3의 상기 이중 우물 CMOS 공정은 상기 회로(600)를 조립하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 마지막 단계의 상기 PMOS 트랜지스터들(616(M3), 630(M10) 및 632(M11))은 다같이 연결된 그것들의 벌크들을 갖고, HV NWELL(306) 내에 위치한다. 유사하게, 마지막 단계의 다음(단계)의 상기 PMOS 트랜지스터들(614(M2), 620(M5), 626(M8) 및 628(M9))은 또다른(분리된) NV NWELL 내에 함께 위치한다. 상기 첫번째 단계들은 그것들 주변에 기판 블록킹 도핑 없이 NWELL들 내에 위치할 수 있다.
상기 회로(600)는 캐패시터들(602(C1), 604(C2), 606(C3), 608(C4) 및 610(Cout))을 포함한다. 상기 회로(600)는 또한 트랜지스터들(612(M1), 614(M2), 616(M3), 618(M4), 620(M5), 622(M6), 624(M7), 626(M8), 628(M9), 630(M10) 및 632(M11))을 포함한다. 상기 트랜지스터들(M1 내지 M11)은 PMOS 트랜지스터들이다. 상기 회로(600)에 인가되는 신호들(CLK1 내지 4)은 도 7에서 보여진다.
초기에는, 상기 캐패시터들(602 내지 608(C1 내지 4) 및 610(Cout))은 충전되지 않는다. 따라서 이들 전부를 가로지르는 전압들은 0이다.
Figure pct00064
;
Figure pct00065
;
Figure pct00066
;
Figure pct00067
.
Figure pct00068
가 도 6에서 지정된 입력 노드(623)에 인가된다. 상기 트랜지스터(612)(M1)는 켜지고, 상기 캐패시터(602)(C1)는 전압
Figure pct00069
까지 충전중인데, 이때
Figure pct00070
는 상기 트랜지스터(612)(M1) 양단의 전압 강하이다. 보통은,
Figure pct00071
이도록
Figure pct00072
이다. 상기 트랜지스터들(614(M2) 및 616(M4))은 꺼진다.
Figure pct00073
는 그 값이 변화한다,
Figure pct00074
. 상기 트랜지스터(612)(M1)는 꺼진다. Cclk2 는 그 값이 변화하고, Vclk2=0V. 상기 트랜지스터(618)(M4)가 켜진다. Vclk1은 그 값이 변화하고, Vclk1=Vdd. 노드(611)의 전압은
Figure pct00075
이다. 상기 캐패시터(606)(C3)는
Figure pct00076
로 충전된다.
Figure pct00077
는 그 값이 변화하고,
Figure pct00078
이다. 상기 트랜지스터(614)(M2)는 켜진다. 상기 캐패시터(604)(C2)는
Figure pct00079
로 충전된다. 보통은
Figure pct00080
이다.
Figure pct00081
는 그값이 변화하고,
Figure pct00082
이다. 상기 트랜지스터(614)(M4)는 꺼진다(정상 상태 작동에서).
Figure pct00083
는 그 값이 변화한다
Figure pct00084
. 상기 트랜지스터(620)(M5)는 켜진다. 상기 캐패시터(608)(C4)는
Figure pct00085
로 충전된다. 상기 캐패시터(606)은 0으로 방전된다.
Vclk2는 그 값이 변하고, Vclk2=Vdd이다. 상기 트랜지스터(618)(M4)는 꺼진다. 노드(613)의 전압은
Figure pct00086
이다. 상기 출력 캐패시터(610)(Cout)는 상기 다이오드가 연결된(diode connected) 트랜지스터(616)(M3)을 통해
Figure pct00087
까지 충전된다. 다시, 보통은
Figure pct00088
이며, 따라서 정상 상태에서
Figure pct00089
이다. 상기 출력 전압
Figure pct00090
은 입력 전압
Figure pct00091
의 대략 3배이다. 따라서, 상기 회로(600)은 전압 삼배율기이다. 상기 캐패시터 608(C4)는 동시에
Figure pct00092
로 충전된다.
