JP6122606B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置及び配線基板に関し、特にＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）構造の半導体装置に適用して有効な技術に関する。

プリント基板等の配線基板上に搭載された複数の半導体デバイスにおいて、一方の半導体デバイスから出力された信号を他方の半導体デバイスに伝送するための信号伝送路には様々な不連続が存在し、これらをいかに無効化するかが課題となっている。近年、特にインピーダンスの不連続を無効化するために、インピーダンス不連続を逆向きのインピーダンス不連続で打ち消す技術（ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）が広く採用されている。簡単にいえば、この技術は、例えば信号伝送路に容量性（＜ ５０ ｏｈｍ）のインピーダンス不連続が存在する場合に、信号伝送路内に信号伝送方向に沿って、容量性のインピーダンス不連続が存在する部分の隣にインダクタ性（＞５０ ｏｈｍ）のインピーダンス不連続を配置することで、平均インピーダンスを５０ Ｏｈｍに近づけ、信号反射を低減するものである。

上述のインピーダンス不連続を無効化するための技術の従来例として、特許文献１、非特許文献１、及び非特許文献２に開示がある。

特許文献１には、第１の平面線路と前記第１の平面線路より高い特性インピーダンスを有する第２の平面線路との間に、前記第１の平面線路よりも高い特性インピーダンスを有する第３の平面線路と、前記第２の平面線路よりも高い特性インピーダンスを有する第４の平面線路とを直列に接続する技術が開示されている。

非特許文献１には、当該文献の図６（Ｆｉｇ．６）に示されるように、貫通ビア（スルービア：ｔｈｒｏｕｇｈ ｖｉａ）とソルダーボールパッド（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ ｐａｄ）からなる低インピーダンス部の前後を高インピーダンス線路で挟み込むことで、平均インピーダンスを５０ ｏｈｍに合わせ込む技術が開示されている。

非特許文献２には、小さなビアと配線パターンを組み合わせることにより作成したインダクタの形状の導電層により、貫通ビアとソルダーボールパッドからなる低インピーダンス部を含む信号伝送路の平均インピーダンスを５０ ｏｈｍに合わせ込む技術が開示されている。

特開２００４−２５３９４７号公報

Ｎａｎｊｕ Ｎａ， Ｍａｒｋ Ｂａｉｌｅｙ ａｎｄ Ａｓａｄ Ｋａｌａｎｔａｒｉａｎ， "Ｐａｃｋａｇｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｃｏｕｎｔｅｒ−Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ ａｎｄ ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ"， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ １６ｔｈ Ｔｏｐｉｃａｌ ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ， ｐ．１６３〜ｐ．１６８ （２００７） Ｎａｍｈｏｏｎ Ｋｉｍ， Ｈｏｎｇｓｉｋ Ａｈｎ， Ｃｈｒｉｓ Ｗｙｌａｎｄ， Ｒａｙ Ａｎｄｅｒｓｏｎ， Ｐａｕｌ Ｗｕ， "Ｓｐｉｒａｌ Ｖｉａ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ａ ＢＧＡ Ｐａｃｋａｇｅ ｔｏ Ｍｉｔｉｇａｔｅ Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｇｉｇａｂｉｔ ＳＥＲＤＥＳ Ｓｙｓｔｅｍ"， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ６０ｔｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ｐ．１４７４〜ｐ．１４７８ （２０１０）

しかしながら、従来技術のように、インピーダンス不連続を打ち消すために逆向きのインピーダンス不連続を伝送路内に更に追加する方法では、周波数が比較的高い信号（例えば、１０ＧＨｚ以上の信号）にとって、２つのインピーダンス不連続として見えてしまう。すなわち、約２倍のインピーダンス不連続を持つインピーダンス不連続境界で信号が反射することになる。例えば、非特許文献１における図６（Ｆｉｇ．６）の右側の特性図に示されるように、何れの場合の特性も周波数が低い範囲では基準よりも良好な伝送特性を示すが、周波数が高くなると基準よりもむしろ劣化する。同文献の図７（Ｆｉｇ．７）には、高インピーダンス線路を挟み込む構成に加え、貫通ビアとソルダーボールパッドからなる低インピーダンス部のインピーダンスを５０ｏｈｍに近づけた場合の特性図が示される。この特性図によれば、結局のところ、逆向きのインピーダンス不連続を追加することによって広い帯域でのインピーダンス不連続を打ち消すことは困難であり、元から存在する低インピーダンス部のインピーダンス自体を５０ｏｈｍに近づくように対策せざるを得ないことが理解される。

以上のように、上記の従来技術によれば、信号の周波数が比較的低い場合は問題ないが、信号の周波数が十分に高い場合には、何の対策も施さなかった場合よりも信号伝送性能が劣化してしまう。そこで、本願発明者は、広帯域の信号伝送路を実現するための新たな技術が必要であると考えた。

このような課題を解決するための手段等を以下に説明するが、その他の課題と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、本半導体装置は、半導体チップと、複数の外部端子と、前記半導体チップと前記外部端子との間を電気的に接続するための基板とを有する。前記基板は、前記半導体チップと電気的に接続される複数の第１電極が形成された第１主面と、前記複数の外部端子と電気的に接続される複数の第２電極が形成された第２主面と、前記第１主面と前記第２主面との間に設けられ、前記第１電極と対応する前記第２電極を電気的に接続する複数の信号経路を形成するための複数の配線層とを有する。前記配線層は、前記信号経路を形成する配線の構造が変化する部分の周辺に、当該信号経路に供給される信号の信号帯域に相当する電磁波波長よりも短い間隔で分散して配置された複数の金属部材を有する。

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、本半導体装置によれば、広帯域にわたって良好な信号の伝送特性を実現することができる。

図１は、本願の代表的な実施の形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。 図２は、本願の一実施の形態に係る半導体装置の全体模式断面図である。 図３は、本願の一実施の形態に係る半導体装置の製造プロセスのアウトラインを示す流れ図である。 図４は、電磁波吸収体の一例を示す説明図である。 図５は、電磁波吸収体が設けられた外部半田バンプ３の周辺の構造を例示する説明図である。 図６は、図５の比較例として、電磁波吸収体がない場合の外部半田バンプ３の周辺の構造を例示する説明図である。 図７は、複数の金属片２１の代わりにメッシュ状（網の目状）の金属パターンを配置した外部半田バンプ３の周辺の構造を例示する説明図である。 図８は、配線基板１の製造プロセスのアウトラインを示す流れ図である。 図９は、電磁波吸収体としての金属片を形成するためのマスクパターンと、それによって形成される金属片の形状を例示する説明図である。 図１０は、電磁波吸収体としてのメッシュ状の金属パターンを形成するためのマスクパターンと、それによって形成される金属パターンの形状を例示する説明図である。 図１１は、信号の周波数と、それに対応する金属片２１の間隔（金属パターン２６におけるメッシュ間隔）Ｘを例示する説明図である。 図１２は、電磁波吸収体が形成された配線基板１のレイアウト例を示す説明図である。 図１３は、電磁波吸収体が有る場合と無い場合の信号の伝送特性を例示する特性図である。 図１４は、電磁波吸収体を設けた上で、更にインダクタパターン２３を挿入した場合としない場合の伝送特性を例示する特性図である。 図１５は、電磁波吸収体と他の信号配線との配置例を示す説明図である。 図１６は、図１５の構造における差動信号線対３０の伝送特性を例示する特性図である。 図１７は、スルーホールの周辺に設けられた電磁波吸収体を例示する説明図である。 図１８は、スルーホールの周辺に設けられた別の電磁波吸収体を例示する説明図である。 図１９は、非対称の差動線対の周辺に配置された電磁波吸収体を例示する説明図である。 図２０は、非対称の差動線対の周辺に配置された別の電磁波吸収体を例示する説明図である。 図２１は、差動信号線対の非対称部分に電磁波吸収体を配置した場合の差動伝送経路の伝送特性を例示する特性図である。 図２２は、非対称の差動線対の周辺に配置された別の電磁波吸収体を例示する説明図である。 図２３は、非対称の差動線対の周辺に配置された更に別の電磁波吸収体を例示する説明図である。 図２４は、差動信号経路のインターコネクト部分を例示する説明図である。 図２５は、差動信号経路のインターコネクト部分の周辺に配置された電磁波吸収体を例示する説明図である。 図２６は、差動信号経路のインターコネクト部分の周辺に配置された別の電磁波吸収体を例示する説明図である。 図２７は、図２５及び図２６の構造の差動伝送経路の伝送特性を例示する特性図である。 図２８は、半導体チップと配線基板とをボンディングワイヤーで接続する構成の半導体装置を例示する説明図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕（離間して配置された複数の金属片を有する配線基板を含んで構成される半導体装置）
本願の代表的な実施の形態に係る半導体装置（１００）は、図１に示されるように、半導体チップ（２）と、複数の外部端子（３）と、前記半導体チップと前記外部端子との間を電気的に接続するための基板（１）と、を有する。前記基板は、前記半導体チップと電気的に接続される複数の第１電極（７）が形成された第１主面（１ａ）と、前記第１主面に対向し、前記複数の外部端子と電気的に接続される複数の第２電極（８）が形成された第２主面（１ｂ）を有する。前記基板は更に、前記第１主面と前記第２主面との間に設けられ、前記第１電極と対応する前記第２電極とを電気的に接続する複数の信号経路を形成するための複数の配線層（ＬＷ１〜ＬＷｎ（Ｌ１〜Ｌ４））を有する。前記配線層は、前記信号経路を形成する配線の構造が変化する部分の周辺に、当該信号経路に供給される信号の信号帯域に相当する電磁波波長よりも短い間隔で分散して配置された複数の金属部材（１２）を有する。

信号経路を進行する電磁波は、信号経路の配線構造が変化する部分において散乱する。散乱した電磁波の一部が元来た方向に戻ることにより、信号経路の配線構造が変化する部分はインピーダンス不連続となる部分として観測される。本半導体装置によれば、散乱した電磁波（以下、単に、散乱電磁波とも称する。）は、前記複数の金属部材間の小さな隙間を通り抜けることができず、前記金属部材によって吸収され、金属部材の表皮抵抗によってジュール熱に変換される。これにより、元来た方向に返る散乱電磁波の量が減り、電気回路的にはインピーダンスが整合しているように観測される。また、金属によって電磁波を吸収するので、電場及び磁場の双方をジュール熱に変換することができる。すなわち、本半導体装置によれば、インピーダンス不連続の符号（容量性・誘導性）によらずインピーダンスの不連続を解消することができ、高周波数において信号の伝送性能の劣化させることなく、広帯域にわたって良好な信号の伝送特性を実現することができる。

