专利名称：交直流转换整合元件与使用该元件的集成电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交直流转换整合元件与使用该元件的集成电路。
背景技术：
将交流电转换为直流电，供应给集成电路内部使用，是电子电路中经常使用到的 电路结构。如图1所示，现有技术通常使用桥式整流电路10来达成交直流转换，此桥式整 流电路10中包含电阻R1，R2以降压，并以四个二极管12，14，16，18达成整流。整流所产生 的直流电压再经过电阻R的降压，并以齐纳二极管Z控制降压后的电压上限，之后供应给后 级电路50使用。后级电路50可以为各种操作在直流低压下的电路(以下简称低压电路)， 例如光学传感器、LED控制电路等等。现有技术中，桥式整流电路10必须以独立二极管元件来制作，无法与其它电路元 件一同整合在集成电路之内，是一项有待改进之处。有鉴于此，本发明即提出一种能够与低压电路一同整合在集成电路的内的交直流 转换整合元件，与使用该元件的集成电路。
发明内容
本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种能够与低压电路一同 整合在集成电路之内的交直流转换整合元件。本发明的又一目的在于，提出一种使用交直流转换整合元件的集成电路。为达上述目的，就其中一个观点而言，本发明提供了一种交直流转换整合元件，包 含(1)第一传导型态的基板；以及(2)位于基板内的第二传导型态的至少四个井区，每个 第二传导型态的井区内包括(a)位于第二传导型态井区内的第一传导型态的高浓度掺杂 区；及(b)位于第二传导型态井区内的第二传导型态的高浓度掺杂区；其中，每个井区与其 内的第一与第二传导型态的高浓度掺杂区构成二极管，四个井区构成四个二极管，其中第 一二极管的阴极与第二二极管的阳极相接，此第一相接节点接收一交流电压的一输入，第 三二极管的阴极与第四二极管的阳极相接，此第二相接节点接收该交流电压的另一输入， 该第一二极管的阳极与第三二极管的阳极相接，此第三相接节点提供一直流电压的低准 位，第二二极管的阴极与第四二极管的阴极相接，此第四相接节点提供一直流电压的高准 位；且其中，此交直流转换整合元件与一直流低压电路制作于同一集成电路中。在其中一种较佳实施形式中，该交直流转换整合元件的各二极管中更包括位于 第二传导型态井区内的第一传导型态的浅掺杂区，且第一传导型态的高浓度掺杂区设置于 此浅掺杂区内。在此较佳实施形式中，第二与第四二极管中的第二传导型态的高浓度掺杂 区设置于该浅掺杂区内。在其中一种较佳实施形式中，该第一二极管和第二二极管位于一区间，该第三二 极管和第四二极管位于另一区间，且所述的交直流转换整合元件更包括设置于上述两区 间之间的两个MOS晶体管，其栅极分别与该交流电压的两输入耦接。
为达上述目的，就另一个观点言，本发明提供了一种集成电路，包含一直流低压 电路；以及与该直流低压电路耦接的交直流转换整合元件，该交直流转换整合元件包括四 个二极管，其中第一二极管的阴极与第二二极管的阳极相接，此第一相接节点接收一交流 电压的一输入，第三二极管的阴极与第四二极管的阳极相接，此第二相接节点接收该交流 电压的另一输入，该第一二极管的阳极与第三二极管的阳极相接，此第三相接节点提供一 直流电压的低准位，第二二极管的阴极与第四二极管的阴极相接，此第四相接节点提供一 直流电压的高准位。以上集成电路中，可更包含耦接于该交直流转换整合元件与该直流低压电路之 间的电阻，以及与该直流低压电路耦接的柑位电路。该柑位电路例如为齐纳二极管。在其中一种较佳实施形式中，该第一二极管和第二二极管位于一区间，该第三二 极管和第四二极管位于另一区间，且所述的交直流转换整合元件更包括设置于上述两区 间之间的两个MOS晶体管，其栅极分别与该交流电压的两输入耦接。下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其 所达成的功效。
图1说明现有技术的电路结构；
图2举例说明如何制作可与其它电路整合的二极·F .
