JP2017112330A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体装置の性能を向上させる。
【解決手段】半導体装置PKG1が備える高速伝送経路SGP1は、半導体チップ10とインタポーザ40とを電気的に接続する接続部CP1と、インタポーザ40と配線基板30とを接続する接続部CP2と、配線基板30の下面3bに形成された外部端子部CP3と、を有する。また、高速伝送経路SGP1は、インタポーザ40に設けられ、接続部CP1と接続部CP2とを電気的に接続する伝送部TP1と、配線基板30に設けられ、接続部CP2と外部端子部CP3とを電気的に接続する伝送部TP2と、を有する。また、高速伝送経路SGP1には、一方の端部が伝送部TP2の途中の分岐部BR1に接続され、かつ他方の端部が容量素子CAP1に接続された補正回路IMC1が接続され、容量素子CAP1は、インタポーザ40に形成されている。
【選択図】図7

Description

本発明は、半導体装置に関し、例えば配線基板と半導体チップとがインタポーザを介して電気的に接続されている半導体装置に関する。
特開2007−80946号公報(特許文献1)には、配線基板上にインタポーザを介して半導体チップが搭載された半導体装置において、インタポーザに半導体チップと電気的に接続されるインタポーザ内蔵キャパシタが形成された構造が記載されている。
また、特開2014−204057号公報(特許文献2)には、半導体チップが搭載された配線基板において、インピーダンス整合のための容量を形成するスルーホール配線およびビア配線が配線領域の異なる層に複数形成された構造が記載されている。
特開2007−80946号公報 特開2014−204057号公報
半導体装置の利用分野として、通信技術の分野がある。通信技術の分野では、通信速度の高速化に向けた取り組みが進められている。通信速度を高速化するためには、信号伝送の周波数を向上させる技術、並行して伝送可能な信号伝送経路の数を増加させる技術、信号の伝送ロスを低減する技術などの技術、あるいはこれらの技術を組み合わせる技術が重要である。
本願発明者は、上記した通信速度を高速化する技術の開発の一環として、半導体部品が搭載された配線基板にインピーダンス整合用の補正回路を内蔵させることについて検討を行っている。この結果、配線基板と半導体部品とがインタポーザを介して電気的に接続されている半導体装置において、改善の余地があることが判った。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態による半導体装置が備える第1信号伝送経路は、半導体部品と第2基板とを電気的に接続する第1接続部と、上記第2基板と第1基板とを接続する第2接続部と、上記第1基板の第1裏面に形成された外部端子部と、を有する。また、上記第1信号伝送経路は、上記第2基板に設けられ、上記第1接続部と上記第2接続部とを電気的に接続する第1伝送部と、上記第1基板に設けられ、上記第2接続部と上記外部端子部とを電気的に接続する第2伝送部と、を有する。また、上記第1信号伝送経路には、一方の端部が上記第2伝送部の途中の第1分岐部に接続され、かつ他方の端部が第1容量素子に接続された第1回路部が接続され、上記第1容量素子は、前記第2基板に形成されている。
上記一実施の形態によれば、半導体装置の性能を向上させることができる。
一実施の形態の半導体装置を含む電子装置の構成例を示す説明図である。 図1に示す電子装置が備える回路の構成例を示す説明図である。 図1に示す複数の半導体装置のうちの一方の半導体装置の上面図である。 図3に示す半導体装置の下面図である。 図3のA−A線に沿った拡大断面図である。 図5に示すインタポーザの一部分を拡大して示す拡大断面図である。 図5に示す半導体装置において、図2に示す高速伝送経路のレイアウトの例を模式的に示す説明図である。 図7に示す容量素子を構成する電極の導体パターンを示す拡大平面図である。 図7に示す補正回路と高速伝送経路とが接続される分岐部の周辺を示す拡大平面図である。 図8および図9に示す補正回路に沿った拡大断面図である。 図5に示す配線基板のスルーホール配線に接続される導体パターン(スルーホールランド)の周辺の拡大平面図である。 図6に示すインタポーザのスルーホール配線に接続される導体パターン(スルーホールランド)の周辺の拡大平面図である。 図10に対する変形例を示す拡大断面図である。 図8に対する変形例である容量素子を構成する電極の導体パターンを示す拡大平面図である。 図7に対する変形例である半導体装置において、高速伝送経路のレイアウトの例を模式的に示す説明図である。 図15に示す補正回路の変形例を示す拡大平面図である。 図10に対する変形例を示す拡大断面図である。 図17に対する変形例を示す拡大断面図である。 図7に対する変形例である半導体装置において、複数の高速伝送経路および、半導体部品間を接続する信号伝送経路のレイアウトの例を模式的に示す説明図である。 図9に対する検討例である配線基板において、補正回路が形成された部分の周辺の拡大平面図である。
(本願における記載形式・基本的用語・用法の説明)
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「AからなるX」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、A以外の要素を含むものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Aを主要な成分として含むX」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe(シリコン・ゲルマニウム)合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、Cu層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、Cu、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。
さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
また、実施の形態の各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するため、あるいは領域の境界を明示するために、ハッチングやドットパターンを付すことがある。
<電子装置>
まず、図1および図2を用いて、マザーボード上に複数の半導体装置(半導体パッケージ)が搭載され、複数の半導体装置の間で、電気信号を伝送する電子装置(通信装置)の構成例について説明する。図1は、本実施の形態の半導体装置を含む電子装置の構成例を示す説明図である。また、図2は、図1に示す電子装置が備える回路の構成例を示す説明図である。なお、図1では、半導体装置PKG1と半導体装置PKG2とが電気的に接続されていることを明示的に示すため、高速伝送経路SGP1を太線により模式的に示す。
図1に示す電子装置(電子機器)EDV1は、配線基板(マザーボード、実装基板)MB1、配線基板MB1に搭載される半導体装置PKG1、および配線基板MB1に搭載される半導体装置PKG2を有する。半導体装置PKG1と半導体装置PKG2とは、配線基板MB1に形成された信号伝送経路SGPを介して、互いに電気的に接続される。
詳しくは、図2に示すように、電子装置EDV1は、複数の信号伝送経路SGPを有する。図2に示す例では、複数の信号伝送経路SGPには、低速伝送経路SGP2と、高速伝送経路SGP1とが含まれる。高速伝送経路SGP1は、第1の伝送速度で電気信号を伝送する。また、低速伝送経路SGP2では、第1の伝送速度より遅い第2の伝送速度で電気信号を伝送する。また、図2に示す例では、高速伝送経路SGP1は、差動信号が伝送される、一対の差動信号伝送経路DSp、DSnにより構成される。
なお、本実施の形態では、高速伝送経路SGP1の一例として、一対の差動信号伝送経路DSp、DSnを介して、差動信号を伝送する実施態様を取り上げて説明するが、高速信号の種類は、差動信号の他、種々の変形例が適用できる。例えば、一つの信号伝送経路SGPを用いる、所謂、シングルエンド構造の場合であっても、周波数を高くすることにより、高速伝送を行うことができる。
また、図2に示す例では、半導体装置PKG1が有する半導体チップ(半導体部品)10には、低速伝送経路SGP2に接続される低速信号送信用の電極(電極パッド、チップ電極)TxLが形成される。また、半導体チップ10には、高速伝送経路SGP1に接続される高速信号送信用の電極(電極パッド、チップ電極)Tx(詳しくは、一対の差動信号が出力される電極Txpと電極Txn)が形成される。
一方、半導体装置PKG2が有する半導体チップ20には、低速伝送経路SGP2に接続される低速信号受信用の電極(電極パッド)RxLが形成される。また、半導体チップ20には、高速伝送経路SGP1に接続される高速信号受信用の電極(電極パッド)Rx(詳しくは、一対の差動信号が入力される電極Rxpと電極Rxn)が形成される。
そして、電極TxLと電極RxLとを電気的に接続することで、形成される低速伝送経路SGP2では、例えば、3Gbps(Gigabit per second)未満の伝送速度で、電気信号が伝送される。また、電極Txと電極Rxとを電気的に接続することで形成される高速伝送経路SGP1では、例えば、5Gbps〜100Gbps程度の伝送速度で電気信号が伝送される。
信号伝送経路を介して伝送される電気信号の品質低下を抑制するためには、送信側(出力側)のインピーダンス、受信側(入力側)のインピーダンス、および伝送経路中のインピーダンスのそれぞれを整合させることが好ましい。例えば、信号伝送経路の特性インピーダンスを50Ω(オーム)として設計する場合、送信側のインピーダンスおよび受信側のインピーダンスのそれぞれが、50Ωになっていることで、信号を効率的に伝送することができる。
ところが、単に送信用の電極と受信用の電極との間を50Ωの特性インピーダンスを持つように設計された信号伝送経路で接続した場合、特に高速信号伝送経路において、信号反射による信号の品質低下の問題が生じることが判った。
信号の伝送速度を高速化させるために、信号の入出力回路の動作周波数を高周波化すると、入出力用の素子(例えば、入出力用の保護回路素子や電極パッドなど)の寄生容量の影響により、入出力用の素子(入力用、または出力用の素子)のインピーダンスが大きく低下する。例えば、50Ωで設計された入出力素子において、動作周波数を1.25GHz(ギガヘルツ)にすると、43Ωまで低下する。また、入出力素子の動作周波数を5GHzにすると、インピーダンスは14Ωになる。そして、入出力用の素子のインピーダンスが低下すると、入出力用の素子に接続される配線との接続部分で信号の反射が発生し、信号の品質が低下する原因になる。この反射による信号品質の低下は、図2に示す高速信号送信用の電極Txおよび高速信号受信用の電極Rxの両方で発生し得る。
