(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成されたキャパシタを介してＡＣ電力信号を探知し、これを分配する電力分配器であって、
基板の一領域に形成された第１トランジスタのドレイン領域に第１電極を有し、その上部に誘電膜、キャップ層及び第２電極を構成した第１キャパシタと、
基板の前記領域から離隔された領域に形成された第２トランジスタのドレイン領域に第１電極を有し、その上部に誘電膜、キャップ層及び第２電極を配置した第２キャパシタと、
前記第１キャパシタの第２電極と連結されて第１キャパシタで探知されたＡＣ電力信号を伝送する第１金属ラインと、
前記第２キャパシタの第２電極と連結されて第２キャパシタで探知されたＡＣ電力信号を伝送する第２金属ラインと、
前記第１キャパシタと第１金属ラインのコンタクト領域と、前記第２キャパシタと第２金属ラインのコンタクト領域と連結するポリレジスタと、
前記第１、第２金属ラインと連結され、自身に流れる信号を第１、第２金属ラインに等分して伝送する第３金属ラインと、
からなることを特徴とする電力分配器。
【請求項２】
前記請求項１記載の電極分配器の第１、第２のそれぞれのキャパシタを形成する方法において、
基板の一領域と更に他の領域に形成されたそれぞれのトランジスターのドレイン一部領域を第１電極とし、
前記トランジスターを含む基板全面に誘電膜、キャップ層を次第に堆積し、
基板上に堆積された前記キャップ層上部に感光膜パターンを堆積し、キャップ層及び誘電膜を感光膜パターンの通りに除去し、
前記キャッピング及びトランジスターを十分に覆うように絶縁膜を堆積し、
前記絶縁膜を選択的に除去して前記キャップ層上部の一部を露出させるコンタクト領域を形成し、
前記コンタクト領域内に金属を埋め込み、これを平坦化して第２電極を形成することからなることを特徴とするキャパシタの形成方法。
【請求項３】
前記第１、第２トランジスタのソース／ドレイン及びゲート電極上部はサリサイド構造になっていることを特徴とする請求項１に記載の電力分配器。
【請求項４】
前記基板上に形成された第１、第２キャパシタのコンタクト領域と前記第１および第２金属ラインのコンタクト領域とはそれぞれ異なる箇所に形成されることを特徴とする請求項２に記載のキャパシタの形成方法。
【請求項５】
前記誘電膜はプラズマ増速ＣＶＤ  ＳｉＯ２  またはＳｉＮかプラズマ増速ＣＶＤ  ＳｉＮのいずれかで形成されることを特徴とする請求項１に記載の電力分配器。
【請求項６】
前記キャップ層はＴｉＮで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力分配器。
【請求項７】
前記ポリレジスタは基板をアクティブ領域とフィールド領域に分けたフィールド酸化膜上にポリシリコン層を堆積して形成したことを特徴とする請求項１に記載の電力分配器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線送信機において極超短波（ＵＨＦ）帯域に用いられる高出力増幅器に採用される高周波（ＲＦ）電力分配器に関するもので、特に、金属キャパシタを用いてＡＣ信号を探知し、信号を安定に伝えられるウイルキンソン電力分配器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、現在無線呼び出しサービスの形態が多様且つ高級化され、サービス供給者においてメンテナンスの重要性が高まっている。当然のことながら、無線呼び出しサービスを用いる加入者数が増加すればするほど信号を伝達できる無線呼び出し送信機数が比例して増加する。しかし、サービス供給者は、増えていく加入者のために無制限に人や施設、さらには無線呼び出し装備を増やすことはできない。
【０００３】
もし、多数の信号を一度に高速で伝送することができ、かつ無線呼び出し送信機が送出した信号がより広い地域まで到達できれば、加入数が増えても既存の無線呼び出し装備や人員及び施設だけでもサービスが可能である。したがって、より広い地域に信号を送出することができる高出力増幅器が要求されている。
【０００４】
現在無線信号を増幅するのに用いられる増幅器は出力に限界があるので、大多数の高出力増幅器は複数の増幅器を並列にして高出力を得ている。