图3与图4分别表示本发明的两个实施例。
图中符号说明
10桥式整流电路
12，14，16，18二极管
13，17MOS晶体管
13G,17G栅极
20基板
22N型井区
30基板
32，34，36，38N型井区
50后级电路(低压电路)
221P+高浓度掺杂区
222N+高浓度掺杂区
301，302，321，323，341，343，361，363，381，383P+高浓度掺杂区
322，342，362，382N+高浓度掺杂区
R, Rl, R2电阻
Z纳二极管
具体实施例方式
请参考图2，其中举例显示如何制作可与其它电路整合的二极管。如图所示，本发 明在P型基板20内设置N型井区22，并在N型井区22内设置P+高浓度掺杂区221与N+高浓度掺杂区222，分别构成二极管的阳极端与阴极端。N型井区22 —方面与P+掺杂区221 构成PN接面，另一方面也使阳极端222不会与P型基板20或不适当的节点(例如其它二 极管的阳极端)短路相接。以上二极管的半导体结构可以有各种变形，例如P+或N+高浓 度掺杂区221或222可不只设置一个，以便利整体电路的布局安排或微调电路参数(如导 通电阻等)。图3显示本发明的一个实施例。如图所示，本实施例先以外挂电阻Rl，R2对所接 收的交流电(例如但不限于政府供应的市电110V)进行降压，至晶圆内元件所能承受的范 围，再通过整合成为集成电路一部份的交直流转换整合元件予以整流，再经过电阻R降压 产生低压电路(后级电路)50所需的直流工作电压的高低准位VDD与VSS，并以齐纳二极管 Z所构成的柑位电路控制工作电压VDD与VSS的压差上限。柑位电路可不限于为齐纳二极 管，而可为其它类型的柑位电路。本发明的特点是交直流转换整合元件可以与低压电路50 整合在同一颗集成电路之中(电阻R与齐纳二极管Z亦可一并整合在内)。本实施例中，交直流转换整合元件包含P型基板30，其内设置N型井区32，34，36， 38，并在N型井区32内设置P+高浓度掺杂区321，323与N+高浓度掺杂区322，对应于图1 的二极管12 ；N型井区34内设置P+高浓度掺杂区341，343与N+高浓度掺杂区342，对应于 图1的二极管14 ；N型井区36内设置P+高浓度掺杂区361，363与N+高浓度掺杂区362， 对应于图1的二极管16 ；N型井区38内设置P+高浓度掺杂区381，383与N+高浓度掺杂区 382，对应于图1的二极管18。本实施例中每个二极管具有两个P+高浓度掺杂区(作为阳 极端)与一个N+高浓度掺杂区(作为阴极端)。基板30以P+高浓度掺杂区301和302作 为接点，对应于图1中的节点A，而N+高浓度掺杂区342与382所连接的节点(电阻R左方 的节点)则对应于图1中的节点B。图3上方部分的基板30与其中的离子植入区构成图1桥式整流电路10的上半部 两个二极管12，14，而下方部分的基板30与其中的离子植入区构成图1桥式整流电路10的 下半部两个二极管16，18。此两部份间的连接宜经过适当安排，以避免在N型井区、P型基 板、N型井区间构成寄生NPN双载子晶体管。若构成寄生双载子晶体管，则可能会使所能的 到的直流电压或电流受限于寄生双载子晶体管的导通而无法太高。对此，图4标出本发明的另一个实施例，以解决上述问题。如图所示，根据本发明， 可于基板30上，在对应于桥式整流电路10的上半部两个二极管12，14，和对应于桥式整流 电路10的下半部两个二极管16，18之间，设置一或数颗MOS晶体管，以解决寄生双载子晶 体管的问题。本实施例设置两颗NMOS晶体管13，17，其栅极分别与经过电阻R1，R2降压后 的电压连接，换言之这两颗晶体管将轮流导通，而使基板本体的地电位更接近零电压。举例 而言，当左端AC输入为高电压时，MOS晶体管17将导通，使基板本体通过电阻R2连接于右 端AC输入，因此更接近零电压。如此可消除寄生双载子晶体管的效应，使得整流电路所产 生的直流电源(VDD与VSS)更稳定。如前所述，二极管的半导体结构可以有各种变形，本实施例中，在二极管的N型井 区中再设置P型浅掺杂区(PDD)，将阳极端设置于PDD中。在二极管12，16中，在N型井区 中设置两个N型高浓度掺杂区作为阴极端。在二极管14，18中，则另在PDD中设置N型高 浓度掺杂区作为阴极端，而将N型井区与经过电阻R1，R2降压后的电压连接。与现有技术相较，本发明可以将整流电路中的大部分元件与集成电路内部的低压电路整合，仅需外挂电阻，显然较优。 以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易 于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技 术人员可以思及各种等效变化。例如，各实施例中的交直流转换整合元件以桥式整流电路 为例，但本发明亦可应用于其它类型、使用到二极管的交直流转换电路中。因此，以上种种， 及其它各种等效变化，均应包含在本发明的范围之内。