〔２〕（金属片：波長の１／２０以下の間隔）
項１の半導体装置（１００）において、前記複数の金属部材は、前記信号経路に供給される信号の信号帯域に相当する電磁波波長（λ）の２０分の１以下の間隔で分散して形成される。

これによれば、散乱電磁波をより効率良く吸収することができる。

〔３〕（金属片：ソルダーボールパッドの上部に形成）
項１又は２の半導体装置において、前記複数の金属部材は、前記複数の配線層のうち少なくとも１つの配線層に、平面視において前記第２電極と重なりを持って形成される。

これによれば、外部端子が接続される前記第２電極と前記配線層に形成された配線とのつなぎ目で発生する散乱電磁波を効率良く除去することができるので、信号伝送性能の低下を大幅に緩和することができる。

〔４〕（金属片：誘導性のインピーダンスを持つ配線を挿入）
項３の半導体装置において、誘導性のインピーダンスを有する信号線（２３）が前記複数の金属部材が形成される配線層（Ｌ２）と異なる配線層（Ｌ３）に形成される。また、前記第２電極は、前記誘導性のインピーダンスを有する信号線を介して前記第１電極に接続される。

これによれば、前記第１電極と前記第２電極との間の信号経路において、外部端子が接続される前記第２電極に基づく容量性のインピーダンス成分に対して誘導性のインピーダンス成分が挿入されるから、低い周波数の信号に対する伝送性能をより向上させることができる。

〔５〕（金属片：貫通ビアの直上に配置：図１７）
項１乃至４の何れかの半導体装置において、前記基板は、複数の配線層間を貫いて形成される貫通ビア（４２）と、隣接する配線層間を接続するための第１非貫通ビア（４８）及び第２非貫通ビア（４７）と、を更に有する。前記複数の配線層は、第１信号線（４０）が形成される第１配線層（Ｌ５）と、断面視において前記第１配線層の上側に設けられ、第１インターコネクトランド（４３）が形成される第２配線層（Ｌ４）とを含む。更に前記複数の配線層は、断面視において前記第２配線層の上側に設けられ、第２インターコネクトランド（４４）が形成される第３配線層（Ｌ３）と、断面視において前記第３配線層の上側に設けられ第２配線（４１）が形成される第４配線層（Ｌ２）とを含む。前記第１インターコネクトランドと前記第２インターコネクトランドとは前記貫通ビアを介して接続される。前記第１インターコネクトランドと前記第１配線とは前記第１非貫通ビアを介して接続され、前記第２インターコネクトランドと前記第２配線とは前記第２非貫通ビアを介して接続される。前記複数の金属部材は、平面視において前記貫通ビアと重なりを持って前記第４配線層に形成される。

これによれば、前記貫通ビアの上側のインターコネクトランドと第２配線とのつなぎ目で発生する散乱電磁波を効率良く除去することができるので、信号伝送性能の低下を大幅に緩和することができる。

〔６〕（金属片：貫通ビアの直下に配置）
項５の半導体装置において、前記複数の金属部材は、平面視において前記貫通ビアと重なりを持って、前記第１配線層（Ｌ５（３９））に形成される。

これによれば、前記貫通ビアの下側のインターコネクトランドと第１配線とのつなぎ目で発生する散乱電磁波を効率良く除去することができるので、信号伝送性能の低下をより緩和することができる。

〔７〕（金属片：差動対を構成する２つの信号線路の非対称の部分に配置）
項１乃至６の何れかの半導体装置において、前記複数の信号経路は差動対を構成する２つの信号経路（５２、６１、６５）を含む。前記複数の金属部材（５３＿１〜５３＿４、６３）は、前記２つの信号経路において非対称となる部分の周辺に形成される。

差動対を構成する信号経路を伝播する進行電磁波は、２つの差動信号経路の間に局在する結合モードの電磁場と、２つの差動信号経路の周りに広がる非結合モードの電磁場の合成によって生成される。信号電磁波が信号経路における非対称部分に到達すると、反結合モードの電磁場が励起される。これにより、コモンモードノイズが発生する。反結合モードの電磁場の励起は、電気回路的には、差動対のインピーダンスの非対称や、差動伝送路を伝わる信号の伝搬遅延時間の２つの信号間の差（以下、スキュー（ｓｋｅｗ）と称する。）として観測される。本半導体装置によれば、差動信号経路における非対称となる部分の周辺に配置された複数の金属部材によって、非結合モードの電磁場を除去することができるから、コモンモードノイズの発生を抑えることができる。

〔８〕（金属片：差動対の非対称部分を挟むように配置）
項７の半導体装置において、前記複数の配線層は、第３信号線（５２＿１）と、前記第３信号線と差動対を構成するための第４信号線（５２＿２）とが形成される配線層を含む。前記複数の金属部材（５３＿１〜５３＿４）は、前記第３信号線及び前記第４信号線が形成される配線層において、前記第３信号線と前記第４信号線とが非対称となる部分（５１）を挟むように配置される。

これによれば、非結合モードの電磁場を効果的に除去することができる。

〔９〕（金属片：配線パターンが相違する部分に配置）
項８の半導体装置において、前記第３信号線と前記第４信号線とが非対称となる部分は、前記第３信号線の配線パターンの形状と前記第４信号線の配線パターンの形状とが相違する部分である。

〔１０〕（金属片：上下の配線層の構造が異なる部分に配置）
項８の半導体装置において、前記第３信号線と前記第４信号線とが非対称となる部分は、前記第３信号線の上側又は下側の配線層の構造と、前記第４信号線の上側又は下側の配線層の構造とが相違する部分（５１）である。

〔１１〕（金属片：他の差動対との間のシールドパターン）
項７の半導体装置において、前記複数の配線層は、２つの信号線から構成される第１差動信号線対（６１、６５）と、前記第１差動信号線対と異なる２つの信号線から構成される第２差動信号線対（６０）と、前記第１差動信号線対と前記第２差動信号線対との間に並列に配置されたシールドパターン（６３）と、が形成される配線層を含む。前記シールドパターンは、前記第１差動信号線対において非対称となる部分と前記第２差動信号線対との間の一部の配線パターンがミシン目状にされる。

これによれば、前記第１差動信号線対における非対称となる部分が原因で発生する非結合モードの電磁場をミシン目状のシールドパターンによって除去することができるので、第２差動信号線対に対するクロストークを低減することができる。

〔１２〕（ビア／金属片：差動信号のインターコネクト部分）
項７の半導体装置において、前記基板は、異なる配線層に形成された信号線を電気的に接続するための第１信号ビア（７２＿１、７３＿１）及び第２信号ビア（７２＿２、７３＿２）と、異なる配線層に形成されたグラウンド配線に接続され前記第１信号ビア及び前記第２信号ビアに対応して設けられる第１グラウンドビア（７５＿１〜７５＿３）及び第２グラウンドビア（７４）とを更にする。前記複数の配線層は、第３信号線（７０＿１）、及び前記第３信号線と差動対を構成するための第４信号線（７０＿２）が形成される第５配線層と、第５信号線（７１＿１）、及び前記第５信号線と差動対を構成するための第６信号線（７１＿２）が形成される第６配線層と、を含む。前記第３信号線と前記第５信号線とは前記第１信号ビアによって電気的に接続され、前記第４信号線と前記第６信号線とは前記第２信号ビアによって電気的に接続される。前記第１グラウンドビアは、前記第１ビアから所定の間隔（Ｚ）を置いて配置され、前記第２グラウンドビアは、前記第２ビアから前記所定の間隔（Ｚ）をおいて配置される。前記第１グラウンドビアと前記第２グラウンドビアの個数は相違する。前記複数の金属部材（７６、７７、７８）は、前記第１信号ビア、前記第２信号ビア、前記第１グラウンドビア、及び前記第２グラウンドビアを含む領域の周辺に配置される。

これによれば、前記第１信号ビアの周辺に配置される前記第１グラウンドビアの個数と前記第２信号ビアの周辺に配置される前記第２グラウンドビアの個数が相違することにより第１信号ビア及び前記第２信号ビアの周辺で発生する非結合モードの電磁場を、前記複数の金属部材によって除去することができ、コモンモードノイズの発生を抑えることができる。

〔１３〕（金属片：インターコネクト部分にリング状に配置）
項１２の半導体装置において、前記複数の金属部材（７８）は、平面視において前記領域の外側にリング状に配置される。

これによれば、低周波数領域においてスキューを小さくすることができる。

〔１４〕（ビア：インターコネクト部分に直線的に並べて配置）
項１２又は１３の半導体装置において、前記複数の金属部材は、平面視において前記領域の外側に直線的に配置される。また、前記金属部材は、異なる配線層間を接続するためのビア（７６、７７）を含んで構成される。

これによれば、差動信号を構成する２つの信号の信号振幅のずれ幅を小さくすることができる。

〔１５〕（金属片の形状：円形）
項１乃至１４の何れかの半導体装置において、前記金属部材は平面視において円形状とされる。

〔１６〕（複数の貫通孔を有する金属パターンが形成された配線基板を含む半導体装置）
本願の代表的な別の実施の形態に係る半導体装置（１００）は、半導体チップ（２）と、複数の外部端子（３）と、前記半導体チップと前記外部端子との間を電気的に接続するための基板（１）と、を有する。前記基板は、前記半導体チップと電気的に接続される複数の第１電極（７）が形成された第１主面（１ａ）と、前記第１主面に対向し、前記複数の外部端子と電気的に接続される複数の第２電極（８）が形成された第２主面（１ｂ）とを有する。前記基板は更に、前記第１主面と前記第２主面との間に設けられ、前記第１電極と対応する前記第２電極とを電気的に接続する複数の信号経路を形成するための複数の配線層（ＬＷ１〜ＬＷｎ（Ｌ１〜Ｌ４））を有する。前記配線層は、前記信号経路を形成する配線の構造が変化する部分の周辺に、複数の貫通孔（２７）が分散して形成された金属パターン（２６）を有する。

これによれば、項１と同様に、インピーダンス不連続の符号によらずインピーダンスの不連続を解消することができ、高周波数において信号の伝送性能の劣化させることなく、広帯域にわたって良好な信号の伝送特性を実現することができる。

〔１７〕（金属パターン：波長の１／２０以下の間隔）
項１６の半導体装置において、前記金属パターンにおける前記複数の貫通孔は、その直径（Ｘ）が前記信号経路に供給される信号の信号帯域に相当する電磁波波長（λ）の２０分の１以下となるように形成される。

これによれば、散乱電磁波をより効率良く吸収することができる。

〔１８〕（金属パターン：ソルダーボールパッドの上部の配線層に形成）
項１６又は１７の半導体装置において、前記金属パターンは、前記複数の配線層のうち少なくとも１つの配線層に、平面視において前記第２電極と重なりを持って形成される。

