[发明专利]接合体及半导体装置的制造方法以及接合用铜糊

说明书

本发明的一形态提供一种接合体的制造方法，包括：准备依次层叠有第一构件、接合用铜糊及第二构件的层叠体的步骤；以及将接合用铜糊在受到0.1MPa～1MPa的压力的状态下予以烧结的步骤，其中，接合用铜糊含有金属粒子及分散介质，金属粒子的含量以接合用铜糊的总质量为基准，为50质量％以上，金属粒子含有以所述金属粒子的总质量为基准，为95质量％以上的次微米铜粒子。

技术领域

本发明涉及一种接合体及半导体装置的制造方法以及接合用铜糊。

背景技术

在制造半导体装置时，为了使半导体元件与引线框架等(支撑构件)接合而使用了各种各样的接合材。半导体装置中，在以150℃以上的高温进行运行的功率半导体、大规模集成电路(Large Scale Integration，LSI)等的接合中，一直使用高熔点铅焊料作为接合材。近年来，因半导体元件的高容量化及省空间化，运行温度上升至高熔点铅焊料的熔点附近，而变得难以确保连接可靠性。另一方面，伴随着危害性物质限制指令(Restriction ofHazardous Substances，RoHS)管制强化，正在寻求一种不含铅的接合材。

迄今为止仍在研究使用铅焊料以外的材料的半导体元件的接合。例如，下述专利文献1中提出有使银纳米粒子低温烧结而形成烧结银层的技术。已知此种烧结银对于功率循环的连接可靠性高。(非专利文献1)

进而，作为其他材料，也提出有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，作为用以将半导体元件与电极接合的接合材而公开有包含氧化铜粒子及还原剂的接合用糊。另外，下述专利文献3中公开有包含铜纳米粒子、以及铜微米粒子或铜次微米粒子、或者这些两者的接合材。

[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：日本专利特开2014-167145号公报

[非专利文献]

非专利文献1：R.卡贺扎卡(Khazaka),L.蒙迪扎巴尔(Mendizabal),D.亨利(Henry)：电子材料期刊(J.ElecTron.Mater),43(7),2014,2459-2466

发明内容

[发明所要解决的问题]

所述专利文献1中记载的方法为了获得高的连接可靠性而必须使烧结银层致密化，因此需要进行伴随加压的热压接工艺。在所述专利文献1中，是以5MPa进行加压，所以需要通过热加压装置进行加压，而在进行此种热压接工艺的情况下，存在生产效率下降、良率下降等课题。进而，在使用银纳米粒子的情况下，银所造成的材料成本的显著增加等成为问题。

所述专利文献2中记载的方法通过热压接工艺而避免了自氧化铜还原为铜时的体积收缩。通过热压接工艺，能够避免自氧化铜还原为铜时的厚度方向的体积收缩，但由于氧化铜粒子本身会在向铜还原时进行体积收缩，因此难以抑制面方向的体积收缩，而包含烧结铜层的接合层内部的龟裂可能成为问题。

所述专利文献3中记载的方法是在不加压的状态下进行烧结，但就以下方面而言对于供至实际应用尚不充分。即，对于铜纳米粒子，为了抑制氧化及提高分散性而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大，因此存在如下倾向：在以铜纳米粒子为主成分的接合材中表面保护剂的调配量增加。另外，为了确保分散性而存在分散介质的调配量增加的倾向。因此，为了保管或涂敷等的供给稳定性，所述专利文献3中记载的接合材加大了表面保护剂或分散介质的比例。由此，烧结时的体积收缩容易变大，而且存在烧结后的致密度容易下降的倾向，而难以确保烧结体强度。