JP5476829B2

JP5476829B2 - 半導体集積回路装置

Info

Publication number: JP5476829B2
Application number: JP2009168582A
Authority: JP
Inventors: 大介井口; 寛治大塚
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: JP2011023624A

Description

本発明は、半導体集積回路装置に関する。

近年の半導体集積回路装置では、回路の微細化及び複雑化に対応するため、半導体集積回路層及びその表面に形成されたメタル配線層からなる複数の半導体集積回路素子を積層し、これら半導体集積回路素子間で信号を伝達することが行われている（特許文献１参照）。

特許文献１の半導体集積回路装置は、第１の半導体集積回路素子に備えられた差動信号送信素子と第２の半導体集積回路素子に備えられた差動信号受信素子との間の信号の伝送を、差動信号送信素子に接続された一対の第１の差動伝送線路と、この一対の第１の差動伝送線路との間にシリコン等からなる誘電体又は空間を挟んで平行に対向配置された一対の第２の差動伝送線路とを介して行うように構成されている。

特開２００８−２７７５２１号公報

本発明の目的は、一対の第１の差動伝送線路と一対の第２の差動伝送線路との間に、一対の第１の差動伝送線路の間又は一対の第２の差動伝送線路の間に介在する絶縁材料を配置した場合よりも信号伝送効率の高い半導体集積回路装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の半導体集積回路装置を提供する。

［１］第１の差動信号通信素子及び前記第１の差動信号通信素子に接続されると共に同一平面上に配設された一対の第１の差動伝送線路を備えた第１の半導体集積回路素子と、
前記一対の第１の差動伝送線路と互いに容量性結合および誘導性結合による結合線路系をなすように前記一対の第１の差動伝送線路に対向配置された一対の第２の差動伝送線路、及び前記一対の第２の差動伝送線路に接続された第２の差動信号通信素子を備えると共に前記第１の半導体集積回路素子に積層された第２の半導体集積回路素子と、
前記一対の第１の差動伝送線路と前記一対の第２の差動伝送線路との対向面間に配置され、前記一対の第１の差動伝送線路間又は前記一対の第２の差動伝送線路間に介在する絶縁材料よりも高い誘電率を有する誘電体とを備え、
前記誘電体は、
前記信号の伝送の周波数領域で誘電率が負で透磁率が正である第１の誘電体部と、
前記第１の誘電体部と前記第１の差動伝送線路との間に配置され、前記信号の伝送の周
波数領域で誘電率が正でかつ透磁率が正の第２の誘電体部と、
前記第１の誘電体部と前記第２の差動伝送線路との間に配置され、前記信号の伝送の周
波数領域で誘電率が正でかつ透磁率が正の第３の誘電体部とを有する半導体集積回路装置。

請求項１に記載の発明によれば、一対の第１の差動伝送線路と一対の第２の差動伝送線路との間に、一対の第１の差動伝送線路の間又は一対の第２の差動伝送線路の間に介在する絶縁材料を配置した場合よりも信号伝送効率を高くすることができる。また、誘電率が負の誘電体により一対の第１の差動伝送線路の間及び一対の第２の差動伝送線路の間に介在する絶縁材料よりも高い誘電率を得ながら第１の差動伝送線路と第２の差動伝送線路との短絡を防ぐことができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路装置を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路装置を示す断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る誘電体の周波数特性及び使用周波数領域を示し、（ａ）は誘電率の周波数特性図、（ｂ）は透磁率の周波数特性図である。図４は、本発明の第２の実施の形態に係る誘電体の構成を示す斜視図である。図５は、本発明の本発明の第２の実施の形態に係る誘電体の周波数特性及び使用周波数領域を示し、（ａ）は誘電率の周波数特性図、（ｂ）は透磁率の周波数特性図である。図６は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路装置を示す断面図である。図７Ａ（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体集積回路装置を示す斜視図である。図７Ｂ（ｂ），（ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体集積回路装置を示す断面図である。図８Ａ（ａ）は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体集積回路装置を示す斜視図である。図８Ｂ（ｂ），（ｃ）は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体集積回路装置を示す断面図である。

