JP2019205122A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2019205122A
JP2019205122A JP2018100638A JP2018100638A JP2019205122A JP 2019205122 A JP2019205122 A JP 2019205122A JP 2018100638 A JP2018100638 A JP 2018100638A JP 2018100638 A JP2018100638 A JP 2018100638A JP 2019205122 A JP2019205122 A JP 2019205122A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
wiring
terminal
electrode pad
chip component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018100638A
Other languages
English (en)
Inventor
修一 仮屋崎
Shuichi Kariyazaki
修一 仮屋崎
和之 中川
Kazuyuki Nakagawa
和之 中川
土屋 恵太
Keita Tsuchiya
恵太 土屋
洋介 桂
Yosuke Katsura
洋介 桂
晋二 片山
Shinji Katayama
晋二 片山
中條 徳男
Tokuo Nakajo
徳男 中條
正義 柳生
Masayoshi Yagyu
正義 柳生
植松 裕
Yutaka Uematsu
裕 植松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2018100638A priority Critical patent/JP2019205122A/ja
Priority to US16/405,644 priority patent/US10763214B2/en
Publication of JP2019205122A publication Critical patent/JP2019205122A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5383Multilayer substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49822Multilayer substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49838Geometry or layout
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5386Geometry or layout of the interconnection structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64Impedance arrangements
    • H01L23/66High-frequency adaptations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/0298Arrangement for terminating transmission lines
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • H05K1/0243Printed circuits associated with mounted high frequency components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • H05K1/0246Termination of transmission lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6605High-frequency electrical connections
    • H01L2223/6611Wire connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6605High-frequency electrical connections
    • H01L2223/6638Differential pair signal lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6644Packaging aspects of high-frequency amplifiers
    • H01L2223/6655Matching arrangements, e.g. arrangement of inductive and capacitive components
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/0401Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13075Plural core members
    • H01L2224/1308Plural core members being stacked
    • H01L2224/13082Two-layer arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • H01L2224/131Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • H01L2224/131Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13147Copper [Cu] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • H01L2224/131Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13155Nickel [Ni] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16227Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16235Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a via metallisation of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/2919Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253Bump and layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81191Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818Bonding techniques
    • H01L2224/81801Soldering or alloying
    • H01L2224/81815Reflow soldering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8385Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9212Sequential connecting processes
    • H01L2224/92122Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
    • H01L2224/92125Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222Sequential connecting processes
    • H01L2224/92222Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
    • H01L2224/92225Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L24/80 - H01L24/90
    • H01L24/92Specific sequence of method steps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93Batch processes
    • H01L24/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1517Multilayer substrate
    • H01L2924/15192Resurf arrangement of the internal vias
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/171Frame
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • H01L2924/1815Shape
    • H01L2924/1816Exposing the passive side of the semiconductor or solid-state body
    • H01L2924/18161Exposing the passive side of the semiconductor or solid-state body of a flip chip
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/1904Component type
    • H01L2924/19042Component type being an inductor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/1904Component type
    • H01L2924/19043Component type being a resistor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19105Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/11Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/111Pads for surface mounting, e.g. lay-out
    • H05K1/112Pads for surface mounting, e.g. lay-out directly combined with via connections
    • H05K1/113Via provided in pad; Pad over filled via
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09218Conductive traces
    • H05K2201/09227Layout details of a plurality of traces, e.g. escape layout for Ball Grid Array [BGA] mounting
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10431Details of mounted components
    • H05K2201/10507Involving several components
    • H05K2201/10522Adjacent components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10674Flip chip

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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は、配線基板を介して電気的に接続される、半導体チップCHP1と、チップ部品CHP3と、を有する。半導体チップCHP1は、入出力回路IOP1と、入出力回路IOP1に電気的に接続され、信号SG1を伝送する電極(電極パッド)Txと、を有する。チップ部品CHP3は、複数種類の受動素子を含み、信号SG1の信号波形を補正するイコライザ回路EQCと、イコライザ回路EQCに電気的に接続される電極(電極パッド)4PD1と、を有する。半導体チップCHP1の信号電極Txからチップ部品CHP3の電極4PD1に至る経路距離LP1は、信号SG1の波長に対して1/16以上、かつ、3.5/16以下である。【選択図】図10

Description

本発明は、半導体装置に関し、例えば、高速で信号を伝送する半導体チップを備える半導体装置に適用して有効な技術に関する。
特許文献1(特開2006―254303号公報)には、半導体チップが搭載される配線基板上にインダクタ部品および抵抗部品が搭載された半導体装置が記載されている。
特許文献2(特開2006―270935号公報)には、配線基板の配線パターンを利用して、高インピーダンスの素子が形成された半導体装置が記載されている。
特開2006―254303号公報 特開2006―270935号公報
本願発明者は、半導体装置の性能を向上させる技術開発を行っている。この一環として、配線基板上に搭載された半導体チップに入力される信号、あるいは半導体チップから出力される信号を高速で伝送する技術開発に取り組んでいる。例えば、信号伝送経路や信号波形を補正する回路を高密度で実装する技術について検討を行い、改善の余地があることが判った。
例えば、信号伝送経路のデータレートを上げる場合、信号波形の波形品質に対する要求レベルが高い。このため、信号伝送経路に信号波形を補正する回路を接続する必要がある。しかし、信号伝送経路に信号波形を補正する回路が接続される場合、補正回路の配置スペースを確保する必要があり、複数の信号伝送経路の実装密度を低下させる原因になる。
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は、配線基板を介して電気的に接続される、第1半導体チップと、第1チップ部品と、を有する。上記第1半導体チップは、第1回路と、上記第1回路に電気的に接続され、第1信号を伝送する第1電極パッドと、を有する。上記第1チップ部品は、複数種類の受動素子を含み、上記第1信号の信号波形を補正する第2回路と、上記第2回路に電気的に接続される第2電極パッドと、を有する。上記第1半導体チップの上記第1電極パッドから上記第1チップ部品の上記第2電極パッドに至る経路距離は、上記第1信号の波長に対して1/16以上、かつ、3.5/16以下である。
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。
