專利名稱：交直流轉(zhuǎn)換整合元件與使用該元件的集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交直流轉(zhuǎn)換整合元件與使用該元件的集成電路。
背景技術(shù)：
將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，供應(yīng)給集成電路內(nèi)部使用，是電子電路中經(jīng)常使用到的 電路結(jié)構(gòu)。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)通常使用橋式整流電路10來達(dá)成交直流轉(zhuǎn)換，此橋式整 流電路10中包含電阻R1，R2以降壓，并以四個二極管12，14，16，18達(dá)成整流。整流所產(chǎn)生 的直流電壓再經(jīng)過電阻R的降壓，并以齊納二極管Z控制降壓后的電壓上限，之后供應(yīng)給后 級電路50使用。后級電路50可以為各種操作在直流低壓下的電路(以下簡稱低壓電路)， 例如光學(xué)傳感器、LED控制電路等等。現(xiàn)有技術(shù)中，橋式整流電路10必須以獨立二極管元件來制作，無法與其它電路元 件一同整合在集成電路之內(nèi)，是一項有待改進(jìn)之處。有鑒于此，本發(fā)明即提出一種能夠與低壓電路一同整合在集成電路的內(nèi)的交直流 轉(zhuǎn)換整合元件，與使用該元件的集成電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種能夠與低壓電路一同 整合在集成電路之內(nèi)的交直流轉(zhuǎn)換整合元件。本發(fā)明的又一目的在于，提出一種使用交直流轉(zhuǎn)換整合元件的集成電路。為達(dá)上述目的，就其中一個觀點而言，本發(fā)明提供了一種交直流轉(zhuǎn)換整合元件，包 含(1)第一傳導(dǎo)型態(tài)的基板；以及(2)位于基板內(nèi)的第二傳導(dǎo)型態(tài)的至少四個井區(qū)，每個 第二傳導(dǎo)型態(tài)的井區(qū)內(nèi)包括(a)位于第二傳導(dǎo)型態(tài)井區(qū)內(nèi)的第一傳導(dǎo)型態(tài)的高濃度摻雜 區(qū)；及(b)位于第二傳導(dǎo)型態(tài)井區(qū)內(nèi)的第二傳導(dǎo)型態(tài)的高濃度摻雜區(qū)；其中，每個井區(qū)與其 內(nèi)的第一與第二傳導(dǎo)型態(tài)的高濃度摻雜區(qū)構(gòu)成二極管，四個井區(qū)構(gòu)成四個二極管，其中第 一二極管的陰極與第二二極管的陽極相接，此第一相接節(jié)點接收一交流電壓的一輸入，第 三二極管的陰極與第四二極管的陽極相接，此第二相接節(jié)點接收該交流電壓的另一輸入， 該第一二極管的陽極與第三二極管的陽極相接，此第三相接節(jié)點提供一直流電壓的低準(zhǔn) 位，第二二極管的陰極與第四二極管的陰極相接，此第四相接節(jié)點提供一直流電壓的高準(zhǔn) 位；且其中，此交直流轉(zhuǎn)換整合元件與一直流低壓電路制作于同一集成電路中。在其中一種較佳實施形式中，該交直流轉(zhuǎn)換整合元件的各二極管中更包括位于 第二傳導(dǎo)型態(tài)井區(qū)內(nèi)的第一傳導(dǎo)型態(tài)的淺摻雜區(qū)，且第一傳導(dǎo)型態(tài)的高濃度摻雜區(qū)設(shè)置于 此淺摻雜區(qū)內(nèi)。在此較佳實施形式中，第二與第四二極管中的第二傳導(dǎo)型態(tài)的高濃度摻雜 區(qū)設(shè)置于該淺摻雜區(qū)內(nèi)。在其中一種較佳實施形式中，該第一二極管和第二二極管位于一區(qū)間，該第三二 極管和第四二極管位于另一區(qū)間，且所述的交直流轉(zhuǎn)換整合元件更包括設(shè)置于上述兩區(qū) 間之間的兩個MOS晶體管，其柵極分別與該交流電壓的兩輸入耦接。
為達(dá)上述目的，就另一個觀點言，本發(fā)明提供了一種集成電路，包含一直流低壓 電路；以及與該直流低壓電路耦接的交直流轉(zhuǎn)換整合元件，該交直流轉(zhuǎn)換整合元件包括四 個二極管，其中第一二極管的陰極與第二二極管的陽極相接，此第一相接節(jié)點接收一交流 電壓的一輸入，第三二極管的陰極與第四二極管的陽極相接，此第二相接節(jié)點接收該交流 電壓的另一輸入，該第一二極管的陽極與第三二極管的陽極相接，此第三相接節(jié)點提供一 直流電壓的低準(zhǔn)位，第二二極管的陰極與第四二極管的陰極相接，此第四相接節(jié)點提供一 直流電壓的高準(zhǔn)位。以上集成電路中，可更包含耦接于該交直流轉(zhuǎn)換整合元件與該直流低壓電路之 間的電阻，以及與該直流低壓電路耦接的柑位電路。該柑位電路例如為齊納二極管。在其中一種較佳實施形式中，該第一二極管和第二二極管位于一區(qū)間，該第三二 極管和第四二極管位于另一區(qū)間，且所述的交直流轉(zhuǎn)換整合元件更包括設(shè)置于上述兩區(qū) 間之間的兩個MOS晶體管，其柵極分別與該交流電壓的兩輸入耦接。下面通過具體實施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其 所達(dá)成的功效。


圖1說明現(xiàn)有技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)；
圖2舉例說明如何制作可與其它電路整合的二極·F .
