專利名稱：半導體裝置、全波整流電路和半波整流電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體裝置、全波整流電路和半波整流電路，例如能夠應用于RF標簽(tag)的整流電路。
背景技術：
近年來，一直在開發能夠利用具有規定頻帶的頻率的RF信號(無線信號)來與信息處理裝置之間進行信息通信的RF標簽。RF標簽，取代條形碼作為識別信息記錄媒體而被粘貼在對象物上，內部裝有RF電路、存儲有關對象物的識別信息的存儲器電路和邏輯電路等。
一般來說，雖然在RF標簽的內部內置有接收RF信號的天線，但在不具有電池的RF標簽中，利用整流電路將由該天線接收到的RF信號變換為直流電壓，利用該直流電壓作為RF標簽中內置的電路的電源電壓。
圖4中表示RF標簽的電源電路。50是由并聯連接線圈51和電容器52的諧振電路構成的天線。60是對由天線50接收到的RF信號進行全波整流的全波整流電路。該全波整流電路60，是橋接了第1二極管D1、第2二極管D2、第3二極管D3和第4二極管D4的電路。天線50連接在D1和D2的連接節點IN+與D3和D4的連接節點IN-之間，從D1和D3的連接節點取出負輸出端子OUT-，從D2和D4的連接節點取出正輸出端子OUT+。由于一般負輸出端子OUT-接地，因此從正輸出端子OUT+得到被全波整流后的信號。再有，61是連接在正輸出端子OUT+與負輸出端子OUT-之間的輸出電容器。
以下說明該電源電路的動作。用天線50接收來自外部的RF信號。由于RF信號是交流信號，因此在RF信號的正半周期(節點IN+的電位高于節點IN-的電位)中，如圖4的點劃線所示，在經過D2、輸出電容器61和D3的路徑中流過電流，輸出電容器61被充電。在RF信號的負半周期(節點IN-的電位高于節點IN+的電位)中，如圖4的虛線所示，在經過D4、輸出電容器61和D1的路徑中流過電流，輸出電容器61被充電。這樣，在RF信號的整個周期中進行整流，向輸出電容器61中充入直流電壓。
接著，參照圖5和圖6，對在RF標簽的半導體集成電路芯片中內裝有第1二極管D1、第2二極管D2、第3二極管D3和第4二極管D4的結構進行說明。
圖5是表示第2二極管D2、第4二極管D4的結構的剖面圖。在P型半導體基板10的表面上形成有N型阱區域11，在該N型阱區域11的表面上形成有P+型擴散層12和N+型擴散層13。P+型擴散層12上連接陽極電極14，N+型擴散層13上連接陰極電極15，呈PN型二極管結構。
圖6是表示第1二極管D1、第3二極管D3的結構的剖面圖。在P型半導體基板10的表面上形成有P型阱區域21，在該P型阱區域21的表面上形成有N+型擴散層22和P+型擴散層23。N+型擴散層22上連接陰極電極24，P+型擴散層23上連接陽極電極25，呈PN型二極管結構。在該結構中，P型半導體基板10構成陽極的一部分。P型半導體基板10一般接地。
專利文獻1特開平8-251925號公報專利文獻2特開平8-88586號公報由于在上述的第2二極管D2和第4二極管D4中，有時陽極的電位變得高于P型半導體基板10的電位，因此，為了使全波整流電路正常工作，如圖5所示，在P型半導體基板10的表面上形成的N型阱區域11中形成有二極管。
但是，在圖5的結構中，由于存在以P+型擴散層12為發射極、以N+型擴散層13和N型阱區域11為基極、以P型半導體基板10為集電極的PNP型的寄生雙極型晶體管，因此，若從陽極電極14向陰極電路15流動二極管的正向電流，該正向電流相當于寄生雙極型晶體管的基極電流IB，因此，該寄生雙極型晶體管接通。
于是，就會從P+型擴散層12(發射極)向P型半導體基板10(集電極)流出集電極電流IC作為漏泄電流，由于該流出的集電極電流IC無助于輸出電容器61的充電，因此，有全波整流電路的功率效率低下的問題。再有，關于第1二極管D1和第3二極管D3，如圖6所示，不存在寄生雙極型晶體管，因此不產生如上所述的問題。
此外，若在相同的P型半導體基板10上形成圖5的第2二極管D2和圖6的第3二極管D3，就形成寄生閘流管，就有通過該寄生閘流管接通而產生封閉(latch up)的危險。若產生封閉，就有全波整流電路的功率效率低下，產生誤動作的問題。
發明內容
