CN107921541B - 接合体及半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的接合体具备第一构件、第二构件、以及将第一构件与第二构件接合的烧结金属层，烧结金属层含有相对于第一构件或第二构件与烧结金属层的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，烧结金属层中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计为65体积％以上。

Description

接合体及半导体装置
技术领域
本发明涉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，由于半导体元件的高容量化及省空间化，使其在175℃以上的高温下工作的要求有所提高，在高熔点铅钎料层形成的接合部处，耐热性及导热率不充分，难以确保连接可靠性。另一方面，随着RoHS管制强化，要求不含铅的接合材料。
至此之前，研究了使用除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、形成烧结银层的技术。已知这种烧结银对动力循环的连接可靠性高。
作为其他的材料，还提出了使铜粒子烧结、形成烧结铜层的技术。例如，下述专利文献2中作为用于将半导体元件与电极接合的接合材料，公开了含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与铜微米粒子或铜亚微米粒子或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
在半导体装置的高温工作时，将半导体元件接合的接合部的连接可靠性成为重要的课题。铜与银相比，具有较高的剪切弹性模量(铜：48GPa、银：30GPa)及较低的热膨胀率(铜：17μm/(m·K)、银：19μm/(m·K))。因此，上述专利文献2中记载的半导体装置及上述专利文献3中记载的电子构件等的连接可靠性有可能比上述专利文献1中记载的具有烧结银层的接合体更为优异。
但是，通过本发明者们的研究发现，当接合部为烧结金属层时，不仅构成金属的物性、烧结金属层自身的形态(morphology)也会影响到其连接可靠性。上述专利文献1～3中，烧结体层的形态与连接可靠性的关系还不清楚，特别是仍未实现可充分获得在包含高温条件的温度循环试验中的连接可靠性的烧结金属层。
本发明的目的在于提供具备即便是在包含高温条件的温度循环试验中也具有充分的连接可靠性的烧结金属层的接合体及半导体装置。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明者们进行了深入研究，结果发现由含有薄片状铜粒子的特定接合用铜糊料所形成的烧结金属层具备导热性及接合强度优异、即便是在包含高温条件的温度循环试验中也具有充分的连接可靠性的结构，基于该认知完成了本发明。
即，本发明提供一种接合体，其具备第一构件、第二构件、以及将第一构件与第二构件接合的烧结金属层，烧结金属层含有相对于第一构件或第二构件与烧结金属层的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，烧结金属层中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计为65体积％以上。
需要说明的是，本说明书中，“薄片状”包含板状、鳞片状等平板状的形状。
本发明的接合体通过具备上述烧结金属层，即便在包含高温条件的温度循环试验中也可具有充分的连接可靠性。对于获得这种效果的理由，认为是上述的烧结金属层通过具有65体积％以上的铜的致密度，因此获得了充分的导热性和接合强度，同时通过含有在规定方向上取向的薄片状铜粒子来源的结构，获得了使热应力分散及即使烧结金属层的一部分被破坏、该破坏也难以扩展等的作用。
上述接合体中，第一构件及第二构件中的至少一个在与烧结金属层相接触的面上可以含有选自铜、镍、钯、银、金、铂、铅、锡及钴中的至少1种金属。此时，可以进一步提高第一构件及第二构件中的至少一个与烧结金属层的粘接性。
本发明还提供一种半导体装置，其具备第一构件、第二构件、以及将第一构件与第二构件接合的烧结金属层，第一构件及第二构件中的至少一个为半导体元件，其中，烧结金属层含有相对于第一构件或第二构件与烧结金属层的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，烧结金属层中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计为65体积％以上。
本发明的半导体装置通过具备即便是在包含高温条件的温度循环试验中也可具有充分的连接可靠性的上述烧结金属层，高温工作性变得能够提高、变得能够应对半导体元件的高容量化及省空间化。
上述半导体装置中，芯片剪切强度可以为30MPa以上。
本发明另外还提供一种半导体装置，其具备第一电极、与所述第一电极电连接的半导体元件、以及通过金属布线与半导体元件电连接的第二电极，在半导体元件与所述金属布线之间、及所述金属布线与所述第二电极之间具有含铜的烧结金属层。
本发明的半导体装置通过具备即便是在包含高温条件的温度循环试验中也可具有充分的连接可靠性的上述烧结金属层，高温工作性变得能够提高、变得能够应对半导体元件的高容量化及省空间化。
