JPWO2011058688A1 - 半導体装置及びノイズ抑制方法 - Google Patents
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Abstract
第1半導体チップ(200)は第2半導体チップ(100)上に搭載されている。第1半導体チップ(200)は第1導体パターン(222)を有しており、第2半導体チップ(100)は第2導体パターン(122)を有している。第2導体パターン(122)は、平面視において第1導体パターン(222)と重なる領域に形成されている。そして第1導体パターン(222)及び第2導体パターン(122)は、少なくとも一方が繰り返し構造を有している。
Description
本発明は、半導体チップを被搭載物に搭載した半導体装置及びノイズ抑制方法に関する。
半導体チップの実装方式として、インターポーザ基板に半導体チップをフリップチップ実装する方式がある。この方式は、半導体チップの配線層が形成された面をインターポーザ側に向け、バンプを用いてインターポーザ基板と半導体チップとを接続する方式である。
また、近年は半導体チップを同じ向きに複数積層し、半導体チップの基板を貫通する貫通電極を用いて半導体チップを互いに接続する3次元実装構造も提案されている。
また特開2008−270363号公報には、高周波半導体を誘電体基板にフリップチップ実装した高周波パッケージにおいて、誘電体基板にEBGを設けることが開示されている。この技術によれば、EBGを構成するスルーホールで電磁波を減衰することができ、これにより高周波半導体の入出力間の高周波のアイソレーション特性を向上させることができる、とされている。
上記したフリップチップ実装や3次元実装構造では、半導体チップと、下側の半導体チップやインターポーザ基板などの被搭載物との間をバンプなどの接続部材で接続している。そしてこの接続部材は、半導体チップと被搭載物の間の空間に位置している。このため、接続部材から放射された電磁波などが、半導体チップと被搭載物の間の空間を介して外部に漏洩してノイズとなる可能性がある。
本発明の目的は、半導体チップと被搭載物の間の空間を介して外部に電磁波が漏洩することを抑制できる半導体装置及びノイズ抑制方法を提供することにある。
本発明によれば、被搭載物と、
前記被搭載物上に搭載された第1半導体チップと、
前記第1半導体チップ及び前記被搭載物の一方に繰り返し設けられた複数の第1導体と、
前記第1半導体チップ及び前記被搭載物の他方に設けられ、前記複数の第1導体と対向している第2導体と、
前記被搭載物と前記第1半導体チップの間の空間に設けられ、前記複数の第1導体と前記第2導体とを電気的に接続する複数の接続部材と、
を備え、
前記複数の第1導体は、前記複数の接続部材及び前記第2導体を介して互いに導通している半導体装置が提供される。
前記被搭載物上に搭載された第1半導体チップと、
前記第1半導体チップ及び前記被搭載物の一方に繰り返し設けられた複数の第1導体と、
前記第1半導体チップ及び前記被搭載物の他方に設けられ、前記複数の第1導体と対向している第2導体と、
前記被搭載物と前記第1半導体チップの間の空間に設けられ、前記複数の第1導体と前記第2導体とを電気的に接続する複数の接続部材と、
を備え、
前記複数の第1導体は、前記複数の接続部材及び前記第2導体を介して互いに導通している半導体装置が提供される。
本発明によれば、被搭載物と、
前記被搭載物上に搭載された第1半導体チップと、
前記被搭載物と前記第1半導体チップの一方に繰り返し設けられた複数の第1導体と、
前記一方に設けられ、前記複数の第1導体と対向している第2導体と、
前記複数の第1導体を前記第2導体に接続する複数のビアと、
を備え、
前記複数の第1導体は、前記複数のビア及び前記第2導体を介して互いに導通している半導体装置が提供される。
前記被搭載物上に搭載された第1半導体チップと、
前記被搭載物と前記第1半導体チップの一方に繰り返し設けられた複数の第1導体と、
前記一方に設けられ、前記複数の第1導体と対向している第2導体と、
前記複数の第1導体を前記第2導体に接続する複数のビアと、
を備え、
前記複数の第1導体は、前記複数のビア及び前記第2導体を介して互いに導通している半導体装置が提供される。
本発明によれば、半導体チップが搭載される被搭載物に第1導体を設け、
前記半導体チップに、前記第1導体と対向する領域に位置する第2導体を設け、
前記第1導体及び前記第2導体の少なくとも一方に繰り返し構造を持たせることにより、前記第1導体及び前記第2導体を用いてEBG(Electromagnetic Band Gap)構造を形成して、前記被搭載物と前記第1半導体チップの間の空間からノイズが漏洩することを抑制するノイズ抑制方法が提供される。
前記半導体チップに、前記第1導体と対向する領域に位置する第2導体を設け、