このように無線信号を分配し結合するのに用いられるデバイスを高周波（ＲＦ）電力分配器又は結合器と称する。
【０００５】
高周波電力分配器の種類としてはＴ−接合電力分配器、ウイルキンソン電力分配器、カドラチャハイブリッド(Ｑuadratue hybrid)などがあって、これらの中で使用目的及び特性に応ずるデバイスが選択されて用いられる。
このような電力分配器は２種類以上の信号のベクトル加算の演算を行うインピーダンス・デバイスである。
【０００６】
マイクロウェーブ領域の周波数で２進電力分配器は典型的にマイクロストリップやストリップライン・ウイルキンソン電力分配器の形態に成される。
このうち、ウイルキンソン電力分配器は、入力信号のインピーダンスを多重出力の並列構造に変換するカスケードλ／４変換器などを直列に連結して形成される。分配器の入力電圧の定在波比（ＶＳＷＲ）はインピーダンス変換器の良否によって影響され、デバイスの出力を終端させる負荷の定在波比にも影響を与える。
【０００７】
簡単なウイルキンソン電力分配器は、制限された帯域幅を用いる部分に有用である。
デバイスの帯域幅を増加させるために追加的なλ／４変換器と隔離抵抗が必要である。即ち、帯域幅を増加するためには更に多くの変換器が必要となり結果的に分配器は更に大きくなり抵抗による損失も多くなる。
【０００８】
カップリングは隣接した対象物同士でエネルギーを交換することをいう。
高周波デバイスは基本的に高周波、更に外部電磁波として放射されやすい周波数の信号を取り扱っているので、線路からエネルギーが電磁波、磁気波の形で放出されるのを防ぐことはできない。従って、隣接している線路同士に互いに放出された信号エネルギーが相手線路に間接又は直接的に流れ込む現象が発生するが、これを通常カップリングと称している。
【０００９】
周波数が高くなるほど線路自体から漏洩される電磁エネルギー量が増え、カップリング現象が大きくなるので、高周波デバイスではこのカップリングを用いて回路を作ることもある。通常カップラーとは、このようにカップリング現象を積極的に活用した回路構造を意味する。
【００１０】
特にかかるカップラーのうち、一つの電力信号を２つ以上の電力信号に分けるものをデバイダー即ち、分配器という。
このように、分配器は一種のカップリング現象を用いるので、カップラーとも呼ばれる。
【００１１】
カップリングは、一般的につながっていない線路間でエネルギーを交換することをいい、ＤＣ的に連結されずとも信号を交換できる。
【００１２】
一般的に、カップラーのカップリング比は平行した線路の長さと二つの線路の間隔で決められ、平行した二つの線路長さは一般的に１／４波長、すなわちλ／４であり、二つの線路の間隔を適切に調整して、３ｄＢ、６ｄＢ、１０ｄＢ、２０ｄＢなどのカップラーを作ることができる。
【００１３】
例えば、電力を１／２ずつ配ると３ｄＢ分配器であり、（３ｄＢは２倍、―３ｄＢは１／２であるので、ここで（−）符号が省かれる）電力を２０：１に配分するカプラーは、信号サンプルを求めるサンプラーである。
【００１４】
カップラーの長所は入出力端の定在波比が理論的に１、即ち、反射することなく信号を受け入れることができるということである。したがって、能動回路の入出力のマッチングとして用いられる。この場合、回路が二つに分岐されるので物理的な大きさが大きくなる。分岐された回路は後に結合されるので、カップラーを逆に連結して結合器の役割を果たさせることもある。一般的にカップラーは入力端子、出力端子、カップリングポート、隔離ポートとして使用可能である。
【００１５】
また、そのカップラーの大きさが抽出される信号値、特に特定の周波数の波長（通常１／４λ波長）に影響するので信号の帯域幅が狭くなるという短所もある。かかる現象はウイルキンソン電力分配器も同様である。
カップラーはこのように信号電力を配分又は抽出するためのものを称し、その応用範囲は幅広い。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のウイルキンソン電力分配器は次のような問題があった。