そこで、本願発明者は、高速伝送経路において、入出力用の素子の近傍にインピーダンス整合用の補正回路を接続して、入出力用の素子のインピーダンスの低下による信号品質の低下を抑制する方法について検討を行った。具体的には、本願発明者は、図2に示すように、送信用の電極Txおよび受信用の電極Rxのそれぞれの近傍に、インピーダンス整合用の補正回路IMCを接続して、補正回路IMCによる信号反射を利用して信号伝送の特性を改善する方法について検討した。
補正回路IMCは、高速伝送経路の途中に接続される接続部の反対側の端部に容量素子を有している。この容量素子から入出力用の素子の端子端(例えば電極Txまたは電極Rx)までの配線経路距離は、例えば、信号周波数のλ/4(1/4波長)になっている。
上記のように信号周波数のλ/4の位置に容量素子を配置すると、例えば図2に示す受信側の電極Rx(すなわち、入力用素子)では以下のように動作する。すなわち、入力用素子に入力された信号が入力用素子の寄生容量によって反射され、その反射波が補正回路IMCの容量素子で再び反射され、位相がλ/2ずれた状態で入力用素子端(入力端)に戻ってくる。その結果、入力用素子の寄生容量によって反射された反射波と、補正回路IMCの容量素子で反射した反射波とが打ち消し合う。このように入出力素子に接続される配線との接続部での信号の反射を、信号周波数のλ/4の位置に挿入した容量素子で取り除くことができる為、その信号伝送路における信号の信号特性が改善される。
一方、送信側の電極Tx(すなわち、出力用素子)では、以下のように動作する。出力用素子端から出力された信号の一部は出力用素子の寄生容量に起因して反射される。また、上記信号のうち、反射されなかった信号のうちの一部は、補正回路IMCの容量素子で反射され、位相がλ/2ずれた状態で出力用素子端(出力端)に戻ってくる。その結果、出力用素子の寄生容量によって反射された反射波と、補正回路IMCの容量素子で反射した反射波とが打ち消し合う。このように入出力素子に接続される配線との接続部での信号の反射を、信号周波数のλ/4の位置に挿入した容量素子で取り除くことができる為、その信号伝送路における信号の信号特性が改善される。
なお、容量素子から入出力用の素子の端子端までの距離は、信号伝送経路(例えば図2に示す例では、高速伝送経路SGP1)において要求される信号帯域における周波数に応じた波長λの4分の1に相当する長さである。また、波長λの4分の1に相当する長さとは、理想の配線長λ/4の他、理想の配線長λ/4に対して多少の誤差が許容される。例えば、λ/4のプラスマイナス20%の誤差の範囲の長さが許容される。また、実際には、入出力用の素子は単純な容量や抵抗ではなく、それが複合された構造であるため、理想の配線長“λ/4”としても最適な特性が得られない場合がある。また、配線経路の容量成分(C)と抵抗成分(R)の積(CR積)で規定される時定数に応じて、入出力用の素子の端子端や補正回路IMCの容量素子での信号反射のタイミングがずれる。このため、容量素子から入出力用の素子の端子端までの距離は、信号反射のタイミングのずれの程度を考慮する必要がある。このような場合には、シミュレーション結果や実測値を考慮しながら、容量素子から入出力用の素子の端子端までの距離の最適な値を見つければよい。その結果、容量素子から入出力用の素子の端子端までの距離が、例えばλ/8〜λ/4の範囲となる場合もある。
ここで、補正回路IMCを利用して信号伝送特性を改善する方法の場合、複数の信号伝送経路のそれぞれに、補正回路IMCを接続する必要がある。また、上記したように、信号伝送の周波数が高くなれば、入出力用の素子のインピーダンスが大幅に低下するので、信号を反射させる補正回路IMCには、ある程度の容量を持つ容量素子を複数の箇所に形成する必要がある。このため、容量素子を構成する導体パターンの専有面積が大きくなる。また、信号伝送経路の数を増加させるためには、多数の信号伝送経路の配線を形成する必要があるが、多数の容量素子を配置することで、信号伝送経路の配線を配置するためのリソースが減少する。この結果、配線基板の平面サイズや配線層数が増大し、配線構造が複雑化する。言い換えれば、配線基板の平面サイズや配線層数の制約により、信号伝送経路の数が制限されてしまう。
<半導体装置>
次に、本実施の形態の半導体装置の構造について説明する。本セクションでは半導体装置の基本構成の概要について説明した後、次のセクションで高速信号経路に接続される補正回路の詳細について説明する。
なお、本セクション以降の説明では、図1および図2に示す半導体装置PKG1および半導体装置PKG2のうち、半導体装置PKG1を代表的に取り上げて説明する。ただし、上記したように、補正回路IMCを接続することは、送信側の半導体装置PKG1においても、受信側の半導体装置PKG2においても有効である。したがって、重複する説明は省略するが、以下の半導体装置PKG1の説明において、例えば、図7に示す高速伝送経路SGP1の矢印を外部端子部CP3から半導体チップ10に向かう方向に変更して半導体装置PKG2に適用することができる。
図3は、図1に示す複数の半導体装置のうちの一方の半導体装置の上面図である。また、図4は、図3に示す半導体装置の下面図である。また、図5は、図3のA−A線に沿った拡大断面図である。また、図6は、図5に示すインタポーザの一部分を拡大して示す拡大断面図である。
なお、図3〜図5では、見易さのため、端子数を少なくして示している。端子の数は、図3〜図5に示す態様には限定されない。例えば、図5に示すパッド1PD、や下面端子43、あるいは、ランド3LDなどの端子数が、それぞれ100個〜10,000個程度の半導体装置に適用することができる。また、図5では、見易さのため、図6に示すインタポーザ40が有する配線4Wなどは図示を省略している。
図3および図5に示すように、本実施の形態の半導体装置PKG1は、配線基板(第1基板、パッケージ基板)30、配線基板30上に搭載されたインタポーザ(第2基板、中継基板)40、およびインタポーザ40上に搭載された半導体チップ10を有する。半導体チップ10は、インタポーザ40を介して配線基板30の上側に搭載されている。
また、図5に示すように、配線基板30は、インタポーザ40を介して半導体チップ10が搭載された上面(面、チップ搭載面、第1表面)3t、上面3tとは反対側の下面(面、実装面、第1裏面)3b、および上面3tと下面3bの間に配置された側面3sを有する。また、配線基板30は、図3に示すように平面視において四角形の外形形状を成す。
また、インタポーザ40は、半導体チップ(半導体部品)10が搭載された上面(面、チップ搭載面、第2表面)4t、上面4tとは反対側の下面(面、実装面、第2裏面)4b、および上面4tと下面4bの間に配置された側面4sを有する。また、インタポーザ40は、図3に示すように平面視において四角形の外形形状を成す。インタポーザ40は、下面4bが配線基板30の上面3tと対向した状態で配線基板30上に搭載されている。
また、半導体チップ10は、表面(主面、上面)10t、表面10tとは反対側の裏面(主面、下面)10b、および、表面10tと裏面10bとの間に位置する側面10sを有する。また、半導体チップ10は、図3に示すように平面視において四角形の外形形状を成す。図5に示す例では、半導体チップ10は、複数のパッド(電極、チップ電極、電極パッド)1PDが形成された表面10tがインタポーザ40の上面4tと対向した状態で、インタポーザ40上に搭載されている。このような搭載方式は、フェイスダウン実装方式と呼ばれる。また、複数のパッド1PDの形成面をインタポーザ40の上面4tと対向させた状態で半導体チップ10とインタポーザ40とを電気的に接続する方式は、フリップチップ接続方式と呼ばれる。
配線基板30は、半導体装置PKG1の基材であって、半導体装置PKG1が備える複数の外部端子である半田ボールSBのそれぞれは、図4に示すように配線基板30の下面3bに形成されている。図4に示す例では、複数の半田ボール(外部端子、電極、外部電極)SBは、行列状(アレイ状、マトリクス状)に配置されている。複数の半田ボールSBのそれぞれは、ランド(外部端子、電極、外部電極)3LD(図5参照)に接続されている。
半導体装置PKG1のように、実装面側に、複数の外部端子(半田ボールSB、ランド3LD)が行列状に配置された半導体装置を、エリアアレイ型の半導体装置と呼ぶ。エリアアレイ型の半導体装置PKG1は、配線基板30の実装面(下面3b)側を、外部端子の配置スペースとして有効活用することができるので、外部端子数が増大しても半導体装置PKG1の実装面積の増大を抑制することが出来る点で好ましい。つまり、高機能化、高集積化に伴って、外部端子数が増大する半導体装置PKG1を省スペースで実装することができる。
図4に示す例では、配線基板30の平面サイズ(平面視における寸法、上面3tおよび下面3bの寸法、外形サイズ)は、例えば一辺の長さが12mm〜60mm程度の正方形または長方形を成す。また、配線基板30の厚さ(高さ)、すなわち、図5に示す上面3tから下面3bまでの距離は、例えば0.3mm〜1.3mm程度である。
配線基板30は、上面3t上に搭載されたインタポーザ40と、図1に示すマザーボード(実装基板)である配線基板MB1とを、電気的に接続するための中継基板である。配線基板30は、チップ搭載面(デバイス搭載面、部品搭載面)である上面3t側と実装面である下面3b側を電気的に接続する複数の配線層(図5に示す例では6層)WL1、WL2、WL3、WL4、WL5、WL6を有する。各配線層は、電気信号や電力を供給する経路である配線などの導体パターンを有し、複数の経路間を絶縁する絶縁層31に覆われている。また、厚さ方向に隣り合う配線層の間は、ビア配線3Vやスルーホール配線3TWなどの層間導電路を介して電気的に接続されている。
また、複数の配線層のうち、最も上面3t側に配置される配線層WL1の大部分は、ソルダレジスト膜である絶縁層31Tに覆われる。また、複数の配線層のうち、最も下面3b側に配置される配線層WL6の大部分は、ソルダレジスト膜である絶縁層31Bに覆われる。
また、配線基板30は、例えば、ガラス繊維に樹脂を含浸させたプリプレグからなる絶縁層(コア材、コア絶縁層)31Cの上面および下面に、それぞれ複数の配線層をビルドアップ工法により積層することで、形成されている。また、絶縁層31Cの上面3Ct側の配線層WL3と下面3Cb側の配線層WL4とは、絶縁層31Cの上面3Ctと下面3Cbのうちの一方から他方までを貫通するように設けられた複数の貫通孔(スルーホール)に埋め込まれた、複数のスルーホール配線3TWを介して電気的に接続されている。
配線基板30の上面3tには、半導体チップ10と電気的に接続される複数の端子(ボンディングパッド、ボンディングリード、チップ接続用端子)3BFが形成されている。また、配線基板30の下面3bには、半導体装置PKG1の外部入出力端子である複数のランド3LDが形成されている。複数の端子3BFと複数のランド3LDは、配線基板30に形成された配線3W、ビア配線3V、およびスルーホール配線3TWを介して、それぞれ電気的に接続されている。