前記第1導体及び前記第2導体の少なくとも一方に繰り返し構造を持たせることにより、前記第1導体及び前記第2導体を用いてEBG(Electromagnetic Band Gap)構造を形成して、前記被搭載物と前記第1半導体チップの間の空間からノイズが漏洩することを抑制するノイズ抑制方法が提供される。
本発明によれば、半導体チップと被搭載物の間の空間を介して外部に電磁波が漏洩することを抑制できる。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置はインターポーザ基板400、複数の半導体チップ600、半導体チップ620、及び外部接続端子としてのハンダボール630を備えている。複数の半導体チップ600はメモリチップであり、インターポーザ基板400の一面に積層されている。半導体チップ620はシステムLSIであり、インターポーザ基板400の他面に搭載されている。平面視において複数の半導体チップ600と半導体チップ620は重なっている。
半導体チップ600は、能動面すなわちトランジスタ等の素子、多層配線層、および再配線層が形成された面が、インターポーザ基板400とは逆に向く方向に積層されている。半導体チップ600は貫通電極(図2に図示)を有しており、この貫通電極を介して、下側に位置する他の半導体チップ600又はインターポーザ基板400に接続している。一番下の半導体チップ600の貫通電極は、インターポーザ基板400に設けられたビア及び配線を介して、半導体チップ620に接続している。
ハンダボール630は、半導体装置をマザーボード等に接続するための外部接続端子であり、インターポーザ基板400のうち半導体チップ620が搭載されている面に設けられている。ハンダボール630と半導体チップ620は、インターポーザ基板400に設けられたビア及び配線を介して、ハンダボール630に接続している。
なお、複数の半導体チップ600は封止樹脂640によってインターポーザ基板400の一面上で封止されており、半導体チップ620は封止樹脂642によってインターポーザ基板400の他面上で封止されている。
図2は、上側の半導体チップ600である第1半導体チップ200と、下側の半導体チップ600である第2半導体チップ100の接続部分の構成を説明するための断面拡大図である。本図に示す例において第1半導体チップ200は第2半導体チップ100上に搭載されている。第1半導体チップ200は導体小片となっている第1導体パターン222を有しており、第2半導体チップ100は導体小片となっている第1導体パターン222と接続される導体パターン122を有している。導体パターン122は、平面視において導体小片となっている第1導体パターン222と重なる領域に形成されている。そして導体小片となっている第1導体パターン222及び導体パターン122のうち、少なくとも導体小片となっている第1導体パターン222は繰り返し構造、例えば周期構造を有している。そして第1導体パターン222及び第2導体パターン122は、EBG(Electromagnetic Band Gap)構造体20の少なくとも一部を構成している。すなわち本実施形態では、導体パターン122と導体小片となっている第1導体パターン222が互いに対向している領域に繰り返し構造を有しており、かつこの繰り返し構造は厚さ方向において第2半導体チップ100から第1半導体チップ200にまたがって形成されている。そして繰り返し構造は、導体パターン122と導体小片となっている第1導体パターン222のうち当該一方を有する方と接続している。
本図に示す例において、導体小片となっている第1導体パターン222は第1半導体チップ200のうち第2半導体チップ100に対向する面に形成されており、導体パターン122は第2半導体チップ100のうち第1半導体チップ200に対向する面に形成されている。
第2半導体チップ100は、第1半導体チップ200に対向する面に、導体層及び絶縁層を繰り返し積層した積層構造として、多層配線層110及び再配線層を有している。再配線層は、導体パターン122である複数の島状導体パターンを有している。多層配線層110は、シート状の第1導体プレーン112、及び複数のビア114を有している。導体パターン122である複数の島状導体パターンは周期的に配置されている。第1導体プレーン112は導体パターン122より下層に位置し、平面視で導体パターン122と重なる領域に延在している。複数のビア114は、導体パターン122である複数の島状導体パターンそれぞれを第1導体プレーン112に接続している。第1導体プレーン112は、電源ライン又はグラウンドラインのいずれか一方、例えば電源ラインに接続している。