即ち、基板上に形成されるキャパシタの各電極はポリシリコン層で形成されているのでキャパシタ電極間の電圧差が大きいほど、キャパシタへ印加される電圧の変化によるキャパシタンス値の変化である電圧計数特性が劣化する。
【００１７】
また、上部金属ラインとの連結のために基板上のドレインに形成されたコンタクト領域を用いて出力される信号を金属キャパシタに探知すると、ＡＣ信号を得られるが、元の信号即ち、ＡＣ＋ＤＣ信号を用いることができないという不具合があった。
【００１８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのもので、基板上のドレイン領域上に構成された金属キャパシタを用いて高周波信号を探知し前記高周波信号に共通された電力を配る電力分配器を提供し、元の信号（ＡＣ＋ＤＣ）はドレイン領域に形成されたコンタクトを介して流してＡＣ信号の減少はあるが信号の追加増幅や他の用途に用いられる金属キャパシタを提供することが目的である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明による半導体基板上に形成されたキャパシタを介してＡＣ電力信号を探知し、これを分配する電力分配器であって、基板の一領域に形成された第１トランジスタのドレイン領域に第１電極を有し、その上部に誘電膜、キャップ層及び第２電極を形成した第１キャパシタと、基板の前記領域から離れた領域に形成された第２トランジスタのドレイン領域に第１電極を有し、その上部に誘電膜、キャップ層及び第２電極を構成した第２キャパシタと、前記第１キャパシタの第２電極と連結されて第１キャパシタで探知されたＡＣ電力信号を伝送する第１金属ラインと、前記第２キャパシタの第２電極と連結されて第２キャパシタで探知されたＡＣ電力信号を伝送する第２金属ラインと、前記第１キャパシタと第１金属ラインのコンタクト領域と、前記第２キャパシタと第２金属ラインのコンタクト領域と連結されたポリレジスタと、前記第１、第２金属ラインと連結され第１、第２金属ラインに共通で流れるＡＣ電力信号を等分して伝送する第３金属ラインと、からなることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
【００２１】
図１は基板上に形成された本発明の電力分配器及びその他のデバイスを示すレイアウトである。
【００２２】
図１は本発明の電力分配器が基板上に形成された態様を示すレイアウトであり、Ａ−Ａ’は基板上のアクティブ領域１１に形成されているトランジスタと金属キャパシタ３３ａを、Ｂ−Ｂ’は金属キャパシタ３３ａと第１〜第３金属ライン１５ａ−１５ｃとのコンタクト領域の間に形成されたポリレジスタを示す。なお、本明細書において金属キャパシタとは少なくとも一方の電極が金属で形成されているキャパシタを意味し、ポリキャパシタとは電極がポリシリコンで形成されたキャパシタを意味する。また、ポリレジスタとはポリシリコンで形成された抵抗を意味する。
【００２３】
次に、本発明の電力分配器の形成時に用いられる金属キャパシタに対して説明する。
図２ａないし図２ｅは図１をＡ−Ａ’で切った断面における金属キャパシタ形成過程を示す工程断面図である。
図２ａのように基板２１のアクティブ領域１１にトランジスタを形成する。
先ず基板２１上にＳＴＩ工程でフィールド酸化膜２２を形成した後、ウェル領域形成のためのイオン注入工程を行う。
【００２４】
次に基板２１全面に酸化膜、ポリシリコンを順次堆積し、これを選択的に除去してゲート酸化膜２３、ゲート電極２４を形成する。ゲート電極２４の両側面に低濃度イオン注入工程を介してＬＤＤ領域２５を形成する。
次に、ゲート電極２４の両側にゲート側壁スペーサ２６を形成した後、ゲート電極２４とゲート側壁スペーサ２６をマスクにしてイオン注入工程を施してソース／ドレイン領域２７を形成する。
【００２５】
引き続き、露出されているソース／ドレイン領域上部及びゲート電極上部に金属イオンを堆積し、アニーリングを行ってサリサイド２８化する。
このように、形成されたトランジスタを含む基板全面に、図２ｂのように誘電膜２９及びキャップ層３０を順次堆積する。
【００２６】
誘電膜２９としてはＰＥＴＥＯＳ(Ｐlasma Ｅnhanced Ｔetra Ｅthyl Ｏrtho Ｓilicate)又はプラズマ増速ＳｉＮを始めとした一般的なキャパシタの誘電膜に用いられる物質でよい。