これによれば、項３と同様に、信号伝送性能の低下を大幅に緩和することができる。

〔１９〕（金属パターン：インダクタ性の配線を更に有する）
項１８の半導体装置において、誘導性のインピーダンスを有する信号線（２３）が前記金属パターンが形成される配線層（Ｌ２）と異なる配線層（Ｌ３）に形成される。また、前記第２電極は、前記誘導性のインピーダンスを有する信号線を介して前記第１電極に接続される。

これによれば、項４と同様に、低い周波数の信号に対する伝送性能をより向上させることができる。

〔２０〕（複数の貫通孔を有する金属パターンが形成された配線基板）
本願の代表的な実施の形態に係る配線基板（１）は、複数の第１電極（７）が形成された第１主面（１ａ）と、前記第１主面に対向し、複数の第２電極（８）が形成された第２主面（１ｂ）と、前記第１主面と前記第２主面との間に設けられ、前記第１電極と対応する前記第２電極とを電気的に接続する複数の信号経路を形成するための複数の配線層（ＬＷ１〜ＬＷｎ（Ｌ１〜Ｌ４））と、を有する。前記配線層は、前記信号経路を形成する配線の構造が変化する部分の周辺に、複数の貫通孔（２７）が分散して形成された金属パターン（２６）を有する。

これによれば、配線基板に形成された配線におけるインピーダンスの不連続をインピーダンス不連続の符号によらず解消することができ、高周波数において信号の伝送性能の劣化させることなく、広帯域にわたって良好な信号の伝送特性を実現することができる。

〔２１〕（配線基板：波長の１／２０以下の間隔）
項２０の配線基板において、前記金属パターンにおける前記複数の貫通孔は、その直径（Ｘ）が前記供給が予定されている信号の信号帯域に相当する電磁波波長（λ）の２０分の１以下となるように形成される。

これによれば、散乱電磁波をより効率良く吸収することができる。

〔２２〕（配線基板：ソルダーボールパッドの上部の配線層に形成）
項２０又は２１の配線基板において、前記金属パターンは、平面視において前記第２電極と重なりを持って、前記複数の配線層のうち少なくとも１つの配線層に形成される。

これによれば、外部端子が接続される前記第２電極と前記配線層に形成された配線とのつなぎ目で発生する散乱電磁波を効率良く除去することができるので、配線基板における信号伝送性能の低下を大幅に緩和することができる。

〔２３〕（配線基板：インダクタ性の配線を更に有する）
項２２の配線基板において、前記信号経路は、誘導性のインピーダンスを有する信号線（２３）を含んで形成される。

これによれば、外部端子が接続される前記第２電極に基づく容量性のインピーダンス成分に対して誘導性のインピーダンス成分が挿入されるから、配線基板における低い周波数の信号に対する伝送性能をより向上させることができる。

〔２４〕（配線基板：貫通ビアの直上に配置：図１８）
項２０乃至２３の何れかの配線基板は、複数の配線層間を貫いて形成される貫通ビア（４２）と、隣接する配線層間を接続するための第１非貫通ビア（４８）及び第２非貫通ビア（４７）と、を更に有する。前記複数の配線層は、第１信号線（４０）が形成される第１配線層（Ｌ５）と、断面視において前記第１配線層の上側に設けられ、第１インターコネクトランド（４３）が形成される第２配線層（Ｌ４）とを含む。更に前記複数の配線層は、断面視において前記第２配線層の上側に設けられ第２インターコネクトランド（４４）が形成される第３配線層（Ｌ３）と、断面視において前記第３配線層の上側に設けられ第２配線（４１）が形成される第４配線層（Ｌ２）と、を含む。前記第１インターコネクトランドと前記第２インターコネクトランドとは前記貫通ビアを介して接続される。前記第１インターコネクトランドと前記第１配線とは前記第１非貫通ビアを介して接続され、前記第２インターコネクトランドと前記第２配線とは前記第２非貫通ビアを介して接続される。前記金属パターン（４９）は、平面視において前記貫通ビアと重なりを持って、前記第４配線層の上側に設けられた第５配線層（Ｌ１）に形成される。

これによれば、前記貫通ビアの上側のインターコネクトランドと配線とのつなぎ目で発生する散乱電磁波を効率良く除去することができるので、信号伝送性能の低下を大幅に緩和することができる。

〔２５〕（金属パターン：貫通ビアの直上に配置）
項１６乃至１９の何れかの半導体装置において、前記基板は、複数の配線層間を貫いて形成される貫通ビア（４２）と、隣接する配線層間を接続するための第１非貫通ビア（４８）及び第２非貫通ビア（４７）と、を更に有する。前記複数の配線層は、第１信号線（４０）が形成される第１配線層（Ｌ５）と、断面視において前記第１配線層の上側に設けられ、第１インターコネクトランド（４３）が形成される第２配線層（Ｌ４）と、を含む。更に前記複数の配線層は、断面視において前記第２配線層の上側に設けられ第２インターコネクトランド（４４）が形成される第３配線層（Ｌ３）と、断面視において前記第３配線層の上側に設けられ第２配線（４１）が形成される第４配線層（Ｌ２）と、を含む。前記第１インターコネクトランドと前記第２インターコネクトランドとは前記貫通ビアを介して接続される。前記第１インターコネクトランドと前記第１配線とは前記第１非貫通ビアを介して接続され、前記第２インターコネクトランドと前記第２配線とは前記第２非貫通ビアを介して接続される。前記金属パターン（４９）は、平面視において前記貫通ビアと重なりを持って、前記第４配線層の上側に設けられた第５配線層（Ｌ１）に形成される。

これによれば、前記貫通ビアの上側のインターコネクトランドと配線とのつなぎ目で発生する散乱電磁波を効率良く除去することができるので、信号伝送性能の低下を大幅に緩和することができる。

２．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に分けて記載する場合もあるが、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、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。

更に、本願において、「半導体装置」または「半導体集積回路装置」というときは、主に、各種トランジスタ（能動素子）単体、および、それらを中心に、抵抗、コンデンサ等を半導体チップ等（例えば単結晶シリコン基板）上に集積したもの、および、半導体チップ等をパッケージングしたものをいう。ここで、各種トランジスタの代表的なものとしては、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例示することができる。このとき、集積回路構成の代表的なものとしては、Ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとＰチャネル型ＭＩＳＦＥＴを組み合わせたＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路に代表されるＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路を例示することができる。

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以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。例えば、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。例えば、「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。

同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、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、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。

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。

「ウエハ」というときは、通常は半導体集積回路装置（半導体装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩ基板、ＬＣＤガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。

「半田」は、一般に錫を主要成分の一つとする低融点（摂氏２５０度未満程度）の金属材料である。「半田」には、鉛を含む「鉛含有半田」と、鉛を含まない「鉛フリー半田」がある。本願では、一例として、半田バンプを鉛フリー半田とする。鉛フリー半田として、例えば、錫を主要成分とする錫系鉛フリー半田が挙げられる。

３．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。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に、ハッチングを付すことがある。

≪実施の形態１≫
図２は、本願の一実施の形態に係る半導体装置の全体模式断面図である。同図に示される半導体装置は、例えば、高周波（例えば１０ＧＨｚ以上）の信号を扱う半導体装置であり、例えば、携帯電話の基地局における通信機器や高速通信用のルータ等に搭載される半導体装置である。ここでは、半導体装置のパッケージ形式として、半導体チップに半田バンプを施しフェースダウンで配線基板上に接続するＦＣＢＧＡ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型パッケージを例に取り、具体的に説明する。なお、同図に示される半導体装置１００のバンプ電極等の数は、図示の都合上、実際よりも少なくなっている。実際のバンプピッチは、一例を挙げるとすれば、チップ上で、１００マイクロメートル程度、外部バンプで１ミリメートル程度である。

図２に示されるように、半導体装置１００は、例えば、半導体チップ２と、複数の外部端子３と、半導体チップ２と外部端子３との間を電気的に接続するためのインターポーザ（配線基板）１と、を含んで構成される。半導体装置１００は、外部端子３を介して実装基板（プリント基板）１３に搭載され、実装基板上の他の回路素子と電気的に接続される。半導体装置１００は、例えば以下の順序で組み立てられる。

図３は、本願の一実施の形態に係る半導体装置の製造プロセスのアウトラインを示す流れ図である。

以下の例では、半田バンプを例に取り具体的に説明するが、金（Ａｕ）バンプ、銅（Ｃｕ）バンプ、およびその他のメタルバンプ（金属バンプ）電極でもよいことはいうまでもない。

なお、以下の例では、フリップチップボンディング後のアンダーフィル樹脂を導入するプロセスを例に取り具体的に説明するが、フリップチップボンディング前に、アンダーフィル樹脂をマウントして、その後、フリップチップボンディングするプロセスでもよいことはいうまでもない。

図３に示されるように、先ず、バンプ付半導体チップが準備される（Ｓ１０１）。バンプ付半導体チップの準備工程に先行する半田バンプ形成工程において、先ず、所定の回路パターンが形成されたウエハのデバイス面２ａに多数の電極パッド２ｂ（ＵＢＭ等）が設けられ、その上に半田バンプ４が形成される。その後、ウエハプローブテスト工程、バンプ高さ検査工程、及びウエハダイシング工程を経て、ウエハが各チップに分割される。これにより、バンプ付半導体チップが得られる。

また、インターポーザ（配線基板）１が準備される（Ｓ１０２）。配線基板１は、例えばビルドアップ基板である。配線基板は、配線基板の準備工程に先行する配線基板製造工程において、基板を上下１層ずつ積層し、その都度ビアをあけて導通を確保してゆく製法によって得られる。配線基板の製造方法については後で詳述する。

次に、チップボンディング工程（フリップチップボンディング工程）により、配線基板と半導体チップが電気的に接続される（Ｓ１０３）。具体的には、チップボンディング工程において、例えば摂氏２４０度から２６０度程度でリフロー処理することによって、半導体チップ２上の電極パッド２ｂと対応する配線基板１上の第１電極（パッド）７とが接続される。

次に、配線基板１の第１主面（上面）１ａと半導体チップ２のデバイス面２ａの間に、アンダーフィルレジン部材を注入し、キュア処理を施す（Ｓ１０４）。そして、配線基板１の上面、及び半導体チップ２が封止樹脂体（エポキシ）により封止され、パッケージングされる（Ｓ１０５）。その後、配線基板１の第２主面（下面）１ｂの第２電極（ソルダーボールパッド）８に外部端子３として外部半田バンプ（ソルダーボール）を取り付ける（Ｓ１０６）。そして、上記工程によりパッケージングされた半導体装置１００は、封止体の上面へマーキングを行うマーキング工程等を経た後、パッケージテストが行われ（Ｓ１０７）、パッケージテスト工程を通過した半導体装置は、外観検査を経て梱包され出荷される（Ｓ１０８）。