導体小片となっている第1導体パターン222は、平面視で、導体パターン122である複数の島状導体パターンと重なる位置それぞれに島状に設けられた島状導体パターンである。尚、島状という意味は、導体小片となっている第1導体パターン222がその層内で互いに分離しているということであり、導体小片となっている第1導体パターン222の形状は単純な四角形や円形などに限定されるものではなく、線やそれを巻いた平面コイルなどの形状でもよい。また第1半導体チップ200は絶縁層210を有している。絶縁層210は、導体小片となっている第1導体パターン222と基板の間に位置している。本図に示す例では、絶縁層210は第1半導体チップ200の基板の裏面上に設けられている。そして導体小片となっている第1導体パターン222は絶縁層210上に形成されている。絶縁層210は、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、又は酸窒化シリコン膜である。
また図2に示した半導体装置は、接続部材としての複数のバンプ302を備えている。バンプ302は、導体パターン122である複数の島状導体パターンそれぞれを、導体小片となっている第1導体パターン222である複数の島状導体パターンのいずれかに接続している。なお第1導体パターン222は、第1半導体チップ200に含まれている他の導体とは、第1半導体チップ200の中で見た場合には電気的に独立している。本実施形態では、第1導体パターン222は、第1半導体チップ200に含まれている他の導体とは直接接続していない。そして複数の第1導体パターン222は、複数のバンプ302、複数の導体パターン122、複数のビア114、及び導体パターン112を介して互いに導通している。
また第1半導体チップ200は貫通電極230を有しており、第2半導体チップ100は貫通電極130を有している。貫通電極230の一端は、第1外部接続端子としての電極パッド220に接続しており、貫通電極130の一端は、第2外部接続端子としての電極パッド120に接続している。電極パッド220は第1半導体チップ200のうち第2半導体チップ100に対向する面、すなわち再配線層に形成されており、導体小片となっている第1導体パターン222と同一層に位置している。電極パッド120は、第2半導体チップ100のうち第1半導体チップ200に対向する面に形成されており、導体パターン122と同一層に位置している。電極パッド220,120は、接続部材としてのバンプ300を介して互いに接続している。貫通電極230,130、電極パッド220,120、及びバンプ300は、EBG構造体20が形成されていない領域である第1領域10に位置している。
このような構成において、EBG構造体20の単位セル50は、導体小片となっている第1導体パターン222の一つの島状導体パターン、バンプ302、導体パターン122の一つの島状導体パターン、並びに第1導体プレーン112及び第1半導体チップ200の基板のうち平面視において導体小片となっている第1導体パターン222と重なっている領域によって形成されている。単位セル50は平面視において2次元的に繰り返し、例えば周期的に配列されている。
ここで「繰り返し」単位セル50を配置する場合、互いに隣り合う単位セル50において、同一のビアの間隔(中心間距離)が、ノイズとして想定している電磁波の波長λの1/2以内となるようにするのが好ましい。また「繰り返し」には、いずれかの単位セル50において構成の一部が欠落している場合も含まれる。また単位セル50が2次元配列を有している場合には、「繰り返し」には単位セル50が部分的に欠落している場合も含まれる。また「周期的」には、一部の単位セル50において構成要素の一部がずれている場合や、一部の単位セル50そのものの配置がずれている場合も含まれる。すなわち厳密な意味での周期性が崩れた場合においても、単位セル50が繰り返し配置されている場合には、メタマテリアルとしての特性を得ることができるため、「周期性」にはある程度の欠陥が許容される。なおこれらの欠陥が生じる要因としては、単位セル間に配線やビアを通す場合、既存の配線レイアウトにメタマテリアル構造を追加する場合において既存のビアやパターンによって単位セルが配置できない場合、製造誤差、及び既存のビアやパターンを単位セルの一部として用いる場合などが考えられる。
EBG構造体20はいわゆるマッシュルーム型のEBGであり、第1導体プレーン112がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当している。そしてビア114、導体パターン122、及びバンプ302がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、導体小片となっている第1導体パターン222がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして第1半導体チップ200の基板(第3導体)がマッシュルームと対向した第2導体プレーンに相当しており、グラウンドラインとなっている。このような構成において、第1半導体チップ200と第2半導体チップ100の間隔、並びに導体小片となっている第1導体パターン222の大きさ及び配列によってEBG構造体20の各容量の大きさが制御され、ビア114の長さ及び太さによってEBG構造体20のインダクタンス成分が制御される。これらを調節することにより、EBG構造体20のバンドギャップ帯を調節することができる。