[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路装置を示す斜視図である。同図においては、内部に配置する各部材の配置をわかり易くするため、内部に配置する各部材を実線で示している。

（半導体集積回路装置の構成）
この半導体集積回路装置１００は、データを送出する差動信号通信素子１１を搭載した第１の半導体集積回路素子１と、データを受信する差動信号通信素子２１を搭載すると共に誘電体４を介して第１の半導体集積回路素子１に積層された第２の半導体集積回路素子２とを備えて構成されている。この誘電体４の詳細については後述する。

第１の半導体集積回路素子１は、誘電体４に面して差動信号通信素子１１の差動出力端子に接続されると共に平行に配置された所定長の一対の第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂと、第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂの終端間に接続された終端抵抗１３とを備えて構成されている。

終端抵抗１３は、第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂの特性インピーダンスに等しい値の抵抗である。これにより、第１の半導体集積回路素子１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂは、擬似空中線のダミーロードと同様の原理で整合終端され、第１の差動伝送線路を伝播した信号の反射による伝送品質の劣化を防ぎ、また電磁界は近傍界で閉じられ、放射電磁界をほとんど生じさせない構成にできる。

第２の半導体集積回路素子２は、第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂと同一の長さを有して第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂに平行に重なる状態で誘電体４に面して配置され、かつ第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂの終端側に差動信号通信素子２１の差動入力端子が接続された一対の第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂと、差動信号通信素子２１の差動入力端子間に接続された終端抵抗２３とを備えて構成されている。

終端抵抗２３は、第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂの特性インピーダンスに等しい値の抵抗である。これにより、第２の半導体集積回路素子２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂは、擬似空中線のダミーロードと同様の原理で整合終端され、第２の差動伝送線路を伝播した信号の反射による伝送品質の劣化を防ぎ、また電磁界は近傍界で閉じられ、放射電磁界をほとんど生じさせない構成にできる。

図２は、半導体集積回路装置１００の断面を示す。第１の半導体集積回路素子１は、第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂ、及び接続用電極１７Ａ〜１７Ｄが設けられたメタル配線層１５と、差動信号通信素子１１及び終端抵抗１３が設けられた半導体集積回路層１６とから構成されている。

第２の半導体集積回路素子２は、第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂ、及び接続用電極２７Ａ，２７Ｂが設けられたメタル配線層２５と、差動信号通信素子２１及び終端抵抗２３が設けられた半導体集積回路層２６とから構成されている。

第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂの図２の紙面に垂直な方向の一端部は、接続用電極１７Ａ，１７Ｂを介して差動信号通信素子１１に接続されている。また、第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂの図２の紙面に垂直な方向の他端部は、接続用電極１７Ｃ，１７Ｄを介して終端抵抗１３に接続されている。

第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂの図２の紙面に垂直な方向の一端部は、接続用電極２７Ａ，２７Ｂを介して差動信号通信素子２１に接続されている。

第２の半導体集積回路素子２は、第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂが第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂに対向して配置されるように、誘電体４を介して第１の半導体集積回路素子１に積層されている。

メタル配線層１５及びメタル配線層２５における第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂ、第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂ、及び接続用電極１７Ａ〜１７Ｄ以外の部分はＳｉＯ_２からなる絶縁材料で構成されている。第１の差動伝送線路１２Ａと第１の差動伝送線路１２Ｂは、一定の間隔をおいて平行に配置されており、これら第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂの間の領域１５ａにもメタル配線層１５の絶縁材料が介在している。同様に、第２の差動伝送線路２２Ａと第２の差動伝送線路２２Ｂは、一定の間隔をおいて平行に配置されており、これら第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂの間の領域２５ａにもメタル配線層２５の絶縁材料が介在している。なお、第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂの間の領域又は第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂの間に介在する絶縁材料は、ＳｉＯ_２等の絶縁体の他、空間に導入された空気としてもよい。