【００２７】
キャップ層３０は誘電膜上に堆積されるが、これはキャパシタのキャパシタンス値を調整するためである。その調節は堆積されるキャップ層の面積でする。もちろんキャップ層の厚さでも調節可能であるが、デバイスの集積度を向上させるためにキャパシタンス値の範囲によって誘電物質を決め、キャップ層の面積即ち、キャップ層の上部基板面積でキャパシタンス値を調整する。
【００２８】
本実施形態では、キャップ層３０はＴｉＮにする。
次に、ソース／ドレイン領域のキャパシタが形成される領域の一部に感光膜パターン３１をコーティングさせる。この時感光膜パターン３１がコーティングされる面積は直接的にキャパシタのキャパシタンスの大きさに影響を及ぼす。従って、所望値のキャパシタンス値にするために感光膜パターン３１が所定面積を有するようにする。
【００２９】
図２ｃのように、感光膜パターン３１を用いて感光膜パターン３１が堆積されない領域の基板上のキャップ層３０及び誘電膜２９を除去する。
次に、ＣＶＤ工程で基板全面に絶縁膜３２を十分に堆積した後、絶縁膜３２を平坦化させる。
絶縁膜３２は主に酸化膜を用いる。
【００３０】
図２ｄのように絶縁膜を選択的に除去してソース／ドレイン領域の一部を露出させて上部金属ラインとのコンタクトのためにコンタクト領域を形成する。
この時、キャップ層３０ａ及び誘電膜２９ａが残っている領域、すなわちキャパシタの箇所でも絶縁膜３２を選択的に除去する工程を行ってキャップ３０ａの一部を露出させる。
【００３１】
この時、かかるコンタクト領域を形成する方式は、第１実施形態では、実線で表示しているように、デュアルダマシントランジスタのように銅（Ｃｕ）を埋め込むデュアルダマシン工程を用いることができ、また、第２実施形態としては、点線表示のようにプラグ物質（例えば、タングステン）でホールを埋める方式を用いることができる。
【００３２】
図２ｅのように、絶縁膜が除去された領域に金属３３を埋込み、各々コンタクト領域のプラグとキャパシタの第２電極３３ａとを形成する。
このようにコンタクト領域を埋め込む方式は、その第１実施形態としてプラグ物質と金属ライン物質を同じ銅にして同時に埋込みを進行する。
【００３３】
第２実施形態は先ず、接着層をコンタクトホール内面に薄く堆積し、プラグ物質を形成するためにタングステンをコンタクトホールに埋込み、その上に金属（例えば、アルミニウム）配線を堆積させる。
キャパシタの第２電極３３ａの形成もコンタクト領域を埋め込む下部層の高さが異なるだけでコンタクト領域の埋込みと同一の工程で進行する。
【００３４】
図３は図１をＢ−Ｂ’に切った断面におけるポリレジスタを示した工程断面図である。
図３のように、ポリレジスタは基板をアクティブ領域とフィールド領域に分けたフィールド領域の上部にポリシリコン層を堆積しこれをパタニングして形成する。
【００３５】
この時、ポリシリコン層上部はトランジスタの各電極（ソース／ドレインゲート）をサリサイド化する工程でサリサイド化でき、あるいはポリシリコン層の上にマスクを被せて非サリサイド化することもできる。
ポリレジスタはオドモード(odd mode)の反射信号をポリレジスタで全部消耗させるために堆積される。
【００３６】
図４は本発明実施形態の電力分配器を示すレイアウトである。
図４のように、本実施形態の電力分配器は半導体基板上に形成されたキャパシタを介してＡＣ電力信号を探知し、これを分配する電力分配器であって、基板の一領域に形成された第１トランジスタのドレイン領域に第１電極を有し、その上部に誘電膜、キャップ層及び第２電極からなる第１キャパシタ３３ａと、基板の一領域から離隔された他の領域に形成された第２トランジスタのドレイン領域に第１電極を有し、その上部に誘電膜、キャップ及び第２電極を構成した第２キャパシタ３３ａと、第１キャパシタの第２電極と連結されて第１キャパシタで探知されたＡＣ電力信号を伝送する第１金属ライン１５ａと、第２キャパシタの第２電極と連結されて第２キャパシタで探知されたＡＣ電力信号を伝送する第２金属ライン１５ｂと、第１キャパシタと第１金属ラインのコンタクト領域と、第２キャパシタと第２金属ラインのコンタクト領域と連結されたポリレジスタと、第１、第２金属ラインと連結されて、第１、第２金属ラインに等分して流れるＡＣ電力信号を伝送する第３金属ライン１５ｃとからなる。
