[发明专利]银粒子粉末及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及球形、微细的(特别粒径纳米级的)银粒子粉末及其分散液，更详细地说，涉及用于形成微细电路图形的布线形成用材料，特别适合作为由喷墨法形成的布线形成用材料的腐蚀成分少的银粒子粉末及其制造方法。本发明的银粒子粉末，作为LSI或FPD(平板显示)的电极和布线形成，进而作为微细的槽、通路孔、连接孔的埋入等的布线形成材料也是合适的，也能够作为车的涂装等的色材使用，另外因为杂质少、毒性低，所以在医疗·诊断、生物技术领域也能够应用于使生化物质等吸附的载体。

背景技术

固体物质的大小一成为纳米级的超微粒子(以下称做纳米粒子)，比表面积就变得非常大，因而虽然是固体的，但是与气体或液体的界面变得极端地大。因此，其表面的特性大大左右固体物质的性质。

已经知道，金属纳米粒子的场合与块状状态的粒子相比，熔点急剧地降低。由于此，与以往的微米级的粒子相比，在能够描绘微细的布线这样的特征以外，也具有能够低温烧结等特征。尤其在金属纳米粒子中，银的纳米粒子是低电阻，而且保持高的耐侯性，其价格也比其他的贵金属低廉，因而特别期待作为保持微细的布线宽度的下一代布线材料。

作为纳米级的银的纳米粒子的制造方法，已知大致分为气相法和液相法。在气相法中，在气体中的蒸汽沉积法是普通的，在专利文献1(特开2001-35255号公报)中记载着，在氦等惰性气体气氛中而且在0.5托左右的低压中使银蒸发的方法。关于液相法，在专利文献2(特开平11-319538号公报)中公开了，在水相中用胺还原银离子，将得到的银的析出相移到有机溶剂相(高分子量的分散剂)中而得到银的胶体的方法。在专利文献3(特开2003-253311号公报)中记载着，在溶剂中，在硫醇系的保护剂的存在下，使用还原剂(碱金属硼氢化物或者硼氢化铵)使卤化银还原的方法。

用专利文献1的气相法得到的银粒子，粒径是10nm以下，在溶剂中的分散性是良好的。但是，该技术是需要特别的装置的。由于此，在大量合成产业用的银纳米粒子上存在困难。与此相反，液相法基本上是适合大量合成的方法，但是金属纳米粒子在液体中凝集性极高，而有难以得到单分散的纳米粒子粉末这样的问题。一般来说，为了制造金属纳米粒子，作为分散剂使用柠檬酸的例子很多，并且液体中的金属离子浓度也通常是极低至10mmol/L(＝0.01mol/L)以下，由于此，成为产业上的应用方面的瓶颈。

专利文献2用上述的方法，以0.1mol/L以上的高金属离子浓度和高的原料装入浓度合成稳定地分散的银纳米粒子，但是为了抑制凝集，使用数均分子量是数万的高分子量的分散剂。使用高分子量的分散剂，以该银纳米粒子作为着色剂使用时没有问题，但在用于电路形成用途时，需要高分子的沸点以上的烧成温度，再有烧成后在布线上也容易产生气孔等，因而发生高电阻或断线的问题，因此不能说适合于微细布线用途。

专利文献3用上述的方法，以装入浓度也是0.1mol/L以上的较高浓度发生反应，用分散剂使得到的10nm以下的银粒子分散。作为合适的分散剂提出硫醇系的分散剂，该分散剂分子量低到200左右，因而在布线形成时在低温烧成中能够容易挥发。可是，在硫醇系表面活性剂中含有硫(S)，因为该硫部分成为腐蚀布线或其他的电子器件的原因，所以对于布线形成用途来说是不合适的元素。因此对于布线形成用途来说是不可取的。

再有，在液相法中，作为银原料使用硝酸银或卤化银等(专利文献2和3)，因此在反应溶液中不可避免地含有许多来自银原料的I^-、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和CN^-等离子。在纳米粒子的场合，比表面积极端地变大，固液分离.洗净是困难的，而且起因于原料的这些离子大部分原本是和银化合，因而和银的反应性也高等，因此起因于这些原料的离子吸附于或者反应而介于反应后的银粒子之间，使用该粒子的分散液也同样地含有上述离子杂质。另一方面，近年来，随着电子设备的高性能化，在构成这些电子设备的部件中所要的要求越发变得严格，要求以ppm级管理损害可靠性的成分或元素的含量。在这样的状况，是腐蚀成分的I^-、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和CN^-等混入银粒子粉末的分散液中是不可取的。

发明内容