なお第1半導体チップ200と第2半導体チップ100の間には、封止樹脂640が注入されている。このため、封止樹脂640の材質を調節することによっても、EBG構造体20が有する容量の大きさを調節することができる。
図3は、第1領域とEBG構造体20の位置関係を示す平面概略図である。図2に示したように第1領域10には、貫通電極230,130、電極パッド220,120、及びバンプ300が設けられている。第1領域10は、EBG構造体20よりも第1半導体チップ200の中心側に位置している。そしてEBG構造体20は第1領域10を囲むように設けられている。なお図2は、図3のA−A´断面図に相当している。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態においてEBG構造体20は、導体小片となっている第1導体パターン222及び導体パターン122を用いて形成されている。導体小片となっている第1導体パターン222は第1半導体チップ200に形成されており、導体パターン122は第2半導体チップ100に形成されている。このため、EBG構造体20は第1半導体チップ200と第2半導体チップ100の間の空間に形成されていることになる。従って、この空間内をノイズが伝播して外部に放射されることが抑制される。
このノイズの発生源としては、例えばバンプ300がある。本実施形態のように多数の半導体チップ600が垂直かつ近接して積層される場合、複数の半導体チップ600が同時にスイッチングすることがあるため、バンプ300から放射されるノイズが大きくなる。そしてバンプ300から放射されるノイズの周波数がEBG構造体20のバンドギャップに含まれるように、EBG構造体20を設計すると、バンプ300から放射されたノイズが第1半導体チップ200と第2半導体チップ100の間の空間から漏れることが抑制される。
また本実施形態では、導体小片となっている第1導体パターン222は第2導体プレーンとなる第1半導体チップ200の基板と絶縁層210をはさんで対向している。このため、EBG構造体20においてバンドギャップ周波数帯を主として決定する容量成分は導体小片となっている第1導体パターン222と第1半導体チップ200の基板で形成される単純な平行平板容量として計算することができ、この結果、EBG構造体20における容量の設計が容易になる。特に本実施形態では、絶縁層210の厚さや材料を調整する自由度もあり、この効果が大きくなる。
図4は、第2の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本図は第1の実施形態における図2に相当している。本実施形態に係る半導体装置は、第1半導体チップ200の基板が、第2半導体チップ100に対向する面に不純物領域202(第3導体)を有している点を除いて、第1の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。不純物領域202は、平面視で導体小片となっている第1導体パターン222を構成する複数の島状導体パターンと重なる領域に延在している。不純物領域202は、EBG構造体20において、マッシュルーム型のEBGにおける第2導体プレーンに相当する。
本実施形態によっても第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また不純物領域202の不純物濃度を調節することにより実効的なそのキャパシタンスを調節でき、EBG構造体20のバンドギャップ周波数帯を制御することが可能となる。特に低抵抗化することで単位面積あたりのキャパシタンスを高めることができ、同じ面積でもEBG構造体20のバンドギャップ周波数帯を低周波側へシフトさせることができる。
図5は、第3の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本図は第1の実施形態における図2に相当している。本実施形態に係る半導体装置は、以下の点を除いて第1の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。
まず第2半導体チップ100はビア114を有していない。そして第1半導体チップ200は複数のビア212を有している。複数のビア212は絶縁層210に設けられており、複数の島状導体パターンであり導体小片となっている第1導体パターン222を第1半導体チップ200の基板に接続している。なお第2導体パターン122は、第2半導体チップ100に含まれている他の導体とは直接接続していない。
