[发明专利]芯片接合用导电性糊及利用该导电性糊的芯片接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于半导体芯片往衬底上的芯片接合、倒装芯片接合的导电性糊及使用该导电性糊的接合方法。特别是涉及即使在高温下经过长时间也不会在接合部内产生空隙的耐久性优良的导电性糊。

背景技术

作为将各种半导体芯片往衬底上进行芯片接合的方法，一直以来，使用钎料的方法广为人知。该芯片接合法中，在半导体芯片或衬底中的任意一种上熔合钎料后，在衬底上载置半导体芯片，加热至钎料的熔点以上的温度，使钎料熔融、凝固。此时的加热温度(接合温度)考虑所使用的钎料的熔点来设定。例如，作为近年来在芯片接合中通常使用的钎料，已知有AuSn系钎料，但其熔点为约280℃，因此，多数情况下将接合温度设定为300℃以上的温度。

芯片接合时的接合温度优选设定为低温。这是由于，如果将接合温度设定为高温，则在接合后的冷却时产生的热应力增大，半导体芯片的电特性有可能产生变动。另外，接合时的加热本身也有可能对半导体芯片的特性产生影响。因此，为了实现半导体芯片的芯片接合的低温化，作为代替以往利用钎焊的芯片接合法的方法，已知使用含有由银等导电性金属构成的金属粉末的导电性糊的芯片接合法(专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-26480号公报

专利文献2：日本特开2002-158390号公报

发明内容

发明所要解决的问题

这些利用导电性糊的芯片接合法与以往的利用钎料的芯片接合法相比，可以在低温下进行接合，接合强度也充分，而且，糊的处理性也良好，因此是近年来广泛加以利用的方法。

但是，根据本发明人的研究，在上述使用以往的导电性糊的芯片接合法中，在高温环境下有时会在接合部产生缺陷。该缺陷是在作为被接合材料之间的接合部的固化后的导电性糊中产生的空隙。该空隙存在特别是在被接合构件暴露于高温的环境下产生的倾向，并随时间推移而生长，最终也有可能引起剥离。这样的缺陷不会经常产生，但当然应该将其排除。

本发明以上述问题作为背景，提供能够抑制如上所述的缺陷产生的用于将半导体元件等往衬底上进行芯片接合的导电性糊。

用于解决问题的方法

本发明人为了解决上述问题，首先，对利用以往的导电性糊的接合工艺中产生的上述缺陷的性状及其产生原因进行了研究。首先，将该研究结果与图1一起进行说明。图1是对以往的接合工艺中刚进行接合后的接合部和将其高温加热时的接合部的状态进行说明的图。在利用导电性糊的接合工艺中，随着接合时的加压，使金属粒子进行伴随再排列的致密化和接着伴随塑性变形(剪切变形)的致密化，由此形成接合部。此时的接合部如图1(a)所示为比较致密的状态，但各金属粒子不会完全一体化而呈在粒子间残留有空隙的状态。

而且，该接合部受到高温加热时，金属粒子间的扩散进行，金属粒子更紧密地接合，但如果其在所有金属粒子之间都均匀地产生，则接合部变得进一步致密化，不会成为问题，但实际上未必如此。这是由于，在金属粒子表面上形成包含氧化物、硫化物的被膜。在金属粒子表面上具有氧化物等的被膜的情况下，金属粒子间的接合状态变得不均匀，如图1(b)所示局部地形成空隙。本发明人发现，在该高温环境下产生的金属粒子间的接合状态的偏差成为空隙的主要原因。

由上述研究结果可以确认如下方面。即，如上所述的空隙产生是将接合部加热至高温而产生、在这样的环境下在所使用的半导体元件显著产生的现象。另外，如果金属粒子的接合变得不均匀的主要原因在于在金属粒子表面上具有氧化物、硫化物，则可以说只要是由耐腐蚀性优良的金属粉构成的导电性糊就不易产生不均匀接合。

但是，由于接合部的缺陷产生而无法限定半导体元件的利用范围。另外，关于导电性糊的金属粒子的构成材料，只要是耐腐蚀性优良的金，则也不会产生上述缺陷。本发明人也确认了这一点。但是，例如，银这样的金属虽然容易氧化、硫化，但导电性优良并且在成本方面比金更优良，也需要有效利用这样的金属。因此，本发明人想到了本发明作为改善金属粒子的耐腐蚀性、抑制接合后的高温加热所引起的空隙产生的预定金属的导电性糊。

即，本发明为一种导电性糊，其为由金属粉末和有机溶剂构成的接合用导电性糊，其中，上述金属粉末由选自纯度为99.9质量％以上、平均粒径为0.01μm～1.0μm的银粉、钯粉、铜粉中的一种以上的金属粒子和包覆上述金属粒子的至少一部分的由金构成的包覆层构成。