再び図２の説明に戻る。同図には、配線基板１として、４層のガラスエポキシ基板をコアとしたコア層９の両面に絶縁樹脂からなるビルドアップ層１０、１１を貼り付けたビルドアップ基板が一例として示されている。

ビルドアップ層１０、１１は、例えば、夫々２層の絶縁樹脂から構成される。配線基板１は、半田バンプ４を介して半導体チップ２と電気的に接続するための複数の第１電極７が形成された第１主面１ａと、第１主面に対向し、外部端子（ソルダーボール）３と電気的に接続するための複数の第２電極（ソルダーボールパッド）８が形成された第２主面１ｂとを有する。ソルダーボール３の材料としては、例えば、銀１．５重量％程度添加した銀添加錫系鉛フリー半田（融点：摂氏２２１度程度）を好適なものとして例示することができる。なお、鉛フリー半田は、前記の例のほか、各種のものを適用することができる。また、状況が許すときは、鉛系半田を使用することができるが、鉛フリー半田を使用したほうが、環境上、有利である。

配線基板１における第１主面１ａと第２主面１ｂとの間（複数のコア層９及び複数のビルドアップ層の夫々の上面及び下面）には、第１電極７と対応するソルダーボールパッド８とを電気的に接続する複数の信号経路を形成するための複数の配線層ＬＷ１〜ＬＷｎ（ｎは２以上の整数）が形成される。

配線基板１の配線層ＬＷ１〜ＬＷｎには、信号経路を形成するための信号線（配線パターン）とは別に、必要に応じて、散乱電磁波を吸収するための金属部材及び金属パターン（以下、「電磁波吸収体」と称する。）が形成される。以下、電磁波吸収体について詳細に説明する。

信号経路を進行する信号電磁波は、信号経路の配線構造が変化する部分において散乱する。散乱した電磁波の一部が元来た方向に戻ることにより、信号経路の配線構造が変化する部分はインピーダンス不連続となる部分として観測される。すなわち、インピーダンス不連続があるから信号反射が起こるのではなく、散乱した電磁波の一部が元来た方向に戻ることによりインピーダンス不連続として観測される。このことから、インピーダンスの不連続の符号（容量性・誘導性）に関わらず、散乱電磁波を除去してしまえば、インピーダンスの不連続を消滅させることができることを、本願発明者は見出した。そこで、本実施の形態では、電磁波吸収体を、配線層ＬＷ１〜ＬＷｎにおいて信号経路を形成する配線の構造が変化する部分の周辺に当該信号経路に供給される信号の波長よりも短い間隔で分散して配置する。これにより、配線基板１におけるインピーダンスの不連続を消滅させる。

図４は、電磁波吸収体の一例を示す説明図である。

同図に示されるように、電磁波吸収体は、例えば、所定の間隔をあけて離間して配置された複数の金属片１２から構成される。夫々の金属片１２は、他の信号線やリターンパス（電源配線やグラウンド配線）と高インピーダンスで分離されている。夫々の金属片１２の間隔（金属片が存在しない部分の長さ）Ｘは、伝送の目的とされる信号の信号帯域に相当する電磁波の波長λよりも十分に小さい。例えば、夫々の金属片１２は、λ／２０以下の間隔で離間して配置される。これにより、信号経路の配線構造が変化する部分で発生した散乱電磁波１４は、夫々の金属片１２の間の小さな隙間を通り抜けることができず、金属片１２に吸収される。吸収された電磁波は、金属片１２の表皮抵抗によってジュール熱に変換される。このため、金属片１２の表面積をできるだけ大きくすることが望ましい。金属片１２の形状としては、できるだけ大きな表面積となるような形状であれば特に制限されない。例えば、円形状や四角形状のほかに、製造上可能であれば雪の結晶のような樹枝状形状であっても良い。また、一般に電磁波は３次元的に分布するので、製造上可能であれば、３次元的・立体的に配置することが望ましい。例えば、インピーダンス不連続が発生する部分を複数の金属片によって球面状に取り囲むと良い。複数の金属片１２は、例えば常磁性の金属部材から構成される。例えば、金属部材として銅（Ｃｕ）やアルミ（Ａｌ）等を採用することができる。特に制限されないが、本実施の形態に係る配線基板１では、金属片１２を配線層ＬＷ１〜ＬＷｎに形成される配線パターンと同一の金属部材（例えばＣｕ）によって形成する。

以下、電磁波吸収体の形状や配置場所等について具体例を挙げて詳細に説明する。

図５は、電磁波吸収体が設けられた外部半田バンプ３の周辺の構造を例示する説明図である。同図の（ａ）には、配線基板１の第１主面１ａ側から見た外部半田バンプ３周辺の模式的な上面図が示され、同図の（ｂ）には、同図の（ａ）のＡ−Ａ’断面に対応する配線基板１の模式的な断面図が示される。なお、図５では、図示及び説明の便宜上、複数の配線層ＬＷ１〜ＬＷｎのうち一部の配線層Ｌ１〜Ｌ４のみが例示されている。

図６は、図５の比較例として、電磁波吸収体がない場合の外部半田バンプ３の周辺の構造を例示する説明図である。同図の（ａ）には、配線基板１の第１主面１ａ側から見た外部半田バンプ３周辺の模式的な上面図が示され、同図の（ｂ）には、同図の（ａ）のＡ−Ａ’断面に対応する配線基板１の模式的な断面図が示される。

図５、６に示される配線基板１の層構造は以下のように構成される。例えば配線基板１は、最下層から順に、ソルダーボールパッド８が形成される配線層Ｌ４、インダクタパターン２３が形成される配線層Ｌ３、電磁波吸収体（図５のみ）及びグラウンドプレーンが形成される配線層Ｌ２、グラウンドプレーンが形成される配線層Ｌ１、差動信号線が形成される配線層（非表示）、グラウンドプレーンが形成される配線層（非表示）から構成される。各層間は、レーザ加工によって形成される非貫通ビア（ｖｉａ）によって電気的に接続される。

配線層Ｌ１と配線層Ｌ２との間には非貫通ビア２５が設けられ、配線層Ｌ２と配線層Ｌ３との間には非貫通ビア２４が設けられる。配線層Ｌ３には、インダクタパターン２３が形成される。配線層Ｌ３と配線層Ｌ４との間には非貫通ビア２２が形成される。配線層Ｌ４には、ソルダーボール３と接続されるソルダーボールパッド８が形成される。図示されないが、配線層Ｌ１の上部の配線層には例えば長さ１０ｍｍの差動信号線が形成され、非貫通ビア２５を介して接続されている。例えば、半導体チップ２から出力された信号は、長さ１０ｍｍの上記差動信号線に供給され、当該差動信号線から非貫通ビア２５及び非貫通ビア２４を介してインダクタパターン２３に伝播する。そして、その信号は、インダクタパターン２３から非貫通ビア２２及びソルダーボールパッド８を介してソルダーボール３から出力される。

図５、６において、例えば上記差動信号線に供給された信号の周波数が十分に高い場合、インダクタパターン２３とソルダーボールパッド８とのつなぎ目で大きな信号反射が起こり、散乱電磁波が発生する。これにより、上記差動信号線からソルダーボール３に至る信号経路の信号伝送性能が急激に低下する。そこで、図５に示されるように、複数の金属片２１を、例えば平面視においてソルダーボールパッド８と重なるように配線層Ｌ２に形成する。これにより、インダクタパターン２３とソルダーボールパッド８とのつなぎ目で発生した散乱電磁波が、夫々の金属片２１の間の小さな隙間を通り抜けることができず、金属片２１に吸収される。

図７は、電磁波吸収体として複数の金属片２１の代わりに網の目状の金属パターンを配置した外部半田バンプ３の周辺の構造を例示する説明図である。同図に示されるように、金属パターン２６は複数の貫通孔２７を有することにより、網の目状（メッシュ状）とされる。貫通孔２７の直径は、伝送の目的とされる信号の信号帯域に相当する電磁波の波長λよりも十分に小さくなるようにされる。例えば、夫々の貫通孔２７は、λ／２０以下の直径とされる。これによれば、金属片２１を配置した場合と同様に、散乱電磁波を金属パターン２６によって吸収することができる。なお、同図では、貫通孔２７が非貫通ビア２２、２４、２５等よりも小さく形成される場合が例示されているが、貫通孔２７及び非貫通ビア２２、２４、２５をプロセスの最小寸法で形成する場合には、貫通孔２７は非貫通ビア２２、２４、２５と同程度の大きさとされる。

図８に、配線基板１の製造プロセスのアウトラインを例示する。

図８に示されるように、先ず、配線パターンが形成された両面銅張板の両側に銅張りプリプレグを張り合わせたコア層９が準備される（Ｓ２０１）。コア層９をドリル加工によってスルーホールの穴あけを行う（Ｓ２０２）。その後、スルーホールにめっき（無電解めっき又は電界めっき）を施す（Ｓ２０３）。次に、樹脂による穴埋めを行ってから層間絶縁膜を両面に形成する（Ｓ２０４）。次に、レーザ加工によって、内部の配線層と接続するための非貫通ビアを形成する（Ｓ２０５）。更に全面に数μｍ厚レベルで無電解銅めっきを行う（Ｓ２０６）。そして、配線パターン及び電磁波吸収体のパターンをフォトマスクを用いて配線形成用のドライフィルムレジストにパターニングし、開口部分に１０μｍ厚レベルの電解銅めっきを行う（Ｓ２０７）。その後、レジストを除去し、めっきした銅をライトエッチングすることにより、配線及び電磁波吸収体が形成される（Ｓ２０８）。その後は、上記ステップＳ２０４〜Ｓ２０７を繰り返すことによって、複数のビルドアップ層が形成される。ビルドアップ層において必要な数の配線層が形成されたら、表面保護膜としてソルダーレジストが形成される（Ｓ２０９）。そして、半導体チップ２、実装基板１３との接続部分（パッド）となる第１電極７及びソルダーボールパッド８が開口される（Ｓ２１０）。最後に、開口部分に表面処理を施すことで、配線基板１が完成する（Ｓ２１１）。

