(57)【要約】  第１導体（１００）はシート状に延在している。第２導体（２００）は導体小片であり、第１導体（１００）に対向する領域に繰り返し、例えば周期的に配置されている。第３導体（３００）は、複数の第２導体（２００）を基準にしたときに第１導体（１００）とは反対側に位置し、複数の第２導体（２００）と対向する領域に延在している。接続部材は、複数の第２導体（２００）それぞれを第３導体（３００）に接続する。接続部材は、第１配線（４２０）と第１ビア（５１２）を備えている。第１配線（４２０）は第２導体（２００）とは異なる層に形成され、平面視において一端が第２導体（２００）の中心とは重なっていない。第１ビア（５１２）は第１配線（４２０）の一端と第２導体（２００）とを接続している。
2011077676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状に延在する第１導体と、
前記第１導体に対向する領域に繰り返し配置された複数の島状の第２導体と、
前記複数の第２導体を基準にしたときに前記第１導体とは反対側に位置し、前記複数の第２導体と対向する領域に延在するシート状の第３導体と、
前記複数の第２導体それぞれを前記第３導体に接続する複数の接続部材と、
を備え、
前記接続部材は、
前記第２導体とは異なる層に形成され、平面視において一端が前記第２導体の中心とは重なっていない第１配線と、
前記第１配線の前記一端と前記第２導体とを接続する第１ビアと、
を備える配線部品。
【請求項２】
請求項１に記載の配線部品において、
前記第３導体に形成され、平面視において前記複数の第２導体それぞれと重なる領域に設けられた複数の開口を備え、
前記第１配線は、前記第３導体と同一層に位置し、前記複数の開口それぞれの中に設けられ、他端が前記第３導体に接続している配線部品。
【請求項３】
請求項１に記載の配線部品において、
前記第１配線は、前記複数の第２導体と前記第３導体の間に位置する導体層に形成されており、
さらに、前記第１配線の他端と前記第３導体とを接続する第２ビアを備える配線部品。
【請求項４】
請求項１に記載の配線部品において、
前記第１配線は、前記複数の第２導体と前記第３導体の間に位置する導体層に形成されており、
さらに、
前記第３導体に形成され、平面視において前記複数の第２導体それぞれと重なる領域に設けられた複数の開口と、
前記第３導体と同一層に位置し、前記複数の開口それぞれの中に設けられ、一端が前記第３導体に接続している第２配線と、
前記第１配線の他端と前記第２配線の他端とを接続する第２ビアと、
を備える配線部品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の配線部品において、
基板と、
前記基板の第１面に形成された多層配線層と、
を備え、
前記第１導体及び前記複数の第２導体は、前記多層配線層のうち互いに異なる配線層に形成されている配線部品。
【請求項６】
請求項５に記載の配線部品において、
前記第１導体と前記第２導体の間に位置する誘電体層を備え、
前記誘電体層は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、及びＺｒから選ばれた少なくとも１つの元素の酸化物を含有する配線部品。
【請求項７】
請求項５に記載の配線部品において、
前記第１導体と前記第２導体の間に位置する誘電体層を備え、
前記誘電体層は、金属元素の複合酸化物を含有する配線部品。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の配線部品において、
前記第１導体が、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、又はＴｉの窒化物、Ｔａの窒化物、並びにＣｒの窒化物から選ばれた少なくとも１つの材料から構成される層を１以上設けた中間層と、該中間層の上に形成され、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、及びＩｒから選ばれた少なくとも１以上の元素から構成される層を１以上設けた高融点導体層と、を含有する配線部品。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか一つに記載の配線部品において、
前記基板が導体又は半導体により形成されている配線部品。
【請求項１０】
請求項９に記載の配線部品において、
前記導体又は半導体は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ステンレス、タングステン、モリブデン、及びチタンから選ばれた少なくとも１つである配線部品。
【請求項１１】
請求項５〜８のいずれか一つに記載の配線部品において、前記基板が、ガラス、サファイア、石英、及びアルミナから選ばれた少なくとも１つの材料から形成される配線部品。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の配線部品において、
前記配線部品はインターポーザであり、
前記第１導体及び前記第３導体の一方に電気的に接続しており、半導体チップの電源パッドに接続する第１外部接続端子と、
前記第１導体及び前記第３導体の他方に電気的に接続しており、前記半導体チップのグラウンドパッドに接続する第２外部接続端子と、
を備える配線部品。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の配線部品において、
前記配線部品は配線基板に外付けで取り付けられ、
前記第１導体及び前記第３導体の一方に電気的に接続しており、前記配線基板の電源プレーンに電気的に接続する第１外部接続端子と、
前記第１外部接続端子とは異なる位置で前記第１導体及び前記第３導体の前記一方に電気的に接続しており、前記配線基板の電源プレーンに電気的に接続する第２外部接続端子と、