本実施形態においてもEBG構造体20はいわゆるマッシュルーム型のEBGであり、第1の実施形態に示したEBG構造体20とは上下逆にした構造を有している。すなわち第1導体プレーン112(第3導体)がマッシュルームのヘッドと対向した構造となっている。そして第1半導体チップ200の基板がマッシュルームと接続する導体プレーンに相当し、ビア212、第1導体パターン222、及びバンプ302がマッシュルームのインダクタンス部分に相当し、導体小片となっている第2導体パターン122がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして複数の第2導体パターン122は、複数のバンプ302、複数の第1導体パターン222、複数のビア212、及び第1半導体チップ200の基板を介して互いに導通している。
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図6は、第4の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本図は第3の実施形態における図5に相当している。本実施形態に係る半導体装置は、第1半導体チップ200の基板が、第2半導体チップ100に対向する面に不純物領域202を有している点を除いて、第3の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。不純物領域202は、平面視で第1導体パターン222を構成する複数の島状導体パターンと重なる領域に延在している。不純物領域202は、EBG構造体20において、マッシュルーム型のEBGにおける下側の導体プレーンに相当する。そして複数の第2導体パターン122は、複数のバンプ302、複数の第1導体パターン222、複数のビア212、及び不純物領域202を介して互いに導通している。
本実施形態によっても第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。またマッシュルーム型のEBGにおける下側の導体プレーンの抵抗を低くすることができる。これにより、EBG構造体20のバンドギャップ周波数帯の立ち上がり及び立ち下がりを急峻にすることができる。
図7は、第5の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本図は第1の実施形態における図2に相当している。本実施形態に係る半導体装置は、以下の点を除いて第1の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。
まず第1半導体チップ200は導体パターン250(第3導体)及び絶縁層240を有している。導体パターン250はシート状であり、絶縁層210上に形成されている。絶縁層240は導体パターン250上に形成されている。そして導体小片となっている第1導体パターン222を構成する複数の島状導体パターンは絶縁層240上に形成されている。
また本実施形態において、貫通電極230は電源ライン又はグラウンドラインであり、導体パターン250、及び絶縁層240に設けられた導体パターン242を介して、電極パッド220に接続している。すなわち導体パターン250は貫通電極230に接続している。
本実施形態においてEBG構造体20は、第1の実施形態と同様に、いわゆるマッシュルーム型のEBGである。ただし、第1半導体チップ200の基板ではなく導体パターン250が上側の導体プレーンに相当している。
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、絶縁層240の材料や厚さによっても第1導体パターン222と導体パターン250が形成するキャパシタンスを制御することが可能となるため、バンドギャップ周波数帯の制御が一層容易となる。
図8は、第6の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本図は第7の実施形態における図7に相当している。本実施形態に係る半導体装置は、以下の点を除いて第7の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。
まず第2半導体チップ100はビア114を有していない。そして第1半導体チップ200は複数のビア244を有している。複数のビア244は絶縁層240に設けられており、導体小片となっている第2導体パターン122はバンプ302と導体パターン222を介してシート状の導体パターン250に接続している。
そしてEBG構造体20はいわゆるマッシュルーム型のEBGであり、第3の実施形態と同様に、第1の実施形態に示したEBG構造体20とは上下を逆にした構造を有している。すなわち第1導体プレーン112がマッシュルームのヘッドに対向した導体プレーンに相当している。そして第1半導体チップ200の導体パターン250が下側の導体プレーンに相当し、ビア244、導体パターン222、及びバンプ302がマッシュルームのインダクタンス部分に相当し、導体小片となっている第2導体パターン122がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして複数の第2導体パターン122は、複数のバンプ302、複数の第1導体パターン222、複数のビア244、及び導体パターン250を介して互いに導通している。