以上のように、配線基板１において配線パターンを形成する場合と同様の方法で、電磁波吸収体を形成することができる。また、電磁波吸収体としての金属片２１や金属パターン２６は、コア層９における配線層とビルドアップ層１０、１１における配線層の何れの配線層にも形成することが可能である。ただし、より高い信号周波数まで対応するためには、ビルドアップ層１０、１１における配線層に電磁波吸収体を形成する方が好ましい。例えば、コア層９における配線層はフィルムを貼り付けることによって配線パターンが形成されるのに対し、ビルドアップ層１０、１１の配線層は、図８で示したようにフォトリソグラフィ技術によって配線パターンが形成されるため、より微細な加工が可能とされる。また、コア層９を構成するプリプレグはビルドアップ層１０、１１を構成する層間絶縁膜（樹脂）よりも比誘電率が高いので、コア層９における配線層に金属片２１及び金属パターン２６を形成する場合、ビルドアップ層１０、１１における配線層に形成する場合に比べて、金属片２１及び金属パターン２６の間隔をより狭くする必要がある。以上のことから、金属片２１及び金属パターン２６をビルドアップ層１０、１１における配線層に形成することで、電磁波吸収体の間隔をより広くすることができ、より高い信号周波数に対応することが容易となる。

図９は、電磁波吸収体としての金属片を形成するためのマスクパターンと、それによって形成される金属片の形状を例示する説明図である。図１０は、電磁波吸収体としてのメッシュ状の金属パターンを形成するためのマスクパターンと、それによって形成される金属パターンの形状を例示する説明図である。

図９の（ａ）に示されるように、金属片に対応するパターン形状を四角形状にしたフォトマスクを作成すると、実際にでき上がる金属片の形状は、図９の（ｂ）に示されるように四角形の角が丸まった形状となるが、電磁波吸収体としての機能に大きな影響はない。そのため、図９の（ｃ）に示されるように、予め金属片の形状が円形状になるようにマスクパターンを形成してもよい。

同様に、図１０の（ａ）に示されるように、貫通孔の形状を四角形状としたフォトマスクを作成すると、実際にでき上がる貫通孔は、図１０の（ｂ）に示されるように四角形の角が丸まった形状となるが、電磁波吸収体としての機能に大きな影響はない。そのため、図１０の（ｃ）に示されるように、予め貫通孔の形状が円形状になるようにマスクパターンを形成してもよい。

図１１は、信号の周波数と、それに対応する金属片２１の間隔（金属パターン２６におけるメッシュ間隔）Ｘを例示する説明図である。同図には、配線基板１のビルドアップ層を構成する樹脂の誘電率が３．２である場合の金属片の間隔／貫通孔の直径（メッシュ間隔）が例示される。同図に示されるように、伝送の目的とされる信号の周波数が１ＧＨｚの場合、金属片２１の間隔及び金属パターン２６のメッシュ間隔（以下、単に、「電磁波吸収体の間隔」と称する。）は８．０ｍｍ以下が好ましい。信号の周波数が１０ＧＨｚの場合は、電磁波吸収体の間隔は８００μｍ以下が好ましく、２０ＧＨｚの場合には４００μｍ以下が好ましい。散乱電磁波の吸収が可能な信号の最大周波数は、伝送路を形成するための微細加工技術の限界によって決まる。例えば、図１１に示されるように、微細加工技術によって８０μｍまで加工可能であれば１００ＧＨｚの信号まで対応可能である。

図１２は、電磁波吸収体が形成された配線基板のレイアウト例を示す説明図である。同図には、前述の図７のように、電磁波吸収体としてのメッシュ状の金属パターン２９が差動信号経路に接続されるソルダーボールパッド８に重なるように形成された構成におけるレイアウト図が例示されている。なお、同図には、図示の便宜上、配線層Ｌ１、Ｌ２、及びＬ４のみが例示される。同図の（ａ）には、配線層Ｌ１のレイアウトパターンが例示され、同図の（ｂ）には、配線層Ｌ２のレイアウトパターンが例示され、同図の（ｃ）には配線層Ｌ４のレイアウトパターンが例示され、同図の（ｄ）には配線層Ｌ１、Ｌ２、及びＬ４を重ねた場合のレイアウトパターンが例示される。

同図の（ｂ）に示されるように、メッシュ状の金属パターン２９が剥がれないように、参照符号Ｐ１〜Ｐ４に示される４点で金属パターン２９が固定される。前述したように、金属パターン２９は、他の信号線やリターンパス（電源配線やグラウンド配線）と分離されていることが望ましい。しかしながら、金属パターン２９が、べたグラウンドパターン２８と支持部Ｐ１〜Ｐ４において接続されたとしても、高周波数帯域において高インピーダンスで電気的に接続されている限り、電磁波吸収体としての機能に大きな影響を与えない。

図１３は、電磁波吸収体が有る場合と無い場合の信号の伝送特性を例示する特性図である。同図は、前述の図５、図６において、配線層Ｌ１の上層に形成された差動信号線から非貫通ビア２５、２４、２２や第２電極（ソルダーボールパッド）８等を介してソルダーボール（外部端子）３に至る信号経路（以下、信号経路Ｙと称する。）の伝送特性が例示される。図１３には、具体的な伝送特性として、信号周波数に対する反射損失（Ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ）の特性と、信号周波数に対する挿入損失（Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｌｏｓｓ）の特性が例示される。同図の（ａ）は、図５において電磁波吸収体としての金属片２１とインダクタパターン２３の双方を設けなかった場合の特性図である。同図の（ｂ）は、図６のように金属片２１は設けず、インダクタパターン２３を設けた場合の特性図である。同図の（ｃ）は、図５のように金属片２１とインダクタパターン２３の双方を設けた場合の特性図である。

参照符号２００＿１〜２００＿３はディファレンシャルモードで上層側（差動信号線側）から信号を入力したときの信号経路Ｙの反射損失を示し、参照符号２０１＿１〜２０１＿３はコモンモードで上層側（差動信号線側）から信号を入力したときの信号経路Ｙの反射損失を示す。また、参照符号２０２＿１〜２０２＿３はディファレンシャルモードで下層側（ソルダーボール３側）から信号を入力したときの信号経路Ｙの反射損失を示し、参照符号２０３＿１〜２０３＿３はコモンモードで下層側（ソルダーボール３側）から信号を入力したときの信号経路Ｙの反射損失を示す。更に、参照符号２０４＿１〜２０４＿３はディファレンシャルモードの信号経路Ｙの挿入損失を示し、参照符号２０５＿１〜２０５＿３はコモンモードの信号経路Ｙの挿入損失を示す。

図１３の（ａ）の参照符号２０４＿１、２０５＿１に示されるように、金属片２１もインダクタパターン２３もない場合、周波数が高くになるにつれて挿入損失は大きくなる。これに対してインダクタパターン２３を追加した場合、図１３の（ｂ）の参照符号２０４＿２、２０５＿２に示されるように、挿入損失は、周波数が低い範囲では参照符号２０４＿１、２０５＿１よりも改善されるが、周波数が２５ＧＨｚ付近から急激に挿入損失が悪化する。これは前述したように、周波数が高くなると、インダクタパターン２３とソルダーボールパッド８との接続部分で大きな信号反射が起こるからである。これに対して、電金属片２１とインダクタパターン２３の双方を設けた場合は、図１３の（ｃ）の参照符号２０４＿３、２０５＿３に示されるように、周波数が高い範囲においても挿入損失が悪化することはなく、広帯域にわたって良好な信号の伝送特性を実現することができる。なお、図示はしないが、図７のように金属パターン２６を設けた場合も、図１３の（ｃ）と同様の特性となる。

上記図５では、複数の金属片２１に加えてインダクタパターン２３を更に設けた場合を例示したが、インダクタパターン２３を設けずに金属片２１のみを設けた場合でも、広帯域にわたって良好な信号の伝送特性を実現することができる。

図１４は、電磁波吸収体を設けた上で、更にインダクタパターン２３を挿入した場合としない場合の伝送特性を例示する特性図である。同図において、参照符号３０１はインダクタパターン２３を挿入せず、金属片２１のみを設けた場合の挿入損失を示し、参照符号３０２はインダクタパターン２３を挿入し、且つ金属片２１を設けた場合の挿入損失を示す。同図に示されるように、約５ＧＨｚまでの低い周波数帯域では、インダクタパターン２３を挿入した方が挿入損失の特性が良くなるが、高い周波数帯域では、どちらも同じような特性となることが理解される。

図１５は、電磁波吸収体と他の信号配線との配置例が示される。同図には、ソルダーボール（外部端子）３に接続される信号線と異なる差動信号線対３０が、ソルダーボールパッド８の真上に形成される場合が例示されている。同図の（ａ）には、配線基板１の第１主面１ａ側から見た外部半田バンプ３周辺の模式的な上面図が示され、同図の（ｂ）には、同図の（ａ）のＡ−Ａ’断面に対応する配線基板１の模式的な断面図が示される。なお、図１５では、図示及び説明の便宜上、一部の配線層のみが例示されている。

図１５に示される配線基板１は以下のような配線構造とされる。例えば、配線基板１は、最下層から順に、ソルダーボールパッド８が形成される配線層Ｌ４、インダクタパターン２３が形成される配線層Ｌ３、電磁波吸収体２６及びグラウンドプレーンが形成される配線層Ｌ２、差動信号線対３０が形成される配線層Ｌ１、グラウンドプレーンが形成される配線層Ｌ０から構成される。差動信号線対３０は、金属パターン２６の直上を通るように形成される。

差動信号線対３０は、例えば、電磁波吸収体２６の直上の範囲ではマイクロストリップライン（ｍｉｃｒｏ−ｓｔｒｉｐ ｌｉｎｅ）構造となり、それ以外の範囲ではストリップライン（ｓｔｒｉｐ ｌｉｎｅ）構造とされる。一般的に差動信号線対において、上記のような構造の違いがあると、その境界でインピーダンス不連続を発生して信号伝送特性が劣化し，別の信号経路（例えば、インダクタパターン２３）との間でクロストークが生じる。しかしながら、図１５のように、ソルダーボールパッド８と差動信号線対３０との間に電磁波吸収体２６を配置することで、信号の伝送特性の劣化を抑え、クロストークの発生を抑えることができる。

図１６に、図１５の構造における差動信号線対３０の伝送特性を例示する。同図において、信号の伝送特性として、信号周波数に対する反射損失（Ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ）の特性と、信号周波数に対する挿入損失（Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｌｏｓｓ）の特性が例示される。同図において、参照符号３０３＿１はディファレンシャルモードでの差動信号線対３０の挿入損失を示し、参照符号３０３＿２はコモンモードでの差動信号線対３０の挿入損失を示す。また、参照符号３０４＿１はディファレンシャルモードでの差動信号線対３０の反射損失を示し、参照符号３０４＿２はコモンモードでの差動信号線対３０の反射損失を示す。差動信号線対の直下に配置された電磁波吸収体２６によって，インピーダンス不連続が低減され、かつ更に下の配線層に設けられたインダクタパターン２３による電磁場が遮蔽されることで、伝送特性の劣化が抑えられることが、同図から理解される。