前記第１導体及び前記第３導体の他方に電気的に接続しており、前記配線基板のグラウンドインに電気的に接続する第３外部接続端子と、
前記第３外部接続端子とは異なる位置で前記第１導体及び前記第３導体の前記他方に電気的に接続しており、前記配線基板のグラウンドプレーンに電気的に接続する第４外部接続端子と、
を備え、
平面視において、前記第１外部接続端子と前記第２外部接続端子の間には少なくとも一つの前記第２導体が位置しており、かつ前記第３外部接続端子と前記第４外部接続端子の間には少なくとも一つの前記第２導体が位置している配線部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタマテリアルとしての特性を示す配線部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特定の構造を有する導体を周期的に配置すること（以下、メタマテリアルと記載）で電磁波の伝播特性を制御できることが明らかになっている。メタマテリアルを使用することで、例えばアンテナの小型化・薄型化を図ることができ、また、メタマテリアルが示すバンドギャップ特性を利用して、ノイズフィルタを形成することができる。【０００３】
具体的なメタマテリアルの構造として、例えば特許文献１、特許文献２、及び非特許文献１に記載の構造がある。特許文献１に記載の技術は、表面電流を抑えたグランドプレーンを提供すること等を課題としている。具体的には、特許文献１には、導体プレーン上に、多角形平板状の導体小片と導体柱により構成される画鋲状の導体要素が周期的に配置され、各導体要素が導体プレーンへ接続された構造が開示されている。 【０００４】
また特許文献２及び非特許文献１には、導体プレーン上に、多角形平板状の導体小片と導体柱により構成される画鋲状の導体要素を周期的に配置し、各導体要素を導体プレーンに接続し、さらに誘電体層を介して導体小片の上に別の導体プレーンを積層した構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５１０８８６号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００２９６３２号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｓ．Ｄ．Ｒｏｇｅｒｓ，"Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ−Ｂａｎｄｇａｐ  Ｌａｙｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｂｒｏａｄ−Ｂａｎｄ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ＴＥＭ  Ｍｏｄｅｓ  ｉｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｌａｎｅｓ"，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｏｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｖｏｌ．５３，Ｎｏ．８，Ａｕｇｕｓｔ  ２００５，ｐ．２４９５−２５０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したようにメタマテリアルは帯域阻止フィルタとしての特性を示すため、例えば配線基板などの配線部品にメタマテリアルとしての構造体を入れ込んでノイズのフィルタリング機能を持たせることが考えられる。一方、近年は、配線基板などの配線部品を含む電子装置の小型化が進んでいる。このため、配線部品の小型化が強く望まれている。【０００８】
メタマテリアルのバンドギャップ帯は、単位セルの容量成分及びインダクタ成分の積を大きくすることにより、実用的な周波数域まで低周波化（例えば数ＧＨｚ帯）することができる。小型化した配線部品においては電極を大きくすることができないため、容量成分を大きくするためには誘電体を薄くする必要が出てくる。一方、メタマテリアルのインダクタ成分は、誘電体を貫通するビアによって与えられているため、誘電体を薄くすると、メタマテリアルのインダクタ成分が小さくなってしまう。このように、小型化した配線部品にメタマテリアルの構造体を導入する場合、単位セルの容量成分及びインダクタ成分の積を大きくすることは難しい。【０００９】
本発明の目的は、メタマテリアルの単位セルの容量成分及びインダクタ成分の積を大きくすることができ、かつ大型化することを抑制できる配線部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、シート状に延在する第１導体と、
前記第１導体に対向する領域に繰り返し配置された複数の島状の第２導体と、
前記複数の第２導体を基準にしたときに前記第１導体とは反対側に位置し、前記複数の第２導体と対向する領域に延在するシート状の第３導体と、
前記複数の第２導体それぞれを前記第３導体に接続する複数の接続部材と、
を備え、
前記接続部材は、
前記第２導体とは異なる層に形成され、平面視において一端が前記第２導体の中心とは重なっていない第１配線と、
前記第１配線の前記一端と前記第２導体とを接続する第１ビアと、
を備える配線部品が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、メタマテリアルの単位セルの容量成分及びインダクタ成分の積を大きくすることができ、かつ大型化することを抑制できる配線部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