（誘電体４の構成）
誘電体４は、誘電体中にナノサイズの金属又は半導体の微粒子を分散させて構成された微粒子分散誘電体である。

この誘電体４は、例えば、ＳｉＯ２等の絶縁物に金属または半導体の微粒子を分散させたものである。この微粒子として、電磁波との相互作用でマグノン（ｍａｇｎｏｎ）として振る舞う領域では正の透磁率を持つ金属または半導体、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇ，Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｃの中から選ばれた少なくとも１つからなる合金、共析物を推奨することができる。特に、Ａｌは、３ｐ軌道に不対電子を持ち、電磁波との相互作用でマグノン（ｍａｇｎｏｎ）として振る舞う領域では正の透磁率を持つことから適している。なお、微粒子の粒径、密度等は、伝送する信号の周波数域に応じて適宜選択する。

更に、微粒子は、バルクで常磁性を持たない金属であっても、ナノサイズの粒子にすることにより、表面における不対電子の密度を激増させることができ、これによってマグノン共鳴周波数を高くすることができる。同時に、上記各微粒子は、電気的には金属であるため、プラズマとして振舞う自由電子を表面に持ち、所定の周波数より上で高周波のフォトンと相互作用してプラズモン共鳴を生じる。

（誘電体４の特性）
図３は、誘電体４の周波数特性を示し、（ａ）は誘電率の周波数特性図、（ｂ）は透磁率の周波数特性図である。図３（ａ）に示すように、誘電体４の誘電率εは、プラズモン共鳴が生じる周波数ωｐ（例えば、１００ＧＨｚ）を境にして、ωｐより低い周波数域では誘電率εが負になり、ωｐより高い周波数域では誘電率εが正になる。

プラズモン共鳴は、誘電体４に含まれる微粒子が電気的に金属または導電体であるため、プラズマとして振る舞う自由電子を表面に持ち、微粒子数から求められる周波数より上で高周波のフォトンと相互作用することにより生じる。

また、図３（ｂ）に示すように、誘電体４の透磁率μは、マグノン共振が生じる周波数ωｍ（例えば、数Ｍ〜１００ＭＨｚ）を境にして、ωｍより低い周波数域では透磁率μが負になり、ωｍより高い周波数域では透磁率μが正になる。これは、ωｍより高い周波数域では誘電体４が磁性体として機能し、ωｍ〜ωｐの領域では金属として振る舞うことを示している。

図３（ａ），（ｂ）から明らかなように、誘電体４は、超短波（ＶＨＦ）より上の周波数領域では、透磁率μが正であり、超短波からマイクロ波の領域では金属として振る舞って電磁界を反射する。また、光の領域では、表面に電流は流れるが、誘電体的に振る舞うので電磁界を透過する。逆に、超短波より低い周波数の領域では、透磁率μが負になってメタマテリアル（誘電率と透磁率が同時に負になる媒質をいう。）として振る舞い、ＤＣでは導電性を持たない。

誘電体４はまた、プラズモン共鳴が生じる周波数ωｐよりも低い周波数域で使用することにより、絶対値が大きな負の誘電率を示す特性がある。本実施の形態では、この特性を利用し、差動信号通信素子１１から差動信号通信素子２１への信号伝送を周波数ωｐよりも低い周波数領域で行うことにより、信号伝送時における誘電体４の誘電率をメタル配線層１５及びメタル配線層２５を構成する絶縁材料よりも高くしている。また、信号伝送の周波数領域を、誘電体４の誘電率の絶対値が大きくなる領域に設定することにより、例えば絶対値が１０以上の誘電率を誘電体４にもたせることができる。誘電体４の誘電率を１０以上とすることにより、さらに信号の伝送効率が高くなる。

本実施の形態ではさらに、マグノン共振が生じる周波数ωｍよりも低い周波数領域で信号の伝送を行う。従って、信号伝送が行われる周波数領域では、誘電体４の誘電率が負で、かつ透磁率が負となる。誘電率と透磁率が共に負の状態では導電体として働かないので、第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂ及び第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂに誘電体４を接触させて配置することができる。