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第2半導体チップ100の多層配線を変更する必要がなく、積層用に設計されていない半導体チップに対してもEBG構造を形成できる。
図9は、第7の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、半導体チップ600のうち一番下の半導体チップ602とインターポーザ基板400の間にもEBG構造体22が設けられている点を除いて、第1〜第6の実施形態のいずれかに示した半導体装置と同様の構成である。
本実施形態において半導体チップ602は第1半導体チップ200と同様の構成を有しており、絶縁層210、電極パッド220、導体小片となっている第1導体パターン222、及び貫通電極230を有している。
インターポーザ基板400は、第2導体パターン422、ビア414、プレーン状の導体パターン412、及び電極パッド420を備えている。電極パッド420はバンプ300を介して電極パッド220に接続している。第2導体パターン422、ビア414、導体パターン412は、平面視において、第1の実施形態における導体パターン122、ビア114、及び第1導体プレーン112と同様のレイアウトを有している。そして導体パターン412は、電源ライン又はグラウンドラインのいずれか一方、例えば電源ラインに接続している。
本実施形態においてEBG構造体22の単位セル52は、第1の実施形態における単位セル50と同様のマッシュルーム構造を有している。詳細には、導体パターン412がマッシュルーム構造と接続される導体プレーンに相当している。そしてビア414、第2導体パターン422、及びバンプ302がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、導体小片となっている第1導体パターン222がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして第1半導体チップ200の基板がマッシュルームのヘッドと対向する導体プレーンに相当している。そしてEBG構造体22は、第1領域10を囲むように形成されている。そして複数の第1導体パターン222は、複数のバンプ302、複数の導体パターン412、複数のビア414、及び導体パターン412を介して互いに導通している。
本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。またEBG構造体22は、導体小片となっている第1導体パターン222及び第2導体パターン422を用いて形成されている。導体小片となっている第1導体パターン222は半導体チップ602に形成されており、第2導体パターン422はインターポーザ基板400に形成されている。このため、EBG構造体22は半導体チップ602とインターポーザ基板400の間の空間に形成されていることになる。従って、この空間内をノイズが伝播して外部に放射されることが抑制される。
図10は、第8の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、以下の点を除いて図5に示した第3の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。
まず、第1半導体チップ200と第2半導体チップ100は、第1半導体チップ200に形成されたインダクタ(図示せず)と、第2半導体チップ100に形成されたインダクタ124の間で通信を行うことにより、信号を送受信する。このため、図5に示した貫通電極130,230、及びバンプ300が形成されていない。これに伴ってバンプ302も形成されていない。すなわち第1半導体チップ200と第2半導体チップ100の間の空間において、第1導体パターン222と第1導体プレーン112とを接続する導電体が設けられていない。
またEBG構造体20は、第2導体パターン122及びビア114を有していない。本実施形態においてEBG構造体20は、マッシュルーム型のEBGであるが、第1導体プレーン112がマッシュルームのヘッドに対向する導体プレーンに相当している。そして第1半導体チップ200の基板がマッシュルームに接続される導体プレーンに相当し、ビア212がマッシュルームのインダクタンス部分に相当し、導体小片となっている第1導体パターン222がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして複数の第1導体パターン222は、複数のビア212及び第1半導体チップ200の基板を介して互いに導通している。
本実施形態によっても、第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。またバンプ接続が必要ないため、工程を簡略化することができる。