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。【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る配線部品の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は第３導体のパターンを示す平面図であり、（ｂ）は第１配線のパターンを示す平面図であり、（ｃ）は第２導体のパターンを示す平面図である。
【図３】配線部品の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】配線部品の製造方法の一例を示す断面図である。
【図５】配線部品の製造方法の一例を示す断面図である。
【図６】ＬＣ共振周波数を２．４ＧＨｚとした場合に必要なキャパシタとインダクタの面積の検討結果例を示すグラフである。
【図７】第２の実施形態に係る配線部品の構成を示す断面図である。
【図８】導体のパターンを示す平面図である。
【図９】第３の実施形態に係る配線部品の構成を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は第３導体のパターンを示す平面図であり、（ｂ）は第１配線のパターンを示す平面図であり、（ｃ）は第２導体のパターンを示す平面図である。
【図１１】第４の実施形態に係る電子装置の構成を示す断面図である。
【図１２】第５の実施形態に係る配線部品の構成を示す断面図である。
【図１３】図１２に示した配線部品を、ノイズフィルタ機能を有するディスクリート部品として使用した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る配線部品５０の構成を示す断面図である。配線部品５０は、第１導体１００、複数の第２導体２００、第３導体３００、及び複数の接続部材を有する。第１導体１００はシート状に延在している。第２導体２００は導体小片であり、第１導体１００に対向する領域に繰り返し、例えば周期的に配置されている。第３導体３００は、複数の第２導体２００を基準にしたときに第１導体１００とは反対側に位置し、複数の第２導体２００と対向する領域に延在している。接続部材は、複数の第２導体２００それぞれを第３導体３００に接続する。接続部材は、第１配線４２０と第１ビア５１２を備えている。第１配線４２０は第２導体２００とは異なる層に形成され、平面視において一端が第２導体２００の中心とは重なっていない。第１ビア５１２は第１配線４２０の一端と第２導体２００とを接続している。
【００１６】
第１配線４２０の他端は、第２ビア６０２によって第３導体３００に接続されている。すなわち第２導体２００は、第１ビア５１２、第１配線４２０、及び第２ビア６０２を介して第３導体３００に接続している。
【００１７】
第１導体１００と第２導体２００は互いに対向しているため、これらによって容量が形成されている。本実施形態では、第１導体１００と第２導体２００の間には誘電体層５００が設けられている。誘電体層５００は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、及びＺｒから選ばれた少なくとも１つの元素の酸化物を含有してもよいし、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉなど金属元素の複合酸化物を含有していても良い。これらの酸化物又は複合酸化物は、誘電体層５００の主成分を構成している。ここで主成分とは、原子数％で５０％以上であることを意味している。誘電体層５００は、例えばチタン酸ストロンチウムにより形成される。複合酸化物としては、例えばチタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、及びチタン酸鉛など化学式ＡＢＯ３（Ａ、Ｂは金属元素）で表されるペロブスカイト型酸化物、化学式Ａ２Ｂ２Ｏ７（Ａ、Ｂは金属元素）で表されるパイロクロア型酸化物、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等のＢｉ層状強誘電体、或いはこれらが構成成分として含まれた複合酸化物がある。
【００１８】
また第１導体１００は、中間層と高融点導体層とをこの順に積層した構成であっても良い。中間層は、例えばＴｉ、Ｔａ、Ｃｒ、又はＴｉの窒化物、Ｔａの窒化物、並びにＣｒの窒化物から選ばれた少なくとも１つの材料から構成される層を１以上設けることにより形成される。高融点導体層は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、及びＩｒから選ばれた少なくとも１以上の元素から構成される層を１以上設けることにより形成される。
【００１９】
配線部品５０は基板１０を有している。基板１０は、導体もしくは半導体、又は絶縁体により形成されているが、後述する配線部品５０の製造工程に必要な耐熱性を有していれば良い。基板１０が導体又は半導体である場合、基板１０は例えばＳｉ、ＧａＡｓ、ステンレス、タングステン、モリブデン、及びチタンから選ばれた少なくとも１つにより形成されている。基板１０が絶縁体である場合、基板１０は、例えばガラス、サファイア、石英、及びアルミナから選ばれた少なくとも１つの材料から形成されている。
【００２０】
第１導体１００は、基板１０の一面に形成された中間層２０上に形成されている。中間層２０は、例えばＴｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉの窒化物、Ｔａの窒化物、及びＣｒの窒化物からなる群から選ばれた少なくともひとつの材料から構成される層を１層以上有している。そして第１導体１００上には誘電体層５００、複数の第２導体２００、絶縁層５１０、第１配線４２０、絶縁層６００、第３導体３００、及び絶縁層６１０がこの順に積層されている。
【００２１】