【００３７】
本発明の電力分配器はウイルキンソン電力分配器型でオドモードの反射信号をポリレジスタで全部消耗させるためにキャパシタのキャップインピーダンスを金属ラインの特性インピーダンスに整合させ、イーブンモードの信号は各々のＡＣ信号電力の１／２だけを伝える。
各々のインピーダンスはポリレジスタを２Ｚとする時、Ｃに示したラインの特性インピーダンスは√２＊Ｚであり、Ｄと示したラインの特性インピーダンスはＺである。
【００３８】
図３のように、フィールド領域上に堆積したポリシリコン層で形成したポリレジスタは本実施形態の電力分配器外にもＲＦデバイスを用いるデバイスで隔離のためのレジスターに用いることができる。
【００３９】
本発明はトランジスタによって増幅されたＲＦ信号を、金属／キャップ層／サリサイド／Ｎ＋領域からなる二つの金属キャパシタを介して感知して２信号間の同一成分のパワーを半分に分けられる電力分配器に関する。
【００４０】
特に、ウイルキンソン電力分配器を用いて、二つの金属キャパシタから各々の金属キャパシタを介して印加される二つの信号の同一成分のパワーを半分に分けて伝達できる。
のみならず、本発明の電力分配器を用いるとテスト工程であるバックエンド工程でＡＣ信号を感知して周波数信号をプロセッシングできる。
金属キャパシタはポリシリコン成分に電極を形成するキャパシタに比べて、金属キャパシタの間に堆積されたポリレジスタは電力分配器の反射パワー消耗のための抵抗に用いられる。
【００４１】
本発明の電力分配器に用いられる金属キャパシタは、ドレインで発生して出る直流及び交流信号で交流信号だけカップリングさせることで元の信号に影響を与えずまた、追加の回路を構成することなく、二つのトランジスタで発生されるＡＣ信号の同一電力成分を半分に減らすことができる（即ち、３ｄＢ）。
【００４２】
以上本発明の好適な一実施形態に対して説明したが、実施形態のものに限定されるわけではなく、本発明の技術思想に基づいて種々の変形又は変更が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電力分配器によると、次のような効果がある。
【００４４】
第一、本発明の電力分配器に用いられる金属キャパシタは従来のポリキャパシタとは異なり、キャパシタ電極間の電圧が増加するほど発生するキャパシタ電圧計数の特性劣化を防止できる。
【００４５】
第二、本発明の電力分配器に用いると、バックエンド工程でも感知されたＡＣ信号を用いて周波数信号のプロセッシングを行うことができる。
【００４６】
第三、本発明の電力分配器は基板上のドレイン領域上に形成された金属キャパシタを介してＡＣ信号だけカップリングさせて元の信号を損傷することなく、また、特定回路を追加することなく電力分配が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板上に形成された本発明の電力分配器及びその他のデバイスを示したレイアウトである。
【図２ａ】〜
【図２ｅ】図１をＡ−Ａ’に切った断面における金属キャパシタ形成過程を示した工程断面図である。
【図３】図１をＢ−Ｂ’に切った断面におけるポリレジスタを示した工程断面図である。
【図４】本発明の電力分配器を示すレイアウトである。
【符号の説明】
１１  アクティブ領域
１２  ポリスペーサ
２１  基板
２４  ゲート電極／ポリシリコン層
２５  ＬＤＤ領域
２６  側壁スペーサ
２７  ソース／ドレイン
２８  サリサイド層
２９  誘電膜
３０  キャップ層
３１  感光膜パターン
３２  絶縁膜
３３  金属層
【図１】
0004440532.tif 000002
【図２ａ】
0004440532.tif 000003
【図２ｂ】
0004440532.tif 000004
【図２ｃ】
0004440532.tif 000005
【図２ｄ】
0004440532.tif 000006
【図２ｅ】
0004440532.tif 000007
【図３】
0004440532.tif 000008
【図４】
0004440532.tif 000009