[第２の実施の形態]
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る誘電体の構成を示す図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において誘電体の構成を変更したものであり、半導体集積回路装置の構成については第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態に係る誘電体４０は、誘電体中にナノサイズの金属又は半導体の微粒子を分散させて構成された微粒子分散誘電体からなる第１の誘電体部４０ａと、第１の誘電体部４０ａの第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂ側に形成され、信号の伝送の周波数領域で誘電率及び透磁率が共に正の第２の誘電体部４０ｂと、第１の誘電体部４０ａの第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂ側に形成され、前記信号の伝送の周波数領域で誘電率及び透磁率が共に正の第３の誘電体部４０ｃとから構成される。

図５に示すように、本実施の形態では、第１の誘電体部４０ａにプラズモン共鳴が生じる周波数ωｐよりも低く、かつマグノン共振が生じる周波数ωｍよりも高い周波数領域で信号の伝送を行う。この周波数領域では、第１の誘電体部４０ａの誘電率が負で透磁率が正となる。

この周波数領域では、第１の誘電体部４０ａが金属として振る舞い、導電性を有するので、第１の誘電体部４０ａを直接第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂと第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂとの間に配置することができない。そのため、第１の誘電体部４０ａを第２の誘電体部４０ｂと第３の誘電体部４０ｃとで挟んで誘電体４０を構成し、第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂと第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂとの短絡を防いでいる。このとき第１の誘電体部を通る電界は前記導電性にかかわらず誘電率が決めるため、これと第２の誘電体と合成した誘電率で決まる。

本実施の形態でも、信号伝送の周波数領域を、誘電体４０の誘電率の絶対値が大きくなる領域に設定することにより、例えば絶対値が１０以上の誘電率を誘電体４０にもたせることができる。

［第３の実施の形態］
図６（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路装置の第１及び第２の差動伝送線路付近を拡大して示す断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において誘電体の配置を変更したものであり、半導体集積回路装置の構成については第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態では、第１の差動伝送線路１２Ａと第２の差動伝送線路２２Ａとの対向面間に位置する誘電体４ａと、第１の差動伝送線路１２Ｂと第２の差動伝送線路２２Ｂとの対向面間に位置する誘電体４ｂとの間の領域に、空気が導入された空間部５０が形成されている。なお、空間部５０は、第１の半導体集積回路素子１と第２の半導体集積回路素子２との対向面のいずれか一方の表面に一様に誘電体を形成した後、その誘電体の一部を削り取ること等により形成することができる。

図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。空間部５０は、第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂと第２の差動伝送線路２２Ａ，２２Ｂが対向する領域の長さ方向の全体に亘って形成されている。

空間部５０を形成することにより、第１の差動伝送線路１２Ａ，１２Ｂと向かい合わない側の第２の差動伝送線路２２Ａ又は第２の差動伝送線路２２Ｂが容量性結合又は誘導性結合してしまうことを抑制する。つまり、第１の差動伝送線路１２Ａと第２の差動伝送線路２２Ｂが、又は第１の差動伝送線路１２Ｂと第２の差動伝送線路２２Ａが結合することを抑制する。なお、誘電体４ａと誘電体４ｂとの間には、誘電体４ａ及び誘電体４ｂよりも誘電率が低い、空気以外の絶縁材料からなる絶縁体を配置してもよい。

［第４の実施の形態］
図７Ａ（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体集積回路装置を示す斜視図である。同図においては、図１と同様、内部に配置する各部材の配置をわかり易くするため、内部に配置する各部材を実線で示している。

この半導体集積回路装置１０１は、第１の半導体集積回路１Ａと、第２の半導体集積回路２Ａとを積層して構成されている。半導体集積回路装置１０１は、差動信号を送受信して信号の伝送を行う差動信号通信素子を２組備えている点等で第１の実施の形態に係る半導体集積回路装置１００と異なっている。

第１の半導体集積回路１Ａは、差動信号通信素子１１１，２１１と、差動信号通信素子１１１に接続された一対の第１の差動伝送線路１１２Ａ，１１２Ｂと、差動信号通信素子２１１に接続された一対の第１の差動伝送線路２１２Ａ，２１２Ｂとを備えている。一対の第１の差動伝送線路１１２Ａ，１１２Ｂの一端には終端抵抗１１３が接続されている。また、一対の第１の差動伝送線路２１２Ａ，２１２Ｂの一端には終端抵抗２１３が接続されている。