第１ビア５１２は絶縁層５１０内に埋め込まれており、第２ビア６０２は絶縁層６００に埋め込まれている。中間層２０、第１導体１００、誘電体層５００、第１ビア５１２、第２導体２００、絶縁層５１０、及び第１配線４２０は気相成膜法により形成された多層配線層である。絶縁層６００，６１０は塗布により形成され、第２ビア６０２及び第３導体３００はめっき法により形成されている。
【００２２】
このような構成において、第１導体１００、第２導体２００、第１ビア５１２、第１配線４２０、第２ビア６０２、及び第３導体３００は、メタマテリアルとしての特性を示す構造体を形成している。この構造体において、メタマテリアルは複数の単位セル４０を繰り返し、例えば周期的に配置した構成である。単位セル４０は例えば２次元配列を有しているが、１次元配列であってもよい。単位セル４０はいわゆるマッシュルーム型のメタマテリアルの単位セルであり、第３導体３００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。そして第２ビア６０２、第１配線４２０、及び第１ビア５１２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２導体２００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導体１００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いる。このような構成において、誘電体層５００の厚さ及び材料、並びに導体小片となっている第２導体２００の大きさ及び配列によってメタマテリアルの各容量の大きさが制御され、第１ビア５１２、第１配線４２０、及び第２ビア６０２の長さ及び太さによってメタマテリアル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、構造体をＥＢＧ（Electromagnetic Band Gap）として機能させるときのバンドギャップ帯を調節することができる。
【００２３】
ここで「繰り返し」単位セル４０を配置する場合、互いに隣り合う単位セル４０において、同一のビア（例えば第１ビア５１２）の間隔（中心間距離）が、ＥＢＧの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４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０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４０の一部として用いる場合などが考えられる。
【００２４】
なお、図１に示した各導体及びビアは、例えばＴｉＮなどのバリアメタル層上にＣｕなどの金属層を積層することにより形成されてもよいし、少なくとも一部の導体がＰｔ，Ｐｄ、Ｒｕ、及びＩｒから選ばれた少なくとも一以上の元素から構成される層を一層以上積層することにより、高融点導体層として形成されても良い。
【００２５】
また第１導体１００は配線部品５０の第１外部接続端子（図示せず）に電気的に接続しており、第３導体３００は配線部品５０の第２外部接続端子（図示せず）に電気的に接続している。第１外部接続端子及び第２外部接続端子は、例えば第３導体３００と同一層に形成されており、絶縁層６１０に設けられた開口を介して外部に露出している。
【００２６】
図２（ａ）は、単位セル４０の２つ分に相当する、配線部品５０が有する第３導体３００のパターンを示す平面図である。図２（ａ）に示すように第３導体３００はシート状の導体パターンであり、開口等を有していない。
【００２７】
図２（ｂ）は、単位セル４０の２つ分に相当する、配線部品５０が有する第１配線４２０のパターンを示す平面図である。第１配線４２０の一端には第１ビア５１２が接続しており、第１配線４２０の他端には第２ビア６０２が接続している。第１配線４２０は第１ビア５１２と第２ビア６０２を直線で結んでおらず、配線長が長くなるように、少なくとも１つの折れ曲がり部を有するように延伸している。本図に示す例では、第１配線４２０は、２つの折れ曲がり部を有するように略Ｕ字状に延伸している。
【００２８】
図２（ｃ）は配線部品５０が有する第２導体２００のパターンを示す平面図である。上記したように第２導体２００は導体小片となっているが、その平面形状は例えば正方形又は長方形である。本図に示す例において第２導体２００は、平面視において図２（ｂ）に示した第１配線４２０を完全に内側に含んでいる。ただし平面視において第２導体２００は、第１配線４２０の一部のみ（すなわち第１ビア５１２を設ける領域及びその周囲のみ）重なるようにレイアウトされていても良い。
【００２９】
図３、図４、及び図５の各図は、図１及び図２に示した配線部品５０の製造方法の一例を示す断面図である。まず図３（ａ）に示すように基板１０を準備する。基板１０としてシリコン基板を用いる場合、基板１０は、例えば０．０２Ω・ｃｍ以下の比抵抗を有する低抵抗基板が用いられる。基板１０がシリコン基板である場合、基板１０の表面に形成されている自然酸化膜を除去する。次いで基板１０上に中間層２０を形成する。中間層２０は、例えば厚さが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＴｉ層、厚さが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＴｉＮ層、厚さが１００ｎｍ以上２μｍ以下のＭｏ層、及び厚さが１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＴｉ層をこの順に積層した構成である。中間層２０は、基板１０への密着力強化とＳｉ拡散のバリアメタル膜としての機能を有しており、スパッタリング法などの気相成膜法により形成される。中間層２０のＭｏ層は第１導体層の抵抗を下げることに効果があり、基板が絶縁体のときには設けることが望ましい。なお基板１０が低抵抗基板のときには、中間層２０のＭｏ層を省略することもできる。