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に示す二個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線に沿った断面図である。 図5に示す半導体チップの電極配置面の平面図である。 図5に示すチップ部品の電極配置面の平面図である。 信号波形の立ち上がりを急峻にする回路の一例を示す回路図である。 図8に示す回路に信号電流を流した時に、反射波の影響により信号波形の立ち上がりが急峻になった状態を模式的に示す説明図である。 半導体チップの電極パッドやチップ部品の電極パッドにおける信号の反射を利用して、信号のゲインを増幅させる回路のイメージを示す説明図である。 図10に示す増幅回路によりアイパターンの一部の幅が大きくなったイメージを示す説明図である。 図3に示す配線基板の最上層の絶縁膜を取り除いた状態を示す平面図である。 図12のA部の拡大平面図である。 図13のA−A線に沿った拡大断面図である。 図13に示す配線基板の第2配線層の拡大平面図である。 図14に対する変形例である半導体装置の拡大断面図である。 図3のB部の拡大平面図である。 図12に示す配線基板の第2層目の配線層の平面図である。 図12に示す配線基板の第3層目の配線層の平面図である。 図12に示す配線基板の第4層目の配線層の平面図である。 図12に示す配線基板の第5層目の配線層の平面図である。 図5に示す半導体装置の製造フローの一例を示す説明図である。 図5に示す半導体チップ搭載工程およびチップ部品搭載工程を説明する拡大断面図である。 図5に示すリフロー工程を説明する拡大断面図である。 図5に対する変形例である半導体装置の断面図である。
(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、金メッキ、Cu層、ニッケル・メッキ等といっても、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、以下の説明において、ある値と他の値とが「同じ」、あるいは「同一」と記載する場合があるが、「同じ」または「同一」の意味は、厳密に全く同じである場合の他、実質的に同等と見做せる範囲内において誤差がある場合も含む。
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、図2に示す信号伝送経路SGP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と、配線基板MB1に搭載される半導体装置PKG1および半導体装置PKG2と、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。信号伝送経路SGPを介して伝送される信号には、半導体装置PKG1から出力される信号SGTと、半導体装置PKG1に入力される信号SGRとが含まれる。また、信号伝送経路SGPには、信号SGTが伝送される信号伝送経路SGPTと、信号SGRが伝送される信号伝送経路SGPRと、が含まれる。
図1に示す例では、信号SGTは、半導体装置PKG1から出力され、かつ、半導体装置PKG2に入力される。また、信号SGRは、半導体装置PKG2から出力され、かつ、半導体装置PKG1に入力される。ただし、信号SGTの出力先や信号SGRの出力元は、図1に示す例には限定されず、種々の変形例がある。図1に示す半導体装置PKG1と半導体装置PKG2とは、同様の構造なので、以下では代表的に半導体装置PKG1について説明する。
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、半導体装置PKG1に接続される複数の信号伝送経路SGPは、例えば、10Gbps(Gigabit per second)〜60Gbpsのデータレートで信号が伝送される高速伝送経路である。なお、図1および図2では図示を省略したが、信号伝送経路SGPには、10Gbps以上のデータレートで信号が伝送される高速伝送経路の他、例えば、3Gbps以下のデータレートで信号が伝送される低速伝送経路を含んでいる場合もある。
図2に示す例では、信号伝送経路SGP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、信号伝送経路SGP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、信号伝送経路SGPに低速伝送経路が含まれる場合、この低速伝送経路は、シングルエンド構造で構成される。
図2に示すように、半導体装置PKG1が有する半導体チップCHP1は、複数の電極(電極パッド)を備えている。半導体チップCHP1が有する複数の電極は、出力信号(送信信号)である信号SGT(図1参照)が伝送される信号電極(電極パッド)Tx(詳しくは、一対の差動信号が出力される信号電極Txpと信号電極Txn)を含む。また、半導体チップCHP1が有する複数の電極は、入力信号(受信信号)である信号SGR(図1参照)が伝送される信号電極(電極パッド)Rx(詳しくは、一対の差動信号が入力される信号電極Rxpと信号電極Rxn)を含む。
また、半導体チップCHP1が有する複数の電極は、電源電位VDDが供給される電源電位電極Vdと、基準電位VSSが供給される基準電位電極Vsと、を含む。半導体チップCHP1(詳しくは、半導体チップCHP1が備える回路)には、電源電位電極Vdを介して電源電位VDDが供給される。また、半導体チップCHP1(詳しくは、半導体チップCHP1が備える回路)には、基準電位電極Vsを介して基準電位VSSが供給される。半導体チップCHP1が備える複数の回路のうちの少なくとも一部は、電源電位VDDと基準電位VSSとの電位差により生成される駆動電圧により駆動される。基準電位VSSは例えば接地電位であって、電源電位VDDは基準電位VSSより高い。
図2に示す信号電極Txと信号電極Rxとを電気的に接続することで形成される信号伝送経路SGPでは、上記したように、10Gbps〜60Gbps程度の伝送速度で電気信号が伝送される。信号伝送経路SGPでは、伝送ロスの低減やクロストークノイズの低減などに対する要求レベルが高い。特に、50Gbpsを超えるような伝送速度に対応するためには、例えば、電気信号の符号化の方式などに起因して、伝送ロスの低減や信号波形の品質(波形品質)などに対する要求レベルが非常に高くなる。
例えば、電気信号を伝送する際に利用される伝送符号の方式として、NRZ(non return to zero)と呼ばれる方式がある。NRZ方式では、信号パルスの2つの状態(例えば、正の電圧レベルとゼロボルトの電圧レベル)で1ビットを表す。NRZ方式の場合、パルス信号の周波数を高くすることにより、信号伝送の高速化を図る。パルス信号の高周波化に伴って、伝送ロスの低減やクロストークノイズの低減などに対する要求レベルが高くなる。
また、信号のデータレート(データ転送速度)を上げる方法として、パルス振幅変調(PAM:pulse amplitude modulation)と呼ばれる変調方式がある。PAMでは、信号波形の振幅を、シンボルごとに複数種類に分類する。例えば、PAM4では、信号波形を4種類(以下、4値と記載する)の振幅レベルに分類する。PAM4の場合、1周期で4ビットを表すことができるので、信号伝送速度が同じと仮定しても、データレートを上げることが可能である。また、1/2周波数をナイキスト周波数とした場合、例えば、NRZ方式を利用してデータレート56Gbpsで信号伝送する場合には、28GHzであるが、PAM4を利用してデータレート56Gbpsで信号伝送する場合には、14GHzである。このため、同じデータレートであれば、PAM4を利用することにより、伝送ロスを低減することができる。
しかし、PAM4の場合、4値に対応したアイパターンの開口(アイ開口)を明確にする必要がある。また、4値に対応したアイ開口は、2値に対応したアイ開口より振幅が小さくなるため、波形品質の向上がさらに重要になる。このため、クロストークノイズの低減やジッタなどに対する要求レベルは、NRZ方式の場合よりさらに厳しくなる。例えば、PAM4を利用してデータレート56Gbpsで信号伝送を行う場合、NRZ方式を利用してデータレート12.5Gbpsで信号伝送を行う場合と比較して、信号伝送経路SGPに対するクロストークは、1/10以下にする必要がある。また、上記の通り、PAM4の場合、NRZ方式と比較すると、伝送ロスを低減できるが、例えば、データレート12.5Gbpsで信号伝送を行う場合と比較すれば、伝送ロスの低減が必要になる。また、クロストーク削減のため、互いに隣り合う信号伝送経路SGPの間に、接地電位が供給される導体パターンを配置する方法がある。ただし、PAM4を利用して56Gbpsで信号伝送を行う場合、NRZ方式を利用して12.5Gbpsで信号伝送を行う場合と比較して、信号伝送経路SGPを構成する電極などの導体パターンの面積は、1.5倍程度大きくする必要がある。
信号の波形品質を向上させる方法として、信号伝送経路SGPに信号を補正する回路を接続する方法がある。本実施の形態の場合、図2に示すように、半導体装置PKG1は、信号伝送経路SGPTにイコライザ回路EQCを有するチップ部品CHP3が接続されている。イコライザ回路EQCは、信号の反射波を利用して、信号波形の立ち上がりを急峻にする回路である。また、信号を補正する回路として、特定の周波数のゲインを大きくすることにより、アイ開口の振幅を大きくする回路がある。ただし、イコライザ回路EQC内にゲインを調整する回路を含めようとすると、トランジスタなどの能動素子と、能動素子を駆動するための電源をイコライザ回路EQCに供給する必要が生じる。このため、イコライザ回路EQCの構造が複雑化し、イコライザ回路EQCの専有面積が増大する。本願発明者は、イコライザ回路EQCにはゲインを調整する機能を含めず、信号の反射を利用することにより、特定の周波数のゲインを大きくする方法を見出した。これにより、イコライザ回路EQCの面積の増大を抑制できる。また、これにより、ゲインを調整する回路に要する電力を低減できる。イコライザ回路EQCの詳細、および、ゲインを大きくする方法の詳細については後述する。
<半導体装置>
図1に示す半導体装置PKG1を例として、半導体装置PKG1内における信号伝送経路の構造例について説明する。図3は、図1に示す二個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4は、図3に示す半導体装置の下面図である。図5は、図3のA−A線に沿った断面図である。図6は、図5に示す半導体チップの電極配置面の平面図である。図7は、図5に示すチップ部品の電極配置面の平面図である。なお、図7には、チップ部品CHP3が備えるイコライザ回路EQCの一例を示している。図6および図7では、各伝送経路に供給される信号や電位の種類を識別するため、複数の電極のそれぞれにハッチングや模様を付している。出力信号(送信信号)の伝送経路および入力信号(受信信号)の伝送経路には、互いに異なるハッチングを付している。また、図6では、基準電位VSS(図2参照)の伝送経路には、ドットパターンを付している。図6では、電源電位VDD(図2参照)の伝送経路には、基準電位VSSの伝送経路よりも濃いドットパターンを付している。
なお、本実施の形態では、端子の数やコンデンサの数が少ない実施態様を例示的に取り上げて説明している。ただし、端子の数やコンデンサの数は、本実施の形態に示す例の数には限定されず、種々の変形例が適用可能である。
本実施の形態の半導体装置PKG1は、配線基板SUB1、配線基板SUB1に搭載された半導体チップCHP1(図3参照)、および配線基板SUB1に搭載されたチップ部品CHP3を有する。
図5に示すように、配線基板SUB1は、半導体チップCHP1およびチップ部品CHP3が搭載される上面(面、主面、チップ搭載面、第1主面)2t、上面2tとは反対側の下面(面、主面、実装面、第2主面)2bを有する。また、配線基板SUB1は、上面2tおよび下面2bのそれぞれは、平面視において複数の辺2s(図3および図4参照)を有する。本実施の形態の場合、配線基板SUB1の上面2t(図3参照)および下面2b(図4参照)はそれぞれ四角形である。
配線基板SUB1は、上面2t上に搭載された半導体チップCHP1と、マザーボード(実装基板)である配線基板MB1(図1参照)と、を互いに電気的に接続するインタポーザ(中継基板)である。配線基板SUB1は、チップ搭載面である上面2t側の端子と実装面である下面2b側の端子とを電気的に接続する複数の配線層(図5に示す例では10層)WL1、WL2、WL3、WL4、WL5、WL6、WL7、WL8、WL9、WL10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する。また各配線層の間には、絶縁層2eが配置されている。各配線層は、絶縁層2eを貫通する層間導電路であるビア2v、あるいはスルーホール配線2THW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2t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SR1に覆われる。また、複数の配線層のうち、最も下面2b側に配置される配線層WL10の大部分は、ソルダレジスト膜である絶縁層SR2に覆われる。
また、配線基板SUB1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)2CRの上面2Ctおよび下面2Cb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2CRの上面2Ct側にある配線層WL5と下面2Cb側にある配線層WL6とは、上面2Ctと下面2Cb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2THWを介して電気的に接続されている。
配線基板SUB1の上面2tには、半導体チップCHP1と電気的に接続される複数の端子(パッド、ボンディングパッド、ボンディングリード、半導体チップ接続用端子)2PDが形成されている。配線基板SUB1の上面2tには、チップ部品CHP3と電気的に接続される複数の端子(パッド、ボンディングパッド、ボンディングリード、半導体チップ接続用端子)5PDが形成されている。また、配線基板SUB1の下面2b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2LDが形成されている。複数の端子2PD、5PDのそれぞれは、配線基板SUB1に形成された配線2d、ビア2v、およびスルーホール配線2THWを介して、ランド2LDに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SUB1はコア材である絶縁層2CRの上面2Ct側、および下面2Cb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2CRを有さず、絶縁層2eと配線2d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2THWは形成せず、各配線層は、ビア2vを介して電気的に接続される。また、図5では、10層の配線層を有する配線基板SUB1を例示的に示しているが、変形例としては、例えば、11層以上、あるいは9層以下の配線層を有する配線基板を用いても良い。
また、図5に示す例では、複数のランド2LD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2LD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4に示すように複数の半田ボールSBは、行列状(アレイ状、マトリクス状)に配置されている。また、図4では図示を省略するが、複数の半田ボールSBが接合される複数のランド2LD(図5参照)も行列状(マトリクス状)に配置されている。このように、配線基板SUB1の実装面側に、複数の外部端子(半田ボールSB、ランド2LD)を行列状に配置する半導体装置を、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は、配線基板SUB1の実装面(下面2b)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を省スペースで実装することができる。
また、半導体装置PKG1は、配線基板SUB1上に搭載される半導体チップCHP1を有する。図5に示すように、半導体チップCHP1のそれぞれは、表面(主面、上面)3t、表面3tとは反対側の裏面(主面、下面)3bを備える。また、図6に示すように、半導体チップCHP1の表面3tは、平面視において複数の辺3sを備える。半導体チップCHP1は、図3に示すように平面視において配線基板SUB1よりも平面積が小さい四角形の外形形状を成す。図3に示す例では、半導体チップCHP1が配線基板SUB1の上面2tの中央部に搭載され、かつ、半導体チップCHP1の四つの辺3sのそれぞれが、配線基板SUB1の四つの辺2sのそれぞれに沿って延びている。