以上のように、電磁波吸収体としての複数の金属片２１又は貫通孔を有する金属パターン２６を配線基板１に形成することによって、インピーダンス不連続の符号（容量性・誘導性）によらずインピーダンスの不連続を解消することができる。また、本実施の形態のように電磁波吸収体によって散乱電磁波を吸収する手法は、誘電体内の電磁場に直接作用させてインピーダンス不連続を消滅させる原理なので、従来技術のようなインピーダンス不連続を打ち消すために逆向きのインピーダンス不連続を伝送路内に追加する手法とは違って、周波数が大きくなるにつれてその効果が低減するようなことはない。すなわち、マクスウェル（Ｍａｘｗｅｌｌ）の方程式が成立する範囲内であれば効果を得ることができる。したがって、本実施の形態に係る配線基板及び半導体装置によれば、高周波数において信号の伝送性能の劣化させることなく、広帯域にわたって良好な信号の伝送特性を実現することができる。

上記電磁波吸収体の形状や配置等の別の具体例を、以下の実施の形態２乃至６に示す。

≪実施の形態２≫
図１７は、スルーホールの周辺に設けられた電磁波吸収体を例示する説明図である。同図の（ａ）には、スルーホール周辺の配線基板１の模式的な斜視図が示され、同図の（ｂ）には、配線基板１の第１主面１ａ側から見たスルーホール周辺の模式的な上面図が示され、同図の（ｃ）には、同図のＡ−Ａ’断面に対応する配線基板１の模式的な断面図が示される。図１７では、図示及び説明の便宜上、配線層ＬＷ１〜ＬＷｎのうち一部の配線層Ｌ１〜Ｌ５のみが例示されている。

同図に示される配線基板１の層構造は以下のように構成される。例えば配線基板１は、差動信号線対４０が形成される配線層Ｌ５、スルーホール４２の下側に接続されるインターコネクトランド４３が形成される配線層Ｌ４、スルーホール４２の上側に接続されるインターコネクトランド４４が形成される配線層Ｌ３、電磁波吸収体４５及び差動信号線対４１が形成される配線層Ｌ２、グラウンドプレーン４６が形成される配線層Ｌ１から構成される。

配線層Ｌ５における差動配線対４０と配線層Ｌ４におけるインターコネクトランド４３とは非貫通ビア４８によって電気的に接続され、配線層Ｌ２における差動配線対４１と配線層Ｌ３におけるインターコネクトランド４４とは非貫通ビア４７によって電気的に接続される。配線層Ｌ３と配線層Ｌ４との間は、コア層９を構成するプリプレグによって形成され、その一部の領域にドリル加工によってスルーホール（貫通ビア）４２が形成されている。インターコネクトランド４３とインターコネクトランド４４とは、スルーホール４２を介して電気的に接続される。

例えば、半導体チップ２から出力された信号は、差動信号線対４１に供給され、差動信号線対４１から非貫通ビア４７、インターコネクトランド４４、スルーホール４２、インターコネクトランド４３、及び非貫通ビア４８を介して差動信号線対４０に伝播する。

図１７に示されるように、電磁波吸収体としての複数の金属片４５が、例えば平面視においてスルーホール４２（インターコネクトランド４４）と重なるように配線層Ｌ２に形成される。これによれば、差動信号線対４１とインターコネクトランド４４との接続面で発生した散乱電磁波が、複数の金属片４５によって吸収されるので、差動信号線対４１から差動信号経路４０に至る信号経路におけるインピーダンスの不連続を解消することができる。

更に、配線層Ｌ５における参照符号３９の位置（平面視においてスルーホール４２（インターコネクトランド４３）と重なる位置）に、電磁波吸収体として複数の金属片を配置しても良い。これによれば、貫通ビア４２の下側のインターコネクトランド４３と差動信号線対４０とのつなぎ目で発生する散乱電磁波を効率良く除去することができるので、信号伝送性能の低下をより緩和することができる。

図１８は、スルーホールの周辺に設けられた別の電磁波吸収体を例示する説明図である。同図では、上述の複数の金属片４５の代わりに、電磁波吸収体として複数の貫通孔３８を有するメッシュ状（網の目状）の金属パターン４９を配置した場合が例示される。

具体的には、同図に示される配線基板１の層構造は以下のように構成される。配線基板１は、差動信号線対４０が形成される配線層Ｌ５、インターコネクトランド４３が形成される配線層Ｌ４、インターコネクトランド４４が形成される配線層Ｌ３、差動信号線対４１が形成される配線層Ｌ２、電磁波吸収体（金属パターン）４９が生成される配線層Ｌ１、グラウンドプレーン４６が形成される配線層Ｌ０から構成される。

これによれば、複数の金属片４５を配置した場合と同様に、散乱電磁波を金属パターン４９によって吸収することができ、差動信号線対４１から差動信号経路４０に至る信号経路におけるインピーダンスの不連続を解消することができる。

≪実施の形態３≫
図１９は、非対称の差動線対の周辺に配置された電磁波吸収体を例示する説明図である。同図の（ａ）には、第１主面１ａ側から見た配線基板１における差動線対の非対称部分の模式的な上面図が示され、同図の（ｂ）には、同図のＡ−Ａ’断面に対応する配線基板１の模式的な断面図が示される。図１９では、図示及び説明の便宜上、配線層ＬＷ１〜ＬＷｎのうち一部の配線層のみが例示されている。

図１９において、金属べたパターン５０と金属べたパターン５４によって上下が挟まれたストリップライン構造を成す差動信号線対５２のうち信号配線５２＿１の上部に金属パターンのない領域（穴：ｈｏｌｅ）５１が存在する。この穴５１のために、差動信号線対５２は非対称となる。

前述したように、差動対を構成する信号経路を伝播する進行電磁波は、結合モードの電磁場と反結合モードの電磁場の合成によって生成される。結合モードは、差動対を構成する２つの信号線の間（内側）の空間に電磁場が局在し、２つの信号線に発生する電圧が逆位相となるモードである（ディファレンシャルモード：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｄｅ）。これに対し、反結合モードは、差動対を構成する２つの信号線の周り（外側）の空間に電磁場が広がり（すなわち、電磁放射が発生する）、２つの信号線に発生する電圧が同相となるモードである（コモンモード：ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ）。理想的な差動信号伝送では結合モードのみが励起される。仮に差動信号線路に非対称部分が存在したとすると、信号電磁波が非対称部分に到達したときに反結合モードの電磁場が励起される。例えば、図１９において、差動信号線対５２を伝播する信号電磁波が穴５１の部分に到達すると、反結合モードの電磁場が励起されて、差動信号線対５２の双方の信号を重ねあわせてもゼロにならない同相信号成分（コモンモードノイズ）が発生する。反結合モードの電磁場の励起は、電気回路的には、差動対のインピーダンスの非対称やスキュー（ｓｋｅｗ）として観測される。このことから、反結合モードの電磁場を除去することができれば、差動伝送経路に構造的な非対称部分が存在したとしても、コモンモードノイズが発生せず、スキューやインピーダンスの非対称を消滅させることができることを、本願発明者は見出した。

例えば、図１９に示されるように、差動信号線対５２における非対称部分（穴５１）から所定の距離だけ離れた位置に金属片５３＿１、５３＿２を配置する。具体的には、信号配線５２＿１及び信号配線５２＿２における非対称部分を挟むように、金属片５３＿１、５３＿２を配置する。これは、できるだけ反結合モードの電磁場を吸収し，結合モードの電磁場を吸収しない位置を選ぶためである。前述したように、結合モードと非結合モードでは電磁場の分布が相違するので、信号配線５２＿１及び信号配線５２＿２の外側に金属片５３＿１、５３＿２を配置することによって、非結合モードの電磁場を適切に除去することができ、コモンモードノイズの発生を抑えることができる。

図２０は、非対称の差動線対の周辺に配置された別の電磁波吸収体を例示する説明図である。同図の（ａ）には、第１主面１ａ側から見た配線基板１における差動信号線対の非対称部分の模式的な上面図が示され、同図の（ｂ）には、同図のＡ−Ａ’断面に対応する配線基板１の模式的な断面図が示される。前述の図１９では、電磁波吸収体としての複数の金属片５３＿１、５３＿２を差動信号線対５２と同じ配線層に形成する場合を例示したが、図２０では、複数の金属片５３＿３、５３＿４を垂直方向に複数個配置する場合が例示される。これによれば、図１９と同様に、非結合モードの電磁場を適切に除去することができ、コモンモードノイズの発生を抑えることができる。なお、図１９の金属片５３＿１、５３＿２と図２０の金属片５３＿３、５３＿４とでは、差動信号線対５２までの水平距離は異なるが、差動信号線対５２までの直線距離５５、５６は等しい。これは、差動信号線対５２を中心として放射状に電磁波が伝播することを考慮したものである。

図２１は、差動信号線対の非対称部分に電磁波吸収体を配置した場合の差動伝送経路の伝送特性を例示する特性図である。差動伝送経路の伝送特性として、同図の（ａ）に、信号周波数に対するスキュー（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｋｅｗ）の特性が示され、同図の（ｂ）に、信号周波数に対する差動信号間の信号振幅のずれ幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｉｍｂａｌａｎｃｅ）の特性が例示される。

同図において、参照符号４００は、図１９の構成において金属片５３＿１〜５３＿４を配置しなかった場合のスキューの特性を示し、参照符号４０１は図１９のように金属片５３＿１〜５３＿２を配置した場合のスキューの特性を示し、参照符号４０２は図２０のように金属片５３＿３〜５３＿４を配置した場合のスキューの特性を示す。また、参照符号４０３は、図１９の構成において金属片５３＿１〜５３＿４を配置しなかった場合の信号振幅のずれ幅の特性を示し、参照符号４０４は図１９のように金属片５３＿１〜５３＿２を配置した場合の信号振幅のずれ幅の特性を示し、参照符号４０５は図２０のように金属片５３＿３〜５３＿４を配置した場合の信号振幅のずれ幅の特性を示す。

参照符号４０１、４０２に示されるように、差動信号線対の非対称部分を挟むように金属片５３＿１〜５３＿４を配置することで、スキューが大幅に改善されていることが理解される。また、参照符号４０４、４０５に示されるように、差動信号線対の非対称部分を挟むように金属片５３＿１〜５３＿４を配置することで、信号振幅のずれが大幅に改善されていることが理解される。

以上のように、差動信号線対における非対称となる部分の周辺に電磁波吸収体を配置することによって、反結合モードの電磁場を除去することができ、差動信号経路におけるスキューやインピーダンスの非対称の発生を抑えることができる。