【００３０】
次いで基板１０上に第１導体１００を形成する。第１導体１００は、例えばスパッタリング法により形成される。第１導体１００は、例えば高融点導体であり、Ｐｔ，Ｐｄ、Ｒｕ、及びＩｒから選ばれた少なくとも一以上の元素から構成される層を一層以上積層することにより形成される。第１導体１００は、例えばＰｔ層により形成される。第１導体１００の膜厚は例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【００３１】
次いで、第１導体１００上に誘電体層５００を、例えばＲＦスパッタリング法などのスパッタリング法により形成する。誘電体層５００をチタン酸ストロンチウムで形成する場合、基板１０は例えば３００℃以上６００℃以下に加熱され、また雰囲気にはＡｒとＯ２の混合ガス、例えば８０％Ａｒ＋２０％Ｏ２が用いられる。誘電体層５００の厚さは、例えば１０ｎｍ以上３μｍ以下である。なお誘電体層５００の形成には、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、エアロゾルデポジッション法、又はスピン塗布法を用いることもできる。
【００３２】
次いで、誘電体層５００上に導電膜を選択的に形成することにより、導体小片としての第２導体２００を複数形成する。第２導体２００は、例えば導電膜をスパッタリング法又はＣＶＤ法により形成し、この導電膜上にレジストパターン（図示せず）を形成し、レジストパターンをマスクとして導電膜をエッチングすることにより、形成される。第２導体２００は、例えばバリアメタル膜としての膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＴｉＮ層の上に、膜厚が１００ｎｍ以上１０μｍ以下のＣｕ層を積層した構成である。その後、レジストパターンを除去する。
【００３３】
次いで図３（ｂ）に示すように、誘電体層５００上及び複数の第２導体２００上に絶縁層５１０を例えばＣＶＤ法により形成する。絶縁層５１０は例えば酸化シリコン膜であるが、この場合プラズマＣＶＤ法により形成される。絶縁層５１０の厚さは、例えば１００ｎｍ以上１μｍ以下である。次いで絶縁層５１０上にレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして絶縁層５１０をエッチングする。これにより、絶縁層５１０には第１ビア５１２を埋め込むための接続孔５１１が形成される。その後レジストパターンを除去する。
【００３４】
次いで図４（ａ）に示すように、絶縁層５１０上、並びに接続孔５１１の内壁及び底面に、バリアメタル層としてのＴｉ層及びめっきシード層としてのＣｕ層を、それぞれスパッタリング法により形成する。Ｔｉ層の厚さは例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、めっきシード層の厚さは例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。次いでめっきシード層としてのＣｕ層上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてめっきシード層上にＣｕ層をめっき法により形成する。このめっき層の厚さは、例えば絶縁層５１０上に位置する部分で１μｍ以上２０μｍ以下である。これにより、第１ビア５１２及び第１配線４２０が形成される。その後、レジストパターン、並びにめっきシード層及びバリアメタル層のうちめっき層に被覆されていない部分を除去する。
【００３５】
次いで図４（ｂ）に示すように、第１配線４２０上及び絶縁層５１０上に絶縁層６００を形成する。絶縁層６００は例えば感光性のポリイミド層を塗布することにより形成される。次いで絶縁層６００に第２ビア６０２を埋め込むための接続孔６０１を形成する。絶縁層６００が感光性のポリイミド層により形成されている場合、接続孔６０１は絶縁層６００を露光及び現像することにより形成される。最終的に形成される絶縁層６００の厚さは、例えば５μｍ以上３０μｍ以下である。
【００３６】
次いで図５に示すように、絶縁層６００上、並びに接続孔６０１の内壁及び底面に、バリアメタル層としてのＴｉ層及びめっきシード層としてのＣｕ層を、それぞれスパッタリング法により形成する。Ｔｉ層の厚さは例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、めっきシード層の厚さは例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。次いでめっきシード層上にＣｕ層をめっき法により形成する。次いでめっきシード層としてのＣｕ層上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてめっきシード層上にＣｕ層をめっき法により形成する。このめっき層の厚さは、例えば絶縁層６００上に位置する部分で１μｍ以上２０μｍ以下である。これにより、第２ビア６０２、第３導体３００、並びに第１外部接続端子（図示せず）及び第２外部接続端子（図示せず）が形成される。
【００３７】
その後、絶縁層６００、第３導体３００、第１外部接続端子、及び第２外部接続端子それぞれの上に絶縁層６１０を形成する。絶縁層６１０は例えば感光性のポリイミド層を塗布してキュア（熱処理）することにより形成される。次いで絶縁層６１０に第１外部接続端子及び第２外部接続端子それぞれを露出するための開口を形成する。絶縁層６１０が感光性のポリイミド層により形成されている場合、これらの開口は絶縁層６１０を露光及び現像することにより形成される。最終的に形成される絶縁層６１０の厚さは、例えば５μｍ以上３０μｍ以下である。