また、図6に示すように、半導体チップCHP1の表面3t側には、複数の電極(パッド、電極パッド、ボンディングパッド)3PDが形成されている。複数の電極3PDは、半導体チップCHP1の表面3tにおいて半導体チップCHP1の表面3tの大部分を覆う絶縁膜(パッシベーション膜、保護絶縁膜)3PFから露出している。複数の電極3PDは、表面3tにおいて表面3tの外縁に最も近い最外周から表面3tの中心に向かって複数列で配列される。本実施の形態では、半導体チップCHP1の表面3tには、複数の電極3PDが行列状(マトリクス状、アレイ状)に配置されている。半導体チップCHP1の複数の電極3PDを行列状に配置することで、半導体チップCHP1の表面3tを電極の配置スペースとして有効活用することができるので、半導体チップCHP1の電極数が増大しても平面積の増大を抑制することが出来る点で好ましい。ただし、図示は省略するが、本実施の形態に対する変形例としては、複数の電極3PDが表面3tの周縁部に配置され、中央部には配置されないタイプの半導体チップに適用することもできる。
また、図5に示す例では、半導体チップCHP1は、表面3tが配線基板SUB1の上面2tと対向した状態で、配線基板SUB1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、あるいはフリップチップ接続方式と呼ばれる。
また、図示は省略するが、半導体チップCHP1の主面(詳しくは、半導体チップCHP1の基材である半導体基板の素子形成面に設けられた半導体素子形成領域)には、複数の半導体素子(回路素子)が形成されている。複数の電極3PDは、半導体チップCHP1の内部(詳しくは、表面3tと図示しない半導体素子形成領域の間)に配置される配線層に形成された配線(図示は省略)を介して、この複数の半導体素子と、それぞれ電気的に接続されている。
半導体チップCHP1(詳しくは、半導体チップCHP1の基材)は、例えばシリコン(Si)から成る。また、表面3tには、半導体チップCHP1の基材および配線を覆う絶縁膜3PF(図6参照)が形成されており、複数の電極3PDのそれぞれの一部は、この絶縁膜3PFに形成された開口部において、絶縁膜から露出している。また、複数の電極3PDは、それぞれ金属からなり、本実施の形態では、例えばアルミニウム(Al)からなる。
また、図5に示すように、複数の電極3PDにはそれぞれ突起電極3BPが接続され、半導体チップCHP1の複数の電極3PDと、配線基板SUB1の複数の端子2PDとは、複数の突起電極3BPを介して、それぞれ電気的に接続されている。突起電極(バンプ電極)3BPは、半導体チップCHP1の表面3t上に突出するように形成された金属部材(導電性部材)である。突起電極3BPは、本実施の形態では、電極3PD上に、下地金属膜(アンダーバンプメタル)を介して半田材が積層された、所謂、半田バンプである。下地金属膜は、例えば、電極3PDとの接続面側からチタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)が積層された積層膜(ニッケル膜上にさらに金(Au)膜を形成する場合もある)を例示することができる。また、半田バンプを構成する半田材としては、上記した半田ボールSBと同様に、鉛入りの半田材や鉛フリー半田を用いることができる。半導体チップCHP1を配線基板SUB1に搭載する際には、複数の電極3PDおよび複数の端子2PDの双方に、予め半田バンプを形成しておき、半田バンプ同士を接触させた状態で加熱処理(リフロー処理)を施すことで、半田バンプ同士が一体化して、突起電極3BPが形成される。また、本実施の形態に対する変形例としては、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)を突起電極3BPとして用いても良い。
また、半導体装置PKG1は、配線基板SUB1上に搭載されるチップ部品CHP3を有する。図7に示すように、チップ部品CHP3のそれぞれは、表面(主面、上面)4t、表面4tとは反対側の裏面(主面、下面)4b(図3参照)を備える。またチップ部品CHP3の表面4tは、平面視において複数の辺4sを備える。チップ部品CHP3は、図3に示すように平面視において半導体チップCHP1よりも平面積が小さい四角形の外形形状を成す。
また、チップ部品CHP3の表面4t側には、複数の電極(パッド、電極パッド、ボンディングパッド)4PDが形成されている。図7に示す例では、チップ部品CHP3は4個の電極4PDを有する。複数の電極4PDは、チップ部品CHP3の表面4tにおいてチップ部品CHP3の表面4tの大部分を覆う絶縁膜(パッシベーション膜、保護絶縁膜)4PFから露出している。
また、後述する図14に示すように、本実施の形態の場合、チップ部品CHP3は、表面4tが配線基板SUB1の上面2tと対向した状態で、配線基板SUB1上に搭載されている。言い換えれば、チップ部品CHP3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で配線基板SUB1上に搭載されている。
図7に示すチップ部品CHP3は、例えばシリコン(Si)から成る基材を有する半導体チップである。ただし、チップ部品CHP3は、トランジスタやダイオードなどの能動素子を有さず、抵抗素子PERやインダクタ素子PELなどの受動素子PEのみを有している点で、図6に示す半導体チップCHP1と相違する。インダクタ素子PELは、半導体基板上の配線層に導体パターンを設けることにより形成される。また、抵抗素子PERは、半導体層を利用することにより小型化できる。チップ部品CHP3の複数の受動素子PEのそれぞれは、チップ部品CHP3の電極4PDに接続されている。
また、表面4tには、チップ部品CHP3の基材および配線を覆う絶縁膜4PFが形成されており、複数の電極4PDのそれぞれの一部は、この絶縁膜4PFに形成された開口部において、絶縁膜から露出している。また、複数の電極4PDは、それぞれ金属からなり、本実施の形態では、例えばアルミニウム(Al)からなる。
図5に示すように、複数の電極4PDにはそれぞれ突起電極4BPが接続され、チップ部品CHP3の複数の電極4PDと、配線基板SUB1の複数の端子2PDとは、複数の突起電極4BPを介して、それぞれ電気的に接続されている。突起電極(バンプ電極)4BPは、チップ部品CHP3の表面4t上に突出するように形成された金属部材(導電性部材)である。突起電極4BPは、本実施の形態では、電極4PD上に、下地金属膜(アンダーバンプメタル)を介して半田材が積層された、所謂、半田バンプである。下地金属膜は、例えば、電極4PDとの接続面側からチタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)が積層された積層膜(ニッケル膜上にさらに金(Au)膜を形成する場合もある)を例示することができる。また、半田バンプを構成する半田材としては、上記した半田ボールSBと同様に、鉛入りの半田材や鉛フリー半田を用いることができる。チップ部品CHP3を配線基板SUB1に搭載する際には、複数の電極4PDおよび複数の端子2PDの双方に、予め半田バンプを形成しておき、半田バンプ同士を接触させた状態で加熱処理(リフロー処理)を施すことで、半田バンプ同士が一体化して、突起電極4BPが形成される。また、本実施の形態に対する変形例としては、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)を突起電極4BPとして用いても良い。
また、図5に示すように半導体チップCHP1と配線基板SUB1の間、およびチップ部品CHP3と配線基板SUB1の間には、アンダフィル樹脂(絶縁性樹脂)UFが配置される。アンダフィル樹脂UFは、半導体チップCHP1と配線基板SUB1の間の空間、およびチップ部品CHP3と配線基板SUB1の間の空間を塞ぐように配置される。また、アンダフィル樹脂UFは、絶縁性(非導電性)の材料(例えば樹脂材料)から成る。半導体チップCHP1と配線基板SUB1の電気的接続部分(複数の突起電極3BPの接合部)、およびチップ部品CHP3と配線基板SUB1の電気的接続部分(複数の突起電極4BPの接合部)は、アンダフィル樹脂UFにより封止される。このように、複数の突起電極3BP、4BPと複数の端子2PD、5PDとの接合部をアンダフィル樹脂UFで覆うことで、半導体チップCHP1またはチップ部品CHP3と、配線基板SUB1との電気的接続部分に生じる応力を緩和させることができる。
<信号補正回路>
次に、図2に示す信号伝送経路SGPに挿入される、信号補正回路について、説明する。図8は、信号波形の立ち上がりを急峻にする回路の一例を示す回路図である。図9は、図8に示す回路に信号電流を流した時に、反射波の影響により信号波形の立ち上がりが急峻になった状態を模式的に示す説明図である。図8および図9では、信号SG1を点線で、反射波SGR1を一点鎖線で、反射波SGR2を二点鎖線で示している。図9では、縦軸を電圧V、横軸を時間Tとしている。
図8に示すイコライザ回路EQC1は、信号電極Txから出力され、信号伝送経路SGPを介して伝送される信号SG1の入出力回路IOP2における信号波形の立ち上がりを急峻にする、信号補正回路である。イコライザ回路EQC1は、信号伝送経路SGPに接続されるインダクタ素子PELと、インダクタ素子PELを介して信号伝送経路SGPに接続される抵抗素子PERと、を備える。インダクタ素子PELのインピーダンスは、抵抗素子PERのインピーダンスより高い。イコライザ回路EQC1は、複数の受動素子PEにより構成されるパッシブイコライザ回路である。
入出力回路(IOポート、図8の場合、出力制御回路)IOP1から出力された信号SG1は、信号伝送経路SGPを介して入出力回路(IOポート、図8の場合、入力制御回路)IOP2に入力される。信号伝送経路SGPに信号SG1が流れると、信号伝送経路SGPから分岐するイコライザ回路EQC1に電流が流れる。イコライザ回路EQC1に流れる信号の一部は、高インピーダンスのインダクタ素子PELで反射され、反射波SGR1が生じる。信号SG1の入力波形に対してインダクタ素子PELのインピーダンスが大きいので、図9に示すように、反射波SGR1の遷移方向は信号SG1の波形の遷移方向と同じである。また、信号SG1の波形において、単位時間当たりの電圧増加量(dV/dt)が大きい程、反射波SGR1の振幅は大きい。
また、イコライザ回路EQC1に流れる信号の他の一部は、低インピーダンスの抵抗素子PERで反射され、反射波SGR2が生じる。反射波SGR2は、低インピーダンスの抵抗素子PERでの反射により生じるため、図9に示すように、反射波SGR2の遷移方向は信号SG1の波形の遷移方向に対して反対方向である。言い換えれば、信号SG1の波形の遷移方向を正の方向とすれば、反射波SGR2の遷移方向は負の方向である。反射波SGR2は、信号SG1および反射波SGR1に対して遅延して入出力回路IOP2に到達する。
図9に示すように、入出力回路IOP2には、信号SG1、反射波SGR1、および反射波SGR2の合成波である信号SGAが入力される。電圧がロウサイドの基準値(例えば0ボルト)からハイサイドの基準値に到達するまでの時間(昇圧時間と記載する)を比較すると、合成波である信号SGAの昇圧時間は、元の信号である信号SG1の昇圧時間より短い。すなわち、信号伝送経路SGPにイコライザ回路EQC1を接続することにより、入出力回路IOP2に入力される信号SGAの波形の立ち上がりは、信号SG1の波形の立ち上がりよりも急峻になる。これにより、信号波形のエッジが強調される。また、時間軸方向におけるアイパターンの開口幅が大きくなるので、信号の品質を向上させることができる。
また、図8および図9に示す信号波形の補正とは別に、信号波形の振幅を増幅することにより、信号の波形品質を向上させる方法がある。上記したように、PAM4の場合、4値に対応したアイ開口は、2値に対応したアイ開口より振幅が小さくなるため、ゲインを増幅させることによる効果が特に大きい。信号のゲインを増幅させる信号補正回路としては、例えば、インバータ回路などの増幅回路が考えられる。
ところが、信号のゲインをインバータ回路で増幅させようとすると、信号伝送経路のそれぞれに、トランジスタなどの能動素子を組み込む必要がある。トランジスタなどの能動素子の場合、能動素子自身を駆動するための電源を、信号とは別に供給する必要がある。この場合、信号補正回路の構造が複雑化する。また、信号補正用の電力を消費するので、半導体装置全体としての消費電力が増大する。
例えば、図8に示すイコライザ回路EQC1と、信号のゲインを増幅するためのインバータ回路とが、図6に示す半導体チップCHP1内に形成される場合、信号伝送経路毎に、イコライザ回路EQC1およびインバータ回路を形成するスペース、およびインバータ回路に駆動電圧を供給する電力供給経路を形成するスペースが必要になる。この場合、半導体チップCHP1の平面積(図6に示す表面3tの面積)が増大する。半導体チップCHP1の平面積が大きくなると、1枚の半導体ウエハから取得可能な半導体チップCHP1の数が低下するので、半導体チップCHP1の製造効率が低下する。また、半導体チップCHP1の消費電力量が増大する。
また例えば、図8に示すイコライザ回路EQC1と、信号のゲインを増幅するためのインバータ回路とが、図7に示すチップ部品CHP3内に形成される場合、チップ部品CHP3が大型化する。また、チップ部品CHP3に信号を入力または出力する経路に加え、インバータ回路を駆動するための電力供給経路が必要になる。このため、配線基板SUB1(図3参照)において、チップ部品CHP3に接続される配線構造が複雑化し、複数の信号伝送経路を高密度で配置することが困難になる。
そこで、本願発明者は、トランジスタなどの能動素子を用いずに信号のゲインを増幅する方法について検討し、本実施の形態で説明する技術を見出した。すなわち、図2に示すように、本実施の形態の半導体装置PKG1の場合、イコライザ回路EQCは半導体チップCHP1とは別のチップ部品CHP3に形成される。イコライザ回路EQCは、図8および図9を用いて説明したイコライザ回路EQC1と同様に、複数の受動素子PE(図7参照)により構成され、イコライザ回路EQC自身は、信号のゲインを増幅する機能は備えていない。ただし、半導体装置PKG1の場合、半導体チップの信号電極Tx(図2参照)と、チップ部品CHP3の電極(電極パッド)4PD1(図7参照)と、を電気的に接続する信号伝送経路の経路距離が信号の波長に対して1/16以上、かつ、3.5/16以下になっている。この場合、半導体チップCHP1の信号電極Tx周辺の寄生容量、およびチップ部品CHP3の電極4PD周辺の寄生容量を利用して、信号のゲインを増幅させることができる。
図10は、半導体チップの電極パッドやチップ部品の電極パッドにおける信号の反射を利用して、信号のゲインを増幅させる回路のイメージを示す説明図である。図11は、図10に示す増幅回路によりアイパターンの一部の幅が大きくなったイメージを示す説明図である。図11では、縦軸を電圧V、横軸を時間Tとしている。
本実施の形態の場合、図10に示すように、半導体チップCHP1の信号電極Txと、チップ部品CHP3の電極4PDとが、配線基板SUB1の配線Tw1を介して電気的に接続されている。配線2dに流れる信号SG1の波長をλとすると、半導体チップCHP1の信号電極Txからチップ部品CHP3の電極4PDに至る経路距離LP1は、λ/16以上3.5λ/16以下である。
図10に示す半導体チップCHP1が有する電極(電極パッド)Txは、入出力回路IOP1(図10の場合、出力制御回路)に電気的に接続され、信号SG1を伝送する信号伝送経路SGPの一部を構成する。また、チップ部品CHP3は、信号SG1の信号波形を補正するイコライザ回路EQCと、イコライザ回路EQCに電気的に接続される電極(電極パッド)4PDと、を有する。信号電極Txの近傍では寄生容量C1が、電極4PDの近傍では寄生容量C2が形成される。寄生容量C1、C2は、信号電極Tx、4PDの他、これらに接続される突起電極3BP、4BP(後述する図14参照)や端子2PD、5PD(後述する図14参照)により形成される容量も含まれる。なお、図10では図示を省略したが、入出力回路IOP1は、半導体チップCHP1が備えるコア回路に接続される。コア回路としては、例えば、演算処理回路などが例示できる。