第２の半導体集積回路２Ａは、差動信号通信素子１２１，２２１と、差動信号通信素子１２１に接続された一対の第２の差動伝送線路１２２Ａ，１２２Ｂと、差動信号通信素子２２１に接続された一対の第２の差動伝送線路２２２Ａ，２２２Ｂとを備えている。一対の第２の差動伝送線路１２２Ａ，１２２Ｂの一端には終端抵抗１２３が接続されている。また、一対の第２の差動伝送線路２２２Ａ，２２２Ｂの一端には終端抵抗２２３が接続されている。第１の差動伝送線路１１２Ａ，１１２Ｂ，２１２Ａ，２１２Ｂ、及び第２の差動伝送線路１２２Ａ，１２２Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂの各差動伝送線路は、その延伸方向に沿って平行に配置されている。

一対の第１の差動伝送線路１１２Ａ，１１２Ｂと、これに離間して対向配置された一対の第２の差動伝送線路１２２Ａ，１２２Ｂとは、容量性結合及び誘導性結合による結合線路系をなす。差動信号通信素子１１１と差動信号通信素子１２１は、第１の差動伝送線路１１２Ａ，１１２Ｂ及び第２の差動伝送線路１２２Ａ，１２２Ｂを介して信号の伝送を行う。

また、一対の第１の差動伝送線路２１２Ａ，２１２Ｂと、これに離間して対向配置された一対の第２の差動伝送線路２２２Ａ，２２２Ｂとは、容量性結合及び誘導性結合による結合線路系をなす。差動信号通信素子２１１と差動信号通信素子２２１は、第１の差動伝送線路２１２Ａ，２１２Ｂ及び第２の差動伝送線路２２２Ａ，２２２Ｂを介して信号の伝送を行う。

なお、図７Ａ（ａ）では、差動信号通信素子１１１，２１１から差動信号通信素子１２１，２２１へ信号の伝送に適した位置に終端抵抗１１３，２１３が接続されているが、信号の伝送方向に特に制限はなく、終端抵抗の位置や数を適宜変更すること等により双方向の通信を行うことが可能である。

図７Ｂ（ｂ）は、各差動伝送線路の延伸方向に直交する断面で半導体集積回路装置１０１を切断した断面の拡大図である。第１の差動伝送線路１１２Ａは第２の差動伝送線路１２２Ａと対向配置され、第１の差動伝送線路１１２Ｂは第２の差動伝送線路１２２Ｂと対向配置されている。また、第１の差動伝送線路２１２Ａは第２の差動伝送線路２２２Ａと対向配置され、第１の差動伝送線路２１２Ｂは第２の差動伝送線路２２２Ｂと対向配置されている。

一対の第１の差動伝送線路１１２Ａ，１１２Ｂと一対の第２の差動伝送線路１２２Ａ，１２２Ｂとの対向面間には、誘電体４１が配置されている。また、一対の第１の差動伝送線路２１２Ａ，２１２Ｂと一対の第２の差動伝送線路２２２Ａ，２２２Ｂとの対向面間には、誘電体４２が配置されている。誘電体４１と誘電体４２の間の領域には、空気が導入された空間部５１が形成されている。

図７Ｂ（ｃ）は、図７Ｂ（ｂ）のＢ−Ｂ断面である。この図に示すように、誘電体４１と誘電体４２は、空間部５１によって分離されている。

誘電体４１としては、空間部５１の誘電率（空気の誘電率）よりも誘電率が高く、かつ、第１の差動伝送線路１１２Ａ，１１２Ｂの間の領域１５ｂ又は第２の差動伝送線路１２２Ａ，１２２Ｂの間の領域２５ｂよりも誘電率が高い誘電体が採用される。また、誘電体４２としては、空間部５１の誘電率（空気の誘電率）よりも誘電率が高く、かつ、第１の差動伝送線路２１２Ａ，２１２Ｂの間の領域１５ｃ、又は第２の差動伝送線路２２２Ａ，２２２Ｂの間の領域２５ｃよりも誘電率が高い誘電体が採用される。誘電体４１及び誘電体４２には、第１の実施の形態に係る誘電体４、又は第２の実施の形態に係る誘電体４０を用いることができる。