【００３８】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。図１に示すように配線部品５０は単位セル４０を複数繰り返し有しているため、メタマテリアルとしての特性を示す。例えばメタマテリアルをＥＢＧとして使用する場合は、バンドギャップ周波数を一定にして小型化を行うためには、単位セル４０におけるインダクタンスと容量の積を一定にして小型化しなければならない。単位セル４０における容量は誘電体層５００を薄くすることや高誘電率材料を誘電体層５００に用いることで大きくすることができるが、単位セル４０におけるインダクタンスは高透磁率材料を用いて必要な配線長を短縮するか、配線の微細加工により一定の配線長を維持して配線密度を増加させることが必要となる。
【００３９】
バンドギャップ周波数が数ＧＨｚに発現するようなＥＢＧ構造について本発明者等が検討したところ、導体小片である第２導体２００の大きさが、インダクタがターンできない程度に小さくなる場合、必要なインダクタンスを維持することが困難になることが明らかになった。単位セルが導体小片とほぼ同じ大きさであれば、インダクタの一方の端部が導体小片の中央にある直線状インダクタを採用すると、導体小片の中央から導体小片の角への対角線方向の距離（単位セルの長さの１／√２倍）以上にインダクタの長さを確保できなくなる。
【００４０】
図６は、ＬＣ共振周波数、即ちバンドギャップの最も減衰が大きい周波数を２．４ＧＨｚとした場合のマッシュルーム形ＥＢＧ構造の導体小片のサイズ（１辺の長さ）と必要なインダクタの長さの検討結果例（導体小片は正方形で、最小配線幅、間隔がともに２０μｍの場合）を示している。導体小片が小さくなりキャパシタンスが小さくなると、ＬＣ積を一定とするために、必要なインダクタンスは大きくなるのでより長いインダクタが必要となる。
【００４１】
この検討結果例では、インダクタをターンさせるためには１４０μｍ□以上の領域が必要になる。一方、図６に示すように、導体小片のサイズが概ね１００μｍ以下では必要なインダクタの長さは導体小片のサイズの１／√２倍よりも大きくなるため、第１ビア５１２が第２導体２００の中心にある場合には必要なインダクタンスを確保できない。第２導体２００の直上の領域以外の領域も利用して配線長を確保する場合、結果として単位セル４０の実質的な面積が大きくなることとなり、同じ単位セル数でも占有面積が大きくなる。また高透磁率材料の導入によるインダクタの長さの短縮は、構造が複雑になることやプロセスコストの増加の為に困難である。
【００４２】
これに対して本実施形態では、平面視において第１配線４２０一端及びこれに接続する第１ビア５１２は、第２導体２００の中心とは重なっていない。従って、第２導体２００の直上の領域において第１配線４２０をターンさせて長く引き回すことが可能になり、単位セル４０の面積を大きくせずにインダクタンスを大きくすることができる。この結果、単位セル４０の繰り返し配列によりＥＢＧを形成する場合、ＥＢＧを大型化せずにそのバンドギャップ周波数帯を低周波化（例えば数ＧＨｚの領域）することができる。
【００４３】
また本実施形態では、誘電体層５００を薄膜プロセスで形成しているため、誘電体層５００として、比誘電率が大きく、絶縁性がよく薄膜化可能な材料を用いることができる。例えばチタン酸ストロンチウム薄膜は、比誘電率は２００であり、また絶縁破壊耐圧が１０Ｖ以上という良好な絶縁特性を有している。こうしたチタン酸ストロンチウム薄膜を用いることにより、厚さ５０μｍの樹脂フィルムを使う場合と比較して、単位面積あたりのキャパシタンスを１００００倍以上に増加させることができる。そして、ＥＢＧ構造に所望される周波数帯域にバンドギャップを生じさせるために 同じキャパシタンスを得る場合であれば、導体小片を１／１００００以下に大幅に小型化することが可能となる。誘電体層の材料として、上述のとおり、チタン酸ストロンチウム以外の複合化物を用いても、このような効果を得ることができる。なおこれらの膜は、３００℃以上の高温、酸素雰囲気での成膜や熱処理により良質な絶縁膜が得られるため、第１導体１００は、上記した高融点導体層により形成されるのが好ましい。
【００４４】
（第２の実施形態）
図７は第２の実施形態に係る配線部品５０の構成を示す断面図である。本実施形態は、第２ビア６０２、第３導体３００、及び絶縁層６１０を備えない点、第１配線４２０と同一層に導体４００を有している点、及び第１配線４２０のレイアウトを除いて第１の実施形態に係る配線部品５０と同様の構成である。
【００４５】
図８は、導体４００のパターンを示す平面図である。導体４００はシート状の導体パターンであるが、複数の開口４１０を有している。開口４１０は複数の第２導体２００それぞれに対向して設けられており、開口４１０内に第１配線４２０が設けられている。開口４１０は正方形又は長方形であり、中心が第２導体２００の中心と重なっている。そして第１配線４２０の両端は、いずれも開口４１０の中心とは重なっていない。そして第１配線４２０は、一端が第１ビア５１２に接続しており、他端が導体４００の本体に接続している。
【００４６】
本実施形態において、等価回路上、導体４００が第１の実施形態における第３導体３００と同様の機能を持つ。すなわち第１導体１００、第２導体２００、第１ビア５１２、第１配線４２０、及び導体４００により単位セル４０が構成されている。単位セル４０は、所謂マッシュルーム型のメタマテリアルの単位セルである。導体４００がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当しており、第１配線４２０及び第１ビア５１２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２導体２００がマッシュルームのヘッド部分に相当している。
【００４７】