入出力回路IOP1から出力された信号SG1は、電極4PDの近傍で、寄生容量C2に起因してその一部が反射され、反射波SGR3が発生する。容量性の反射の場合、入力波に対して逆位相の反射波が発生する。したがって、反射波SGR3は、信号SG1に対して逆位相である。また、反射波SGR3は、信号電極Txの近傍で、寄生容量C1に起因してその一部が再反射され、反射波SGR4が発生する。反射波SGR4は容量性の反射波なので、反射波SGR3の位相に対して逆位相である。すなわち、再反射波であるSGR4は、ものとの入力波である信号SG1と同位相である。このため、この反射波SGR4が、図11に示すアイパターンの開口を形成する単位時間内に発生すれば、アイパターンの形状は、信号SG1(図10参照)と、反射波SGR4とが重なる時間において、電圧Vの方向に増幅される。図10に示す信号SG1が、例えば「0Vから3V」のように、電圧を増加させる波形を備えた信号である場合、反射波SGR3、SGR4が発生しない場合と比較して、図11に矢印AM1として示すように、電圧をさらに増加させる方向に波形の一部が押し上げられる。一方、図10に示す信号SG1が、例えば「3Vから0V」のように、電圧を低下させる波形を備えた信号である場合、反射波SGR3、SGR4が発生しない場合と比較して、図11に矢印AM2として示すように、電圧をさらに低下させる方向に波形の一部が押し上げられる。このように、図10に示す信号補正回路によれば、駆動電源を要する受動素子を用いることなく、アイ開口の高さ方向(電圧方向)を広げるように、信号SG1(図1参照)の波形を補正することができる。
本実施の形態によれば、半導体チップCHP1とチップ部品CHP3との位置関係を工夫することにより、増幅回路を形成するので、半導体チップCHP1やチップ部品CHP3内に増幅回路を設けなくて良い。このため、信号補正回路の専有面積を低減できる。
本実施の形態によれば、増幅回路を駆動するための専用の電源を必要とせず、信号の反射波を利用して電圧を増幅する。したがって、インバータ回路などの増幅回路を用いる場合と比較して、消費電力を低減できる。
図7に示すように、チップ部品CHP3は、複数の受動素子PEから成るイコライザ回路EQCを有し、かつ、能動素子を有していない。このため、チップ部品CHP3は、信号を入力または出力する電極を備えていれば良く、電源電位や基準電位を供給するための電極を必要としない。このため、チップ部品CHP3の電極レイアウトを単純化することができるので、多数の信号伝送経路SGP(図2参照)が高密度で実装されている場合でも、各信号伝送経路SGP内にチップ部品CHP3を挿入することができる。チップ部品CHP3への信号伝送経路のレイアウトについては後述する。
<信号伝送経路のレイアウト>
次に、図10に示す増幅回路を構成する半導体チップCHP1およびチップ部品CHP3を電気的に接続する信号伝送経路のレイアウトの一例について説明する。図12は、図3に示す配線基板の最上層の絶縁膜を取り除いた状態を示す平面図である。図13は、図12のA部の拡大平面図である。図14は、図13のA−A線に沿った拡大断面図である。図15は、図13に示す配線基板の第2配線層の拡大平面図である。図16は、図14に対する変形例である半導体装置の拡大断面図である。
図14に示す配線基板SUB1の複数の配線層のそれぞれは、半導体チップCHP1と重なる領域(チップ重畳領域)CHR1(図12参照)と、領域CHR1の周囲を囲み、かつ、半導体チップCHP1と重ならない領域(チップ非重畳領域)CHR2(図12参照)を有している。図12、図13、および図15では、領域CHR1と領域CHR2との境界である辺CHRsを二点鎖線で示している。また、図12、図13、および図15では、各伝送経路に供給される信号や電位の種類を識別するため、導体パターンのそれぞれについて、図6と同様のルールでハッチングや模様を付している。また、図13および図15では、チップ部品CHP3の平面視における輪郭を、二点鎖線で示している。
図12〜図14に示すように配線基板SUB1は、半導体チップCHP1(図5参照)と電気的に接続される複数の端子2PDを有する。複数の端子2PDのそれぞれは、配線基板SUB1が備える複数の配線層のうち、最もチップ搭載面に近い配線層WL1に(図14参照)に設けられ、図6に示す複数の電極3PDのそれぞれと互いに対向する。また、複数の端子2PDのそれぞれは、配線基板SUB1の上面2tのうち、平面視において、半導体チップCHP1(図6参照)と重なる領域(チップ重畳領域)CHR1に配列され、領域CHR1の外側には無い。
配線基板SUB1の複数の端子2PDは、半導体チップCHP1(図6参照)に入力される入力信号(図1に示す信号SGR)が伝送される複数の端子(入力信号端子)Ryを含む。複数の端子Ryのそれぞれは、図6に示す複数の信号電極Rxと対向する。また、複数の端子2PDは、半導体チップCHP1から出力される出力信号(図1に示す信号SGT)が伝送される複数の端子(出力信号端子)Tyを含む。複数の端子Tyのそれぞれは、図6に示す複数の信号電極Txと対向する。また、複数の端子2PDは、半導体チップCHP1に基準電位VSS(図2参照)を供給する複数の端子(基準電位端子)Vys、および半導体チップCHP1に基準電位VSSと異なる電源電位VDD(図2参照)を供給する複数の端子(電源電位端子)Vydを含む。
本実施の形態の場合、図1に示す信号SGTおよび信号SGRのそれぞれは、差動信号である。このため、端子Ryには、一対の差動信号が出力される端子Rypと端子Rynが含まれる。図13に示すように、差動対を構成する端子Rypと端子Rynは、複数の端子Ryの配列方向であるY方向に沿って互いに隣り合うように配列される。また、端子Tyには、一対の差動信号が入力される端子Typと端子Tynが含まれる。差動対を構成する端子Typと端子Tynは、複数の端子Tyの配列方向であるY方向に沿って互いに隣り合うように配列される。
また、図13に示すように、X方向において、複数の信号電極Txおよび複数の信号電極Rxのそれぞれは、互いに異なる列に配列されている。図13に示す例では、配線基板SUB1の上面2tにおいて、領域CHR1のX方向における外縁(辺CHRs)と領域CHR1の中心との間の列(第1列目)PDL1には、複数の端子Tyが配列される。X方向において、列PDL1と領域CHR1の中心との間の列(第2列目)PDL2には、複数の端子Vysが配列される。Y方向において、列PDL2と領域CHR1の中心との間の列(第3列目)PDL3には、複数の端子Ryが配列される。本実施の形態のように、入力用の端子Ryと出力用の端子Tyとが互いに異なる列に配置されていることにより、配線基板における配線のレイアウトを単純化し、出力信号と入力信号のクロストークノイズを低減できる。
また、本実施の形態の場合、複数の端子2PDのうち、出力用の端子Tyは、チップ部品CHP3(図5参照)に電気的に接続され、入力用の端子Ryはチップ部品CHP3と接続されない。このため、出力用の端子Tyは、入力用の端子Ryよりも、領域CHR2に近い列PDL1に配列されている。本実施の形態では、図10に示す信号電極Txと電極4PD1との経路距離を制御することにより、電圧を増幅する信号補正回路を構成する。この場合、図13に示すように、信号電極Tx(図14参照)に接続される端子Tyが列PDL1にある方が、信号伝送経路の経路距離を制御し易い。
図13に示すように、複数の端子Tyおよび複数の端子Ryのそれぞれは、端子2PDのそれぞれが、他の導体パターンと分離されている。一方、複数の端子Vysは、大面積の導体パターン2CPsを介して互いに接続されている。言い換えれば、複数の端子Vysは、端子Tyや端子Ryより面積が大きい導体パターン2CPsのうち、導体パターン2CPsを覆う絶縁層SR1(図14参照)に設けられた開口部において、絶縁層SR1から露出した部分である。また、複数の端子Vydは、大面積の導体パターン2CPdを介して互いに接続されている。言い換えれば、複数の端子Vydは、端子Tyや端子Ryより面積が大きい導体パターン2CPdのうち、導体パターン2CPdを覆う絶縁層SR1(図14参照)に設けられた開口部において、絶縁層SR1から露出した部分である。電源電位や基準電位を供給する経路の場合、複数の端子2PDに同電位が供給される。この場合、隣り合って配列され、かつ、同電位が供給される端子2PDを電気的に接続し、大面積の導体パターン2CPとすることで、電力を安定供給することができる。
また、図12〜図14に示すように配線基板SUB1は、チップ部品CHP3(図5参照)と電気的に接続される複数の端子5PDを有する。複数の端子5PDのそれぞれは、配線基板SUB1が備える複数の配線層のうち、最もチップ搭載面に近い配線層WL1に(図14参照)に設けられ、図7に示す複数の電極4PDのそれぞれと互いに対向する。また、複数の端子5PDのそれぞれは、配線基板SUB1の上面2tのうち、平面視において、チップ部品CHP3(図7参照)と重なる領域CHR3(図12参照)に配列され、領域CHR1には無い。なお、図12に示す領域CHR3は、領域CHR2の一部分である。
また、図12に示すように、配線層WL1には、複数の導体パターン2CPが形成されている。複数の導体パターン2CPのうち、基準電位が供給される2CPsは、配線層WL1に形成された複数の導体パターンのうち、最も面積が大きい。平面視において、領域CHR2の大部分を覆うように配置される。また、導体パターン2CPsの一部分は、領域CHR1にも配置されている。
また、配線基板SUB1の複数の配線層のそれぞれは、半導体チップCHP1(図6参照)と重なる領域(チップ重畳領域)CHR1と、領域CHR1の周囲にあり、かつ、半導体チップCHP1と重ならない領域(チップ非重畳領域、周辺領域)CHR2と、を備える。複数の信号伝送経路のそれぞれは、複数の配線層の何れかにおいて、領域CHR1から領域CHR2に引き出される。本実施の形態の場合、出力信号の複数の信号伝送経路と入力信号の複数の信号伝送経路とは、互いに異なる配線層において領域CHR1から領域CHR2に引き出される。
図14に示すように、配線基板SUB1の複数の配線層は、上面2tと下面2b(図5参照)との間にある配線層WL1、配線層WL1と下面2bとの間にある配線層WL2、配線層WL2と下面2bとの間にある配線層WL3、配線層WL3と下面2bとの間にある配線層WL4、および配線層WL4と下面2bとの間にある配線層WL5、を含む。出力信号の複数の信号伝送経路は、配線層WL2において領域CHR1から領域CHR2に引き出される。また、入力信号の複数の信号伝送経路は、配線層WL4において、領域CHR1から領域CHR2に引き出される。
詳しくは、配線基板SUB1は、配線層WL2に形成され、信号電極Txに接続される配線(出力信号配線、信号配線、信号線)Tw1を備える。出力信号の信号伝送経路は、配線層WL2において、配線Tw1を介して領域CHR1から領域CHR2に引き出される。配線基板SUB1は、配線層WL4に形成され、信号電極Rxに接続される配線(入力信号配線、信号配線、信号線)Rwを備える。入力信号の信号伝送経路は、配線層WL4において、配線Rwを介して領域CHR1から領域CHR2に引き出される。配線Tw1および配線Rwのそれぞれは、平面視において、領域CHR1と領域CHR2との境界を跨ぐように延びる。
配線Tw1は、ビア2vT1、および端子Tyを介して半導体チップCHP1の信号電極Txと電気的に接続され、ビア2vT2、端子5PD1、および突起電極4BPを介してチップ部品CHP3の電極4PD1と電気的に接続されている。この場合、配線Tw1の長さを制御することにより、図10を用いて説明したように、半導体チップCHP1の信号電極Txからチップ部品CHP3の電極4PDに至る経路距離LP1は、信号SG1の波長に対して1/16以上3.5/16以下になるように、調整できる。
図10を用いて説明した信号増幅の動作を、図14に示す構造に当てはめて説明すると、以下の通り説明できる。すなわち、半導体チップCHP1の信号電極Txから出力された信号SG1(図10参照)は、突起電極3BP、ビア2vT1、配線Tw1、ビア2vT2を経由して、端子5PD1に到達する。ここで、電極4PD1、突起電極4BPおよび端子5PD1の寄生容量C2(図10参照)により、信号SG1の一部が反射され、反射波SGR3(図10参照)が配線Tw1からビア2vT1に向かって伝送される。次に、信号電極Tx、突起電極3BPおよび端子Tyの寄生容量C1(図10参照)により、反射波SGR3の一部が再反射され、反射波SGR4(図10参照)が配線Tw1からビア2vT2に向かって伝送される。この時、信号SG1の波長をλとすると、経路距離LP1(図10参照)は、λ/16以上、かつ、3.5λ/16以下である。このため、反射波SGR4の波形は、信号SG1の波形に対して、λ/8〜3.5λ/8の距離を伝搬するのに要した時間だけ遅れた波形となり、位相で45度〜157.5度ずれた再反射波となる。信号SG1の波形と反射波SGR4の波形が合成されることにより、信号SG1の波形(振幅)が増幅される。
また、本実施の形態の場合、図14および図15に示すように配線Tw1は、配線層WL2に配置される。図15に示すように、複数の配線Tw1のそれぞれは、端部(ビアランド)TwE1、端部(ビアランド)TwE2、および端部TwE1と端部TwE2との間にあり、X方向に延びる延在部TwLを有する。端部TwE1および端部TwE2は、図15に示す例では、円形(詳しくは、円の一部が延在部TwLに接続された形状)である。ビア2vT1は、配線Tw1nの端部TwE1に接続される。ビア2vT2は、配線Tw1nの端部TwE2に接続される。図10に示すゲイン増幅回路を構成する信号電極Txと電極4PD1との間に、図15に示すビア2vT1、2vT2が介在する場合、ビア2vT1または2vT2が接続されるビアランド(端部TwE1および端部TwE2)や、ビア2vT1、2vT2自身の容量成分により、信号が反射される場合がある。このように、ビア2vT1、2vT2やビアランドによる信号の反射を考慮すれば、配線Tw1の端部TwE1から端部TwE2までの経路距離LP2は、信号SG1(図10参照)の波長に対して1/16以上、かつ、3.5/16未満であることが好ましい。
例えば、信号SG1の周波数が14GHzであり、信号伝送経路の周囲の誘電体の比誘電率を4とした場合、波長λは、約10.7mmになるので、経路距離LP2は、約0.67mm以上、2.34mm未満が好ましい。また例えば、信号SG1の周波数が25.6GHzであり、信号伝送経路の周囲の誘電体の比誘電率を4とした場合、波長λは、約5.85mmになるので、経路距離LP2は、約0.36mm以上、1.28mm未満が好ましい。誘電体の比誘電率をεrとすると、誘電体の影響により、波長λは、εr=1とした場合に対して、1/(εr)1/2の割合で短くなる。
なお、図10を用いて説明した経路距離LP1の場合、信号SG1の波長に対して3.5/16以下であれば良いが、ビア2vT1、2vT2の厚さ等、図14に示す配線Tw1から信号電極Tx、4PD1までを接続する配線経路距離を考慮すると、図15に示す経路距離LP2は、信号SG1の波長に対して3.5/16未満が好ましい。
図示は省略するが、本実施の形態に対する変形例として、配線Tw1を配線層WL3や配線層WL4に配置する場合もある。この場合でも、配線Tw1の長さを制御することにより、図10に示す経路距離LP1を調整することができる。ただし、この場合、配線層WL1から配線層WL3まで、あるいは配線層WL1から配線層WL4までを電気的に接続するために複数のビア2vが必要になる。この場合、各配線層を接続するビア2v(およびビアランド)の容量成分が大きくなるので、ビア2v(およびビアランド)の容量成分による反射を考慮する必要がある。したがって、図10に示す経路距離LP1の調整を容易にする観点からは、半導体チップCHP1の信号電極Txからチップ部品CHP3の電極4PDに至る信号伝送経路に含まれるビア2vの数が少ない方が好ましい。
