[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是含有铜粒子、含铜以外的金属元素的第二粒子以及分散介质的接合用铜糊料，铜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铜粒子及第二粒子的质量的合计为基准，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的合计为基准，为30质量％以上且90质量％以下，第二粒子的含量以铜粒子及第二粒子的质量的合计为基准，为0.01质量％以上且10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，为了使半导体元件与引线框等(支撑构件)接合， 使用各种的接合材料。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，随着半 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，需要不 含铅的接合材料。

在此之前，也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中提出了将银纳米粒子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，还提出了将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铜糊料。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记载的方法为了获得高的连接可靠性，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，具有生产效率降低、合格率降低等课题。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记载的方法通过热压接工艺避免了从氧化铜还原成铜 时的体积收缩。但是，热压接工艺中存在上述课题。

上述专利文献3记载的方法虽然是在无加压下进行烧结，但在以下方 面仍不足以供至实用。即，铜纳米粒子为了抑制氧化及提高分散性，需要 用保护剂对表面进行修饰，但铜纳米粒子由于比表面积大，因此以铜纳米 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。因此，上述专利文献3 记载的接合材料中，用于保管或涂饰等供给稳定性而配合的表面保护剂或 分散介质的比例增多。这种接合材料具有烧结时的体积收缩易于增大、且 烧结后的致密度易于降低的倾向，难以确保烧结体强度。