なお、図5に示す例では、配線基板30はコア材である絶縁層31Cの上面側、および下面側にそれぞれ複数の配線層を積層した配線基板を示している。しかし、図5に対する変形例としては、プリプレグ材などの硬い材料からなる絶縁層31Cを有さず、絶縁層31と配線3Wなどの導体パターンを順に積層して形成する、所謂、コアレス基板を用いても良い。コアレス基板を用いた場合、スルーホール配線3TWは形成せず、各配線層は、ビア配線3Vを介して電気的に接続される。また、図5では、6層の配線層を有する配線基板30を例示的に示しているが、変形例としては、例えば、7層以上、あるいは5層以下の配線層を有する配線基板を用いても良い。
また、配線基板30は、配線3Wなどの導体パターンの周囲を囲むように形成された、大面積の導体プレーン(導体パターン)3PLを有する。例えば、後述する図9では、配線層WL2において、複数の配線3Wおよび複数のビアランド3VLの周囲を囲むように配置されている導体プレーン3PLを示している。また、後述する図11では、配線層WL3において、スルーホールランド3THLの周囲を囲むように配置されている導体プレーン3PLを示している。導体プレーン3PLは、信号伝送用の配線や端子などの導体パターンが形成されていない領域に形成される導体パターンであって、基準電位または電源電位の供給経路の一部を構成する。また、導体プレーン3PLは、例えば、図3に示す配線層WL1、WL2、WL3、WL4、および配線層WL5のそれぞれに設けられている。
また、図5に示す例では、複数のランド3LDのそれぞれには、半田ボール(半田材、外部端子、電極、外部電極)SBが接続されている。半田ボールSBは、半導体装置PKG1を図1に示す配線基板MB1に実装する際に、配線基板MB1側の複数の端子(図示は省略)と複数のランド3LDを電気的に接続する、導電性部材である。半田ボールSBは、例えば、鉛(Pb)入りのSn−Pb半田材、あるいは、Pbを実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田からなる半田材である。鉛フリー半田の例としては、例えば錫(Sn)のみ、錫−ビスマス(Sn−Bi)、または錫−銅−銀(Sn−Cu−Ag)、錫−銅(Sn−Cu)などが挙げられる。ここで、鉛フリー半田とは、鉛(Pb)の含有量が0.1wt%以下のものを意味し、この含有量は、RoHS(Restriction of Hazardous Substances)指令の基準として定められている。
また、図5に示すように、半導体装置PKG1は、配線基板30上に搭載されるインタポーザ40を有している。インタポーザ40は、下面4bが配線基板30の上面3tと対向した状態で、配線基板30の上面3t上に搭載されている。インタポーザ40は、配線基板30と半導体チップ10との間に介在する中継基板である。また、本実施の形態に対する変形例として、インタポーザ40上に複数の半導体チップ10を搭載しても良い。この場合、複数の半導体チップ10同士が、インタポーザ40を介して電気的に接続されていても良い。
また、図6に示すように、インタポーザ40は、積層された複数の配線層を備える、所謂、多層配線基板である。図6に示す例では、インタポーザ40は上面4t側から順に、配線層M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、および配線層M8の合計8層の配線層を備える。複数の配線層のそれぞれは、配線4Wなどの導体パターンを有し、隣り合う導体パターンは、絶縁層41により覆われている。ただし、インタポーザ40が備える配線層の数は、図3に示す例に限定されず、例えば、8層より少なくても良いし、8層より多くても良い。
また、図6に示す例では、インタポーザ40は、絶縁層(コア層、コア材、コア絶縁層)41Cを基材として、絶縁層41Cの上面および下面にそれぞれ複数の配線層が積層された構造になっている。絶縁層41Cは、インタポーザ40の基材となる絶縁層であって、例えば、ガラス繊維などの繊維材にエポキシ樹脂などの樹脂材を含浸させた絶縁材料から成る。
また、絶縁層41Cの上面および下面のそれぞれに積層される絶縁層41は、例えば熱硬化性樹脂などの有機絶縁材料から成る。あるいは、絶縁層41は、例えば二酸化珪素(SiO)などのガラス材料(無機絶縁材料)で形成されていても良い。無機絶縁材料で絶縁層41を形成した場合、各配線層の下地を構成する絶縁層41の平坦性を向上させることができるので、複数の配線4Wの配線幅を小さくしたり、複数の配線4Wの配置密度を配線基板30の配線3Wの配置密度より高くしたりできる。また、絶縁層41Cの上面および下面に積層される複数の配線層は、例えばビルドアップ工法により形成される。
また、インタポーザ40が備える複数の配線層では、配線基板30が備える複数の配線層と比較して、複数の配線パターンがファインピッチで形成されている。例えば、図6に示す例では、配線基板30が備える配線3Wの厚さは、15μm〜20μm程度である。一方、インタポーザ40が備える配線4Wの厚さは、3μm〜6μm程度である。また、配線基板30が備える複数の配線層のうち、厚さ方向に隣り合う配線層間の離間距離は、25μm〜35μm程度である。一方、インタポーザ40が備える複数の配線層のうち、厚さ方向に隣り合う配線層間の離間距離は、3〜8μm程度である。このように、インタポーザ40の複数の配線層のうち、厚さ方向に隣り合う配線層間の離間距離は、配線基板30の複数の配線層のうち、厚さ方向に隣り合う配線層間の離間距離より短い。また、インタポーザ40は、配線基板30と比較して厚さが薄い導体パターンを有しているので、平面視における各導体パターンの幅および配置間隔を低減できる。例えば、本実施の形態では、図3に示す配線基板30が備える各配線層における配線3Wの幅(配線幅:配線の延在方向に対して直交する方向の長さ)は、最も小さいもので13μm程度である。また、配線基板30が備える各配線層における隣り合う導体パターンの間隔(離間距離)は、最も小さい場合で13μm程度である。一方、図6に示すインタポーザ40が備える各配線層における配線4Wの幅は、2μm〜6μm程度である。また、インタポーザ40が備える各配線層における隣り合う導体パターンの間隔(離間距離)は、2μm〜6μm程度である。
つまり、本実施の形態の半導体装置PKG1は、配線基板30上に配線基板30より高密度で形成されたインタポーザ40が配線基板30上に搭載され、半導体チップ10は、インタポーザ40を介して配線基板30と電気的に接続されている。これにより、インタポーザ40を介在させない場合と比較して、半導体チップ10に接続される多数の配線経路を高密度で配置することができる。言い換えれば、半導体チップ10と配線基板30との間にファインピッチのインタポーザ40を介在させることで、半導体チップ10に接続される配線経路の数を増加させることができる。
また、インタポーザ40が備える複数の配線層は、層間導電路である、ビア配線4Vやスルーホール配線4TWを介して電気的に接続されている。詳しくは、絶縁層41Cは上面41tおよび上面41tの反対側に位置する下面41bを備える。また、絶縁層41Cは、上面41tおよび下面41bのうちの一方から他方に向かって貫通する複数のスルーホール、および複数のスルーホールに導体を埋め込むことにより形成された複数のスルーホール配線4TWを有する。この複数のスルーホール配線4TWのそれぞれは、絶縁層41Cの上面41tに設けられた配線層M4と、絶縁層41Cの下面41bに設けられた配線層M5とを電気的に接続する層間導電路となる。
また、絶縁層41Cの上面41t側に積層された配線層M4、配線層M3、配線層M2、および配線層M1のそれぞれは、複数のビア配線4Vを介して互いに電気的に接続されている。また、絶縁層41Cの下面41b側に積層された配線層M5、配線層M6、配線層M7、および配線層M8のそれぞれは、複数のビア配線4Vを介して互いに電気的に接続されている。なお、インタポーザ40としての形状を維持できる範囲内であれば、インタポーザ40が備える配線層の配置の変形例として、絶縁層41Cの上面41t側に積層された配線層の層数と、絶縁層41Cの下面41b側に積層された配線層の層数と、が異なっていても良い。例えば、絶縁層41Cの上面41t側に積層された配線層の層数の方が絶縁層41Cの下面41b側に積層された配線層の層数より多い場合、スルーホール配線4TWを介在させない配線経路の配線層数を増加させつつ、かつインタポーザ40の厚さを薄くできる。
ビア配線4Vは、例えば以下のように形成される。まず、下地の配線層を覆うように絶縁層41を設けた後、絶縁層41の一部分に開口部を設けて下地の配線層の一部分を露出させる。そしてこの開口部に導体を埋め込むことで、ビア配線4Vが形成される。また、ビア配線4Vを形成した後、ビア配線4V上に別の配線層を積層することで、上層の配線層と下層の配線層とが電気的に接続される。
また、インタポーザ40は、配線4Wなどの導体パターンの周囲を囲むように形成された、大面積の導体プレーン(導体パターン)4PLを有する。例えば、後述する図8では、配線層M6において、複数の電極MP1のそれぞれの周囲を囲むように配置されている導体プレーン4PLを示している。また、後述する図12では、配線層M5において、スルーホールランド4THLの周囲を囲むように配置されている導体プレーン4PLを示している。導体プレーン4PLは、配線基板30に形成された導体プレーン3PL(図3参照)と同様に、信号伝送用の配線や端子などの導体パターンが形成されていない領域に形成される導体パターンであって、基準電位または電源電位の供給経路の一部を構成する。また、導体プレーン4PLは、例えば、図6に示す配線層M2、M3、M4、M5、M6、M7のそれぞれに形成されている。
また、インタポーザ40の上面4tには、複数の上面端子(ボンディングパッド、端子、半導体部品搭載面側端子、部品接続用端子)42(図6参照)が形成されている。そして、複数の上面端子42のそれぞれは、例えば半田から成るバンプ電極1SBを介して半導体チップ10のパッド1PDと電気的に接続されている。なお、図6に示す例では、上面端子42に接続されるビア配線4Vは、上面端子42の直下(厚さ方向に重なる位置)に形成されている。この場合、ビア配線4Vと上面端子42とを接続するためのスペースが不要になるので、複数の上面端子42の配置密度を高くすることができる。ただし、図示は省略するが、図6に対する変形例として、上面端子42とビア配線4Vとを接続する目的で、配線層M1に上面端子42に接続される引出配線(図示は省略)を形成し、引出配線を介してビア配線4Vと上面端子42を接続しても良い。
なお、本実施の形態では、図6に示すバンプ電極1SBとして半田からなるボール状の電極を用いる例を示している。しかし、バンプ電極1SBの構造は種々の変形例がある。例えば、銅(Cu)やニッケル(Ni)からなる導体柱の先端面に半田膜を形成したピラーバンプ(柱状電極)をバンプ電極1SBとして用いても良い。
また、インタポーザ40の下面4bには、複数の下面端子(端子、半田接続用パッド、ランド、配線基板接続用端子)43が形成されている。複数の下面端子43のそれぞれは、例えば半田などから成るバンプ電極4SBを介して配線基板30の複数の端子3BFのそれぞれと電気的に接続されている。