圖3與圖4分別表示本發(fā)明的兩個實施例。
圖中符號說明
10橋式整流電路
12，14，16，18二極管
13，17MOS晶體管
13G,17G柵極
20基板
22N型井區(qū)
30基板
32，34，36，38N型井區(qū)
50后級電路(低壓電路)
221P+高濃度摻雜區(qū)
222N+高濃度摻雜區(qū)
301，302，321，323，341，343，361，363，381，383P+高濃度摻雜區(qū)
322，342，362，382N+高濃度摻雜區(qū)
R, Rl, R2電阻
Z納二極管
具體實施例方式
請參考圖2，其中舉例顯示如何制作可與其它電路整合的二極管。如圖所示，本發(fā) 明在P型基板20內(nèi)設(shè)置N型井區(qū)22，并在N型井區(qū)22內(nèi)設(shè)置P+高濃度摻雜區(qū)221與N+高濃度摻雜區(qū)222，分別構(gòu)成二極管的陽極端與陰極端。N型井區(qū)22 —方面與P+摻雜區(qū)221 構(gòu)成PN接面，另一方面也使陽極端222不會與P型基板20或不適當(dāng)?shù)墓?jié)點(例如其它二 極管的陽極端)短路相接。以上二極管的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以有各種變形，例如P+或N+高濃 度摻雜區(qū)221或222可不只設(shè)置一個，以便利整體電路的布局安排或微調(diào)電路參數(shù)(如導(dǎo) 通電阻等)。圖3顯示本發(fā)明的一個實施例。如圖所示，本實施例先以外掛電阻Rl，R2對所接 收的交流電(例如但不限于政府供應(yīng)的市電110V)進(jìn)行降壓，至晶圓內(nèi)元件所能承受的范 圍，再通過整合成為集成電路一部份的交直流轉(zhuǎn)換整合元件予以整流，再經(jīng)過電阻R降壓 產(chǎn)生低壓電路(后級電路)50所需的直流工作電壓的高低準(zhǔn)位VDD與VSS，并以齊納二極管 Z所構(gòu)成的柑位電路控制工作電壓VDD與VSS的壓差上限。柑位電路可不限于為齊納二極 管，而可為其它類型的柑位電路。本發(fā)明的特點是交直流轉(zhuǎn)換整合元件可以與低壓電路50 整合在同一顆集成電路之中(電阻R與齊納二極管Z亦可一并整合在內(nèi))。本實施例中，交直流轉(zhuǎn)換整合元件包含P型基板30，其內(nèi)設(shè)置N型井區(qū)32，34，36， 38，并在N型井區(qū)32內(nèi)設(shè)置P+高濃度摻雜區(qū)321，323與N+高濃度摻雜區(qū)322，對應(yīng)于圖1 的二極管12 ；N型井區(qū)34內(nèi)設(shè)置P+高濃度摻雜區(qū)341，343與N+高濃度摻雜區(qū)342，對應(yīng)于 圖1的二極管14 ；N型井區(qū)36內(nèi)設(shè)置P+高濃度摻雜區(qū)361，363與N+高濃度摻雜區(qū)362， 對應(yīng)于圖1的二極管16 ；N型井區(qū)38內(nèi)設(shè)置P+高濃度摻雜區(qū)381，383與N+高濃度摻雜區(qū) 382，對應(yīng)于圖1的二極管18。本實施例中每個二極管具有兩個P+高濃度摻雜區(qū)(作為陽 極端)與一個N+高濃度摻雜區(qū)(作為陰極端)?；?0以P+高濃度摻雜區(qū)301和302作 為接點，對應(yīng)于圖1中的節(jié)點A，而N+高濃度摻雜區(qū)342與382所連接的節(jié)點(電阻R左方 的節(jié)點)則對應(yīng)于圖1中的節(jié)點B。圖3上方部分的基板30與其中的離子植入?yún)^(qū)構(gòu)成圖1橋式整流電路10的上半部 兩個二極管12，14，而下方部分的基板30與其中的離子植入?yún)^(qū)構(gòu)成圖1橋式整流電路10的 下半部兩個二極管16，18。此兩部份間的連接宜經(jīng)過適當(dāng)安排，以避免在N型井區(qū)、P型基 板、N型井區(qū)間構(gòu)成寄生NPN雙載子晶體管。