Figure pct00093
는 그 값이 변화한다,
Figure pct00094
. 상기 트랜지스터(612)(M1)가 켜진다. 위에서 설명된 과정은 반복된다.
상기 트랜지스터 쌍들(622-624(M6-M7), 626-628(M8-M9) 및 630-632(M10-M11))은 비교기들/스위치들로 기능한다. 그것들은, 각 전하 전송 트랜지스터(각각 612(M1), 614(M2) 및 616(M3))의 벌크가 그것의 소스나 드레인 중 어느 것이 더 높은 전위(potential)을 가졌느냐에 따라 상기 소스나 드레인 중 하나로 스위치되는 것을 보장한다. 이것은 612(M1), 614(M2) 및 616(M3)의 벌크 효과를 제거한다. 결과적으로, 각 단계의
Figure pct00095
는 최소화되며 단계수(stage number)에 의존하지 않는다. 따라서, 출력 전압(
Figure pct00096
)은 단계들의 수(N)의 선형 함수이다. 상기 설명된 벌크 스위칭은 또한 상기 트랜지스터들(618(M4) 및 620(M5))의 p-n 접합들에 대한 적절한 바이어싱(biasing)을 제공한다.
이제 도 8을 참조하면, 전하 펌프 회로(800)의 또다른 예제가 설명된다. 상기 회로(800)는 다이오드(802)(D1), 다이오드(804)(D2), 다이오드(806)(D3), 캐패시터(808)(C1), 캐패시터(810)(C2) 및 캐패시터(812)(Cout)를 포함한다. 도 8에서 설명된 접근법들은 N 단계 전하 펌프의 일반적인 경우에까지 확장될 수 있다. 플로팅(floating) p-n 접합 다이오드들은 당업자들에게 알려진 바와 같이 삼중 우물 CMOS 공정에서 사용가능하다. 한 예제에서, 상기 다이오드는 도 5의 상기 PWELL(508) 내부에 위치한다. 상기 다이오드의 부분만이 도 5에서 보여진다("p" 부분).
초기에, 상기 캐패시터들(808(C1), 810(C2) 및 812(Cout))은 충전되지 않는다. 따라서 이들 전부를 가로지르는 전압들은 0이다.
Figure pct00097
;
Figure pct00098
.
Figure pct00099
가 지정된 입력 노드(801)에 인가된다.
Figure pct00100
이 상기 다이오드(802)(D1) 양단의 전압 강하일 때, 상기 다이오드(802)(D1)이 켜지면, 상기 캐패시터(808)(C1)는 전압
Figure pct00101
까지 충전중이다. 보통,
Figure pct00102
이도록
Figure pct00103
이다. 상기 다이오드(804)(D2)는 꺼진다. 상기 클록 신호는 그 값이 변한다:
Figure pct00104
. 노드(811)의 전압은
Figure pct00105
이다. 상기 다이오드(804)(D2)는 켜진다. 상기 다이오드(802)(D1)는 동시에 꺼진다. 상기 캐패시터(810)(C2)는 전압
Figure pct00106
까지 충전중이다. 다시, 일반적으로
Figure pct00107
이며, 따라서 정상상태에서
Figure pct00108
이다.
상기 클록 신호는 그 값이 변화한다:
Figure pct00109
;
Figure pct00110
위에서 설명된 과정이 반복된다. 동시에 노드(813)의 전압은
Figure pct00111
이다. 다이오드(806)(D3)이 켜진다. 캐패시터(812)(Cout)는 전압
Figure pct00112
까지 충전중이다. 다시, 보통은
Figure pct00113
이며, 따라서 정상 상태에 있어서
Figure pct00114
이다. 상기 출력 전압
Figure pct00115
은 입력 전압
Figure pct00116
의 약 3배이다. 따라서 상기 회로(800)은 전압 삼배율기(tripler)로 설명된다. 위에서 설명된 상기 동작은 순환적(cyclic)이고, 반복된다.