また、別の変形例として、図16に示す半導体装置PKG3のように、配線Tw1が配線層WL1に配置され、端子Tyと端子5PD1とを配線層WL1のみで接続される実施態様がある。この場合、半導体チップCHP1の信号電極Txからチップ部品CHP3の電極4PDに至る信号伝送経路にビア2vが含まれないので、信号の反射設計が容易である。ただし、半導体装置PKG1の場合、配線Tw1が最上層の配線層WL1に形成されているので、配線Tw1の配線構造は、所謂マイクロストリップライン構造である。一方、図14に示すように、半導体装置PKG1の場合、配線Tw1は、配線層WL2に形成され、配線層WL1の導体パターン2CPsと、配線層WL3の導体パターン2CPsとの間に挟まれている。配線基板SUB1の厚さ方向において、配線層WL1および配線層WL3は、配線層WL2の隣にある配線層である。言い換えれば、配線層WL1と配線層WL2の間、および配線層WL2と配線層WL3の間には、他の配線層は無い。したがって、半導体装置PKG1における配線Tw1の配線構造は、ストリップライン構造である。信号配線に信号電流が流れた時に発生する電磁波の広がりを抑制する観点からは、ストリップライン構造の方がマイクロストリップライン構造よりも好ましい。特に、本実施の形態のようにPAM4を利用する場合には、信号波形の劣化を抑制することが重要である。信号波形の劣化を抑制する観点からは、半導体装置PKG1のように、配線Tw1がストリップライン構造になっていることが特に好ましい。
また、配線層WL1、WL2、WL3、WL4、およびWL5のそれぞれには、基準電位が供給され、かつ互いに電気的に接続される大面積の導体パターンである導体パターン(グランドプレーン)2CPsが形成されている。各配線層の導体パターン2CPsは、ビア2vsを介して互いに電気的に接続されている。本実施の形態の場合、信号伝送経路を構成する配線Tw1、配線Tw2、および配線Rwのそれぞれは、配線基板SUB1の厚さ方向(上面2tの法線方向、図14のZ方向)において、基準電位が供給される導体パターン2CPsの間に挟まれている。詳しくは、配線Tw1および配線Tw2は、配線層WL1の導体パターン2CPsと配線層WL3の導体パターン2CPsとの間に挟まれている。また、配線Rwは、配線層WL3の導体パターン2CPsと配線層WL5の導体パターン2CPsとの間に挟まれている。言い換えれば、信号伝送経路を構成する配線Tw1、配線Tw2、および配線Rwのそれぞれは、スプリットラインの配線構造を備えている。このため、信号伝送経路のそれぞれから出力される電磁波は、導体パターン2CPsによりシールドされるので、信号伝送経路間でのクロストークノイズの影響を低減できる。
また、図15に示すように、配線層WL2には、基準電位が供給される導体パターン2CPsが配置される。配線層WL2の導体パターン2CPsには、開口部2CPHが設けられる。平面視において、配線Tw1は、開口部2CPH内に、導体パターン2CPsと離間するように配置される。本実施の形態の場合、配線Tw1は、差動対を構成するので、配線層WL2には、差動対の一方の信号が伝送される配線Tw1pと、差動対の他方の信号が伝送される配線Tw1nと、基準電位が供給される導体パターン2CPsと、が配置される。平面視において、平面視において、配線Tw1pと配線Tw1nとは、開口部2CPH内に、導体パターン2CPsと離間し、かつ互いに隣り合うように配置される。差動対を構成する配線Tw1pと配線Tw1nとの間には、導体パターン2CPsは配置されない。図15に示すように、信号伝送経路を構成する配線Tw1の周囲を囲むように導体パターン2CPsが配置されている場合、配線Tw1の周囲に電磁波が広がることを抑制できる。このため、信号伝送経路間でのクロストークノイズの影響を低減できる。
また、上記したように、本実施の形態の場合、配線Tw1には差動信号が伝送される。図10に示すように半導体チップCHP1が伝送する信号には、信号SG1と対を成し、差動信号を構成する信号SG2が含まれる。チップ部品CHP3には、信号SG1および信号SG2がそれぞれ入力される。例えば図7に示すチップ部品CHP3の例では、電極4PDn1に信号SG1が入力され、電極4PDp1に信号SG2が入力される。また、図10に示すイコライザ回路EQCは、信号SG1の信号波形、および信号SG2の信号波形をそれぞれ補正する。また、イコライザ回路EQCにより補正された信号SG1は、電極4PDn2から出力される。イコライザ回路EQCにより補正された信号SG2は、電極4PDp2から出力される。
図6に示すように、半導体チップCHP1は、表面3tに配置され、信号SG1(図10参照)を伝送する電極(電極パッド)Txnと、表面3tに配置され、信号SG2(図10参照)を伝送する電極(電極パッド)Txpと、を有する。図7に示すチップ部品CHP3のイコライザ回路EQCは、図6に示す信号電極Txnおよび信号電極Txpと電気的に接続される。チップ部品CHP3は、表面4tに配置され、信号SG1(図10参照)が入力される電極(電極パッド)4PDn1と、イコライザ回路EQCにより補正された信号SG1が出力される電極(電極パッド)4PDn2と、を有する。また、チップ部品CHP3は、表面4tに配置され、信号SG2(図10参照)が入力される電極(電極パッド)4PDp1と、イコライザ回路EQCにより補正された信号SG2が出力される電極(電極パッド)4PDp2と、を有する。また、図13に示す配線基板SUB1の配線層WL1は、突起電極3BP(図14参照)を介して半導体チップCHP1(図6参照)の信号電極Txn(図6参照)と電気的に接続される端子Tynと、突起電極3BPを介して半導体チップCHP1の信号電極Txp(図6参照)と電気的に接続される端子Typと、を有する。また、配線基板SUB1の配線層WL1は、突起電極4BP(図14参照)を介してチップ部品CHP3(図7参照)の電極4PDn1(図7参照)と電気的に接続される端子5PDn1と、突起電極4BPを介してチップ部品CHP3の電極4PDp1(図7参照)と電気的に接続される端子5PDp1と、を有する。また、配線基板SUB1の配線層WL1は、突起電極4BPを介してチップ部品CHP3の電極4PDn2(図7参照)と電気的に接続される端子5PDn2と、突起電極4BPを介してチップ部品CHP3の電極4PDp2(図7参照)と電気的に接続される端子5PDp2と、を有する。また、図15に示す配線基板SUB1の配線層WL2は、端子5PDn1(図13参照)および端子5Tyn(図13参照)に電気的に接続される配線Tw1nと、端子5PDp1(図13参照)および端子5Typ(図13参照)に電気的に接続される配線Tw1pと、を有する。半導体チップCHP1の信号電極Txnからチップ部品CHP3の電極4PDn1に至る経路距離は、信号SG1の波長に対して1/16以上、かつ、3.5/16以下である。また、半導体チップCHP1の信号電極Txpからチップ部品CHP3の電極4PDp1に至る経路距離は、信号SG2の波長に対して1/16以上、かつ、3.5/16以下である。なお、信号SG1と信号SG2は、上記した通り差動信号であり、その波長は互いに等しい。したがって、信号電極Txnから電極4PDn1に至る経路距離と、信号電極Txpから電極4PDp1に至る経路距離とは、互いに等しい。
次に、図7に示す回路図および図8に示す回路図を用いて、信号SG1の信号波形、および信号SG2の信号波形をそれぞれ補正する動作を説明する。図7に示すように、チップ部品CHP3は、信号SG1が伝送される差動信号伝送経路DSnと、信号SG2が伝送される差動信号伝送経路DSpとを有する。差動信号伝送経路DSnと差動信号伝送経路DSpとは、直列に接続された複数の受動素子PEを介して互いに電気的に接続されている。差動信号伝送経路DSn側から差動信号伝送経路DSp側に向かって、抵抗素子PER1、インダクタ素子PEL、および抵抗素子PER2が順に直列で接続されている。抵抗素子PER1と抵抗素子PER2のインピーダンスは同じであり、インダクタ素子PELのインピーダンスは抵抗素子PER1、PER2のインピーダンスより大きい。このような構成の場合、信号SG1と信号SG2のそれぞれに対して、図8を用いて説明したイコライザ回路EQC1と等価な補正処理が実行可能である。
例えば、差動信号伝送経路DSnに高周波信号である信号SG1の電流が流れると、信号SG1の一部は、高インピーダンスのインダクタ素子PELで反射され、反射波SGR1(図8参照)が生じ、差動信号伝送経路DSnに向かって流れる。また、インダクタ素子PELを通過した信号SG1の一部は、インダクタ素子PELと比較して低インピーダンスの抵抗素子PER2で反射され、反射波SGR2(図8参照)が生じる。反射波SGR2の遷移方向は信号SG1の波形の遷移方向に対して反対方向であって、反射波SGR1よりも遅れて差動信号伝送経路DSnに伝送される。したがって、図8で説明したイコライザ回路EQC1と同様に、入出力回路IOP2に入力される信号は、信号SG1と反射波SGR2の合成波である信号SGA(図9参照)になるので、信号SG1の信号波形の立ち上がりを急峻にすることができる。
同様に、差動信号伝送経路DSpに高周波信号である信号SG2の電流が流れると、信号SG2の一部は、高インピーダンスのインダクタ素子PELで反射され、反射波SGR1(図8参照)が生じ、差動信号伝送経路DSpに向かって流れる。また、インダクタ素子PELを通過した信号SG2の一部は、インダクタ素子PELと比較して低インピーダンスの抵抗素子PER1で反射され、反射波SGR2(図8参照)が生じる。反射波SGR2の遷移方向は、信号SG2の波形の遷移方向に対して反対方向であって、反射波SGR1よりも遅れて差動信号伝送経路DSpに伝送される。したがって、図8で説明したイコライザ回路EQC1と同様に、信号SG2の信号波形の立ち上がりを急峻にすることができる。
信号波形の補正処理を施された信号SG1は、差動信号伝送経路DSnに接続される電極4PDn2、突起電極4BP(図14参照)、端子5PDn2(図13参照)を経由して、図15に示す配線Tw2nに出力される。同様に、信号波形の補正処理を施された信号SG2は、差動信号伝送経路DSpに接続される電極4PDp2、突起電極4BPおよび端子5PDp2(図13参照)を経由して、図15に示す配線Tw2pに出力される。
本実施の形態のように、差動対を構成する一対の信号伝送経路が同一のチップ部品CHP3に接続される場合、差動対に対する電磁波等の影響を揃えることができる。また、一つのチップ部品CHP3に複数の信号伝送経路を接続することにより、チップ部品CHP3の数を低減することができる。
図7に示すイコライザ回路EQCは、複数の受動素子PEから成るパッシブ回路である。パッシブ回路は、回路を駆動するための駆動電力を必要とせず、入力信号の波形を利用して信号を補正することができる。したがって、チップ部品CHP3が有する複数の電極4PDには、図2に示す電源電位VDD、あるいは基準電位VSSが供給される電極(電極パッド)は含まれない。図7に示す例では、チップ部品CHP3が有する複数の電極4PDは、電極4PDn1、4PDn2、4PDp1、および4PDn1の4個の電極から成る。このように、チップ部品CHP3が備えるイコライザ回路EQCの構成を単純化することにより、チップ部品CHP3の平面積を低減できる。これにより、複数のチップ部品CHP3の実装密度を向上させることができる。
また、チップ部品CHP3に電源電位や基準電位を供給しないことに伴って、図13に示す複数の端子5PDには、図2に示す電源電位VDD、あるいは基準電位VSSが供給される端子は含まれない。複数の端子5PDは、半導体チップCHP1(図6参照)から出力された信号が入力される複数の端子5PD1と、イコライザ回路EQC(図7参照)により補正された信号が出力される端子5PD2と、から成る。複数の端子5PDには、電力供給用の端子5PDが含まれないので、複数の端子5PDのレイアウトを単純化できる。
例えば、図13に示す例では、端子5PDの周囲には、電磁波の広がりを抑制する導体パターン2CPsが配置される。導体パターン2CPsには開口部が形成され、開口部内に、差動対を構成する端子5PDp1と端子5PDn1とが隣り合うように配置される。同様に、別の開口部には、差動対を構成する端子5PDp2と端子5PDn2とが隣り合うように配置される。また、平面視において、端子5PDp1と端子5PDp2との間には、導体パターン2CPsが配置される。同様に、平面視において、端子5PDn1と端子5PDn2との間には、導体パターン2CPsが配置される。言い換えれば、チップ部品CHP3に信号を入力する端子5PD1と、チップ部品CHP3から信号が出力される端子5PD2との間には、導体パターン2CPsが配置される。この場合、図14に示すチップ部品CHP3から配線基板SUB1に向かう電磁波の広がりを抑制できる。
また、図15に示すように、平面視において、配線Tw1nおよび配線Tw1pのそれぞれは、X方向に沿って延びる。また、平面視において、チップ部品CHP3は、配線Tw1nおよび配線Tw1pが延びる方向の延長線上に搭載される。これにより、複数のチップ部品CHP3のレイアウトを単純化することができる。また、複数の信号伝送経路SGP(図2参照)は、図5に示すランド2LDに接続されるが、信号伝送経路や電力供給経路が密集する領域で下層の配線に接続することが難しいので、後述する図18に示すように、配線Tw2を介して配線基板SUB1の辺2sの近傍の周辺領域に引き出され、周辺領域において下層の配線層に接続される。この時、配線Tw1nおよび配線Tw1pが延びる方向の延長線上にチップ部品CHP3が配置される場合、配線Tw2の延在距離を短くすることができる。
また、図13に示すように、X方向において、端子Ty、端子5PD1、端子5PD2が順に隣り合うように配列されている。このため、半導体チップCHP1(図2参照)から出力される信号SGT(図1参照)は、図13に示す平面視において、X方向に沿って伝送される。
ところで、本実施の形態の場合、図2に示すように、半導体チップCHP1は、半導体チップCHP1からの出力信号が伝送される信号伝送経路SGPTと、半導体チップCHP1への入力信号が伝送される信号伝送経路SGPRと、を有する。チップ部品CHP3は、これら2種類の信号伝送経路SGPのうち、信号伝送経路SGPTに接続され、かつ信号伝送経路SGPRには接続されていない。これは以下の理由による。
本実施の形態の半導体装置PKG1は、図7に示すチップ部品CHP3が備えるイコライザ回路EQCにより、信号波形の立ち上がりを急峻化するように信号補正を行う。また、チップ部品CHP3が搭載される位置を工夫することにより、信号の反射を利用して信号波形の振幅を増幅する信号補正を行う。信号波形の振幅は、伝送距離が長くなる程減衰する。このため、半導体チップCHP1からの出力信号は、チップ部品CHP3に入力される時点での減衰量が小さく、振幅の増幅効果が大きい。一方、半導体チップCHP1への入力信号は、半導体チップCHP1の近傍では、振幅の減衰が大きい。言い換えれば、半導体チップCHP1への入力信号は、半導体チップCHP1の近傍では、振幅が小さくなっている。このため、インバータなど、アクティブ素子を用いた増幅回路を用いない本実施の形態のゲイン増幅回路の場合、入力信号に対する増幅効果は、出力信号に対する増幅効果と比較して低い。したがって、本実施の形態の場合、相対的に振幅の増幅効果が高い出力信号の信号伝送経路SGPTにチップ部品CHP3を接続している。
また、本実施の形態の場合、図5に示すように、出力信号を伝送する配線Tw2と入力信号を伝送する配線Rwとは、互いに異なる配線層に形成されている。配線Rwは配線Tw2よりも下層に配置されている。言い換えれば、配線基板SUB1は、チップ部品CHP3を経由せずに、半導体チップCHP1に入力される入力信号が伝送される配線Rwと、配線層WL3と上面2tとの間にあり、かつ、配線Rwが配置される配線層WL4と、を有する。このように、チップ部品CHP3を経由しない信号伝送経路の一部分である配線Rwを配線層WL2よりも下層に配置することにより、配線層WL2のレイアウトに余裕を持たせることができる。