また、図6に示す例では、下面端子43に接続されるビア配線4Vは、下面端子43の直上(厚さ方向に重なる位置)に形成されている。この場合、ビア配線4Vと下面端子43とを接続するためのスペースが不要になるので、複数の下面端子43の配置密度を高くすることができる。例えば、図6に示す例では、下面端子43の表面積は、上面端子42の表面積より大きい。ただし、図6に対する変形例としては、上記した配線層M1の変形例と同様に、下面端子43とビア配線4Vとを接続する目的で、配線層M8に下面端子43に接続される引出配線(図示は省略)を形成し、引出配線を介してビア配線4Vと下面端子43を接続しても良い。
また、図6に示す例では、複数の上面端子42および複数の下面端子43のそれぞれは、絶縁膜には覆われず、絶縁層41から露出している。ただし、図6に対する変形例としては、複数の上面端子42を覆う絶縁膜(ソルダレジスト膜)および複数の下面端子43を覆う絶縁膜(ソルダレジスト膜)をそれぞれ設けても良い。この場合、絶縁膜には開口部が形成され、開口部において、複数の上面端子42および複数の下面端子43のそれぞれの一部分が絶縁膜から露出していれば、上面端子42にバンプ電極1SBを、下面端子43にバンプ電極4SBを、それぞれ接続できる。
なお、インタポーザ40には上記した配線層の数の変形例の他、種々の変形例が存在する。例えば、図6に対する変形例として、絶縁層41Cを有していない、所謂、コアレス基板を用いても良い。また、図6に対する別の変形例として、珪素(Si)などの半導体基板を基材として、半導体基板の主面上に複数の配線層を積層した、所謂、シリコンインタポーザを用いても良い。
ただし、複数の配線層を備える配線基板を形成する場合、複数の配線それぞれの配線幅、および複数の配線の配置間隔を低減するためには、各配線層の平坦度を向上させる必要がある。一般に、ビルドアップ工法により配線層を積層する場合、積層される配線層の数が増加する程、上層の配線層の平坦度を確保することが難しくなる。そこで、本実施の形態のように、絶縁層41Cを設け、絶縁層41Cの上面41tおよび下面41bにそれぞれ配線層を積層する方法は、配線層の数を増加させ、かつ、各配線層の平坦度を向上させられる点で好ましい。
また、図3に示すように、半導体装置PKG1は、インタポーザ40の上面4t上に搭載される半導体チップ10を備えている。半導体チップ10は、図6に示すように、主面11tを有するシリコン基板(基材)11と、主面11t上に配置された配線層12とを有する。なお、図6では、見易さのため、一層の配線層12を示しているが、例えば、図6に示す配線層12には、インタポーザ40の配線層M1、M2、M3より厚さが薄い複数の配線層が積層されている。また、見易さのために図示は省略するが、複数の配線層12のそれぞれには、複数の配線が形成されている。また、複数の配線は、複数の配線間、および隣り合う配線層間を絶縁する絶縁層に覆われている。絶縁層は、例えば、酸化珪素(SiO)などの半導体材料の酸化物から成る、無機絶縁層である。
また、複数の半導体チップ10のそれぞれが備えるシリコン基板11の主面11tには、例えばトランジスタ素子、あるいはダイオード素子などの、複数の半導体素子が形成されている。複数の半導体素子は、配線層12の複数の配線を介して表面10t側に形成された複数のパッド1PDと電気的に接続されている。
また、本実施の形態では、複数の半導体チップ10のそれぞれは、表面10tとインタポーザ40の上面4tとが対向した状態で、インタポーザ40の上面4t上に搭載されている。このような実装方式は、フェイスダウン実装方式、あるいは、フリップチップ接続方式と呼ばれる。フリップチップ接続方式では、以下のように半導体チップ10と、インタポーザ40とが電気的に接続される。
半導体チップ10の配線層12上には、複数のパッド(表面電極、部品電極、電極パッド)1PDが形成されている。複数のパッド1PDのそれぞれの一部分は、半導体チップ10の表面10tにおいて、保護絶縁膜であるパッシベーション膜13から露出している。そして、パッド1PDは、パッド1PDの露出部分に接続されるバンプ電極1SBを介してインタポーザ40の上面端子42と電気的に接続されている。
なお、本実施の形態では、インタポーザ40上に半導体チップ10が直接搭載された実施態様について説明しているが、図5に示す半導体チップ10に代えて、半導体チップを内蔵する半導体パッケージ(半導体部品)を搭載しても良い。また、上記した半導体部品には、複数の半導体チップが内蔵された半導体パッケージも含まれる。
<補正回路>
次に、本実施の形態の半導体装置PKG1を用いて、高速伝送経路に接続されるインピーダンス整合用の補正回路の形成位置および接続位置について説明する。なお、以下に説明する各図面では、半導体装置PKG1が有する複数の(多数の)高速伝送経路SGP1のうちの一つを代表的に示している。したがって、例えば、後述する図19に示す半導体装置PKG6と同様に、複数の高速伝送経路SGP1のそれぞれが、以下で説明する高速伝送経路SGP1と同様に、補正回路IMC1に接続されている。あるいは、半導体装置PKG1が有する多数の高速伝送経路のうちの一部が、以下で説明する高速伝送経路SGP1の構造になっていても良い。後述する半導体装置PKG3(図15参照)、半導体装置PKG4(図17参照)、および半導体装置PKG5(図18参照)についても同様である。
図7は、図5に示す半導体装置において、図2に示す高速伝送経路のレイアウトの例を模式的に示す説明図である。また、図8は、図7に示す容量素子を構成する電極の導体パターンを示す拡大平面図である。また、図9は図7に示す補正回路と高速伝送経路とが接続される分岐部の周辺を示す拡大平面図である。また、図10は、図8および図9に示す補正回路に沿った拡大断面図である。また、図11は、図5に示す配線基板のスルーホール配線に接続される導体パターン(スルーホールランド)の周辺の拡大平面図である。また、図12は、図6に示すインタポーザのスルーホール配線に接続される導体パターン(スルーホールランド)の周辺の拡大平面図である。また、図20は、図9に対する検討例である配線基板において、補正回路が形成された部分の周辺の拡大平面図である。
なお、図7では、高速伝送経路SGP1および高速伝送経路SGP1に接続される補正回路IMC1を見やすくするため、一つの高速伝送経路SGP1および上記高速伝送経路SGP1に接続される補正回路IMC1以外の配線経路は図示を省略している。また、図8、図9、図11、図12および図20は、それぞれ拡大平面図であるが、導体パターンの輪郭を見やすくするため、導体パターンにハッチングを付して示している。また、図8、図9、図11、図12および図20では、下層の配線層に接続されるビア配線3V、4Vの輪郭を点線で示し、上層の配線層に接続されるビア配線3Vの輪郭を実線で示している。また、図11および図12では、スルーホール配線3TW、4TWの輪郭を点線で示している。
また、本実施の形態の高速伝送経路SGP1では、図2を用いて説明したように、差動信号を伝送する。したがって、図7に示す高速伝送経路SGP1は、図2に示す一対の差動信号伝送経路DSpおよび差動信号伝送経路DSnのうちの一方である。また、図8および図9では、差動対を構成する二つの差動信号伝送経路DSp、DSnを示している。差動信号伝送経路では、差動対を構成する二つの配線経路が互いに沿って延びるように形成される。また、差動信号伝送経路DSpおよび差動信号伝送経路DSnの大部分は、図8や図9に示す例のように同様な形状(同一の形状や対象な形状など)になっている。
図7に示すように、本実施の形態の半導体装置PKG1が備える高速伝送経路SGP1は、半導体チップ10と半田ボールSBとを接続するように形成され、配線基板30において補正回路IMC1に接続されている。また、補正回路IMC1は、一方の端部の分岐部BR1が高速伝送経路SGP1に接続され、他方の端部の容量素子CAP1は、インタポーザ40に形成されている。
詳しくは、高速伝送経路SGP1は、半導体チップ10とインタポーザ40とを電気的に接続する接続部CP1(第1接続部)を有する。接続部CP1は、半導体チップ10のパッド1PD、バンプ電極1SB、およびインタポーザ40の上面端子42を含む接続部分である。また、高速伝送経路SGP1は、インタポーザ40と配線基板30とを接続する接続部(第2接続部)CP2を有する。接続部CP2は、インタポーザ40の下面端子43、バンプ電極4SB、および配線基板30の端子3BFを含む接続部分である。また、高速伝送経路SGP1は、配線基板30の下面3bに形成された外部端子部CP3を有する。外部端子部CP3は、配線基板のランド3LDおよび半田ボールSBを含む接続部分である。また、高速伝送経路SGP1は、インタポーザ40に設けられ、接続部CP1と接続部CP2とを電気的に接続する伝送部(第1伝送部)TP1と、配線基板30に設けられ、接続部CP2と外部端子部CP3とを電気的に接続する伝送部(第2伝送部)TP2と、を有する。また、高速伝送経路SGP1には、一方の端部が伝送部TP2の途中の分岐部(第1分岐部)BR1に接続され、かつ他方の端部が容量素子(第1容量素子)CAP1に接続された補正回路(第1回路部)IMC1が接続されている。そして、補正回路IMC1の容量素子CAP1は、インタポーザ40に接続されている。
容量素子CAP1は、図8および図10に示すように、インタポーザ40の複数の配線層のうちの一つ(図8および図10に示す例では配線層M6)に形成された電極MP1を有している。電極MP1の周囲には、基準電位、または電源電位が供給される導体プレーン4PLが形成されている。容量素子CAP1の容量は、電極MP1が、周囲の導体プレーン4PLとの間で容量結合することにより形成される。
ここで、上記したように、図2に示す補正回路IMCを利用して信号伝送特性を改善する方法の場合、複数の信号伝送経路のそれぞれに、補正回路IMCを接続する必要がある。そして、補正回路IMCを形成する場所によっては、配線基板の平面サイズや配線層数の制約により、信号伝送経路の数が制限されてしまう。例えば、図20に示すように、配線基板30hに容量素子CAPhを形成する場合、容量素子CAPhを構成する電極MPhの面積を大きくすることで、必要な容量を確保する。例えば、図20に示す電極MPhは平面形状が略円形になっているが、直径の寸法は、220μm程度である。この電極MPhの直径サイズ、ビア配線3Vに接続される部分(ビア接続用のランド、ビアランド3VL)の直径(約100μm)の2倍以上である。また、電極MPhの直径サイズは、図5に示す配線層WL3に形成された複数の導体パターンのうち、スルーホール配線3TWが接続される部分(図11に示すスルーホールランド3THL)の面積と同程度である。また、図20に示すように、一つの伝送経路中に複数の容量素子CAPhを接続する場合、複数の伝送経路のそれぞれの専有面積がさらに増大する。この結果、信号伝送経路の配線を配置するためのリソースが減少し、信号伝送経路の数が制限されてしまう。