因此，本發明的半導體裝置的特征在于，具有第1導電型的半導體基板；形成在上述半導體基板的表面上的第2導電型的第1阱區域；形成在上述第1阱區域中的第1導電型的第2阱區域；形成在上述第1阱區域的表面上的第2導電型的第1擴散層；形成在上述第2阱區域的表面上的第1導電型的第2擴散層；形成在上述第2阱區域的表面上的第2導電型的第3擴散層，電連接上述第1擴散層和上述第2擴散層。
此外，本發明的全波整流電路的特征在于，在橋接了4個整流元件的全波整流電路中，至少一個整流元件具有第1導電型的半導體基板；形成在上述半導體基板的表面上的第2導電型的第1阱區域；形成在上述第1阱區域中的第1導電型的第2阱區域；形成在上述第1阱區域的表面上的第2導電型的第1擴散層；形成在上述第2阱區域的表面上的第1導電型的第2擴散層；形成在上述第2阱區域的表面上的第2導電型的第3擴散層，電連接上述第1擴散層和上述第2擴散層。
此外，本發明的半波整流電路的特征在于，在具有一個整流元件的半波整流電路中，上述整流元件具有第1導電型的半導體基板；形成在上述半導體基板的表面上的第2導電型的第1阱區域；形成在上述第1阱區域中的第1導電型的第2阱區域；形成在上述第1阱區域的表面上的第2導電型的第1擴散層；形成在上述第2阱區域的表面上的第1導電型的第2擴散層；形成在上述第2阱區域的表面上的第2導電型的第3擴散層，電連接上述第1擴散層和上述第2擴散層。
根據本發明的半導體裝置，能夠在二極管中流有正向電流時，防止向半導體基板泄漏浪費的電流。此外，能夠防止發生封閉。這樣，通過使用本發明的半導體裝置作為整流電路的整流元件，能夠提高整流電路的功率效率。
此外，根據本發明的全波整流電路，能夠在整流元件(二極管)中流有正向電流時，防止向半導體基板泄漏浪費的電流，能夠提高全波整流電路的功率效率。
此外，根據本發明的半波整流電路，能夠在整流元件(二極管)中流有正向電流時，防止向半導體基板泄漏浪費的電流，能夠提高半波整流電路的功率效率。
圖1是表示本發明的半導體裝置的結構的剖面圖。
圖2是表示本發明的半波整流電路的電路圖。
圖3是表示本發明的半導體裝置的結構的剖面圖。
圖4是表示全波整流電路的電路圖。
圖5是表示現有的半導體裝置的剖面圖。
圖6是表示現有的半導體裝置的剖面圖。
具體實施例方式
下面，對本發明的全波整流電路和在該電路中使用的二極管的結構進行說明。該全波整流電路與圖4中示出的電路相同，但第2二極管D2和第4二極管D4的結構與圖5的結構不同。由于第4二極管D4也可以采用與第2二極管D2相同的結構，因此，以下參照圖1，對第2二極管D2的結構進行說明。
在P型半導體基板31的表面上形成有N型阱區域32，在該N型阱區域32中，再形成有P型阱區域33。即，P型阱區域33形成得比N型阱區域32淺。在P型阱區域33外的N型阱區域32的表面上形成有N+型擴散層34。此外，在P型阱區域33的表面上形成有P+型擴散層35和N+型擴散層36。
利用由鋁等構成的配線37，電連接形成在N型阱區域32的表面上的N+型擴散層34、和形成在P型阱區域33的表面上的P+型擴散層35，并在該配線37上連接著陽極電極38。此外，在N+型擴散層36上連接著陰極電極39。優選P型半導體基板31接地。根據該結構，由P+型擴散層35、P型阱區域33和N+型擴散層36構成PN型二極管。
此外，由于存在以N+型擴散層36為發射極、以P+型擴散層35和P型阱區域33為基極、以N+型擴散層34為集電極的NPN型的寄生雙極型晶體管，若從陽極電極38向陰極電極39流動二極管的正向電流，該正向電流就相當于寄生雙極型晶體管的基極電流IB，因此，該寄生雙極型晶體管接通。
但是，來自N+型擴散層34的集電極電流IC，流入到P型阱區域33中，被作為發射極的N+型擴散層36吸收，并向陰極電極39流入。從而，沒有如現有例那樣，向P型半導體基板31泄漏電流，因此，能夠提高全波整流電路的功率效率。此外，不像現有例那樣，沒有產生封閉的危險。
此外，通過在與N型阱區域32鄰接的P型半導體基板31的表面上設置P+型擴散層41，除了第2二極管D2，還能形成與它串聯連接的第1二極管D1。雖然在圖1中，P+型擴散層41形成在與N型阱區域32鄰接形成的P型阱區域40的表面上，但也可以沒有P型阱區域40。在P+型擴散層41上，形成有第1二極管D1的陽極電極42。在N型阱區域32的表面上形成的N+型擴散層34，也被作為第1二極管D1的陰極使用。