≪実施の形態４≫
図２２は、非対称の差動線対の周辺に配置された別の電磁波吸収体を例示する説明図である。同図には、第１主面１ａ側から見た配線基板１における差動線対の非対称部分の模式的な上面図が示される。同図の（ａ）に示されるように、前述の図１９、２０のように、差動信号線対６１の一方の信号線の上部に金属パターンのない領域（穴：ｈｏｌｅ）６４が存在する。この穴６４のために、差動信号線対６１は非対称となる。

差動信号線対６１が形成される配線層には、差動信号線対６１とは異なる別の差動信号線対６０が形成される。当該配線層には更に、差動信号線対６１と差動信号線対６０との間にシールド配線６２が形成されている。

一般に、差動信号経路の最大のメリットは、対となる信号が逆相であるために、受けるノイズも出すノイズも相殺される点、すなわち、クロストークが相殺される点にある。しかしながら、差動信号線対において非対称部分が存在すると、上述のように反結合モードの電磁場が発生し、急激にクロストークが大きくなる。例えば、図２２の（ａ）のように、複数の差動信号線対６０、６１が並列して配線されている場合に、一方の差動信号線対６１に非対称な部分が存在すると、近傍に配置された別の差動信号線対６０との間に大きなクロストークを発生させてしまう。このクロストークを低減するには差動信号線対６０と差動信号線対６１との間隔を広げればよいが、そうすると信号密度を低下させてしまうことなり、全体の信号伝送帯域を制限してしまうことになる。そこで、図２２の（ｂ）のように、差動信号線対６０、６１の間に設けられたシールド線６３の一部の領域をミシン目状に形成する。具体的には、差動信号線対６１の非対称となる部分と差動信号線対６０との間の一部の領域において、シールド線６３を所定の間隔Ｘをあけて形成する。当該間隔Ｘは、前述したλ／２０以下の間隔が望ましい。これによれば、差動信号線対６１の対称性が改善され、クロストークを大幅に減少させることができる。

図２３は、非対称の差動線対の周辺に配置された更に別の電磁波吸収体を例示する説明図である。同図には、第１主面１ａ側から見た配線基板１における差動線対の非対称部分の模式的な上面図が示される。同図の（ａ）に示されるように、差動信号線対６５の一方の信号配線の一部が湾曲し、信号線の長さが相違する部分が存在する。当該部分のために、差動信号線対６５は非対称となる。このような場合でも、図２３の（ｂ）のように、差動信号線対６０、６５の間に設けられたシールド線６３の一部の領域をミシン目状に形成することで、図２２と同様に、差動信号線６０と差動信号線対６５との間のクロストークを大幅に減少させることができる。

≪実施の形態５≫
図２４は、差動信号経路のインターコネクト部分を例示する説明図である。同図の（ａ）には、配線基板１における差動信号経路が形成された部分の模式的な斜視図が示され、同図の（ｂ）には、差動信号経路が形成された部分の第１主面１ａ側から見た模式的な上面図が示される。

図２４に示される差動信号経路は、例えば半導体チップ２から出力された差動信号が、配線基板１の上層（例えば配線層Ｌ０）に形成された差動信号線対７０＿１、７０＿２に供給され、信号用非貫通ビア７２＿１、７２＿２、７３＿１、７３＿２を通って配線基板１の下層（例えば配線層Ｌ２）に形成された差動信号対（７１＿１、７１＿２）に伝播される構造とされる。上記のような差動信号経路では、信号用非貫通ビア７２＿１、７２＿２、７３＿１、７３＿２を介して差動信号を垂直方向に伝播させるために、信号用非貫通ビア７２＿１、７２＿２、７３＿１、７３＿２から平面視において所定の距離Ｚだけ離した位置にグラウンドノード（グラウンド配線）に接続されたグラウンドビア７４、７５＿１〜７５＿３が配置される。これにより、信号の進行方向に電場が形成され、上層の差動信号線対７０＿１、７０＿２から下層の差動信号線対７１＿１、７１＿２に向かって差動信号を伝播させることができる。なお、信号用非貫通ビア７２＿１、７２＿２を総称して信号用非貫通ビア７２と、信号用非貫通ビア７３＿１、７３＿２を総称して信号用非貫通ビア７３と、差動信号線対７０＿１、７０＿２を総称して差動信号線対７０と、差動信号線対７１＿１、７１＿２を総称して差動信号線対７１と、グラウンドビア７５＿１〜７５＿３を総称してグラウンドビア７５と、表記する。

同図に示されるように、グラウンドビア７４、７５の個数が信号用非貫通ビア７２＿１、７３＿１側と信号用非貫通ビア７２＿２、７２＿２側とで相違する場合、当該部分が差動信号経路における非対称部分となり、上述のように、差動信号経路においてスキューや信号振幅の不平衡が生ずる。そこで、以下の図２５、図２６のように、電磁波吸収体を配置する。

図２５は、差動信号経路のインターコネクト部分の周辺に配置された電磁波吸収体を例示する説明図である。同図には、差動信号経路の非対称部分の周辺に電磁波吸収体としての複数のビア７６、７７を配置する構成が例示されている。ビア７６は、信号線７０＿１、７１＿１側に信号線７０＿１、７１＿１沿って直線状に配置され、ビア７７は信号線７０＿２、７１＿２側に、信号線７０＿２、７１＿２沿って直線状に配置される。すなわち、信号用非貫通ビア７２、７３を挟むようにビア７６、７７を配置する。ビア７６＿１〜７６＿５の夫々の間隔Ｘは、前述と同様に、λ／２０以下である。ビア７７＿１〜７７＿５の夫々の間隔も同様である。図示されないが、ビア７６、７７は垂直方向に縦積みにされた複数の非貫通ビアから構成される。縦積みにされる非貫通ビアの個数に特に制限はないが、例えば、グラウンドビア７４、７５を構成する非貫通ビアの個数と等しくされる。

図２６は、差動信号経路のインターコネクト部分の周辺に配置された別の電磁波吸収体を例示する説明図である。同図には、差動信号経路の非対称部分の周辺に電磁波吸収体としての複数の金属片７８を配置する構成が例示されている。同図に示されるように、複数の金属片７８は、差動信号経路の非対称部分（信号用非貫通ビア７２、７３、及びグラウンドビア７４、７５を囲むようにリング状に配置される。複数の金属片７８の間隔Ｘは、前述と同様に、λ／２０以下である。図示されないが、複数の金属片７８は複数の配線層に形成される。金属片７８を形成する配線層の数は特に制限はないが、例えば、グラウンドビア７４、７５を構成する非貫通ビアの個数に対応した数だけ形成される。

図２７に、図２５及び図２６の構造の差動伝送経路の伝送特性が例示される。差動伝送経路の伝送特性として、同図の（ａ）には、信号周波数に対するスキュー（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｋｅｗ）の特性が示され、同図の（ｂ）には、信号周波数に対する差動信号間の信号振幅のずれ幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｉｍｂａｌａｎｃｅ）の特性が例示される。

同図において、参照符号５００は、図２４の構造の場合（電磁波吸収体を配置しなかった場合）のスキューの特性を示し、参照符号５０１は図２５の構造の場合（ビア７６、７７を配置した場合）のスキューの特性を示し、参照符号５０２は図２６の構造の場合（複数の金属片７８を配置した場合）のスキューの特性を示す。また、参照符号５０３は、図２４の構造の場合（電磁波吸収体を配置しなかった場合）の信号振幅のずれ幅の特性を示し、参照符号５０４は図２５の構造の場合（ビア７６、７７を配置した場合）の信号振幅のずれ幅の特性を示し、参照符号５０５は図２６の構造の場合（複数の金属片７８を配置した場合）の信号振幅のずれ幅の特性を示す。

ビア７６、７７を配置した場合、参照符号５０１に示されるようにスキューはあまり改善されないが、参照符号５０４に示されるように信号振幅のずれは大幅に改善される。この場合に、２つの差動信号線の信号線長にわずかな差をつけると、参照符号５０６のようにスキューを改善させることができる。

一方、複数の金属片７８をリング状に配置した場合、参照符号５０５に示されるように信号振幅のずれ幅はあまり改善されないが、参照符号５０２に示されるように５ＧＨｚ未満ではスキューが大幅に改善される。５ＧＨｚ以上の範囲で信号振幅のずれ幅が改善されない理由は、信号用非貫通ビア７２、７３と金属片７８との間に存在するグラウンドプレーンが電磁場を遮断してしまうからである。すなわち、比較的低い周波数では電磁波が回折して金属片７８まで回り込むことができるが、周波数が高くなると電磁波が回折できずに、金属片７８まで到達できないからである。したがって、電磁波吸収体としての複数の金属片７８を信号用非貫通ビア７２、７３に更に近づけて配置すれば、より高い周波数までスキューを改善することができる。

以上のように、電磁波吸収体の構造及び配置によって、差動信号経路におけるスキューと信号振幅の平衡性を独立して制御することができる。もちろん、図２５のようにビア７６、７７を配置する構成と、図２６のように複数の金属片７８を配置する構成とを組み合わせることで、スキューと信号振幅の非平衡性の双方を改善することができる。

≪実施の形態６≫
図２８は、半導体チップと配線基板とをボンディングワイヤーで接続する構成の半導体装置を例示する説明図である。同図には、半導体装置６００における配線基板８１と半導体チップ２とがボンディングワイヤー８０で接続される一部分が、拡大して図示されている。同図において、配線パターン８４＿１、８４＿２には高周波の信号が供給される。同図に示されるように、配線基板８１におけるボンディングワイヤー８０が接続される配線パターン８４＿１、８４＿２の周辺に、上述した電磁波吸収体としての複数の金属片８３＿１〜８３＿３を配置する。夫々の金属片の間隔Ｘは、上述のようにλ／２０以下が望ましい。

これによれば、上記と同様に、配線基板８１とボンディングワイヤー８０の接続部分で発生するインピーダンス不連続を解消することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、実施の形態１乃至６では、配線基板１上に１つの半導体チップが搭載される場合を例示したが、これに限られない。例えば、ＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ）のように配線基板１上に複数の半導体チップを搭載した半導体装置において、チップ間配線にインピーダンスの不連続部分や差動対の非対称部分があれば、その周辺に電磁波吸収体を設けることも可能である。これにより、上記と同様の作用及び効果を奏する。

実施の形態１乃至６では、インターポーザ（配線基板１）の配線層に電磁波吸収体を形成する場合を例示したが、実装基板１３における配線層に電磁波吸収体を形成することもできる。これにより、上記と同様に、実装基板１３におけるインピーダンス不連続や差動対の非対称性を解消することができる。

図５及び図７において、金属片２１及び金属パターン２６を配線層Ｌ２に形成する場合を例示したが、これに限られず、別の配線層に形成してもよい。例えば、配線層Ｌ３にインダクタパターン２３の代わりに形成しても良い。図１７や図１８においても同様である。