そこで、本実施の形態では、図8に示すように容量素子CAP1をインタポーザ40に形成することで、配線基板30において、信号伝送経路の配線を配置するためのリソースを増加させている。言い換えれば、本実施の形態によれば、高速伝送経路SGP1に接続される補正回路IMC1のうち、特に専有面積が大きい容量素子CAP1の電極MP1が配線基板30に形成されていない。このため、配線基板30における補正回路IMC1の専有面積を低減させることができる。
例えば図9に示すように、本実施の形態の配線基板30では、分岐部BR1にビア配線3Vが接続されている。このビア配線3Vは、図8に示す容量素子CAP1と分岐部BR1とを電気的に接続するための補正回路IMC1(図7参照)の一部を構成する配線経路であって、ビア配線3V自身が容量素子として機能しなくても良い。したがって、ビア配線3Vに接続される分岐部BR1を構成する導体パターンの面積は、図20に示す電極MPhの面積よりも小さい。例えば図9に示す例では、分岐部BR1を構成する導体パターン(分岐部のビア配線3Vに接続されるビアランド3VL)の面積は、分岐部BR1以外のビア配線3Vに接続される導体パターン(ビアランド3VL)の面積と同程度である。図9に示す例では、分岐部BR1の平面形状は略円形になっており、その直径は100μm程度である。つまり、図20に示す電極MPhと比較して、分岐部BR1は25%以下になっている。
また、配線基板30において、補正回路IMC1の専有面積を低減させる効果は、インタポーザ40の配線密度と配線基板30の配線密度が同程度の場合、あるいは、インタポーザ40の配線密度が配線基板30の配線密度より低い場合でも得られる。しかし、以下の理由から、相対的に配線密度が高いインタポーザ40に容量素子CAP1を形成することが好ましい。
なお、インタポーザ40には、図6に示す複数の配線4Wの他、ビア配線4V、スルーホール配線4TW、図8に示す電極MP1、図12に示すビアランド4VLやスルーホールランド4THLなど、種々の導体パターンが形成されている。また、配線基板30には、図6や図9に示す複数の配線3Wの他、ビア配線3V、ビアランド3VL、図11に示すスルーホール配線3TWやスルーホールランド3THLなど、種々の導体パターンが形成されている。上記では、インタポーザ40や配線基板30に形成された複数の導体パターンの配置密度のことを総称して「配線密度」と記載した。上記の密度に関し、以下の説明では、「配線密度」または「導体パターンの配置密度」と記載して説明する。
上記したように、図6に示すインタポーザ40が備える複数の配線4Wは、配線基板30が備える複数の配線3Wより、ファインピッチ(狭ピッチ)で形成されている。図10に示す例では、インタポーザ40の配線4Wの配線幅は配線基板30の配線3Wの配線幅よりも狭い。また、インタポーザ40の場合、平面視において、隣り合う導体パターン間の離間距離が、配線基板30における隣り合う導体パターン間の離間距離より小さい。例えば、図8に示す容量素子CAP1を構成する電極MP1と、電極MP1の周囲に配置される導体プレーン(導体パターン)4PLとの離間距離は、図9に示す配線3Wと配線3Wの周囲に配置される導体プレーン(導体パターン)3PLとの離間距離より小さい。言い換えれば、インタポーザ40に形成された複数の導体パターンの配置密度は、配線基板30に形成された複数の導体パターンの配置密度より高い。
本実施の形態のように、相対的に導体パターンの配置密度が高いインタポーザ40に容量素子CAP1(図7参照)を形成する場合、容量素子の電極間の距離が小さいため、必要な容量を得るための電極MP1の面積を低減できる。例えば、図20に示す容量素子CAPhと同程度の容量を得るためには、図8に示す電極MP1の面積は、図20に示す電極MPhの面積の半分以下で良い。図8に示す例では、電極MP1の平面形状は略円形になっており、その直径は100μm程度である。
上記の通り、本実施の形態によれば、容量素子CAP1が、相対的に導体パターンの配置密度が高いインタポーザ40に容量素子CAP1の電極MP1を形成されているので、半導体装置PKG1全体として、補正回路IMC1の専有面積を低減することができる。このため、高速伝送経路の数を増やしても、半導体装置PKG1の大型化を抑制できる。
上記のように、インタポーザ40に形成された導体パターンの配置密度が配線基板30に形成された導体パターンの配置密度よりも高いことの一態様として、以下のように表現することができる。すなわち、図10に示すように、インタポーザ40の複数の配線層のうち、厚さ方向に隣り合う配線層間の離間距離は、配線基板30の複数の配線層のうち、厚さ方向に隣り合う配線層間の離間距離より短い。
図10において、電極MP1との間に容量が形成される他方の電極として、インタポーザ40の厚さ方向において電極MP1と対向した状態で配置される導体プレーン4PLを考える。図10に示す配線層M5に形成された導体プレーン4PL、および配線層M7に形成された導体プレーン4PLと、配線層M6に形成された電極MP1との間には、容量が形成される。電極MP1と導体プレーン4PLとが互いに対向する部分の面積を一定とした場合、容量素子CAP1の容量値は、配線層M5と配線層のM6の離間距離、あるいは配線層M6と配線層M7の離間距離が短くなる程、大きくなる。逆に言えば、配線層M5と配線層のM6の離間距離、あるいは配線層M6と配線層M7の離間距離が短くなっていれば、電極MP1の面積が小さい場合でも、容量素子CAP1の容量値を大きくすることができる。つまり、インタポーザ40の複数の配線層のうち、厚さ方向に隣り合う配線層間の離間距離は、配線基板30の複数の配線層のうち、厚さ方向に隣り合う配線層間の離間距離より短いので、電極MP1の面積を低減することができる。そして、電極MP1の面積を低減すれば、高速伝送経路の数を増やしても半導体装置PKG1の大型化を抑制できる。
また、インタポーザ40に容量素子CAP1を形成する方法のうち、本実施の形態とは別の方法として、図7に示す分岐部BR1をインタポーザ40に形成する方法が考えられる。この場合、配線基板30において、補正回路IMC1の専有面積を低減させる効果は得られる。
しかし、相対的に導体パターンの配置密度が高いインタポーザ40の配線4Wは、配線基板30の配線3Wと比較して断面積が小さいので、抵抗が大きい。このため、インタポーザ40での信号伝送経路の配線経路距離が長くなると、配線抵抗の大きさに起因する損失(インサーションロス)が大きくなる。したがって、上記インサーションロスを低減する観点からは、インタポーザ40における高速伝送経路SGP1の配線経路距離を短くすることが好ましい。
本実施の形態では、図7に示すように、補正回路IMC1と高速伝送経路SGP1とが接続される分岐部BR1が配線基板30に形成されている。言い換えれば、本実施の形態の高速伝送経路SGP1は、伝送部TP1を介して配線基板30まで引き出され、配線基板30の伝送部TP2の途中で補正回路IMC1と高速伝送経路SGP1とに分岐する。このため、伝送部TP1の配線経路距離は、短くすることができる。例えば、図7に示す例では、伝送部TP1の配線経路距離は、伝送部TP2の配線経路距離より短い。このように相対的に導体パターンの配置密度が高いインタポーザ40に形成された伝送部TP1の配線経路距離を短くすることで、インサーションロスを低減できる。
また、本実施の形態の例では、図7に示すように、補正回路IMC1と高速伝送経路SGP1とが接続される分岐部BR1は、配線基板30が有する複数の配線層のうち、配線層WL2に形成されている。分岐部BR1が、少なくとも配線基板30のどこかに形成されていれば、上記したようにインサーションロスを低減することはできる。したがって、本実施の形態に対する変形例として、図7に示す配線層WL1、WL3、WL4、WL5、および配線層WL6のうちのいずれかに分岐部BR1を設けても良い。
ただし、図5に示す本実施の形態の配線基板30のように、コア絶縁層である絶縁層31Cを厚さ方向に貫通するスルーホール配線3TWを有している場合、スルーホール配線3TWは、配線層WL3および配線層WL4において、大面積の導体パターンであるスルーホールランド3THL(図11参照)に接続される。図11に示すスルーホールランド3THLの面積は、図9に示すビアランド3VLの面積より大きく、例えば4倍以上である。このように大面積のスルーホールランド3THLには、周囲の導体プレーン3PLとの間で形成される寄生容量の値が大きい。このため、図7に示す補正回路IMC1の途中にスルーホールランド3THLが含まれる場合、スルーホールランド3THLによる信号の反射の影響を考慮する必要がある。
したがって、補正回路IMC1によるインピーダンスの整合を制御し易くする観点からは、補正回路IMC1と高速伝送経路SGP1とが接続される分岐部BR1は、図5に示す絶縁層31Cと上面3tとの間の配線層、すなわち、配線層WL1、WL2および配線層WL3のうちのいずれかに形成されていることが好ましい。また、図5に示すように、配線層WL1は、配線基板30の複数の端子3BFが形成される配線層である。このため、図9に示す分岐部BR1とビア配線3Vとを接続する配線3Wのレイアウトのし易さを考慮すると、図5に配線層WL2や配線層WL3に分岐部BR1が形成されていることが好ましい。
また、本実施の形態の例では、図10に示すように、補正回路IMC1の一方の端部に配置される容量素子CAP1の一部を構成する電極MP1は、インタポーザ40が有する複数の配線層のうち、配線層M6に形成されている。電極MP1が、少なくともインタポーザ40のどこかに形成されていれば、上記したように配線基板30における補正回路IMC1の専有面積を低減することはできる。したがって、本実施の形態に対する変形例として、図10に示す配線層M1、M2、M3、M4、M5、M7、M8のうちのいずれかに電極MP1を設けても良い。
ただし、配線層M1は、複数の上面端子42が形成される配線層であり、配線層M2は複数の下面端子43が形成される配線層である。したがって、電極MP1のレイアウトの自由度を向上させる観点からは、電極MP1は、配線層M1と配線層M8の間のいずれかの配線層に形成されていることが好ましい。
また、図10に示す本実施の形態のインタポーザ40のように、コア絶縁層である絶縁層41Cを厚さ方向に貫通するスルーホール配線4TWを有している場合、スルーホール配線4TWは、配線層M4および配線層M5において、大面積の導体パターンであるスルーホールランド4THL(図12参照)に接続される。図12に示すスルーホールランド4THLの面積は、図11に示すスルーホールランド3THLよりは小さいが、例えば直径が100μm程度である。このため、補正回路IMC1による高速伝送経路SGP1のインピーダンス整合の制御のし易さを考慮すると、補正回路IMC1の途中にスルーホールランド4THLが含まれていないことが好ましい。
したがって、補正回路IMC1によるインピーダンス整合を制御し易くする観点からは、容量素子CAP1を構成する電極MP1は、図10に示す絶縁層41Cと下面4bとの間の配線層、すなわち、配線層M5、M6、M7および配線層M8のうちのいずれかに形成されていることが好ましい。