若構(gòu)成寄生雙載子晶體管，則可能會使所能的 到的直流電壓或電流受限于寄生雙載子晶體管的導(dǎo)通而無法太高。對此，圖4標(biāo)出本發(fā)明的另一個實施例，以解決上述問題。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明， 可于基板30上，在對應(yīng)于橋式整流電路10的上半部兩個二極管12，14，和對應(yīng)于橋式整流 電路10的下半部兩個二極管16，18之間，設(shè)置一或數(shù)顆MOS晶體管，以解決寄生雙載子晶 體管的問題。本實施例設(shè)置兩顆NMOS晶體管13，17，其柵極分別與經(jīng)過電阻R1，R2降壓后 的電壓連接，換言之這兩顆晶體管將輪流導(dǎo)通，而使基板本體的地電位更接近零電壓。舉例 而言，當(dāng)左端AC輸入為高電壓時，MOS晶體管17將導(dǎo)通，使基板本體通過電阻R2連接于右 端AC輸入，因此更接近零電壓。如此可消除寄生雙載子晶體管的效應(yīng)，使得整流電路所產(chǎn) 生的直流電源(VDD與VSS)更穩(wěn)定。如前所述，二極管的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以有各種變形，本實施例中，在二極管的N型井 區(qū)中再設(shè)置P型淺摻雜區(qū)(PDD)，將陽極端設(shè)置于PDD中。在二極管12，16中，在N型井區(qū) 中設(shè)置兩個N型高濃度摻雜區(qū)作為陰極端。在二極管14，18中，則另在PDD中設(shè)置N型高 濃度摻雜區(qū)作為陰極端，而將N型井區(qū)與經(jīng)過電阻R1，R2降壓后的電壓連接。與現(xiàn)有技術(shù)相較，本發(fā)明可以將整流電路中的大部分元件與集成電路內(nèi)部的低壓電路整合，僅需外掛電阻，顯然較優(yōu)。 以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易 于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以思及各種等效變化。例如，各實施例中的交直流轉(zhuǎn)換整合元件以橋式整流電路 為例，但本發(fā)明亦可應(yīng)用于其它類型、使用到二極管的交直流轉(zhuǎn)換電路中。因此，以上種種， 及其它各種等效變化，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種交直流轉(zhuǎn)換整合元件，其特征在于，包含第一傳導(dǎo)型態(tài)的基板；以及位于基板內(nèi)的第二傳導(dǎo)型態(tài)的至少四個井區(qū)，每個第二傳導(dǎo)型態(tài)的井區(qū)內(nèi)包括位于第二傳導(dǎo)型態(tài)井區(qū)內(nèi)的第一傳導(dǎo)型態(tài)的高濃度摻雜區(qū)；及位于第二傳導(dǎo)型態(tài)井區(qū)內(nèi)的第二傳導(dǎo)型態(tài)的高濃度摻雜區(qū)；其中，每個井區(qū)與其內(nèi)的第一與第二傳導(dǎo)型態(tài)的高濃度摻雜區(qū)構(gòu)成二極管，四個井區(qū)構(gòu)成四個二極管，其中第一二極管的陰極與第二二極管的陽極相接，此第一相接節(jié)點接收一交流電壓的一輸入，第三二極管的陰極與第四二極管的陽極相接，此第二相接節(jié)點接收該交流電壓的另一輸入，該第一二極管的陽極與第三二極管的陽極相接，此第三相接節(jié)點提供一直流電壓的低準(zhǔn)位，第二二極管的陰極與第四二極管的陰極相接，此第四相接節(jié)點提供一直流電壓的高準(zhǔn)位；且其中，此交直流轉(zhuǎn)換整合元件與一直流低壓電路制作于同一集成電路中。
2.如權(quán)利要求1所述的交直流轉(zhuǎn)換整合元件，其中，還包含一電阻，與該直流電壓的高 準(zhǔn)位節(jié)點耦接，以對該直流電壓的高準(zhǔn)位進(jìn)行降壓。
3.如權(quán)利要求2所述的交直流轉(zhuǎn)換整合元件，其中，還包含一柑位電路，以限制降壓后 該直流電壓的高準(zhǔn)位與低準(zhǔn)位間的壓差。