図11は、第9の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、EBG構造体20の構成を除いて、図10に示した第8の実施形態にかかる半導体装置と同様の構成である。
本実施形態においてEBG構造体20は、ビア212及び第1導体パターン222を有していない。その代わりに、不純物領域202、導体小片となっている第2導体パターン122、及びビア114を有している。不純物領域202、導体小片となっている第2導体パターン122、及びビア114の構成は第2の実施形態において図4に示した通りである。
このEBG構造体20は、マッシュルーム型のEBGであるが、不純物領域202がマッシュルームのヘッドに対向した導体プレーンに相当している。そして第1導体プレーン112がマッシュルームと接続した導体プレーンに相当し、ビア114がマッシュルームのインダクタンス部分に相当し、導体小片となっている第2導体パターン122がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして複数の第2導体パターン122は、複数のビア114及び導体パターン112を介して互いに導通している。
本実施形態によっても、第8の実施形態と同様の効果を得ることができる。また不純物領域202により実効的なそのキャパシタンスを調節でき、EBG構造体20のバンドギャップ周波数帯を制御することが可能となる。特に低抵抗化することで単位面積あたりのキャパシタンスを高めることができ、同じ面積でもEBG構造体20のバンドギャップ周波数帯を低周波側へシフトさせることができる。なお本実施形態において不純物領域202を設けてなくても良い。この場合、第1半導体チップ200の基板がマッシュルーム型のEBGにおける上側の導体プレーンに相当する。
図12は、第10の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、EBG構造体20の構成を除いて第1の実施形態に係る半導体装置と同様の構成である。
まず、第1導体パターン222(第3導体)が島状ではなく、シート状の導体パターンである。そしてバンプ302を有していない。
このEBG構造体20は、マッシュルーム型のEBGであるが、プレーン形状の第1導体パターン222がマッシュルームのヘッドに対向する導体プレーンに相当している。そして第1導体プレーン112が下側の導体プレーンに相当し、ビア114がマッシュルームのインダクタンス部分に相当し、導体小片となっている第2導体パターン122がマッシュルームのヘッド部分に相当している。
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。またバンプ接続部が少ないため、半導体装置の歩留まりを高くすることができる。
図15は、第11の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。この半導体装置は、インターポーザ基板400上に半導体チップ610がフリップチップ実装されている。半導体チップ610は、多層配線層650及び再配線層が形成されている面を下向きにしてインターポーザ基板400上に搭載されている。再配線層の電極パッド628は、バンプ300を介してインターポーザ基板400の電極パッド420に接続している。電極パッド628、バンプ300及び電極パッド420は、第1領域14に位置している。
再配線層には、導体小片626としての複数の島状導体パターンが設けられている。これら複数の島状導体パターンは、バンプ302を介してインターポーザ基板400の島状の第2導体パターン422に接続している。インターポーザ基板400の構成は、第7の実施形態に示した通りである。
また多層配線層650は、シート状の導体プレーン616を有している。導体プレーン616は、導体小片626より下層の配線層に形成されており、平面視において導体プレーン616と重なる領域に位置している。
EBG構造体24の単位セル56は、第1の実施形態における単位セル50と同様のマッシュルーム構造を有している。詳細には、導体パターン412がマッシュルームと接続される導体プレーンに相当している。そしてビア414、第2導体パターン422、及びバンプ302がマッシュルームのインダクタンス部分に相当しており、導体小片626がマッシュルームのヘッド部分に相当している。そして導体プレーン616がマッシュルームのヘッドと対向した導体プレーンに相当している。そしてEBG構造体24は、第1領域14を囲むように形成されている。
本実施形態において、EBG構造体24は、導体小片626及び第2導体パターン422を用いて形成されている。導体小片626は半導体チップ610に形成されており、第2導体パターン422はインターポーザ基板400に形成されている。このため、EBG構造体24は半導体チップ610とインターポーザ基板400の間の空間に形成されていることになる。従って、この空間内をノイズが伝播して外部に放射されることが抑制される。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えばEBG構造体20〜24の構成は上記した実施形態に限定されず、EBGとしての特性を示す任意の構造体をEBG構造体20〜24として適用することができる。