上述半导体装置中，烧结金属层与金属布线相接触，并含有相对于与金属布线的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，烧结金属层中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计可以为65体积％以上。
本发明还提供一种半导体装置，其具备第一导热构件、第二导热构件、以及配置在第一导热构件及第二导热构件之间的半导体元件，在第一导热构件与半导体元件之间、及半导体元件与第二导热构件之间中的至少一个之间具有含铜的烧结金属层。
本发明的半导体装置通过具备即便是在包含高温条件的温度循环试验中也可具有充分的连接可靠性的上述烧结金属层，高温工作性变得能够提高、变得能够应对半导体元件的高容量化及省空间化。
上述半导体装置中，烧结金属层与第一导热构件或第二导热构件相接触，并含有相对于第一导热构件或第二导热构件的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，烧结金属层中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计可以为65体积％以上。
发明效果
根据本发明，可以提供具备即便是在包含高温条件的温度循环试验中也可具有充分的连接可靠性的烧结金属层的接合体及半导体装置。
附图说明
图1为表示本实施方式接合体中的烧结金属层的典型形态之一例的示意截面图。
图2为表示使用本实施方式的接合用铜糊料制造的接合体之一例的示意截面图。
图3为图1的放大图，是表示薄片状铜粒子来源的结构的长径及厚度的测定方法的示意截面图。
图4为表示对本实施方式接合体的薄片状铜粒子来源的结构相对于被接合面的角度θ进行测量的方法的示意截面图。
图5为表示使用本实施方式的接合用铜糊料制造的半导体装置之一例的示意截面图。
图6为表示使用本实施方式的接合用铜糊料制造的半导体装置之一例的示意截面图。
图7为表示使用本实施方式的接合用铜糊料制造的半导体装置之一例的示意截面图。
图8为表示使用本实施方式的接合用铜糊料制造的半导体装置之一例的示意截面图。
图9为表示使用本实施方式的接合用铜糊料制造的半导体装置之一例的示意截面图。
图10为表示使用本实施方式的接合用铜糊料制造的半导体装置之一例的示意截面图。
图11为表示使用本实施方式的接合用铜糊料制造的半导体装置之一例的示意截面图。
图12为表示使用本实施方式的接合用铜糊料制造的半导体装置之一例的示意截面图。
图13为表示实施例1的接合体的截面的SEM图像。
图14为表示实施例4的接合体的截面的SEM图像。
图15为表示比较例3的接合体的截面的SEM图像。
图16为表示比较例6的接合体的截面的SEM图像。
图17为表示比较例7的接合体的截面的SEM图像。
图18为表示比较例8的接合体的截面的SEM图像。
具体实施方式
以下对用于实施本发明的方式(以下也称作“本实施方式”)详细地进行说明。本发明并不限定于以下的实施方式。
以下一边参照附图一边对优选的实施方式详细地进行说明。其中，附图中，对相同或相当部分使用相同符号，重复的说明省略。另外，附图的尺寸比例并不限定于图示的比例。
＜接合体＞
本实施方式的接合体具备第一构件、第二构件、以及将第一构件与第二构件接合的烧结金属层，烧结金属层具有规定的取向结构、且烧结金属层中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计为65体积％以上。
图1为表示本实施方式接合体中的烧结金属层的典型形态之一例的示意截面图。图1所示的烧结金属层含有具有薄片状铜粒子来源的结构(以下有时也称作“薄片状结构”)的烧结铜1、其他铜粒子来源的烧结铜2和空孔3。
图2为表示本实施方式的接合体之一例的示意截面图。图2所示的接合体100具备第一构件5、第二构件6、以及将第一构件5与第二构件6接合的烧结金属层4。
作为第一构件5及第二构件6，例如可举出IGBT、二极管、肖特基二极管、MOS-FET、晶闸管、逻辑电路、传感器、模拟集成电路、LED、半导体激光、发信号器等半导体元件、引线框、贴有金属板的陶瓷基板(例如DBC)、LED包装等半导体元件搭载用基材、铜带及金属框等金属布线、金属块等块体、端子等给电用构件、放热板、水冷板等。
第一构件5及第二构件6还可以在与烧结金属层4相接触的面7a及7b上含有金属。作为金属，例如可举出铜、镍、银、金、钯、铂、铅、锡、钴等。这些金属可以单独使用1种，也可组合使用2种以上。另外，与烧结体相接触的面还可以是含有上述金属的合金。作为合金中使用的金属，除了上述金属之外，还可举出锌、锰、铝、铍、钛、铬、铁、钼等。作为在与烧结金属层相接触的面上含有金属的构件，例如可举出具有各种金属镀层的构件、电线、具有金属镀层的芯片、散热片、贴有金属板的陶瓷基板、具有各种金属镀层的引线框或由各种金属形成的引线框、铜板、铜箔。另外，当第二构件6为半导体元件时，第一构件5还可以是金属框等金属布线、金属块等具有导热性及导电性的块体等。
本实施方式的烧结金属层在构成元素中除轻元素之外的元素中、铜元素的比例可以为95质量％以上、还可以是97质量％以上、还可以是98质量％以上、还可以是100质量％。烧结金属层中的铜元素的比例在上述范围内时，可以抑制金属间化合物的形成或异种元素向金属铜晶体晶界的析出、构成烧结金属层的金属铜的性质易于变得坚硬、易于获得更为优异的连接可靠性。