配線基板１における配線パターンと同じ金属部材によって電磁波吸収体を形成する場合を例示したが、常磁性の金属部材であれば配線パターンとは別の金属部材によって電磁波吸収体を形成してもよい。

図１９、図２０において、一方の信号配線の上部に金属パターンのない領域（穴：ｈｏｌｅ）５１の周辺に複数の金属片５３＿１〜５３＿４を配置する場合を例示したが、差動信号線対５２における非対称部分の周辺であれば、同様の効果が得られる。例えば、図２３のように双方の配線の形状が異なる部分の周辺に複数の金属片５３＿１〜５３＿４を配置することで、コモンモードノイズの発生を抑えることができる。

１００ 半導体装置
１ 配線基板（インターポーザ）
１ａ 第１主面
１ｂ 第２主面
２ 半導体チップ
３ 外部端子（外部半田バンプ、ソルダーボール）
４ 半田バンプ
５ 非貫通ビア
６ スルーホール（貫通ビア）
７ 第１電極（パッド）
８ 第２電極（ソルダーボールパッド）
１２ 金属片（金属部材）
１３ 実装基板
９ コア層
１０、１１ ビルドアップ層
ＬＷ１〜ＬＷｎ 配線層
Ｘ 金属片の間隔、貫通孔の径（メッシュ間隔）
１４ 散乱電磁波
Ｌ１〜Ｌ４ 配線層
２１ 金属片
２２ 非貫通ビア
２３ インダクタパターン
２４ 非貫通ビア
２５ 非貫通ビア
２６ 金属パターン
２７ 貫通孔
２８ べたグラウンドパターン
２９ 金属パターン
Ｐ１〜Ｐ４ 支持部
２００＿１〜２００＿３ 反射損失（ディファレンシャルモード／上層側から信号入力）
２０１＿１〜２０１＿３ 反射損失（コモンモード／上層側から信号入力）
２０２＿１〜２０２＿３ 反射損失（ディファレンシャルモード／下層側から信号入力）
２０３＿１〜２０３＿３ 反射損失（コモンモード／下層側から信号入力）
２０４＿１〜２０４＿３ 挿入損失（ディファレンシャルモード）
２０５＿１〜２０５＿３ 挿入損失（コモンモード）
３０１ 挿入損失（インダクタパターン２３無し）
３０２ 挿入損失（インダクタパターン２３有り）
３０ 差動信号線対
３０３＿１ 差動信号線対３０の挿入損失（ディファレンシャルモード）
３０３＿２ 差動信号線対３０の挿入損失（コモンモード）
３０４＿１ 差動信号線対３０の反射損失（ディファレンシャルモード）
３０４＿２ 差動信号線対３０の反射損失（コモンモード）
Ｌ１〜Ｌ５ 配線層
３８ 貫通孔
３９ 電磁波吸収体の配置が可能な箇所
４０、４１ 差動信号線対
４２ スルーホール
４３、４４ インターコネクトランド
４５ 複数の金属片（電磁波吸収体）
４６ グラウンドプレーン
４７、４８ 非貫通ビア
４９ 金属パターン（電磁波吸収体）
５０、５４ 金属べたパターン
５１ 穴
５２ 差動信号線対
５２＿１、５２＿２ 信号配線
５３＿１〜５３＿４ 複数の金属片
５５、５６ 直線距離
４００ スキュー（図１９、２０の金属片５３＿１〜５３＿４無し）
４０１ スキュー（図１９の金属片５３＿１〜５３＿２有り）
４０２ スキュー（図２０の金属片５３＿３〜５３＿４有り）
４０３ 信号振幅のずれ幅（図１９、２０の金属片５３＿１〜５３＿４無し）
４０４ 信号振幅のずれ幅（図１９の金属片５３＿１〜５３＿２有り）
４０５ 信号振幅のずれ幅（図２０の金属片５３＿３〜５３＿４有り）
６０、６１、６５ 差動信号線対
６２ シールド配線
６３ 一部がミシン目状のシールド配線
６４ 穴
７０、７０＿１、７０＿２ 差動信号線対
７２、７２＿１、７２＿２、７３、７３＿１、７３＿２ 信号用非貫通ビア
７４、７５、７５＿１〜７５＿３ グラウンドビア
Ｚ 距離
７６、７６＿１〜７６＿５、７７、７７＿１〜７７＿５ ビア
７８ 金属片
５００ スキュー（図２４；電磁波吸収体無し）
５０１ スキュー（図２５；ビア７６、７７有り）
５０２ スキュー（図２６；複数の金属片７８有り）
５０６ スキュー（図２５；ビア７６、７７有り、且つ差動対の信号線長の調整）
５０３ 信号振幅のずれ幅（図２４；電磁波吸収体無し）
５０４ 信号振幅のずれ幅（図２５；ビア７６、７７有り）
５０５ 信号振幅のずれ幅（図２６；複数の金属片７８有り）
６００ 半導体装置
８１ 配線基板８１
８０ ボンディングワイヤー
８３＿１〜８３＿３ 複数の金属片
８４＿１、８４＿２ 配線パターン

Claims (14)

1. 半導体チップと、複数の外部端子と、前記半導体チップと前記外部端子との間を電気的に接続するための基板と、を有する半導体装置であって、
   前記基板は、
   前記半導体チップと電気的に接続される複数の第１電極が形成された第１主面と、
   前記第１主面に対向し、前記複数の外部端子と電気的に接続される複数の第２電極が形成された第２主面と、
   前記第１主面と前記第２主面との間に設けられ、前記第１電極と対応する前記第２電極とを電気的に接続する複数の信号経路を形成するための複数の配線層と、を有し、
   前記配線層は、前記信号経路を形成する配線の構造が変化する部分の周辺に、当該信号経路に供給される信号の信号帯域に相当する電磁波波長よりも短い間隔で分散して配置された複数の金属部材を有しており、
   前記複数の金属部材は、それぞれが互いに互いから分離され、且つ、前記信号経路に供給される信号の信号帯域に相当する電磁波波長の２０分の１以下の間隔で分散して形成される半導体装置。
2. 前記複数の金属部材は、前記複数の配線層のうち少なくとも１つの配線層に、平面視において前記第２電極と重なりを持って形成される請求項１に記載の半導体装置。
3. 誘導性のインピーダンスを有する信号線が、前記複数の金属部材が形成される配線層と異なる配線層に形成され、
   前記第２電極は、前記誘導性のインピーダンスを有する信号線を介して前記第１電極に接続される請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記基板は、
   複数の配線層間を貫いて形成される貫通ビアと、
   隣接する配線層間を接続するための第１非貫通ビア及び第２非貫通ビアと、を更に有し、
   前記複数の配線層は、
   第１信号線が形成される第１配線層と、
   断面視において前記第１配線層の上側に設けられ、第１インターコネクトランドが形成される第２配線層と、
   断面視において第２配線層の上側に設けられ、第２インターコネクトランドが形成される第３配線層と、
   断面視において前記第３配線層の上側に設けられ、第２配線が形成される第４配線層と、を含み、
   前記第１インターコネクトランドと前記第２インターコネクトランドとは前記貫通ビアを介して接続され、
   前記第１インターコネクトランドと前記第１配線とは前記第１非貫通ビアを介して接続され、
   前記第２インターコネクトランドと前記第２配線とは前記第２非貫通ビアを介して接続され、
   前記複数の金属部材は、平面視において前記貫通ビアと重なりを持って前記第４配線層に形成されており、
   前記複数の金属部材のそれぞれは、互いに電気的に接続されていない請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記複数の金属部材は、平面視において前記貫通ビアと重なりを持って前記第１配線層に形成される請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記複数の信号経路は、差動対を構成する２つの信号経路を含み、
   前記複数の金属部材は、前記２つの信号経路において非対称となる部分の周辺に形成される請求項１に記載の半導体装置。
7. 前記複数の配線層は、第３信号線と、前記第３信号線と差動対を構成するための第４信号線とが形成される配線層を含み、
   前記複数の金属部材は、前記第３信号線及び前記第４信号線が形成される配線層において、前記第３信号線と前記第４信号線とが非対称となる部分を挟むように配置される請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記第３信号線と前記第４信号線とが非対称となる部分は、前記第３信号線の配線パターンの形状と前記第４信号線の配線パターンの形状とが相違する部分である請求項７に記載の半導体装置。
9. 前記第３信号線と前記第４信号線とが非対称となる部分は、前記第３信号線の上側又は下側の配線層の構造と、前記第４信号線の上側又は下側の配線層の構造とが相違する部分である請求項７に記載の半導体装置。
10. 前記複数の配線層は、２つの信号線から構成される第１差動信号線対と、前記第１差動信号線対と異なる２つの信号線から構成される第２差動信号線対と、前記第１差動信号線対と前記第２差動信号線対との間に並列に配置されたシールドパターンと、が形成される配線層を含み、
    前記シールドパターンは、前記第１差動信号線対において非対称となる部分と前記第２差動信号線対との間の一部の配線パターンがミシン目状にされる請求項６に記載の半導体装置。
11. 前記基板は、
    異なる配線層に形成された信号線を電気的に接続するための第１信号ビア及び第２信号ビアと、
    異なる配線層に形成されたグラウンド配線に接続され、前記第１信号ビア及び前記第２信号ビアに対応して設けられる第１グラウンドビア及び第２グラウンドビアと、を更に有し、
    前記複数の配線層は、
    第３信号線、及び前記第３信号線と差動対を構成するための第４信号線が形成される第５配線層と、
    第５信号線、及び前記第５信号線と差動対を構成するための第６信号線が形成される第６配線層と、を含み、
    前記第３信号線と前記第５信号線とは前記第１信号ビアによって電気的に接続され、
    前記第４信号線と前記第６信号線とは前記第２信号ビアによって電気的に接続され、
    前記第１グラウンドビアは、前記第１ビアから所定の間隔を置いて配置され、
    前記第２グラウンドビアは、前記第２ビアから前記所定の間隔をおいて配置され、
    前記第１グラウンドビアと前記第２グラウンドビアの個数は相違し、
    前記複数の金属部材は、前記第１信号ビア、前記第２信号ビア、前記第１グラウンドビア、及び前記第２グラウンドビアを含む領域の周辺に配置されている請求項１に記載の半導体装置。
12. 前記複数の金属部材は、平面視において前記領域の外側にリング状に配置される請求項１１に記載の半導体装置。
13. 前記複数の金属部材は、平面視において前記領域の外側に直線的に配置され、
    前記金属部材は、異なる配線層間を接続するためのビアを含んで構成される請求項１１に記載の半導体装置。
14. 前記金属部材は、平面視において円形状とされる請求項１に記載の半導体装置。

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