この出願は、2009年11月10日に出願された日本特許出願特願2009−257070を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
Claims (14)
- 被搭載物と、
前記被搭載物上に搭載された第1半導体チップと、
前記第1半導体チップ及び前記被搭載物の一方に繰り返し設けられた複数の第1導体と、
前記第1半導体チップ及び前記被搭載物の他方に設けられ、前記複数の第1導体と対向している第2導体と、
前記被搭載物と前記第1半導体チップの間の空間に設けられ、前記複数の第1導体と前記第2導体とを電気的に接続する複数の接続部材と、
を備え、
前記複数の第1導体は、前記複数の接続部材及び前記第2導体を介して互いに導通している半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記一方に設けられ、前記第1導体より前記一方の内層側に位置し、前記複数の第1導体と対向しており、前記一方の中において前記第1導体とは電気的に接続していない第3導体と、
を備える半導体装置。 - 請求項1又は2に記載の半導体装置において、
前記第2導体は前記他方の内層に形成されており、
前記他方に設けられ、前記第2導体と前記接続部材とを電気的に接続するビアを供える半導体装置。 - 請求項1〜3のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記他方は前記第1半導体チップであり、
前記第2導体は、前記第1半導体チップの基板である半導体装置。 - 請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記第1導体及び前記第2導体は、一方が電源に接続されており、他方がグラウンドに接続されている半導体装置。 - 被搭載物と、
前記被搭載物上に搭載された第1半導体チップと、
前記被搭載物と前記第1半導体チップの一方に繰り返し設けられた複数の第1導体と、
前記一方に設けられ、前記複数の第1導体と対向している第2導体と、
前記複数の第1導体を前記第2導体に接続する複数のビアと、
を備え、
前記複数の第1導体は、前記複数のビア及び前記第2導体を介して互いに導通している半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置において、
前記一方は第1半導体チップであり、
前記第2導体は、前記第1半導体チップの基板である半導体装置。 - 請求項6または7に記載の半導体装置において、
前記被搭載物と前記第1半導体チップの他方に設けられ、前記複数の第1導体に対向する第3導体を備える半導体装置。 - 請求項1〜8のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記第1半導体チップのうち前記被搭載物に対向する面に形成された第1外部接続端子と、
前記被搭載物のうち前記第1半導体チップに対向する面に形成された第2外部接続端子と、
前記第1外部接続端子と前記第2外部接続端子を接続する接続部材と、
をさらに備え、
平面視において前記第1導体及び前記第2導体は、前記第1外部接続端子、前記第2外部接続端子、及び前記接続部材を取り囲むように形成されている半導体装置。 - 請求項1〜9のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記第1導体は、前記第1半導体チップのうち前記被搭載物に対向する面に形成されている半導体装置。 - 請求項1〜9のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記第1導体は、前記被搭載物のうち前記第1半導体チップに対向する面に形成されている半導体装置。 - 請求項1〜11のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記被搭載物はインターポーザ基板である半導体装置。 - 請求項1〜11のいずれか一つに記載の半導体装置において、
前記被搭載物は第2半導体チップである半導体装置。 - 半導体チップが搭載される被搭載物に第1導体を設け、
前記半導体チップに、前記第1導体と対向する領域に位置する第2導体を設け、
前記第1導体及び前記第2導体の少なくとも一方に繰り返し構造を持たせることにより、前記第1導体及び前記第2導体を用いてEBG(Electromagnetic Band Gap)構造を形成して、前記被搭載物と前記第1半導体チップの間の空間からノイズが漏洩することを抑制するノイズ抑制方法。
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