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１の実施形態と比較して層数を少なくすることができるため、配線部品５０を薄くすることができる。
【００４８】
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係る配線部品５０の構成を示す断面図である。図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図９に示した配線部品５０における第３導体３００、第１配線４２０、及び第２導体２００のレイアウトを示す平面図である。本実施形態は、以下の点を除いて第１の実施形態と同様である。
【００４９】
まず、第３導体３００には複数の開口３１０及び複数の第２配線３２０が設けられている。開口３１０は複数の第２導体２００それぞれに対向して設けられており、開口３１０内に第２配線３２０が設けられている。第２配線３２０は、一端が第２ビア６０２に接続しており、他端が第３導体３００の本体に接続している。開口３１０は正方形又は長方形であり、中心が第２導体２００の中心と重なっている。そして第２配線３２０の他端は開口３１０の中心とは重なっていない。
【００５０】
本実施形態においても単位セル４０は、所謂マッシュルーム型のメタマテリアルの単位セルである。そして第３導体３００がマッシュルームに接続する導体プレーンに相当しており、第２配線３２０、第２ビア６０２、第１配線４２０、及び第１ビア５１２がマッシュルームのインダクタンス部分に相当している。また導体小片となっている第２導体２００がマッシュルームのヘッド部分に相当しており、第１導体１００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いる。
【００５１】
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３導体３００に開口３１０及び第２配線３２０を設けたため、マッシュルームのインダクタンス部分を長くすることができる。このため、単位セル４０の面積を大きくせずにインダクタンスを大きくすることができる。
【００５２】
（第４の実施形態）
図１１は、第４の実施形態に係る電子装置の構成を示す断面図である。この電子装置は、インターポーザとしての配線部品５０に半導体チップ６０を実装したものである。本図に示す例において、半導体チップ６０は配線部品５０にフリップチップ実装されているが、他の方式（例えばワイヤボンディング）により配線部品５０に実装されても良い。
【００５３】
本図に示す例において配線部品５０の単位セル４０は、第３の実施形態と同様の構成を有している。ただし単位セル４０は、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様の構成であっても良い。
【００５４】
また配線部品５０は、第１外部接続端子３３０及び第２外部接続端子３４０を有している。第１外部接続端子３３０は、第１導体１００に電気的に接続しており、バンプ８０１を介して半導体チップ６０の電源パッド６１に接続している。第２外部接続端子３４０は、第３導体３００に電気的に接続しており、バンプ８０２を介して半導体チップ６０のグラウンドパッド６２に接続している。
【００５５】
詳細には、中間層２０及び第１導体１００は、基板１０の周辺部を除いて設けられている。基板１０の周辺部では絶縁層５１０が基板１０上に直接形成されている。基板１０の周辺部における絶縁層５１０は、中間層２０及び第１導体１００が設けられていない分、他の領域における絶縁層５１０と比較して厚くなっている。そして基板１０の周辺部には、貫通ビア３１，３２が設けられている。貫通ビア３１，３２は基板１０及び絶縁層５１０を貫通している。貫通ビア３１は、絶縁層５１０上に設けられた導体４３０及びビア６０３を介して第１外部接続端子３３０に接続しており、貫通ビア３２は、絶縁層５１０上に設けられた導体４４０及びビア６０４を介して第２外部接続端子３４０に接続している。
【００５６】
第１外部接続端子３３０及び第２外部接続端子３４０は、第３導体３００と同一層に形成されており、絶縁層６１０に設けられた開口から露出している。また導体４３０，４４０は、第１配線４２０と同一層に設けられている。
【００５７】
また誘電体層５００及び第２導体２００は、第１導体１００のうち貫通ビア３１の隣に位置する領域には形成されていない。この領域において、第１導体１００は導体４３０に対向しており、また絶縁層５１０に埋め込まれたビア１０１を介して互いに接続している。
【００５８】
このような構成において、第１導体１００は、ビア１０１及び導体４３０を介して電源電位を与える貫通ビア３１に接続しているとともに、ビア１０１、導体４３０、及びビア６０３を介して第１外部接続端子３３０に接続している。また第３導体３００は第２外部接続端子３４０に直接接続しているとともに、第２外部接続端子３４０、ビア６０４、及び導体４４０を介してグラウンド電位を与える貫通ビア３２に接続している。ただし貫通ビア３１がグラウンド電位を与え、第１外部接続端子３３０がグラウンド電位パッド６２に接続し、貫通ビア３２が電源電位を与え第２外部接続端子３４０が電源パッド６１に接続するようにしても良い。
【００５９】
本実施形態において、半導体チップ６０の電源電位とグラウンド電位の間には、複数の単位セル４０からなるメタマテリアルが電気的に位置している。このため、半導体チップ６０がノイズ源となって電源電位及びグラウンド電位にノイズが混入することを抑制できる。また電源電位及びグラウンド電位を介して半導体チップ６０にノイズが入ることを抑制できる。また上記したように単位セル４０を大型化しなくてもバンドギャップ周波数帯を低周波化（例えば数ＧＨｚの領域）することができるため、電子装置が大型化することを抑制できる。
【００６０】