誘電体４１と誘電体４２との間に空間部５１を形成することにより、誘電体４１と誘電体４２とを連続して同じ厚みで形成した場合、すなわち空間部５１が存在しない場合に比べ、差動信号通信素子１１１と差動信号通信素子１２１との間の信号伝送と、差動信号通信素子２１１と差動信号通信素子２２１との間の信号伝送との間のクロストークが抑制される。

なお、空間部５１は、誘電体４１と誘電体４２とを完全に分離するものに限らず、誘電体４１と誘電体４２が一部で連続していてもよい。また、空間部５１に、誘電体４１と誘電体４２よりも誘電率が低い絶縁体を配置してもよい。

［第５の実施の形態］
図８Ａ（ａ）は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体集積回路装置を示す斜視図である。同図においては、図１及び図７Ａ（ａ）と同様、内部に配置する各部材の配置をわかり易くするため、内部に配置する各部材を実線で示している。

本実施の形態は、第４の実施の形態において誘電体の構成を変更したものであり、その他の半導体集積回路装置の構成については第４の実施の形態と同様である。

本実施の形態に係る半導体集積回路装置１０２は、第１の差動伝送線路１１２Ａと第２の差動伝送線路１２２Ａとの対向面間に誘電体４３が配置されており、第１の差動伝送線路１１２Ｂと第２の差動伝送線路１２２Ｂとの対向面間には誘電体４４が配置されている。また、第１の差動伝送線路２１２Ａと第２の差動伝送線路２２２Ａとの対向面間には誘電体４５が配置されており、第１の差動伝送線路２１２Ｂと第２の差動伝送線路２２２Ｂとの対向面間には誘電体４６が配置されている。

図８Ｂ（ｂ）は、各差動伝送線路の延伸方向に直交する断面で半導体集積回路装置１０２を切断した断面の拡大図である。誘電体４３と誘電体４４の間の領域には、空気が導入された空間部５２が形成されている。また、誘電体４５と誘電体４６の間の領域には、空気が導入された空間部５３が形成されている。さらに、誘電体４３と誘電体４６の間の領域には、空気が導入された空間部５４が形成されている。なお、空間部５２，５３，５４は、第１の半導体集積回路素子１Ａと第２の半導体集積回路素子２Ａとの対向面のいずれか一方の表面に一様に誘電体を形成した後に誘電体の一部を削り取ること等により形成することができる。

図８Ｂ（ｃ）は、図８Ｂ（ｂ）のＣ−Ｃ断面である。一対の第１の差動伝送線路１１２Ａ，１１２Ｂと一対の第２の差動伝送線路１２２Ａ，１２２Ｂとのそれぞれの対向面間に配置された誘電体４３と誘電体４４は、空間部５２によって分離されている。同様に、一対の第１の差動伝送線路２１２Ａ，２１２Ｂと一対の第２の差動伝送線路２２２Ａ，２２２Ｂとのそれぞれの対向面間に配置された誘電体４５と誘電体４６は、空間部５３によって分離されている。

誘電体４３，４４，４５，４６としては、空間部５２，５３，５４の誘電率（空気の誘電率）よりも誘電率が高く、かつ、第１の差動伝送線路１１２Ａ，１１２Ｂの間の領域１５ｂ、第１の差動伝送線路２１２Ａ，２１２Ｂの間の領域１５ｃ、第２の差動伝送線路１２２Ａ，１２２Ｂの間の領域２５ｂ、又は第２の差動伝送線路２２２Ａ，２２２Ｂの間の領域２５ｃよりも誘電率が高い誘電体が採用される。誘電体４３，４４，４５，４６には、第１の実施の形態に係る誘電体４、又は第２の実施の形態に係る誘電体４０を用いることができる。