また、本実施の形態のように、PAM4を利用して通信する場合でも、データ転送レートを向上させるためには、高周波信号を伝送する必要がある。このため、信号の波長が短いので、図10に示す経路距離LP1が短くなる。例えば、信号SG1、SG2の周波数が14GHzであり、信号伝送経路の周囲の誘電体の比誘電率を4とした場合、経路距離LP1は、約0.67mm以上、2.34mm以下にする。また例えば、信号SG1、SG2の周波数が25.6GHzであり、信号伝送経路の周囲の誘電体の比誘電率を4とした場合、経路距離LP2は、約0.36mm以上、1.28mm以下である。このように、経路距離LP1が短いので、図3に示すように、平面視において、半導体チップCHP1とチップ部品CHP3との離間距離を短くする必要がある。この結果、半導体チップCHP1と配線基板SUB1との間の電気的な接続部分を封止するアンダフィル樹脂UFと、チップ部品CHP3と配線基板SUB1との間の電気的な接続部分を封止するアンダフィル樹脂UFと、をそれぞれ別々に形成することが難しい。したがって、図3に示すように、平面視において、アンダフィル樹脂UFは、半導体チップCHP1が配置された領域、および複数のチップ部品CHP3が配置された領域を囲むように配置される。言い換えれば、半導体チップCHP1および複数のチップ部品CHP3のそれぞれは、一体に形成されたアンダフィル樹脂UFに接している。
図17は、図3のB部の拡大平面図である。図3に示すように、配線基板SUB1の上面2t上には、複数のチップ部品CHP3が搭載される。図17に示すように、平面視において複数のチップ部品CHP3のそれぞれは、長辺4sL1、長辺4sL1の反対側の長辺4sL2、長辺4sL1と交差する短辺4sS1、および短辺4sS1の反対側の短辺4sS2を有する。複数のチップ部品CHP3のそれぞれは、平面視において短辺4sS1が半導体チップCHP1(詳しくは半導体チップCHP1の辺3s)と対向し、かつ、長辺4sL1および長辺4sL2がX方向に延びるように、配線基板SUB1(図3参照)上に搭載される。
このように、半導体チップCHP1と対向するように、複数のチップ部品CHP3が配列される場合において、チップ部品の配列方向(図3および図17の場合はY方向)におけるチップ部品CHP3の専有面積に着目すると、図17に示すように短辺4sS1(または短辺4sS2)が半導体チップCHP1と対向するように配列することで、上記専有面積を小さくできる。
例えば、図3において、Y方向に沿って配列されるチップ部品CHP3の数は、出力信号が伝送される信号伝送経路の数によって規定される。複数のチップ部品CHP3のそれぞれの短辺4sS1が半導体チップCHP1の辺3sと対向している場合、隣り合うチップ部品CHP3の離間距離GP1(図17参照)を長くできる。逆に言えば、隣り合うチップ部品CHP3の離間距離GP1を短くすることにより、Y方向に沿って配列されるチップ部品の実装密度を高くすることができる。
また、図17に示す離間距離GP1を長くすることにより、以下の効果が得られる。半導体装置PKG1の製造工程は、図5に示す配線基板SUB1を準備する基板準備工程を含む。半導体装置PKG1の製造工程は、上記基板準備工程の後、半導体チップCHP1を、半導体チップCHP1の表面3tと、配線基板SUB1の上面2tとが対向するように、配線基板SUB1上に搭載する、半導体チップ搭載工程を含む。また、半導体装置PKG1の製造工程は、上記基板準備工程の後、チップ部品CHP3を、チップ部品CHP3の表面4tと、配線基板SUB1の上面2tとが対向するように、配線基板SUB1上に搭載する、チップ部品搭載工程を含む。
本実施の形態の場合、図5に示す突起電極3BPおよび突起電極4BPは、それぞれ半田材料を含む。半田材料を含む導電性部材を利用するフリップチップ接続方式の場合、リフロー処理と呼ばれる加熱処理を行い、突起電極3BP、4BPに含まれる半田成分を溶融させることにより、突起電極3BPおよび4BPと端子2PDおよび5PDとをそれぞれ接続する。この時、半田の濡れ性を向上させるため、フラックスなどの活性材料を介在させた状態でリフロー処理を行う。活性材料を利用することにより、複数の突起電極3BPおよび4BPのそれぞれの接合信頼性を向上させることができる。ただし、活性材料を利用する場合、リフロー処理後に活性材料の残渣を除去する洗浄工程が必要になる場合がある。この時、半導体チップCHP1と配線基板SUB1との間の空間から、活性材料の残渣を外部に排出するため、洗浄液の流動性を良好にすることが好ましい。半導体チップCHP1の周囲に、複数のチップ部品CHP3が搭載されている場合、図17に示す離間距離GP1を長くすることにより、洗浄液の流動性を向上させることができる。つまり、本実施の形態によれば、半導体チップCHP1と配線基板SUB1との間の空間から、活性材料の残渣を容易に外部に排出することができる。
<第2配線層以下のレイアウト例>
次に、図5に示す配線層WL2〜配線層WL5までの各配線層における導体パターンのレイアウト例について説明する。図18は、図12に示す配線基板の第2層目の配線層の平面図である。図19は、図12に示す配線基板の第3層目の配線層の平面図である。図20は、図12に示す配線基板の第4層目の配線層の平面図である。図21は、図12に示す配線基板の第5層目の配線層の平面図である。
図18から図21において、各伝送経路に供給される信号や電位の種類を識別するため、複数の導体パターンのそれぞれにハッチングや模様を付している。ハッチングや模様の種類は図6や図7におけるルールと同様のルールで付している。また、図18および図20では、配線Tw1(図18参照)、Tw2(図18参照)、およびRw(図20参照)を太線で示している。配線Tw1、Tw2、およびRwのそれぞれの周囲の導体パターン2CPsには図15に示す開口部2CPHのような開口部が形成され、配線Tw1、Tw2、およびRwのそれぞれはその開口部内に配置されている。このため、配線Tw1、Tw2、およびRwのそれぞれは、導体パターン2CPsとは離間している。図18および図20では、配線Tw1、Tw2、およびRwのそれぞれの周囲の開口部は図示を省略している。
図18に示すように配線層WL2には、複数の配線Tw1および複数の配線Tw2が配置されている。配線Tw1および配線Tw2は互いに電気的に接続されている。配線Tw1を含む信号伝送経路において、図5に示す配線層WL2と配線層WL3とを電気的に接続するビア2vTは、図18に示す平面視において、配線基板SUB1の辺2sの近傍に配置されることが好ましい。しかし、上記したように、配線Tw1は、信号の振幅を増幅する回路の一部として機能させるため、信号の波長に応じて長さが規定される。特に、信号が高周波信号であれば、配線Tw1の長さを短くする必要があり、配線Tw1のみでは、配線基板SUB1の辺2sの近傍まで信号伝送経路を引き出すことが難しい。そこで、本実施の形態の場合、配線層WL2に、配線Tw1に加え、配線Tw2が配置される。配線Tw2は、信号の振幅を増幅する回路とは別に設けられるため、その経路距離に制限はない。したがって、配線Tw2を信号伝送経路に介在させることにより、配線層WL2で、信号伝送経路を自由にレイアウトすることが可能になる。配線Tw2の一方の端部は、チップ部品CHP3(図17参照)と重なる領域CHR3に配置され、配線Tw2の他方の端部は、上記一方の端部よりも、配線基板SUB1の周縁の一辺に近い位置にある。
また、配線層WL2の領域CHR1には、電源電位が供給される大面積の導体パターン2CPdが配置される。配線層WL2にある導体パターン2CPdの面積は、図12に示す配線層WL1の複数の導体パターン2CPdのそれぞれの面積より大きい。半導体チップCHP1(図5参照)の近傍に、電源電位が供給される大面積の導体パターン2CPdが配置されることにより、半導体チップCHP1に対する電力供給を安定化させることができる。また、導体パターン2CPdは、複数の配線Tw1、Tw2を含む出力信号の信号伝送経路とは重ならない。同様に、導体パターン2CPdは、複数の配線Rw(図20参照)を含む出力信号の信号伝送経路とは重ならない。このため、導体パターン2CPdに電源電位が供給されることによる信号伝送経路へのノイズ影響を低減できる。
また、配線層WL2の導体パターン2CPdの周囲には、基準電位が供給される大面積の導体パターン2CPsが配置される。導体パターン2CPsは、複数の配線Tw1および複数の配線Tw2の周囲に、複数の配線Tw1および複数の配線Tw2と離間するように配置される。配線Tw1および配線Tw2から生じる電磁波は、導体パターン2CPsにより遮蔽される。
また、配線層WL2の領域CHR1には、半導体チップCHP1(図5参照)への入力信号が伝送される信号伝送経路の一部を構成する複数の導体パターン2CPrが配置される。複数の導体パターン2CPrのそれぞれは、導体パターン2CPsの開口部2CPH(図15参照)内に、導体パターン2CPsと離間するように配置されている。
図19に示すように、配線層WL3には、導体パターン2CPsが形成される。配線層WL3の大部分は、導体パターン2CPsに覆われる。導体パターン2CPsは、ビア2vs(図14参照)を介して図18に示す配線層WL2の導体パターン2CPsと電気的に接続される。配線層WL3の領域CHR2には、出力信号が伝送される信号伝送経路の一部を構成する複数の導体パターン2CPtが配置される。複数の導体パターン2CPtのそれぞれは、導体パターン2CPsの開口部内に、導体パターン2CPsと離間するように配置されている。複数の導体パターン2CPtのそれぞれは、ビア2vT(図5参照)を介して図18に示す配線層WL2の配線Tw2と電気的に接続されている。図18に示す配線Tw2の端部と図19に示す導体パターン2CPtとは、平面視において、互いに重なる。
また、配線層WL3の領域CHR1には、半導体チップCHP1(図5参照)への入力信号が伝送される信号伝送経路の一部を構成する複数の導体パターン2CPrが配置される。複数の導体パターン2CPrのそれぞれは、導体パターン2CPsの開口部2CPH(図15参照)内に、導体パターン2CPsと離間するように配置されている。複数の導体パターン2CPrのそれぞれは、ビア2vR(図14参照)を介して図18に示す配線層WL2の導体パターン2CPrと電気的に接続されている。図18に示す導体パターン2CPrと図19に示す導体パターン2CPrとは、平面視において、互いに重なる。
また、配線層WL3の領域CHR1には、複数の導体パターン2CPdが配置される。複数の導体パターン2CPdのそれぞれは、ビア2v(図5参照)を介して図19に示す配線層WL2の導体パターン2CPdと電気的に接続される。複数の導体パターン2CPdのそれぞれは、導体パターン2CPsと離間する。
図20に示すように配線層WL4には、複数の配線Rwが配置されている。配線Rwを含む信号伝送経路において、図5に示す配線層WL4と配線層WL3とを電気的に接続するビア2vは、図20に示す平面視において、配線基板SUB1の辺2sの近傍に配置されることが好ましい。このため、複数の配線Rwのそれぞれは、平面視において、領域CHR1と領域CHR2とを跨ぐように延びる。配線Rwの一方の端部は、領域CHR1に配置され、配線Rwの他方の端部は、上記一方の端部よりも、配線基板SUB1の周縁の一辺に近い位置にある。配線Rwの一方の端部は、領域CHR1において、図19に示す導体パターン2CPrとビア2vR(図14参照)を介して電気的に接続される。本実施の形態の例では、配線Rwは、図18に示す配線層WL2の配線Tw1および配線Tw2と重なる。図14に示すように配線Rwと配線Tw1との間、および配線Rwと配線Tw2との間、には、導体パターン2CPsが介在する。このため、配線Rwが配線Tw1および配線Tw2と重なる状態で配置される場合でも、信号伝送経路間のクロストークノイズを低減できる。
また、配線層WL4の領域CHR1には、電源電位が供給される大面積の導体パターン2CPdが配置される。配線層WL4にある導体パターン2CPdの面積は、図12に示す配線層WL1の複数の導体パターン2CPdのそれぞれの面積より大きい。導体パターン2CPdは、ビア2v(図5参照)を介して図19に示す配線層WL3の複数の導体パターン2CPdのそれぞれと電気的に接続される。
また、配線層WL4の導体パターン2CPdの周囲には、基準電位が供給される大面積の導体パターン2CPsが配置される。導体パターン2CPsは、ビア2vs(図14参照)を介して図19に示す配線層WL3の導体パターン2CPsと電気的に接続される。導体パターン2CPsは、複数の配線Rwの周囲に、複数の配線Rwと離間するように配置される。配線Rwから生じる電磁波は、導体パターン2CPsにより遮蔽される。また、配線層WL4の導体パターン2CPdの内側には、複数の導体パターン2CPsが配置される。複数の導体パターン2CPsのそれぞれは、ビア2vsを介して図19に示す配線層WL3の導体パターン2CPsと電気的に接続される。
図21に示すように、配線層WL5には、導体パターン2CPsが形成される。配線層WL5の大部分は、導体パターン2CPsに覆われる。導体パターン2CPsは、ビア2vs(図14参照)を介して図20に示す配線層WL4の導体パターン2CPsと電気的に接続される。配線層WL5の領域CHR2には、出力信号が伝送される信号伝送経路の一部を構成する複数の導体パターン2CPtが配置される。複数の導体パターン2CPtのそれぞれは、導体パターン2CPsの開口部内に、導体パターン2CPsと離間するように配置されている。複数の導体パターン2CPtのそれぞれは、ビア2vT(図5参照)を介して図18に示す配線層WL2の配線Tw2と電気的に接続されている。図18に示す配線Tw2の端部と、図21に示す導体パターン2CPtとは、平面視において、互いに重なる。
また、配線層WL5の領域CHR2には、半導体チップCHP1(図5参照)への入力信号が伝送される信号伝送経路の一部を構成する複数の導体パターン2CPrが配置される。複数の導体パターン2CPrのそれぞれは、導体パターン2CPsの開口部内に、導体パターン2CPsと離間するように配置されている。複数の導体パターン2CPrのそれぞれは、ビア2vR(図14参照)を介して図20に示す配線層WL4の配線Rwと電気的に接続されている。図20に示す配線Rwの端部と図21に示す導体パターン2CPrとは、平面視において、互いに重なる。
また、配線層WL5の領域CHR1には、複数の導体パターン2CPdが配置される。複数の導体パターン2CPdのそれぞれは、ビア2v(図5参照)を介して図21に示す配線層WL4の導体パターン2CPdと電気的に接続される。複数の導体パターン2CPdのそれぞれは、導体パターン2CPsと離間する。
配線層WL5の領域CHR1には、導体パターン2CPsおよび複数の導体パターン2CPdがあるが、信号伝送経路を構成する導体パターン2CPは配置されない。このため、配線層WL5より下層の配線層(図5に示す配線層WL6〜配線層WL10)のそれぞれにおいて、領域CHR1は、電源電位の供給経路または基準電位の供給経路として大面積の導体パターン2CPを配置することができる。
図5に示すように、配線層WL5に配置される複数の導体パターン2CPのそれぞれは、スルーホール配線2THWを介して配線層WL6と電気的に接続される。以下、配線層WL6から配線層WL9の各配線層については、配線層WL5と同様(ただし、領域CHR1に大面積の導体パターン2CPdを配置する場合がある)なので、図示は省略する。
<製造方法>
次に、上記した半導体装置の製造方法について説明する。図22は、図5に示す半導体装置の製造フローの一例を示す説明図である。図23は、図5に示す半導体チップ搭載工程およびチップ部品搭載工程を説明する拡大断面図である。図24は、図5に示すリフロー工程を説明する拡大断面図である。