（第５の実施形態）
図１２は、第５の実施形態に係る配線部品５０の構成を示す断面図である。本実施形態において配線部品５０は、基板１０として導体が用いられている点、及び中間層２０が形成されていない点を除いて、第１〜第３の実施形態のいずれかに示した配線部品５０と同様の構成である。すなわち本実施形態では、第１導体１００は導体である基板１０上に直接形成されている。本図は、第２の実施形態に示した配線部品５０と同様の構成の場合を示している。
【００６１】
図１３は、図１２に示した配線部品５０を、ノイズフィルタ機能を有するディスクリート部品として使用した例を示している。本図に示す例において配線部品５０は平面形状が矩形であり、配線基板７０（例えばマザーボード）に外付けで取り付けられている。配線部品５０は第１外部接続端子４４１、第２外部接続端子４４２、第３外部接続端子４４３、及び第４外部接続端子４４４を備えている。
【００６２】
第１外部接続端子４４１は、ハンダボール８１１、並びに配線基板７０内の導体パターン及びビアを介して、配線基板７０内の電源プレーン７０１に電気的に接続している。第２外部接続端子４４２は、ハンダボール８１２、並びに配線基板７０内の導体パターン及びビアを介して、配線基板７０内の電源プレーン７０２に電気的に接続している。電源プレーン７０１，７０２は、配線基板７０の中ではつながっておらず、配線部品５０の第１導体１００を介して電気的に繋がっている。
【００６３】
また第３外部接続端子４４３は、ハンダボール８１３、並びに配線基板７０内の導体パターン及びビアを介して、配線基板７０内のグラウンドプレーン７１１に電気的に接続している。第４外部接続端子４４４は、ハンダボール８１４、並びに配線基板７０内の導体パターン及びビアを介して、配線基板７０内のグラウンドプレーン７１２に電気的に接続している。グラウンドプレーン７１１，７１２は、配線基板７０の中ではつながっておらず、配線部品５０の導体４００を介して電気的につながっている。
【００６４】
第１外部接続端子４４１、第２外部接続端子４４２、第３外部接続端子４４３、及び第４外部接続端子４４４は絶縁層６００に設けられた開口から露出している。また第１導体１００は、基板１０の周辺部を除いて設けられている。基板１０の周辺部では絶縁層５１０が基板１０上に直接形成されている。基板１０の周辺部における絶縁層５１０は、第１導体１００が設けられていない分、他の領域における絶縁層５１０と比較して厚くなっている。
【００６５】
また誘電体層５００及び第２導体２００は、第１導体１００のうちビア１１１，１１２に対向する領域の少なくとも一部には形成されていない。この誘電体層５００及び第２導体２００が形成されていない領域において第１導体１００は、絶縁層５１０に埋め込まれたビア１１１を介して第１外部接続端子４４１に接続しており、また絶縁層５１０に埋め込まれたビア１１２を介して第２外部接続端子４４２に接続している。なお外部接続端子４４３，４４４は、直接導体４００に接続している。なお外部接続端子４４１，４４２と第１導体１００の接続構造は、本図に示す例に限定されない。
【００６６】
そして平面視において、第１外部接続端子４４１と第２外部接続端子４４２の間には少なくとも一つの第２導体２００すなわち単位セル４０が位置しており、第３外部接続端子４４３と第４外部接続端子４４４の間には少なくとも一つの第２導体２００すなわち単位セル４０が位置している。本図に示す例では、第１外部接続端子４４１及び第３外部接続端子４４３は、配線部品５０の一辺に設けられており、第２外部接続端子４４２及び第４外部接続端子４４４は配線部品５０のうち、上記した一辺とは反対側の辺に設けられている。
【００６７】
本実施形態によれば、配線基板７０に外付けでノイズフィルタとしての配線部品５０を取り付けている。そして配線基板７０内の電源プレーン７０１，７０２は、配線部品５０の第１導体１００を介して電気的に繋がっており、グラウンドプレーン７１１，７１２は、配線部品５０の導体４００を介して電気的に繋がっている。このため、配線基板７０の電源プレーン及びグラウンドプレーンを介してノイズが伝播することを抑制できる。またＥＢＧとして機能するメタマテリアルを配線基板７０内ではなく外付けの部品として設けたため、配線基板７０の設計を変えなくても、配線部品５０を取り替えるのみでＥＢＧのバンドギャップ周波数帯を変更することができる。なお、第１外部接続端子４４１、第２外部接続端子４４２をグラウンドプレーン７１１および７１２に、第３外部接続端子４４３、及び第４外部接続端子４４４を電源プレーン７０１および７０２に、それぞれ接続した構造でもよい。
【００６８】
また第１導体１００は導電性の基板１０上に直接形成されている。このため、基板１０も第１導体１００の一部として機能するため、第１導体１００の抵抗を実質的に低くすることができる。
【００６９】
また、本実施形態ではディスクリート部品を表面実装した形態を例示しているが、配線基板７０内に、配線基板７０とは別に作成されたディスクリート部品を埋め込んだ形態でもよい。この場合、通常のプリント配線基板の配線のみでＥＢＧ構造を形成するよりも面積を小さくできることに加えて、配線基板表面部分に他の部品を実装するスペースができ、一層の高密度実装化に有利となる。
【００７０】
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。
【００７１】
この出願は、２００９年１２月２４日に出願された日本特許出願特願２００９−２９１８１７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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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