上記のように本実施の形態では、第１の差動伝送線路と第２の差動伝送線路の間に配置された誘電体と他の線路間に配置された誘電体との間にそれぞれ空間部を形成した。本実施の形態の構成によれば、対向配置された第１の差動伝送線路と第２の差動伝送線路とが容量性結合又は誘導性結合することが抑制される。

なお、空間部５２，５３，５４は、各誘電体間を完全に分離するものに限らず、各誘電体間が一部で連続していてもよい。また、空間部５２，５３，５４に、誘電体４３，４４，４５，４６よりも誘電率が低い絶縁体を配置してもよい。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々が変形が可能である。例えば、各実施の形態間の構成要素の組み合わせは任意に行うことができる。

例えば、誘電体は誘電体中にナノサイズの金属又は半導体の微粒子を分散させて構成された微粒子分散誘電体ではなく、チタン酸バリウム等の高誘電率材料であってもよい。

また、多数の差動信号通信素子を備えた半導体集積回路装置の一部のみに上記各実施の形態の構成を適用してもよい。

１・・・半導体集積回路素子、１Ａ・・・半導体集積回路、１７Ａ-１７Ｄ・・・接続用電極、２・・・半導体集積回路素子、２Ａ・・・半導体集積回路、４，４ａ，４ｂ・・・誘電体、１１・・・差動信号通信素子、１２Ａ・・・差動伝送線路、１２Ｂ・・・差動伝送線路、１３・・・終端抵抗、１５・・・メタル配線層、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ・・・領域、１６・・・半導体集積回路層、１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ・・・接続用電極、２１・・・差動信号通信受信素子、２２Ａ，２２Ｂ・・・差動伝送線路、２２Ｂ・・・差動伝送線路、２３・・・終端抵抗、２５・・・メタル配線層、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ・・・領域、２６・・・半導体集積回路層、２７Ａ，２７Ｂ・・・接続用電極、４０・・・誘電体、４０ａ・・・第１の誘電体部、４０ｂ・・・第２の誘電体部、４０ｃ・・・第３の誘電体部、４１，４２，４３，４４，４５，４６・・・誘電体、５０，５１，５２，５３，５４・・・空間部、１００・・・半導体集積回路装置、１０１・・・半導体集積回路装置、１０２・・・半導体集積回路装置、１１１，２１１・・・差動信号通信素子、１１２Ａ，１１２Ｂ，２１２Ａ，２１２Ｂ・・・差動伝送線路、１１３・・・終端抵抗、１２１，２２１・・・差動信号通信素子、１２２Ａ，１２２Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ・・・差動伝送線路、１２３・・・終端抵抗、２１１・・・差動信号通信素子、２１２Ａ，２１２Ｂ・・・差動伝送線路、２１３・・・終端抵抗、２２１・・・差動信号通信素子、２２３・・・終端抵抗

Claims

第１の差動信号通信素子及び前記第１の差動信号通信素子に接続されると共に同一平面上に配設された一対の第１の差動伝送線路を備えた第１の半導体集積回路素子と、
前記一対の第１の差動伝送線路と互いに容量性結合および誘導性結合による結合線路系をなすように前記一対の第１の差動伝送線路に対向配置された一対の第２の差動伝送線路、及び前記一対の第２の差動伝送線路に接続された第２の差動信号通信素子を備えると共に前記第１の半導体集積回路素子に積層された第２の半導体集積回路素子と、
前記一対の第１の差動伝送線路と前記一対の第２の差動伝送線路との対向面間に配置され、前記一対の第１の差動伝送線路間又は前記一対の第２の差動伝送線路間に介在する絶縁材料よりも高い誘電率を有する誘電体とを備え、
前記誘電体は、
前記信号の伝送の周波数領域で誘電率が負で透磁率が正である第１の誘電体部と、
前記第１の誘電体部と前記第１の差動伝送線路との間に配置され、前記信号の伝送の周
波数領域で誘電率が正でかつ透磁率が正の第２の誘電体部と、
前記第１の誘電体部と前記第２の差動伝送線路との間に配置され、前記信号の伝送の周
波数領域で誘電率が正でかつ透磁率が正の第３の誘電体部とを有する半導体集積回路装置。