权利要求
一种交直流转换整合元件，其特征在于，包含第一传导型态的基板；以及位于基板内的第二传导型态的至少四个井区，每个第二传导型态的井区内包括位于第二传导型态井区内的第一传导型态的高浓度掺杂区；及位于第二传导型态井区内的第二传导型态的高浓度掺杂区；其中，每个井区与其内的第一与第二传导型态的高浓度掺杂区构成二极管，四个井区构成四个二极管，其中第一二极管的阴极与第二二极管的阳极相接，此第一相接节点接收一交流电压的一输入，第三二极管的阴极与第四二极管的阳极相接，此第二相接节点接收该交流电压的另一输入，该第一二极管的阳极与第三二极管的阳极相接，此第三相接节点提供一直流电压的低准位，第二二极管的阴极与第四二极管的阴极相接，此第四相接节点提供一直流电压的高准位；且其中，此交直流转换整合元件与一直流低压电路制作于同一集成电路中。
2.如权利要求1所述的交直流转换整合元件，其中，还包含一电阻，与该直流电压的高 准位节点耦接，以对该直流电压的高准位进行降压。
3.如权利要求2所述的交直流转换整合元件，其中，还包含一柑位电路，以限制降压后 该直流电压的高准位与低准位间的压差。
4.如权利要求1所述的交直流转换整合元件，其中，该第一二极管和第二二极管位于 该基板上的一区间，该第三二极管和第四二极管位于该基板上的另一区间，且所述的交直 流转换整合元件还包含设置于上述两区间之间的至少一个MOS晶体管，其栅极接收该交 流电压的一输入。
5.如权利要求4所述的交直流转换整合元件，其中，在所述两区间之间包含两个MOS晶 体管，其栅极分别与该交流电压的两输入耦接。
6.如权利要求1所述的交直流转换整合元件，其中，各二极管中还包括位于第二传导 型态井区内的第一传导型态的浅掺杂区，且第一传导型态的高浓度掺杂区设置于此浅掺杂 区内。
7.如权利要求6所述的交直流转换整合元件，其中，第二与第四二极管中，第二传导型 态的高浓度掺杂区设置于该浅掺杂区内。
8.如权利要求1所述的交直流转换整合元件，其中，该第一传导型态为P型，第二传导 型态为N型。
9.一种集成电路，其特征在于，包含一直流低压电路；以及与该直流低压电路耦接的交直流转换整合元件，该交直流转换整合元件包括四个二极 管，其中第一二极管的阴极与第二二极管的阳极相接，此第一相接节点接收一交流电压的 一输入，第三二极管的阴极与第四二极管的阳极相接，此第二相接节点接收该交流电压的 另一输入，该第一二极管的阳极与第三二极管的阳极相接，此第三相接节点提供一直流电 压的低准位，第二二极管的阴极与第四二极管的阴极相接，此第四相接节点提供一直流电 压的高准位。
10.如权利要求9所述的集成电路，其中，该第一相接节点与第二相接节点各通过一电 阻而耦接一交流电压源。
11.如权利要求9所述的集成电路，其中，还包含耦接于该交直流转换整合元件与该 直流低压电路之间的电阻。
12.如权利要求9所述的集成电路，其中，还包含与该直流低压电路耦接的柑位电路。
13.如权利要求9所述的集成电路，其中，该交直流转换整合元件中，该第一二极管和 第二二极管位于一区间，该第三二极管和第四二极管位于另一区间，且所述的交直流转换 整合元件还包括设置于上述两区间之间的至少一个MOS晶体管，其栅极接收该交流电压。
14.如权利要求13所述的集成电路，其中，在所述两区间之间包含两个MOS晶体管，其 栅极分别与该交流电压的两输入耦接。
全文摘要
本发明提出一种交直流转换整合元件与使用该元件的集成电路。所述集成电路包含一直流低压电路；以及与该直流低压电路耦接的交直流转换整合元件，该交直流转换整合元件包括四个二极管，其中第一二极管的阴极与第二二极管的阳极相接，此第一相接节点接收一交流电压的一输入，第三二极管的阴极与第四二极管的阳极相接，此第二相接节点接收该交流电压的另一输入，该第一二极管的阳极与第三二极管的阳极相接，此第三相接节点提供一直流电压的低准位，第二二极管的阴极与第四二极管的阴极相接，此第四相接节点提供一直流电压的高准位。
文档编号H01L27/06GK101901806SQ200910202808
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者洪尚铭, 蓝正丰, 黄健腾 申请人:奇高电子股份有限公司