図22に示すように、半導体装置PKG1(図5参照)の製造工程は、図5に示す配線基板SUB1を準備する基板準備工程を含む。半導体装置PKG1の製造工程は、上記基板準備工程の後、半導体チップCHP1を、半導体チップCHP1の表面3tと、配線基板SUB1の上面2tとが対向するように、配線基板SUB1上に搭載する、半導体チップ搭載工程を含む。また、半導体装置PKG1の製造工程は、上記基板準備工程の後、チップ部品CHP3を、チップ部品CHP3の表面4tと、配線基板SUB1の上面2tとが対向するように、配線基板SUB1上に搭載する、チップ部品搭載工程を含む。
半導体チップ搭載工程およびチップ部品搭載工程は、いずれの工程が先でも良い。ただし、図14に示す突起電極3BPの少なくとも一部を溶融させることで、電極3PDと端子2PDとを電気的に接続し、突起電極4BPの少なくとも一部を溶融させることで、電極4PDと端子5PDとを電気的に接続する、リフロー工程(図9参照)は、図22に示すように一括で行うことが好ましい。
半導体チップ搭載工程およびチップ部品搭載工程では、まず、図23に示すように、配線基板SUB1の上面2tにおいて絶縁層SR1から露出する複数の端子2PDおよび複数の端子5PDのそれぞれの上に、半田ペーストSDPを塗布する。半田ペーストSDPは、半田成分と、半田の表面活性を向上させるフラックス成分とを含む。半導体チップ搭載工程では、半導体チップCHP1の表面3tを、を配線基板SUB1に近づける。これにより、複数の突起電極3BPのそれぞれは、半田ペーストSDPと接触する。同様に、チップ部品搭載工程では、チップ部品CHP3の表面4tを、配線基板SUB1に近づける。これにより、複数の突起電極4BPのそれぞれは、半田ペーストSDPと接触する。
次に、リフロー工程では、半導体チップCHP1およびチップ部品CHP3のそれぞれが、半田ペーストSDP上に搭載された状態の配線基板SUB1を加熱する。これにより、半田ペーストSDPに含まれるフラックス成分が周囲に染み出る。突起電極3BPおよび突起電極4BPの表面、あるいは端子2PD、5PDの表面が仮に酸化されている状態であった場合でも、フラックス成分に接触することで、活性化される。そして、突起電極3BP、突起電極4BP、および半田ペーストSDPの温度が、これらに含まれる半田成分の融点を超えると、半田が溶融して一体化する、所謂、濡れた状態になる。突起電極3BPおよび突起電極4BPを冷却すると、図24に示すように端子2PDと電極3PDとは突起電極3BPを介して電気的に接続される。また、端子5PDと電極4PDとは、突起電極4BPを介して電気的に接続される。この時、突起電極3BPおよび突起電極4BPの周囲には、フラックス成分の残渣が残留する場合がある。このため、図22に示すように、リフロー工程の後、洗浄工程を行い、半導体チップCHP1と配線基板SUB1との間の空間、およびチップ部品CHP3と配線基板SUB1の間の空間から、フラックス成分の残渣を外部に排出する。この時、チップ部品CHP3は、平面積が小さいので、チップ部品CHP3と配線基板SUB1の間の空間は容易に洗浄できる。一方、半導体チップCHP1の平面積はチップ部品CHP3の平面積と比較して大きいので、半導体チップCHP1と配線基板SUB1との間の空間は、チップ部品CHP3と配線基板SUB1の間の空間よりは洗浄し難いため、洗浄液が流れやすくすることが好ましい。特に、本実施の形態のように、半導体チップCHP1の近傍に複数のチップ部品CHP3が搭載される場合、チップ部品CHP3が洗浄液の流れを阻害する要因になる可能性がある。
そこで、上記した図17に示すように、複数のチップ部品CHP3は、複数のチップ部品CHP3のそれぞれの短辺4sS1が半導体チップCHP1の辺3sと対向するように配置される。これにより、隣り合うチップ部品CHP3の離間距離GP1(図17参照)を長くできる。この結果、洗浄液の流動性がチップ部品CHP3により阻害され難くなる。また、図5に示すように、チップ部品CHP3の厚さは、半導体チップCHP1の厚さより薄い。チップ部品CHP3の裏面4b(図3参照)から配線基板SUB1の上面2tまでの距離は、半導体チップCHP1の裏面3bから配線基板SUB1の上面2tまでの距離より短い。これにより、洗浄液がチップ部品CHP3の裏面4b上を流れやすくなるので、洗浄液の流動性が向上する。
また、図22に示すように、半導体装置の製造方法は、洗浄工程の後、図14に示すように、半導体チップCHP1と配線基板SUB1との間の空間、およびチップ部品CHP3と配線基板SUB1の間の空間を埋めるように、アンダフィル樹脂UFを供給する工程を含む。これにより、複数の突起電極3BPおよび複数の突起電極4BPの周囲は保護される。
なお、上記の説明中、いくつかの変形例について説明したが、以下では、既に説明した変形例以外の代表的な変形例について説明する。
<変形例1>
例えば、図5に示す半導体装置PKG1の場合、チップ部品CHP3が配線基板SUB1上に搭載されている実施態様について説明した。ただし、図10に示すチップ部品CHP3の電極4PD1と、図6に示す半導体チップCHP1の信号電極Txとの経路距離LP1が、上記したように、信号の波長に対応した関係を満たす長さになっていれば、チップ部品CHP3が配線基板SUB1上に搭載されていなくても良い。
例えば、図示は省略するが、チップ部品CHP3が、図5に示す配線基板SUB1の配線層WL1と配線層WL5との間に埋め込まれていても良い。あるいは、半導体チップCHP1およびチップ部品CHP3のそれぞれが、インタポーザ基板を介して配線基板SUB1上に搭載されていても良い。インタポーザ基板として、半導体基板を利用すれば、インタポーザ基板に微細な配線層を設けることができる。
<変形例2>
また、図14に示す例では、半導体チップCHP1の電極3PDと配線基板SUB1の端子2PDとを電気的に接続する突起電極3BP、およびチップ部品CHP3の電極4PDと配線基板SUB1の端子5PDとを電気的に接続する突起電極4BPが、半田バンプである突起電極3BPである例について説明した。しかし、突起電極3BPおよび突起電極4BPには種々の変形例がある。例えば、電極3PDと配線基板SUB1の端子2PDとを電気的に接続する突起電極3BP、あるいは、電極4PDと端子5PDとを電気的に接続する突起電極4BPが、柱状に延びる金属部材であるピラーバンプと、半田材と、を含んでいる場合もある。ピラーバンプ(Cuピラー)は、銅(Cu)を主成分とする金属から成り、端子2PDと対向する先端面を備える。また、半田材は、ピラーバンプの先端面に接合される。この場合、半田バンプである突起電極3BP、4BPと比較して、半田材の使用量が少ない。
また、銅を主成分とする金属から成るピラーバンプと銅を主成分とする金属から成る端子2PDとを直接接合する場合もある。この場合、ピラーバンプと端子2PDとの間に半田が介在しないので、接合部が破壊し難くなる。また、フラックス成分を用いない接合方法を利用することができれば、図22を用いて説明した洗浄工程を行わなくて良い。
<変形例3>
また、図5に示す半導体装置PKG1の場合、複数の端子2PDと、配線層WL1との接続構造の説明を判り易くするため、単純化された構成例について説明した。しかし、上記した技術およびその変形例は、種々の構成の半導体装置に適用できる。例えば、半導体装置PKG1は配線基板SUB1上に1個の半導体チップCHP1が搭載されている。しかし、半導体チップCHP1を含む電子部品の数は1個に限定されない。例えば、配線基板SUB1上に複数の半導体チップが搭載された、マルチチップモジュールに適用しても良い。また、半導体チップCHP1の他にコンデンサやインダクタなどの電子部品が搭載されていても良い。例えば、交流信号の信号伝送経路の途中にコンデンサを直列で接続することにより、交流信号中の直流成分をカットすることができる。直流成分をカットする目的で信号伝送経路中に接続されるコンデンサは、DCカットコンデンサと呼ばれ、配線基板SUB1上に搭載される場合がある。また、半導体チップCHP1への電源供給を安定化させる観点から、電源供給経路中にバイパスコンデンサを挿入する場合がある。このバイパスコンデンサを配線基板SUB1上に搭載しても良い。
また例えば、図25に示す半導体装置PKG4の場合、半導体チップCHP1の裏面3bに、放熱板(ヒートスプレッダ、放熱部材)HSが貼り付けられている。放熱板HSは、例えば、配線基板SUB1よりも熱伝導率が高い金属板であって、半導体チップCHP1で発生した熱を外部に排出する機能を備えている。また、放熱板HSは、接着材(放熱樹脂)BDhsを介して半導体チップCHP1の裏面3bに貼り付けられている。接着材BDhsは、例えば、多数の金属粒子やフィラ(例えばアルミナなど)を含有させることにより、アンダフィル樹脂UFよりも熱伝導率が高くなっている。
また、図25に示す例では、半導体チップCHP1の周囲には、放熱板HSを支持する支持枠(スティフナリング)SFRが固定されている。放熱板HSは、半導体チップCHP1の裏面3bおよび支持枠SFRに接着固定されている。半導体チップCHP1の周囲に金属性の支持枠SFRを固定することで、配線基板SUB1の反り変形を抑制することができるので、実装信頼性を向上させる観点から好ましい。また、半導体チップCHP1の周囲を囲むように設けられた支持枠SFRに、放熱板HSを接着固定することで、放熱板HSの平面積を大きくすることができる。つまり放熱板HSの表面積を大きく確保することにより放熱性能を向上でき、かつ半導体チップCHP1上に安定的に固定する観点から、放熱板HSを支持枠SFRに接着固定することが好ましい。
<変形例4>
また、図2では、信号伝送の例として、差動信号を伝送する実施態様を取り上げて説明した。ただし、信号伝送方式は、差動信号には限定されず、1種類の信号を一つの信号伝送経路により伝送する、シングルエンド方式でも良い。
<変形例5>
また、図7に示す例では、チップ部品CHP3は、インダクタ素子PELおよび二つの抵抗素子PERから成るLR回路により、イコライザ回路EQCを構成する例を示した。ただし、イコライザ回路EQCには種々の変形例がある。例えば、インダクタ素子PELとキャパシタ素子を備えたLC回路、あるいは、インダクタ素子PEL、抵抗素子PER、およびキャパシタ素子を備えたLCR回路、や、抵抗素子PERとキャパシタ素子とから成るRC回路など、種々の構成を適用できる。
また、図7に示す例では、チップ部品CHP3の複数の電極4PDは、信号が入力または出力される電極のみにより構成され、電源電位や基準電位が供給される電極4PDは含まれない。ただし、変形例としては、例えば、参照電位として、基準電位が供給される電極4PDが含まれていても良い。
また、図7に示す例では、チップ部品CHP3は受動素子PEのみから成り、トランジスタなどの能動素子を含まない。変形例としては、例えば、上記した信号の振幅の増幅以外の目的で、能動素子を含む場合がある。ただし、チップ部品CHP3が能動素子を含む場合、能動素子を駆動するための電源電位をチップ部品CHP3に供給する必要がある。この場合、電極4PDに接続する配線経路が複雑化するので、図7に示すように、チップ部品CHP3が能動素子を含まないことが好ましい。
<変形例6>
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。
その他、上記実施の形態に記載された内容の一部を以下に記載する。
〔付記1〕
以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)第1主面、第1主面の反対側の第2主面、および前記第1主面と前記第2主面との間にある複数の配線層を備える配線基板を準備する工程;
(b)前記(a)工程の後、第1表面、前記第1表面の反対側の第1裏面、および前記第1表面に配列される第1電極パッドを備える半導体チップを、前記第1表面と前記配線基板の前記第1主面とが対向するように、前記配線基板上に搭載する工程;
(c)前記(a)工程の後、第2表面、前記第2表面の反対側の第2裏面、および前記第2表面に配列される複数の第2電極パッドを備えるチップ部品を、前記第2表面と前記配線基板の前記第1主面とが対向するように、前記配線基板上に搭載する工程;
(d)前記(b)工程および前記(c)工程の後、前記第1半導体チップと前記配線基板との間、および前記第1チップ部品と前記配線基板との間、を洗浄する工程;
前記第1半導体チップは、第1回路と、前記第1表面に配置され、前記第1回路に電気的に接続され、第1信号を伝送する前記第1電極パッドと、を有し、
前記第1チップ部品は、前記第1電極パッドと電気的に接続され、複数種類の受動素子を含み、前記第1信号の信号波形を補正する第2回路と、前記第2表面に配置され、前記第1電極パッドおよび前記第2回路に電気的に接続される前記第2電極パッドと、を有し、
前記配線基板は、
半田を含む第1導電性部材を介して前記第1半導体チップの前記第1電極パッドと電気的に接続される第1端子と、
半田を含む第2導電性部材を介して前記第1チップ部品の前記第2電極パッドと電気的に接続される第2端子と、
前記第1端子および前記第2端子に電気的に接続される第1配線と、を有し、
前記第1半導体チップの前記第1電極パッドから前記第1チップ部品の前記第2電極パッドに至る経路距離は、前記第1信号の波長に対して、1/16以上、かつ、3.5/16以下である、半導体装置の製造方法。
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。
2b 下面(面、主面、実装面、第2主面)
2Cb 下面
2CP,2CPd,2CPr,2CPs,2CPt 導体パターン
2CPH 開口部
2CR 絶縁層(コア材、コア絶縁層)
2Ct 上面
2d 配線
2e 絶縁層
2LD ランド
2PD,5PD,5PD1,5PD2,5PDn1,5PDn2,5PDp1,5PDp2 端子(パッド、ボンディングパッド、ボンディングリード、半導体チップ接続用端子)
2s 辺
2t 上面(面、主面、チップ搭載面、第1主面)
2THW スルーホール配線
2v,2vR,2vs,2vT,2vT1,2vT2 ビア
3b,4b 裏面(主面、下面)
3BP,4BP 突起電極(バンプ電極)
3PD,4PD,4PD1,4PD1,4PDn1,4PDn2,4PDp1,4PDp2 電極(パッド、電極パッド、ボンディングパッド)
3PF,4PF 絶縁膜(パッシベーション膜、保護絶縁膜)
3s,4s 辺
3t,4t 表面(主面、上面)
4sL1,4sL2 長辺
4sS1,4sS2 短辺
AM1,AM2 矢印
BDhs 接着材(放熱樹脂)
C1,C2 寄生容量
CHP1,CHP2 半導体チップ
CHP3 チップ部品
CHR1 領域(チップ重畳領域)
CHR2 領域(チップ非重畳領域、周辺領域)
CHR3 領域
CHRs 辺
DS,DSn,DSp 差動信号伝送経路
EDV1 電子装置(電子機器)
EQC,EQC1 イコライザ回路(信号補正回路)
GP1 離間距離
HS 放熱板(ヒートスプレッダ、放熱部材)
IOP1,IOP2 入出力回路
LP1,LP2 経路距離
MB1 配線基板(マザーボード、実装基板)
PDL1,PDL2,PDL3 列
PE 受動素子
PEL インダクタ素子
PER,PER1,PER2 抵抗素子
PKG1,PKG2,PKG3,PKG4 半導体装置
Rw 配線(入力信号配線、信号配線、信号線)
Rx,Rxn,Rxp,Tx,Txn,Txp 信号電極(電極パッド)
Ry,Ryn,Ryp 端子(入力信号端子)
SB 半田ボール(半田材、外部端子、電極、外部電極)
SDP 半田ペースト
SFR 支持枠(スティフナリング)
SG1,SG2,SGA,SGR,SGT 信号
SGP,SGPR,SGPT 信号伝送経路
SGR1,SGR2,SGR3,SGR4 反射波
SR1,SR2 絶縁層
SUB1 配線基板
Tw1,Tw1n,Tw1p,Tw2,Tw2n,Tw2p 配線(出力信号配線、信号配線、信号線)
TwE1,TwE2 端部(ビアランド)
TwL 延在部
Ty,Tyn,Typ 端子(出力信号端子)
UF アンダフィル樹脂(絶縁性樹脂)
Vd 電源電位電極
VDD 電源電位
Vs 基準電位電極
VSS 基準電位
Vyd 端子(電源電位端子)
Vys 端子(基準電位電極)
WL1,WL2,WL3,WL4,WL5,WL6,WL7,WL8,WL9,WL10 配線層

Claims (19)