4.如權(quán)利要求1所述的交直流轉(zhuǎn)換整合元件，其中，該第一二極管和第二二極管位于 該基板上的一區(qū)間，該第三二極管和第四二極管位于該基板上的另一區(qū)間，且所述的交直 流轉(zhuǎn)換整合元件還包含設(shè)置于上述兩區(qū)間之間的至少一個MOS晶體管，其柵極接收該交 流電壓的一輸入。
5.如權(quán)利要求4所述的交直流轉(zhuǎn)換整合元件，其中，在所述兩區(qū)間之間包含兩個MOS晶 體管，其柵極分別與該交流電壓的兩輸入耦接。
6.如權(quán)利要求1所述的交直流轉(zhuǎn)換整合元件，其中，各二極管中還包括位于第二傳導(dǎo) 型態(tài)井區(qū)內(nèi)的第一傳導(dǎo)型態(tài)的淺摻雜區(qū)，且第一傳導(dǎo)型態(tài)的高濃度摻雜區(qū)設(shè)置于此淺摻雜 區(qū)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的交直流轉(zhuǎn)換整合元件，其中，第二與第四二極管中，第二傳導(dǎo)型 態(tài)的高濃度摻雜區(qū)設(shè)置于該淺摻雜區(qū)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的交直流轉(zhuǎn)換整合元件，其中，該第一傳導(dǎo)型態(tài)為P型，第二傳導(dǎo) 型態(tài)為N型。
9.一種集成電路，其特征在于，包含一直流低壓電路；以及與該直流低壓電路耦接的交直流轉(zhuǎn)換整合元件，該交直流轉(zhuǎn)換整合元件包括四個二極 管，其中第一二極管的陰極與第二二極管的陽極相接，此第一相接節(jié)點接收一交流電壓的 一輸入，第三二極管的陰極與第四二極管的陽極相接，此第二相接節(jié)點接收該交流電壓的 另一輸入，該第一二極管的陽極與第三二極管的陽極相接，此第三相接節(jié)點提供一直流電 壓的低準(zhǔn)位，第二二極管的陰極與第四二極管的陰極相接，此第四相接節(jié)點提供一直流電 壓的高準(zhǔn)位。
10.如權(quán)利要求9所述的集成電路，其中，該第一相接節(jié)點與第二相接節(jié)點各通過一電 阻而耦接一交流電壓源。
11.如權(quán)利要求9所述的集成電路，其中，還包含耦接于該交直流轉(zhuǎn)換整合元件與該 直流低壓電路之間的電阻。
12.如權(quán)利要求9所述的集成電路，其中，還包含與該直流低壓電路耦接的柑位電路。
13.如權(quán)利要求9所述的集成電路，其中，該交直流轉(zhuǎn)換整合元件中，該第一二極管和 第二二極管位于一區(qū)間，該第三二極管和第四二極管位于另一區(qū)間，且所述的交直流轉(zhuǎn)換 整合元件還包括設(shè)置于上述兩區(qū)間之間的至少一個MOS晶體管，其柵極接收該交流電壓。
14.如權(quán)利要求13所述的集成電路，其中，在所述兩區(qū)間之間包含兩個MOS晶體管，其 柵極分別與該交流電壓的兩輸入耦接。
全文摘要
本發(fā)明提出一種交直流轉(zhuǎn)換整合元件與使用該元件的集成電路。所述集成電路包含一直流低壓電路；以及與該直流低壓電路耦接的交直流轉(zhuǎn)換整合元件，該交直流轉(zhuǎn)換整合元件包括四個二極管，其中第一二極管的陰極與第二二極管的陽極相接，此第一相接節(jié)點接收一交流電壓的一輸入，第三二極管的陰極與第四二極管的陽極相接，此第二相接節(jié)點接收該交流電壓的另一輸入，該第一二極管的陽極與第三二極管的陽極相接，此第三相接節(jié)點提供一直流電壓的低準(zhǔn)位，第二二極管的陰極與第四二極管的陰極相接，此第四相接節(jié)點提供一直流電壓的高準(zhǔn)位。
文檔編號H01L27/06GK101901806SQ200910202808
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者洪尚銘, 藍(lán)正豐, 黃健騰 申請人:奇高電子股份有限公司