一方、インピーダンスを整合させるために必要な容量値が大きい場合、スルーホールランド4THL(図12参照)の寄生容量をインピーダンス整合用の容量として補助的に利用することができる。例えば、図10に示す電極MP1が、絶縁層41Cと上面4tとの間の配線層、すなわち、配線層M1、M2、M3および配線層M4のうちのいずれかに形成されていれば、補正回路IMC1の配線経路中に、2個以上のスルーホールランド4THLが挿入される。
また、インピーダンスを整合させるために必要な容量値が大きい場合、図13に示す変形例の電極MP2のように、複数の配線層に形成された導体パターンを、ビア配線4Vを介して電気的に接続することにより、容量素子CAP1の一部を構成する電極MP2が形成されていても良い。図13は、図10に対する変形例を示す拡大断面図である。図13に示す電極MP2の面積は、図10に示す電極MP1よりも大きいので、容量素子CAP1の容量値を増加させることができる。また、電極MP2は、配線層M6および配線層M7に跨った状態で形成されているので、各配線層における電極MP2の専有面積の増大を抑制できる。このため、各配線層において、配線レイアウトの自由度が向上する。
また、図8を用いて説明したように、本実施の形態では、容量素子CAP1を構成する電極MP1の形状は、略円形(円形の電極MP1の一部分と円形のビアランド4VLの一部分とが重なった形状)になっている。図8に示すように線状になっていない導体パターンは、細長く線状に延びる例えば配線のような導体パターンと比較して以下のように表現できる。すなわち、電極MP1は、図9に示す配線基板30の伝送部TP2を構成する配線3Wの幅より太い幅を有する導体パターンである。また、電極MP1は、インタポーザ40の配線4W(図10参照)の幅よりも太い幅を有する。
ただし、電極MP1の形状には種々の変形例がある。例えば、図14に示す電極MP3のように、線状に延びる導体パターンである電極MP3が、上記した電極MP1と置き換えられても良い。図14は、図8に対する変形例である容量素子を構成する電極の導体パターンを示す拡大平面図である。図14に示す電極MP3のように、線状に延びる導体パターンの場合でも、誘電体(例えば図10に示す絶縁層41)を介して対向配置される導体パターンの面積に応じて、容量が形成される。ただし、電極MP1を線状に延びる導体パターンにする場合、導体パターンの一方の端部は、他の導体パターンとは分離された状態で終端していることが好ましい。
図14に示す電極MP3は、以下のように説明できる。すなわち、電極MP3は、補正回路IMC1において、分岐部BR1(図7参照)側に配置される端部(第1端部)EDG1を有する。また、電極MP3は、端部EDG1の反対側において、電極MP1以外の導体パターンと離間して配置される端部EDG2を有する。また、電極MP3は、端部EDG1と端部EDG2とを接続する延在部WRP1を有する。
延在部WRP1の幅(延在方向に対して直交する方向の長さ)は、特に限定されないが、例えば図14に示す例では、図9に示す配線3Wの幅以下である。このように、延在部WRP1の幅が細くても、延在部WRP1の延びる長さが十分に長ければ、容量の値を大きくすることができる。
また、電極MP3のように、細長く延びる導体パターンにより容量素子CAP1を形成する場合、図14に示すように延在部WRP1の一部が曲がっていても良い(図14では、屈曲する例を示しているが、湾曲していても良い)。延在部WRP1は、途中で曲げることが可能なので、図8に示す電極MP1と比較して、多数の補正回路IMC1を配置する時に、補正回路IMC1のレイアウトの自由度が高い。なお、図示は省略するが、電極MP3は、図14に示すように延在部WRP1の途中が曲がっていても良いが、変形例として、延在部WRP1が曲がらずに直線的に延びていても良い。
また、本実施の形態では、図2に示すように、差動信号が伝送される高速伝送経路SGP1を取り上げて説明している。図14に示す例では差動信号伝送経路DSpに接続される補正回路IMC1と、差動信号伝送経路DSnに接続される補正回路IMC1とは、それぞれ互いに沿うように延びている。また、図14に示すように、一方の差動信号伝送経路DSpに接続される電極MP3の延在部WRP1の一部が曲がっている場合には、他方の差動信号伝送経路DSnに接続される電極MP3の延在部WRP1の一部も同様に曲がっていても良い。ただし、補正回路IMC1は、差動信号伝送経路DSn、DSpとは異なり、必要な容量素子が形成できれば、必ずしも並走していなくても良い。例えば、図示は省略するが、差動信号伝送経路DSpに接続される補正回路IMC1と、差動信号伝送経路DSnに接続される補正回路IMC1との間に、基準電位を供給する配線が配置されていても良い。また例えば、差動信号伝送経路DSpに接続される補正回路IMC1と、差動信号伝送経路DSnに接続される補正回路IMC1とが、互いに異なる方向に向かって延びていても良い。
また、図7に示すように、高速伝送経路SGP1に接続される補正回路IMC1は、伝送部TP1を介して配線基板30まで引き出され、配線基板30の伝送部TP2の途中で補正回路IMC1と高速伝送経路SGP1とに分岐する。これにより、相対的に配線抵抗が大きいインタポーザ40における高速伝送経路SGP1の配線経路距離を短くしている。
しかし、図2に示す高速伝送経路SGP1の数を増加させるためには、多数の高速伝送経路のうちの一部において、図6に示すインタポーザ40の内部で、配線の引き回しを行う必要が生じる場合がある。このような場合、インタポーザ40の内部での配線経路距離が長くなる高速伝送経路では、配線経路の容量成分(C)と抵抗成分(R)の積(CR積)で規定される時定数に応じて、入出力用の素子の端子端や補正回路IMCの容量素子での信号反射のタイミングがずれる。詳しくは、インタポーザ40の配線4W(図6参照)は、配線基板30の配線3W(図6参照)とよりも断面積が小さいために、配線抵抗が大きく、信号反射のタイミングが遅くなる。このため、インピーダンス整合用の容量素子から入出力用の素子の端子端までの距離を短くする必要がある。
そこで、図15に示す変形例のように、複数の高速伝送経路のうちの一部について、インタポーザ40の内部で容量素子CAP2に接続しても良い。図15は、図7に対する変形例である半導体装置において、高速伝送経路のレイアウトの例を模式的に示す説明図である。図15に示す半導体装置PKG3は、複数の高速伝送経路のうちの一部が、インタポーザ40の内部で補正回路IMC2の容量素子CAP2に接続されている点で図7に示す半導体装置PKG1と相違する。図15に示す高速伝送経路SGP3に接続される補正回路IMC2は、配線基板30には形成されず、インタポーザ40の内部で接続している点で補正回路IMC1と相違する。
詳しくは、半導体装置PKG3は、図7を用いて説明した高速伝送経路SGP1とは別に、半導体チップ10に接続される高速伝送経路SGP3を有する。高速伝送経路SGP3は、半導体チップ10とインタポーザ40とを電気的に接続する接続部CP4(第3接続部)を有する。接続部CP4は、半導体チップ10のパッド1PD、バンプ電極1SB、およびインタポーザ40の上面端子42を含む接続部分である。また、高速伝送経路SGP3は、インタポーザ40と配線基板30とを接続する接続部(第4接続部)CP5を有する。接続部CP5は、インタポーザ40の下面端子43、バンプ電極4SB、および配線基板30の端子3BFを含む接続部分である。また、高速伝送経路SGP3は、配線基板30の下面3bに形成された外部端子部CP6を有する。外部端子部CP6は、配線基板のランド3LDおよび半田ボールSBを含む接続部分である。また、高速伝送経路SGP3は、インタポーザ40に設けられ、接続部CP4と接続部CP5とを電気的に接続する伝送部(第3伝送部)TP3と、配線基板30に設けられ、接続部CP5と外部端子部CP6とを電気的に接続する伝送部(第4伝送部)TP4と、を有する。また、高速伝送経路SGP3には、一方の端部が伝送部TP3の途中の分岐部(第2分岐部)BR2に接続され、かつ他方の端部が容量素子(第2容量素子)CAP2に接続された補正回路(第2回路部)IMC2が接続されている。そして、補正回路IMC2の容量素子CAP2は、インタポーザ40に接続されている。
図15に示す伝送部TP3の配線経路距離は、伝送部TP1の配線経路距離より長い。このため、高速伝送経路SGP3は、高速伝送経路SGP1と比較して、配線抵抗による信号の損失(インサーションロス)が大きい。したがって、半導体装置PKG3における信号の損失を低減する観点からは、高速伝送経路SGP3は、高速伝送経路SGP1と比較して、全体の配線経路距離が短くなっていることが好ましい。例えば、図15に示す例では、伝送部TP4の配線経路距離は、伝送部TP2の配線経路距離より短い。また、伝送部TP3と伝送部TP4との配線経路距離の和は、伝送部TP1と伝送部TP2との配線経路距離の和よりも短い。これにより、高速伝送経路SGP3全体としてのインサーションロスを低減できる。
また、図示は省略するが、半導体装置PKG3は、複数の高速伝送経路SGP1および複数の高速伝送経路SGP3を有している。この時、相対的にインサーションロスが少ない、高速伝送経路SGP1の数は、高速伝送経路SGP3の数より多いことが好ましい。
なお、図15では、補正回路IMC2が伝送部TP3の途中に接続されていることを明示的に示すため、補正回路IMC2が分岐部BR2において、分岐している実施態様を示している。しかし、インタポーザ40に補正回路IMC2の全体を形成する場合には、高速伝送経路SGP3と補正回路IMC2とを分岐させなくても良い。例えば、図16に示す例のように、伝送部TP3の途中に、容量素子CAP2の一部を構成する電極MP4が挿入されていても良い。また、図示は省略するが、図15に示す変形例と、図14を用いて説明した変形例とを組み合わせても良い。すなわち、図15に示す容量素子CAP2を構成する電極として、図14に示す電極MP2のように線状に延びる導体パターンを用いても良い。
また、図10では、コア絶縁層である絶縁層41Cを有するインタポーザ40を用いる実施態様について説明した。図10に対する変形例として、例えば図17に示す半導体装置PKG4のように、半導体基板を基材とするインタポーザ40Aを有する半導体装置であっても良い。図17は、図10に対する変形例を示す拡大断面図である。また、図18は図17に対する変形例を示す拡大断面図である。
図17に示す半導体装置PKG4が有するインタポーザ40Aは、主面45tを有する基板(半導体基板、基材)45、および基板45を厚さ方向に貫通する複数の貫通電極4TSVを有する点で、図10に示すインタポーザ40と相違する。また、インタポーザ40Aは、図10に示す絶縁層41Cおよび複数のスルーホール配線4TWを有していない点で、インタポーザ40と相違する。
インタポーザ40Aが備える基板45は、半導体材料から成る基材であって、本実施の形態では、例えば珪素(Si)から成る。シリコンから成る基板をシリコン基板と呼ぶ場合もある。シリコン基板は、半導体ウエハの製造プロセスにおいて広く利用される。また、基板45上に積層される複数の配線層M1、M2、M3、および配線層M4は、半導体ウエハ上に配線層を積層し、回路を形成する技術を利用して形成される。このため、配線層M1、M2、M3、および配線層M4を構成する複数の配線4Wを含む導体パターンは、配線基板30よりもファインピッチ(狭ピッチ)で形成されている。