  1. 第1主面、第1主面の反対側の第2主面、および前記第1主面と前記第2主面との間にある複数の配線層を備える配線基板と、
    第1表面、および前記第1表面の反対側の第1裏面を備え、前記第1表面と前記第1主面とが対向した状態で、前記配線基板上に搭載される第1半導体チップと、
    第2表面、および前記第2表面の反対側の第2裏面を備える第1チップ部品と、
    を有し、
    前記第1半導体チップは、第1回路と、前記第1表面に配置され、前記第1回路に電気的に接続され、第1信号を伝送する第1電極パッドと、を有し、
    前記第1チップ部品は、複数種類の受動素子を含み、前記第1信号の信号波形を補正する第2回路と、前記第2表面に配置され、前記第1電極パッドおよび前記第2回路に電気的に接続される第2電極パッドと、を有し、
    前記配線基板は、
    第1導電性部材を介して前記第1半導体チップの前記第1電極パッドと電気的に接続される第1端子と、
    前記第1端子および前記第1チップ部品の前記第2電極パッドに電気的に接続される第1配線と、を有し、
    前記第1半導体チップの前記第1電極パッドから前記第1チップ部品の前記第2電極パッドに至る経路距離は、前記第1信号の波長に対して、1/16以上、かつ、3.5/16以下である、半導体装置。
  2. 請求項1において、
    前記第1半導体チップの前記第1電極パッドは、前記配線基板の前記第1端子と対向し、
    前記第1チップ部品は、前記第2表面と前記第1主面とが対向した状態で前記配線基板上に搭載され、
    前記配線基板は、前記第1チップ部品の前記第2電極パッドと対向する位置に配置され、第2導電性部材を介して前記第1チップ部品の前記第2電極パッドと電気的に接続される第2端子を有し、
    前記第1配線は、前記第1端子および前記第2端子に電気的に接続される、半導体装置。
  3. 請求項2において、
    前記配線基板は、前記第1端子および前記第2端子が配置される第1配線層と、前記第1配線層と前記第2主面との間にあり、かつ、前記第1配線が配置される第2配線層と、を有し、
    前記第1配線は、第1ビアを介して前記第1端子に接続され、第2ビアを介して前記第2端子に電気的に接続される、半導体装置。
  4. 請求項3において、
    前記配線基板は、前記第2配線層と前記第2主面との間にある第3配線層、を有し、
    前記配線基板の厚さ方向において、前記第1配線層および前記第3配線層は、前記第2配線層の隣にあり、
    前記第1配線層および前記第3配線層のそれぞれには、基準電位が供給される第1導体パターンが配置され、
    前記配線基板の厚さ方向において、前記第1配線は、前記第1配線層の前記第1導体パターンと、前記第3配線層の前記第1導体パターンとの間に挟まれている、半導体装置。
  5. 請求項4において、
    前記第2配線層には、基準電位が供給される前記第1導体パターンが配置され、
    前記第2配線層の前記第1導体パターンには、第1開口部が設けられ、
    平面視において、前記第1配線は、前記第1開口部内に、前記第1導体パターンと離間するように配置される、半導体装置。
  6. 請求項3において、
    前記第1ビアは、前記第1配線の第1端部に接続され、
    前記第2ビアは、前記第1配線の第2端部に接続され、
    前記第1配線の前記第1端部から前記第2端部までの経路距離は、前記第1信号の波長に対して1/16以上、かつ、3.5/16未満である、半導体装置。
  7. 請求項1において、
    前記第1半導体チップが伝送する信号には、前記第1信号と対を成し、差動信号を構成する第2信号が含まれ、
    前記第1チップ部品には、前記第1信号および前記第2信号がそれぞれ入力され、
    前記第1チップ部品の前記第2回路は、前記第1信号の信号波形および前記第2信号の信号波形をそれぞれ補正する、半導体装置。
  8. 請求項2において、
    前記第1半導体チップが伝送する信号には、前記第1信号と対を成し、差動信号を構成する第2信号が含まれ、
    前記第1半導体チップは、前記第1表面に配置され、前記第2信号を伝送する第3電極パッド、を有し、
    前記第1チップ部品は、前記第1電極パッドおよび前記第3電極パッドと電気的に接続され、前記第1信号の信号波形および前記第2信号の信号波形をそれぞれ補正する前記第2回路と、前記第2表面に配置され、前記第3電極パッドおよび前記第2回路に電気的に接続される第4電極パッドと、を有し、
    前記配線基板は、
    第3導電性部材を介して前記第1半導体チップの前記第3電極パッドと電気的に接続される第3端子と、
    第4導電性部材を介して前記第1チップ部品の前記第4電極パッドと電気的に接続される第4端子と、
    前記第3端子および前記第4端子に電気的に接続される第2配線と、を有し、
    前記第1半導体チップの前記第3電極パッドから前記第1チップ部品の前記第4電極パッドに至る経路距離は、前記第2信号の波長に対して、1/16以上、かつ、3.5/16以下である、半導体装置。
  9. 請求項8において、
    前記第1チップ部品が有する複数の電極パッドは、
    前記第2電極パッドと、
    前記第2電極パッドと電気的に接続され、信号波形が補正された前記第1信号が出力される第5電極パッドと、
    前記第4電極パッドと、
    前記第4電極パッドと電気的に接続され、信号波形が補正された前記第2信号が出力される第6電極パッドと、
    から成り、
    前記第1チップ部品の前記複数の電極パッドには、前記第1チップ部品に電源電位を供給する電極パッド、および前記第1チップ部品に基準電位を供給する電極パッドは含まれない、半導体装置。
  10. 請求項9において、
    前記配線基板は、
    前記第1チップ部品の前記第2電極パッドと対向する前記第2端子と、
    前記第1チップ部品の前記第4電極パッドと対向する前記第4端子と、
    前記第1チップ部品の前記第5電極パッドと対向する第5端子と、
    前記第1チップ部品の前記第6電極パッドと対向する第6端子と、
    前記配線基板は、前記第1端子、前記第2端子、前記第3端子、前記第4端子、前記第5端子、および前記第6端子が配置される第1配線層と、
    を有し、
    前記第1配線層において、前記第2端子と前記第5端子との間、および前記第4端子と前記第6端子との間には、基準電位が供給される導体パターンが介在する、半導体装置。
  11. 請求項8において、
    前記配線基板は、前記第1端子および前記第2端子が配置される第1配線層と、
    前記第1配線層と前記第2主面との間にあり、かつ、前記第1配線、前記第2配線、および基準電位が供給される第1導体パターンが配置される第2配線層と、を有し、
    前記第2配線層の前記第1導体パターンには第1開口部が設けられ、
    平面視において、前記第1配線と前記第2配線とは、前記第1開口部内に、前記第1導体パターンと離間し、かつ互いに隣り合うように配置される、半導体装置。
  12. 請求項11において、
    平面視において、前記第1配線および前記第2配線のそれぞれは、第1方向に沿って延び、
    平面視において、前記第1チップ部品は、前記第1配線および前記第2配線が延びる方向の延長線上に搭載される、半導体装置。
  13. 請求項1において、
    前記第1信号は、前記第1電極パッドから出力される出力信号である、半導体装置。
  14. 請求項4において、
    前記第1信号は、前記第1電極パッドから出力される送信信号であり、
    前記配線基板は、
    前記第1チップ部品を経由せずに、前記第1半導体チップに入力される入力信号が伝送される第3配線と、
    前記第3配線層と前記第2主面との間にあり、かつ、前記第3配線が配置される第4配線層と、
    を有する、半導体装置。
  15. 請求項2において、
    前記第1半導体チップと前記配線基板との間、および前記第1チップ部品と前記配線基板との間には、それぞれアンダフィル樹脂が配置され、
    平面視において、前記アンダフィル樹脂は、前記第1半導体チップが配置された領域、および前記第1チップ部品が配置された領域を囲むように配置される、半導体装置。
  16. 請求項2において、
    前記第1配線は、第1方向に沿って延び、
    前記配線基板の前記第1主面上には、前記第1チップ部品を含む複数のチップ部品が搭載され、
    平面視において、前記複数のチップ部品のそれぞれは、第1長辺、および第1長辺と交差する第1短辺を有し、
    前記複数のチップ部品のそれぞれは、平面視において前記第1短辺が前記第1半導体チップと対向し、かつ、前記第1長辺が前記第1方向に沿って延びるように、前記配線基板上に搭載される、半導体装置。
  17. 請求項16において、
    前記第1導電性部材および前記第2導電性部材のそれぞれは、半田を含む、半導体装置。
  18. 請求項1において、
    前記第1チップ部品の前記第2回路は、前記複数種類の受動素子から構成され、かつ、前記第1チップ部品は、能動素子を含まない、半導体装置。
  19. 請求項1において、
    前記第1チップ部品の前記第2回路は、抵抗素子およびインダクタ素子を含む、半導体装置。
JP2018100638A 2018-05-25 2018-05-25 半導体装置 Pending JP2019205122A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018100638A JP2019205122A (ja) 2018-05-25 2018-05-25 半導体装置
US16/405,644 US10763214B2 (en) 2018-05-25 2019-05-07 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018100638A JP2019205122A (ja) 2018-05-25 2018-05-25 半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019205122A true JP2019205122A (ja) 2019-11-28

Family

ID=68614009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018100638A Pending JP2019205122A (ja) 2018-05-25 2018-05-25 半導体装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10763214B2 (ja)
JP (1) JP2019205122A (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018125259A1 (en) * 2016-12-31 2018-07-05 Intel Corporation Electrical connector having offset contacts for minimizing or cancelling crosstalk
JP7288055B2 (ja) 2018-12-20 2023-06-06 キョーセラ・エイブイエックス・コンポーネンツ・コーポレーション 少なくとも2つのビアと接続されたコンデンサを備える多層フィルタ
JP2022515134A (ja) 2018-12-20 2022-02-17 エイブイエックス コーポレイション 高周波数多層フィルタ
JP7355827B2 (ja) 2018-12-20 2023-10-03 キョーセラ・エイブイエックス・コンポーネンツ・コーポレーション 精密に制御された容量性エリアを有するコンデンサを備える多層電子デバイス
US11509276B2 (en) * 2018-12-20 2022-11-22 KYOCERA AVX Components Corporation Multilayer filter including a return signal reducing protrusion
US11595013B2 (en) 2018-12-20 2023-02-28 KYOCERA AVX Components Corporation Multilayer electronic device including a high precision inductor
CN111508901B (zh) * 2019-10-01 2022-01-25 威锋电子股份有限公司 集成电路芯片、封装基板及电子总成
JP7507061B2 (ja) * 2020-10-29 2024-06-27 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電子装置および半導体装置
US11699645B2 (en) * 2021-11-18 2023-07-11 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device having wiring substrate with lead-out wirings

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4855101B2 (ja) 2005-02-25 2012-01-18 三菱電機株式会社 信号伝送回路、icパッケージ及び実装基板
JP2006254303A (ja) 2005-03-14 2006-09-21 Renesas Technology Corp 信号伝送回路、icパッケージ、実装基板及びicチップ

Also Published As

Publication number Publication date
US20190363050A1 (en) 2019-11-28
US10763214B2 (en) 2020-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019205122A (ja) 半導体装置
JP7001530B2 (ja) 半導体装置
US10304768B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
CN108140616B (zh) 半导体器件
JP6853774B2 (ja) 半導体装置
US9330992B2 (en) Wiring substrate for a semiconductor device having differential signal paths
US10446531B2 (en) Electronic device and semiconductor device
US10643960B2 (en) Semiconductor device
US9269653B2 (en) SGS or GSGSG pattern for signal transmitting channel, and PCB assembly, chip package using such SGS or GSGSG pattern
US11784173B2 (en) Semiconductor device including a circuit for transmitting a signal
JP6122606B2 (ja) 半導体装置
JP6324738B2 (ja) 半導体装置
US10426035B2 (en) SGS or GSGSG pattern for signal transmitting channel, and PCB assembly, chip package using such SGS or GSGSG pattern
US10937753B1 (en) Semiconductor device
JP4580004B2 (ja) 半導体装置
JP7570305B2 (ja) 半導体装置
JP2020136624A (ja) 半導体装置
US20230066512A1 (en) Semiconductor device