從而，根據該結構，通過形成N型阱區域32，無需添加特別的工序就能夠在其旁邊形成第1二極管D1。此外，還具有能夠縮小第1和第2二極管D1、D2的圖形面積的優點。上述的第1和第2二極管D1、D2的結構，也可以照搬使用于第3和第4二極管D3、D4的結構中。
對本發明的半波整流電路和在該電路中使用的二極管的結構進行說明。圖2是表示半波整流電路的電路圖。70是由并聯連接線圈71和電容器72的諧振電路構成的天線。73是構成對由天線70接收到的RF信號進行半波整流的半波整流電路的二極管。74是輸出電容器，連接在正輸出端子OUT+和負輸出端子OUT-之間。該半波整流電路，與全波整流電路同樣，能夠應用于RF標簽的電源電路中。
以下說明該電路的動作。設負輸出端子OUT-接地。由天線50接收到來自外部的RF信號后，在RF信號的正半周期(節點IN+的電位高于節點IN-的電位)中，流有二極管73的正向電流，輸出電容器74被充電。在RF信號的負半周期(節點IN-的電位高于節點IN+的電位)中，由于二極管73被反偏，因此不流過正向電流，故不進行輸出電容器74的充電。從而，在輸出端子OUT+上，出現被半波整流后的直流電壓。
若使用圖5的結構的二極管作為該二極管73，與上述全波整流電路的問題同樣，會從P+型擴散層12(發射極)向P型半導體基板10(集電極)流出集電極電流IC作為漏泄電流，由于該流出的集電極電流IC無助于輸出電容器74的充電，因此，半波整流電路的功率效率會降低。因此，如圖3所示，通過將二極管73設置為與上述圖1的第2二極管D2相同的結構，能夠防止向P型半導體基板31泄漏電流，提高半波整流電路的功率效率。
權利要求
1.一種半導體裝置，其特征在于，具有第1導電型的半導體基板；形成在上述半導體基板的表面上的第2導電型的第1阱區域；形成在上述第1阱區域中的第1導電型的第2阱區域；形成在上述第1阱區域的表面上的第2導電型的第1擴散層；形成在上述第2阱區域的表面上的第1導電型的第2擴散層；以及，形成在上述第2阱區域的表面上的第2導電型的第3擴散層，電連接上述第1擴散層和上述第2擴散層。
2.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，在與上述第1阱區域鄰接的上述半導體基板的表面上，具備第1導電型的第4擴散層。
3.一種全波整流電路，橋接4個整流元件，其特征在于，至少一個整流元件具有第1導電型的半導體基板；形成在上述半導體基板的表面上的第2導電型的第1阱區域；形成在上述第1阱區域中的第1導電型的第2阱區域；形成在上述第1阱區域的表面上的第2導電型的第1擴散層；形成在上述第2阱區域的表面上的第1導電型的第2擴散層；以及，形成在上述第2阱區域的表面上的第2導電型的第3擴散層，電連接上述第1擴散層和上述第2擴散層。
4.如權利要求3所述的全波整流電路，其特征在于，與上述整流元件串聯連接的其他整流元件，在與上述第1阱區域鄰接的上述半導體基板的表面上具備第1導電型的第4擴散層。
5.一種半波整流電路，具備一個整流元件，其特征在于，上述整流元件具有第1導電型的半導體基板；形成在上述半導體基板的表面上的第2導電型的第1阱區域；形成在上述第1阱區域中的第1導電型的第2阱區域；形成在上述第1阱區域的表面上的第2導電型的第1擴散層；形成在上述第2阱區域的表面上的第1導電型的第2擴散層；形成在上述第2阱區域的表面上的第2導電型的第3擴散層，電連接上述第1擴散層和上述第2擴散層。
全文摘要
本發明提供一種能夠在二極管中流有正向電流時，防止向半導體基板泄漏浪費的電流的半導體裝置。在P型半導體基板(31)的表面上形成有N型阱區域(32)，在N型阱區域(32)中，再形成有P型阱區域(33)。在P型阱區域(33)外的N型阱區域(32)的表面上形成有N+型擴散層(34)。在P型阱區域(33)的表面上，形成有P+型擴散層(35)和N+型擴散層(36)。利用由鋁等構成的配線(37)，電連接形成在N型阱區域(32)的表面上的N+型擴散層(34)、和形成在P型阱區域(33)的表面上的P+型擴散層(35)，該配線(37)上連接著陽極電極(38)。N+型擴散層(36)上連接著陰極電極(39)。
文檔編號H02M7/219GK1783492SQ20051002300
公開日2006年6月7日 申請日期2005年9月22日 優先權日2004年9月28日
發明者五島一智, 齋藤博, 福田良之, 中澤務 申請人:三洋電機株式會社