また、インタポーザ40Aは、基板45を厚さ方向(主面45tおよび下面4bのうち、一方の面から他方の面に向かう方向)に貫通する複数の貫通電極4TSVを備えている。複数の貫通電極4TSVは、基板45を厚さ方向に貫通するように形成された貫通孔に例えば銅(Cu)などの導体を埋め込むことにより形成された導電経路である。複数の貫通電極4TSVのそれぞれは、一方の端部が下面端子43に接続され、他方の端部が配線層M2、M3、M4の配線4Wを介して上面端子42に接続されている。
半導体基板を利用したインタポーザ40Aに図7を用いて説明した容量素子CAP1が設けられた実施態様としては、例えば図17に示す構成がある。図17に示す例では、基板45とインタポーザ40Aの上面4tとの間に積層された複数の配線層のうちのいずれかの配線層(図17では配線層M4)に容量素子CAP1の一方の電極MP5を構成する導体パターン(第1導体パターン)が形成されている。電極MP5は、例えば、図8に示す電極MP1、または図14に示す電極MP3と同様の形状にすることができる。容量素子CAP1の容量は、平面視において、電極MP5の周囲に配置された導体パターン(図17に示す例では配線層M4に形成された導体プレーン4PL)と、電極MP5との間の容量結合により形成される。また、容量素子CAP1の容量は、電極MP5と厚さ方向に重なる位置に配置された導体パターン(図17に示す例では、配線層M3に形成された導体プレーン4PL)と、電極MP5との間の容量結合により形成される。
また、電極MP5は、インタポーザ40Aが有する複数の貫通電極4TSVのうちの一部(第1貫通電極)を介して、高速伝送経路SGP1(分岐部BR1)と電気的に接続されている。言い換えれば、補正回路IMC1の容量素子CAP1は、インタポーザ40Aが有する複数の貫通電極4TSVのうちの一部(第1貫通電極)を介して、高速伝送経路SGP1(分岐部BR1)と電気的に接続されている。また、補正回路IMC1の容量素子CAP1は、基板45の主面45tとインタポーザ40Aの上面4tとの間に配置された配線層に形成された電極(第1導体パターン)MP5を含んでいる。
なお、図17に示す例では、電極MP5が配線層M4に形成されているが、電極MP5は、配線層M2または配線層M3に形成されていても良い。また、電極MP5が配線層M1に形成されていても良いが、配線層M1は、複数の上面端子42が形成される配線層なので、電極MP5のレイアウトの自由度を向上させる観点からは、電極MP5が配線層M2、M3、M4に形成されていることが好ましい。また、図13を用いて説明した電極MP2と同様に、図17に示す電極MP5は、複数の配線層に亘って形成され、ビア配線4V(図13参照)を介して互いに接続されていても良い。ただし、インタポーザ40Aが備える複数の配線層のうち、複数の下面端子43が形成された配線層M5に電極MP5を形成しても、十分な容量を得ることが難しい。
また、図17に示す容量素子CAP1のレイアウトに対するさらなる変形例として、図18に示す実施態様も考えられる。図18に示す半導体装置PKG5が有するインタポーザ40Bは、基板45の主面45t側から下面4bに向かって延びる導体パターンMP6を有している点で、図17に示す半導体装置PKG4が有するインタポーザ40Aと相違する。上記以外の点は、半導体装置PKG5は、図17に示す半導体装置PKG4と同様なので、重複する説明は省略する。
図18に示すインタポーザ40Bが有する導体パターンMP6は、容量素子CAP1の電極として機能する。基板45は、母材である半導体材料に、不純物がドープされており、不純物に起因してp型(ポジティブ型)またはn型(ネガティブ型)の導電特性を有する。そして、不純物がドープされた半導体基板に金属などの導体材料を埋め込んだ場合、導体材料と基板45との間に寄生容量が生じる。したがって、図18に示すインタポーザ40Bが有する導体パターンMP6と基板45との間には寄生容量が形成され、この寄生容量を補正回路IMC1の容量素子CAP1の一部として利用することができる。本実施の形態のように、導体パターンMP6を容量素子CAP1の一部として利用する方法は、電極MP5の面積を大きくすることが難しい場合に特に有効である。
また、導体パターンMP6は、電極MP5(配線4Wとして機能させても良い)を介して、高速伝送経路SGP1(分岐部BR1)と電気的に接続されている。これにより、導体パターンMP6を補正回路IMC1の一方の端部に配置される容量素子CAP1の一部として利用できる。言い換えれば、補正回路IMC1の容量素子CAP1は、基板45の主面45t側からインタポーザ40Bの下面4b側に向かって延び、電極MP5を介して高速伝送経路SGP1と電気的に接続される導体パターンMP6を含んでいる。
なお、図18に示す複数の貫通電極4TSVのうち、補正回路IMC1の一部を構成する貫通電極4TSVは、導体パターンMP6と同様に容量素子CAP1の一部として機能する。ただし、貫通電極4TSVは、少なくとも下面端子43に接続されていなければならないので、導体パターンMP6のように、基板45の主面45tと下面4bとの間で止めることが難しい。したがって、容量素子CAP1の容量値を制御する観点からは、電極MP5や導体パターンMP6を用いることが好ましい。
また、導体パターンMP6を容量素子CAP1の一部として機能させる場合、導体パターンMP6の深さ(主面45tから下面4bに向かう方向の長さ)は、長い方が良い。例えば、図18に示す例では、導体パターンMP6の長さは、基板45の厚さ(主面45tから下面4bまでの距離)の半分以上である。言い換えれば、導体パターンMP6の先端部の位置は、基板45の主面45tよりもインタポーザ40Bの下面4bに近い位置に存在する。
また、図7では、インタポーザ40上に一つの半導体チップ10が搭載された実施態様について説明した。しかし、インタポーザ40上に搭載される半導体チップ(半導体部品)の数は、一つには限定されず、図19に示す半導体装置PKG6のように、複数の半導体チップ(半導体部品)10がインタポーザ40C上に搭載されていても良い。図19は、図7に対する変形例である半導体装置において、複数の高速伝送経路および、半導体部品間を接続する信号伝送経路のレイアウトの例を模式的に示す説明図である。
図19に示す半導体装置PKG6は、インタポーザ40C上に複数の半導体チップ(半導体部品)10が搭載されている点で図7に示す半導体装置PKG1と相違する。半導体装置PKG6は、例えば、記憶回路(メモリ回路)を有するメモリチップ(メモリパッケージ)である半導体チップ(半導体部品)10Aと、メモリ回路の動作を制御する制御回路を有する制御回路を有するロジックチップ(ロジックパッケージ)である半導体チップ(半導体部品)10Bと、を有する。半導体チップ10Bは、上記した制御回路の他、メモリ回路と信号の入出力を行う内部インタフェース回路を有する。また半導体チップ10Bは、半導体装置PKG6の外部の機器(例えば図1に示す半導体装置PKG2)との間で信号伝送を行う、外部インタフェース回路を有する。
一方、メモリチップである半導体チップ10Aは、ロジックチップである半導体チップ10Bとの間で信号の入出力を行う内部インタフェース回路を有する。また、半導体チップ10Aは、主に半導体チップ10Bとの間で信号の入出力を行い、外部機器との間での信号の送受信は、殆ど行わない(あるいは全く行わない)。したがって、半導体チップ10Aに接続される信号伝送経路の殆ど(少なくとも半分以上であって、全ての場合もある)は、半導体チップ10Bとの間で信号を伝送する、信号伝送経路SGP4である。言い換えれば、半導体チップ10Aは、複数の信号伝送経路SGP4を介して、半導体チップ10Bと電気的に接続されている。
ここで、信号伝送経路SGP4の信号品質の低下を抑制する観点からは、信号伝送経路SGP4の配線経路距離は短い方が良い。そこで、図19に示す例では、コア絶縁層である絶縁層41Cと上面4tとの間に位置する配線層M2、M3、M4には、優先的に信号伝送経路SGP4を配置している。言い換えれば、複数の信号伝送経路SGP4のそれぞれは、絶縁層41Cと下面4bとの間に位置する配線層M5、M6、M7には形成されていない。また、複数の信号伝送経路SGP4のそれぞれは、スルーホール配線4TWには接続されていない。
一方、インタポーザ40Cに形成された複数の容量素子CAP1を構成する複数の電極MP1(図8参照)のそれぞれは、絶縁層41Cと下面4bとの間に位置する配線層M5、M6、M7に形成されている。図19に示す例では、複数の信号伝送経路SGP4のそれぞれは、配線層M5、M6、M7には形成されていないので、複数の容量素子CAP1を形成するスペースを確保できる。逆に言えば、図19に示す例では、インタポーザ40Cに形成された複数の容量素子CAP1を構成する複数の電極MP1(図8参照)のそれぞれは、配線層M2、M3、M4には形成されていないので、配線層M2、M3、M4において、信号伝送経路SGP4の配線リソースを増加させることができる。
なお、上記では、図19では、複数の信号伝送経路SGP4のそれぞれが、絶縁層41Cと下面4bとの間に位置する配線層M5、M6、M7には形成されていない実施態様について説明した。しかし、複数の信号伝送経路SGP4のそれぞれが、配線層M2、M3、M4のそれぞれに優先的に形成されていれば良い。したがって、複数の信号伝送経路SGP4のうちの一部が配線層M5、M6、M7のうちのいずれかに形成されていても良い。この場合、複数の信号伝送経路SGP4のうち配線層M5、M6、M7のうちのいずれかを経由する信号伝送経路SGP4の数は、配線層M5、M6、M7のそれぞれを経由しない信号伝送経路SGP4の数よりも少ないことが好ましい。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、インタポーザ上に半導体チップが搭載された実施態様を取り上げて説明したが、インタポーザ上に、半導体チップが内蔵された半導体パッケージ(半導体部品)を搭載しても良い。
また、例えば、上記した補正回路に含まれる容量素子を構成する電極の平面形状には、図8に示す略円形の導体パターンや図14に示す線状の導体パターンの他、種々の変形例がある。例えば、多角形、あるいは複数の図形を組み合わせた形状であっても良い。
また、例えば、上記の通り種々の変形例について説明したが、上記で説明した各変形例同士を組み合わせて適用することができる。
1PD パッド(電極、チップ電極、電極パッド、表面電極、部品電極)
1SB バンプ電極
3b 下面(第1裏面)
3BF 端子(ボンディングパッド、ボンディングリード、チップ接続用端子)
3Cb 下面
3Ct 上面
3LD ランド(外部端子、電極、外部電極)
3PL 導体プレーン(導体パターン)
3s 側面
3t 上面(第1表面)
3THL スルーホールランド
3TW スルーホール配線
3V ビア配線
3VL ビアランド
3W 配線
4b 下面(第2裏面)
4PL 導体プレーン(導体パターン)
4SB バンプ電極
4s 側面
