[发明专利]接合用铜糊料、接合体的制造方法及半导体装置的制造方法

说明书

本发明的接合用铜糊料含有金属粒子和分散介质，金属粒子含有体积平均粒径为0.12μm以上且0.8μm以下的亚微米铜粒子和体积平均粒径为2μm以上且50μm以下的微米铜粒子，亚微米铜粒子的含量及微米铜粒子的含量之和以金属粒子的总质量为基准计为80质量％以上，亚微米铜粒子的含量以亚微米铜粒子的质量及微米铜粒子的质量之和为基准计为30质量％以上且90质量％以下。

技术领域

本发明涉及接合用铜糊料、使用了该接合用铜糊料的接合体的制造方法及半导体装置的制造方法、以及接合体及半导体装置。

背景技术

制造半导体装置时，为了将半导体元件与引线框等(支撑构件)接合，使用各种各样的接合材料。半导体装置中，在150℃以上的高温下工作的功率半导体、LSI等的接合中，作为接合材料使用高熔点铅钎料。近年来，由于半导体元件的高容量化及省空间化，工作温度上升至高熔点铅钎料的熔点附近，变得难以确保连接可靠性。另一方面，随着RoHS管制强化，需求不含铅的接合材料。

在此之前，探讨了使用铅钎料以外的材料的半导体元件的接合。例如，下述专利文献1中提出了使银纳米粒子低温烧结而形成烧结银层的技术。已知这种烧结银针对动力循环的连接可靠性高(非专利文献1)。

作为其他的材料，还提出了使铜粒子烧结而形成烧结铜层的技术。例如，下述专利文献2中公开了作为用于将半导体元件与电极接合的接合材料的含有氧化铜粒子及还原剂的接合用糊料。另外，下述专利文献3中公开了含有铜纳米粒子、铜微米粒子或铜亚微米粒子或者它们两者的接合材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4928639号

专利文献2：日本专利第5006081号

专利文献3：日本特开2014-167145号公报

非专利文献

非专利文献1：R.Khazaka，L.Mendizabal，D.Henry：J.ElecTron.Mater，43(7)，2014，2459-2466

发明内容

发明要解决的技术问题

上述专利文献1所记载的方法由于为了获得高连接可靠性、烧结银层的致密化是必须的，因此伴随加压的热压接工艺变得必要。进行伴随加压的热压接工艺时，有生产效率降低、合格率下降等课题。进而，使用银纳米粒子时，由于银所导致的材料成本的显著增加等成为问题。

上述专利文献2所记载的方法通过热压接工艺避免了由氧化铜还原成铜时的体积收缩。但是，在热压接工艺中存在上述课题。

上述专利文献3所记载的方法是在无加压下进行烧结，但在以下方面供至实用仍有不足。即，铜纳米粒子为了抑制氧化及提高分散性，需要利用保护剂对表面进行修饰，但由于铜纳米粒子的比表面积较大，因此在以铜纳米粒子为主成分的接合材料中，有表面保护剂的配合量增加的倾向。另外，为了确保分散性，有分散介质的配合量增加的倾向。因而，上述专利文献3所记载的接合材料为了保管、涂饰等的供给稳定性，有增多表面保护剂或分散介质的比例、烧结时的体积收缩易于增大、而且烧结后的致密度易于降低的倾向，变得难以确保烧结体强度。

本发明的目的在于提供即便是进行无加压下的接合时也可获得充分的接合强度的接合用铜糊料。本发明的另一个目的还在于提供使用接合用铜糊料的接合体的制造方法及半导体装置的制造方法、以及接合体及半导体装置。

用于解决技术问题的手段