발명자들에게 알려진 본 발명의 최선의 실시예를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예들이 본 명세서에서 설명되어 있다. 상기 설명된 실시예들은 예시적인 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 점이 이해되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 마이크로폰 회로로서:

    소리 에너지를 받아 이에 대응하여 상기 소리 에너지를 마이크로폰 출력 전압으로 변환하도록 구성된 콘덴서 마이크로폰; 및
    상기 마이크로폰이 작동되도록 허용하는 바이어스 전압을 공급하도록 구성되는, 상기 마이크로폰에 결합된 전하 펌프를 포함하되,

    상기 전하 펌프는:
    NWELL 영역과 기판을 포함하는 회로 토폴로지(circuit topology) - 상기 회로 토폴로지는 저전압 CMOS 공정에서 구현되며 상기 NWELL 영역과 상기 기판 사이의 절연파괴(breakdown) 전압에 의해 제한되는 최대 출력 전압을 가짐 - 를 포함하되;
    상기 NWELL 영역과 상기 기판 사이의 절연 파괴 전압이, 매우 가볍게 도핑된 기판에 의해 상기 NWELL 영역이 충분히 모든 측면(side)들로부터 포위되도록 하는 소정의 거리만큼 상기 NWELL 영역 주변에 상기 PWELL 영역의 형성을 블록킹(blocking)함으로써 증가되며, 이에 따라 상기 전하 펌프의 상기 최대 출력 전압이 증가되는, 전하 펌프인,
    마이크로폰 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PWELL 영역은 억셉터 원자들로 가볍게 도핑된, 마이크로폰 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PWELL 영역은 도너 원자들로 가볍게 도핑된, 마이크로폰 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 콘덴서 마이크로폰에 결합된 증폭기를 더 포함하는, 마이크로폰 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판 내에 배치된 깊은 NWELL 영역을 더 포함하는, 마이크로폰 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 깊은 NWELL 영역은 상기 NWELL 영역에 인접하여 배치된, 마이크로폰 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 가볍게 도핑되며 상기 NWELL 영역을 완전히 포위하는, 마이크로폰 회로.
  8. 전하 펌프로서:
    상기 전하 펌프는 콘덴서 마이크로폰이 충분한 민감도(sensitivity)로 작동되도록 허용하는 충분한 출력/바이어스 전압을 상기 마이크로폰에 공급하도록 구성되며;
    NWELL 영역과 기판을 포함하는 회로 토폴로지(circuit topology) - 상기 회로 토폴로지는 저전압 CMOS 공정에서 구현되며 상기 NWELL 영역과 상기 기판 사이의 절연파괴(breakdown) 전압에 의해 제한되는 최대 출력 전압을 가짐 - 를 포함하되;
    상기 NWELL 영역과 상기 기판 사이의 절연 파괴 전압이, 매우 가볍게 도핑된 기판에 의해 상기 NWELL 영역이 충분히 모든 측면(side)들로부터 포위되도록 하는 소정의 거리만큼 상기 NWELL 영역 주변에 상기 PWELL 영역의 형성을 블록킹(blocking)함으로써 증가되며, 이에 따라 상기 전하 펌프의 상기 최대 출력 전압이 증가되는,
    전하 펌프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 PWELL 영역은 억셉터 원자들로 도핑된, 전하 펌프.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 NWELL 영역은 도너 원자들로 가볍게 도핑된, 전하 펌프.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 콘덴서 마이크로폰에 결합된 증폭기를 더 포함하는, 전하 펌프.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 기판 내에 배치된 깊은 NWELL(deep NWELL) 영역을 더 포함하는, 전하 펌프.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 깊은 NWELL 영역은 상기 NWELL 영역에 인접하여 배치된, 전하 펌프.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 기판은 가볍게 도핑되며 상기 NWELL 영역을 완전히 포위하는, 전하 펌프.
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