4t 上面(第2表面)
4THL スルーホールランド
4TSV 貫通電極
4TW スルーホール配線
4V ビア配線
4VL ビアランド
4W 配線
10、10A、10B、20 半導体チップ(半導体部品)
10b 裏面(主面、下面)
10s 側面
10t 表面(主面、上面)
11 シリコン基板(基板、基材、半導体基板)
11t 主面
12 配線層
13 パッシベーション膜
30 配線基板、30h(基板、パッケージ基板)
31、31B、31T 絶縁層
31C 絶縁層(コア材、コア絶縁層)
40、40A、40B インタポーザ(基板、中継基板)
41 絶縁層
41b 下面
41C コア層(コア材、コア絶縁層、絶縁層)
41t 上面
42 上面端子(ボンディングパッド、端子、半導体部品搭載面側端子、部品接続用端子)
43 下面端子(端子、半田接続用パッド、ランド、配線基板接続用端子)
45 基板(半導体基板、基材)
45t 主面
BR1、BR2 分岐部
CAP1、CAP2、CAPh 容量素子
CP1、CP2、CP4、CP5 接続部
CP3、CP6 外部端子部(接続部)
DSn、DSp 差動信号伝送経路
EDG1、EDG2 端部
EDV1 電子装置(電子機器)
IMC、IMC1、IMC2 補正回路(回路部)
M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8 配線層
MB1 配線基板(マザーボード、実装基板)
MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MPh 電極(導体パターン)
MP6 導体パターン
PKG1、PKG2、PKG3、PKG4、PKG5、PKG6 半導体装置
Rx、RxL、Tx、TxL 電極(電極パッド)
SB 半田ボール(半田材、外部端子、電極、外部電極)
SGP1、SGP3 高速伝送経路
SGP、SGP4 信号伝送経路
SGP2 低速伝送経路
TP1、TP2、TP2、TP3、TP4 伝送部
WL1、WL2、WL3、WL4、WL5、WL6 配線層
WRP1 延在部

Claims (18)

  1. 第1表面、および前記第1表面の反対側に位置する第1裏面を備える第1基板と、
    第2表面、および前記第2表面の反対側に位置する第2裏面を備え、前記第1基板の前記第1表面と前記第2裏面とが対向した状態で前記第1基板に搭載される第2基板と、
    前記第2基板の前記第2表面上に搭載され、第1信号伝送経路が接続された第1半導体部品と、
    を有し、
    前記第1信号伝送経路は、
    前記第1半導体部品と前記第2基板とを電気的に接続する第1接続部と、
    前記第2基板と前記第1基板とを接続する第2接続部と、
    前記第1基板の前記第1裏面に形成された第1外部端子部と、
    前記第2基板に設けられ、前記第1接続部と前記第2接続部とを電気的に接続する第1伝送部と、
    前記第1基板に設けられ、前記第2接続部と前記第1外部端子部とを電気的に接続する第2伝送部と、
    を有し、
    前記第1信号伝送経路には、一方の端部が前記第2伝送部の途中の第1分岐部に接続され、かつ他方の端部が第1容量素子に接続された第1回路部が接続され、
    前記第1容量素子は、前記第2基板に形成されている、半導体装置。
  2. 請求項1において、
    前記第1基板と前記第2基板のそれぞれは、複数の導体パターンを有し、
    前記第2基板における前記複数の導体パターンの配置密度は、前記第1基板における前記複数の導体パターンの配置密度よりも高い、半導体装置。
  3. 請求項2において、
    前記第1伝送部の配線経路距離は、前記第2伝送部の配線経路距離より短い、半導体装置。
  4. 請求項3において、
    前記第1基板は、第1コア絶縁層、前記第1コア絶縁層を厚さ方向に貫通する第1スルーホール配線、および前記第1スルーホール配線に接続される第1スルーホールランドを有し、
    前記第1容量素子を構成する第1電極の面積は、前記第1スルーホールランドの面積より小さい、半導体装置。
  5. 請求項3において、
    前記第1基板は、第1コア絶縁層、前記第1コア絶縁層を厚さ方向に貫通する第1スルーホール配線、前記第1コア絶縁層と前記第1表面との間に位置する第1配線層、および前記第1コア絶縁層と前記第1裏面との間に位置する第2配線層を有し、
    前記第1信号伝送経路の前記第1分岐部は、前記第1基板の前記第1配線層に形成されている、半導体装置。
  6. 請求項5において、
    前記第2基板は、第2コア絶縁層、前記第2コア絶縁層を厚さ方向に貫通する第2スルーホール配線、前記第2コア絶縁層と前記第2表面との間に位置する第3配線層、および前記第2コア絶縁層と前記第2裏面との間に位置する第4配線層を有し、
    前記第1回路部の前記第1容量素子を構成する第1電極は、前記第2基板の前記第4配線層に形成されている、半導体装置。
  7. 請求項1において、
    前記第2基板は、複数の配線層を有し、
    前記第1容量素子を構成する第1電極は、前記第2基板の前記複数の配線層に形成され、かつ、前記複数の配線層を電気的に接続するビア配線を介して接続されている、半導体装置。
  8. 請求項1において、
    前記第1容量素子を構成する第1電極は、前記第1基板の前記第2伝送部を構成する配線の幅より太い幅を有する導体パターンである、半導体装置。
  9. 請求項1において、
    前記第1容量素子を構成する第1電極は、
    前記第1分岐部側に配置される第1端部と、
    前記第1端部の反対側において、前記第1電極以外の導体パターンと離間して配置される第2端部と、
    前記第1端部と前記第2端部とを接続する延在部と、
    を有する導体パターンである、半導体装置。
  10. 請求項1において、
    前記第1基板および前記第2基板のそれぞれは、複数の配線層を有し、
    前記第2基板の前記複数の配線層のうち、厚さ方向に隣り合う配線層間の離間距離は、前記第1基板の前記複数の配線層のうち、厚さ方向に隣り合う配線層間の離間距離より短い、半導体装置。
  11. 請求項10において、
    前記第1基板は、第1コア絶縁層、前記第1コア絶縁層を厚さ方向に貫通する第1スルーホール配線、および前記第1スルーホール配線に接続される第1スルーホールランドを有し、
    前記第1容量素子を構成する第1電極の面積は、前記第1スルーホールランドの面積より小さい、半導体装置。
  12. 請求項1において、
    前記第1半導体部品には、前記第1信号伝送経路の他、第2信号伝送経路が接続され、
    前記第2信号伝送経路は、
    前記第1半導体部品と前記第2基板とを電気的に接続する第3接続部と、
    前記第2基板と前記第1基板とを接続する第4接続部と、
    前記第1基板の前記第1裏面に形成された第2外部端子部と、
    前記第2基板に設けられ、前記第3接続部と前記第4接続部とを電気的に接続する第3伝送部と、
    前記第1基板に設けられ、前記第4接続部と前記第2外部端子部とを電気的に接続する第4伝送部と、
    を有し、
    前記第2信号伝送経路の前記第3伝送部の配線経路中に第2容量素子が接続されている、半導体装置。
  13. 請求項12において、
    前記第3伝送部の配線経路距離は前記第1伝送部の配線経路距離より長い、半導体装置。
  14. 請求項13において、
    前記第4伝送部の配線経路距離は、前記第2伝送部の配線経路距離より短い、半導体装置。
  15. 請求項1において、
    前記第2基板は、
    前記第2裏面、および前記第2裏面の反対側の主面を有する半導体基板と、
    前記主面と前記第2表面との間に配置された配線層と、
    前記半導体基板の前記主面および前記第2裏面のうち、一方から他方までを貫通する状態で配置される複数の貫通電極と、
    を有し、
    前記第1回路部の前記第1容量素子は、
    前記複数の貫通電極のうちの第1貫通電極を介して前記第1信号伝送経路と電気的に接続され、かつ、前記配線層に形成された第1導体パターンを含む、半導体装置。
  16. 請求項15において、
    前記第1回路部の前記第1容量素子は、
    前記半導体基板の前記主面側から前記第2裏面側に向かって延び、前記第1導体パターンを介して前記第1信号伝送経路と電気的に接続される第2導体パターンを含む、半導体装置。
  17. 請求項1において、
    前記第2基板の前記第2表面上には、複数の第2信号伝送経路を介して前記第1半導体部品と電気的に接続された第2半導体部品が搭載され、
    前記第2基板は、第1コア絶縁層、前記第1コア絶縁層を厚さ方向に貫通する複数の第1スルーホール配線、前記第1コア絶縁層と前記第2表面との間に位置する第1配線層、および前記第1コア絶縁層と前記第2裏面との間に位置する第2配線層を有し、
    前記複数の第2信号伝送経路は、前記複数の第1スルーホール配線および前記第2配線層には形成されず、
    前記第1回路部の前記第1容量素子を構成する第1電極は、前記第2基板の前記第2配線層に形成されている、半導体装置。
  18. 第1表面、および前記第1表面の反対側に位置する第1裏面を備える第1基板と、
    第2表面、および前記第2表面の反対側に位置する第2裏面を備え、前記第1基板の前記第1表面と前記第2裏面とが対向した状態で前記第1基板に搭載される第2基板と、
    前記第2基板の前記第2表面上に搭載され、複数の第1信号伝送経路が接続された第1半導体部品と、
    前記第2基板の前記第2表面上に搭載され、複数の第2信号伝送経路を介して前記第1半導体部品と電気的に接続された第2半導体部品と、
    を有し、
    前記複数の第1信号伝送経路のそれぞれは、
    前記第1半導体部品と前記第2基板とを電気的に接続する第1接続部と、
    前記第2基板と前記第1基板とを接続する第2接続部と、
    前記第1基板の前記第1裏面に形成された第1外部端子部と、
    前記第2基板に設けられ、前記第1接続部と前記第2接続部とを電気的に接続する第1伝送部と、
    前記第1基板に設けられ、前記第2接続部と前記第1外部端子部とを電気的に接続する第2伝送部と、
    を有し、
    前記複数の第1信号伝送経路のそれぞれには、一方の端部が前記第2伝送部の途中の第1分岐部に接続され、かつ他方の端部が第1容量素子に接続された第1回路部が接続され、
    前記第2基板は、第1コア絶縁層、前記第1コア絶縁層を厚さ方向に貫通する複数の第1スルーホール配線、前記第1コア絶縁層と前記第2表面との間に位置する第1配線層、および前記第1コア絶縁層と前記第2裏面との間に位置する第2配線層を有し、
    前記複数の第2信号伝送経路は、前記複数の第1スルーホール配線および前記第2配線層には形成されず、
    前記第1回路部の前記第1容量素子を構成する第1電極は、前記第2基板の前記第2配線層に形成されている、半導体装置。
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