除轻元素之外的元素中的铜元素的比例可以通过烧结金属层的扫描电镜-能谱仪(Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscop，SEM-EDX)测定、电感耦合等离子体-发射光谱(Inductively Coupled Plasma-Optical EmissionSpectrometry，ICP-OES)测定、电感耦合等离子体-质谱仪(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS)测定等进行定量。
本实施方式的具有薄片状结构的烧结铜可以通过对含有薄片状铜粒子的接合用铜糊料进行烧结来形成。其中，薄片状包含板状、鳞片状等平板状的形状。作为薄片状结构，长径与厚度之比可以是5以上。薄片状结构的长径的数平均径可以为2μm以上、还可以为3μm以上、还可以为4μm以上。薄片状结构的形状在该范围内时，由烧结金属层中所含的薄片状结构所带来的增强效果提高、接合体的接合强度及连接可靠性变得更为优异。
薄片状结构的长径及厚度例如可以由接合体的SEM图像求得。以下，示例由SEM图像测定薄片状结构的长径和厚度的方法。按照用环氧注塑树脂将样品整体包埋的方式注成接合体、进行固化。在所注塑的样品的欲观察截面附近进行截断，通过研磨对截面进行研削、进行CP(截面抛光机)加工。利用SEM装置以5000倍对样品的截面进行观察。获取接合体的截面图像(例如5000倍)，在为稠密的连接部且直线状、长方体状、椭圆体状的部分中，当将该部分内所内含的直线中最大长度者作为长径、将与其正交并内含在该部分内的直线中最大长度者作为厚度时，将长径的长度为1μm以上且长径/厚度之比为4以上者看做薄片状结构，利用具有测定功能的图像处理软件，可以测定薄片状结构的长径和厚度。对于这些平均值，用随机选择的20点以上计算数平均，从而来获得。
图3为对具有图1所示薄片状结构的烧结铜1进行放大的图。如图3所示例，薄片状结构的长径9被作为按照外接于薄片状结构的平行两直线中、平行两直线距离达到最大的方式选择的平行直线间的距离给出。薄片状结构的厚度8被作为按照在正交于给出长径的平行两直线且外接于薄片状结构的平行两平面中、平行两平面间距离达到的方式选择的平行两平面间的距离给出。
作为图像处理软件并无特别限定，例如可以使用Microsoft PowerPoint(Microsoft公司制)、ImageJ(美国国立卫生研究所制)。
相对于上述第一构件或第二构件与烧结金属层的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构的取向度可以用取向有序度S表示。取向有序度S可通过式(1)求出。
S＝1/2×(3＜cos2θ＞-1) (1)
式中，θ表示界面与薄片状结构所成的角度、＜cos2θ＞表示多个cos2θ的值的平均值。
取向有序度S可以是0.88以上且1.00以下、还可以是0.90以上且1.00以下、还可以是0.92以上且1.00以下。取向有序度S在这种范围内时，烧结金属层所含的薄片状结构由于相对于接合面大致平行地进行取向，因此具有接合体的接合强度及连接可靠性提高的倾向。
取向有序度S例如可以由接合体的SEM图像求得。以下，示例由SEM图像求出取向有序度S的方法。通过与薄片状结构的长径及厚度的测定同样的方法，获得接合体的SEM截面图。对于所得的截面图像，使用具有角度测定功能的图像处理软件，测定薄片状结构的长径与界面所成的角度。图4为表示测量相对于本实施方式的接合体的薄片状结构被接合面的角度θ的方法的示意截面图。如图4所示，测定随机选择的50个以上具有薄片状结构的烧结铜1相对于芯片10的被接合面的角度θ，代入到式(1)中，从而可以求出取向有序度S。取向有序度S采用0～1的值，完全取向状态时为1、完全随机状态时为0。
作为图像处理软件并无特别限定，例如可以使用Microsoft PowerPoint(Microsoft公司制)、ImageJ(美国国立卫生研究所制)。
相对于结构体整体的薄片状结构的含有比例可以利用后述实施例中记载的方法求出。即，由接合体的SEM图像求得接合体的截面积、由通过所述方法测定的薄片状结构的长径和厚度求得薄片状结构的截面积，用经求和的薄片状结构的总截面积除以接合体的截面积，从而可以求出相对于结构体整体的薄片状结构的含有比例。本实施方式的接合体利用上述方法求得的相对于结构体整体的薄片状结构的含有比例可以为10～40％、还可以为20～30％。
烧结金属层中的铜的含量(体积比例)以烧结金属层的体积为基准计可以为65体积％以上。烧结金属层中的铜的含量在上述范围内时，可以抑制在烧结金属层的内部形成较大的空孔、连接薄片状结构的烧结铜变得稀松等。因此，烧结金属层中的铜的含量在上述范围内时，获得充分的导热性、同时构件与烧结金属层的接合强度提高，接合体的连接可靠性变得优异。烧结金属层中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计可以为67体积％以上、还可以为70体积％以上。烧结金属层中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计，从制造工艺难易度的观点出发，可以为90体积％以下。
构成烧结金属层的材料的组成清楚时，例如可以利用以下的顺序求得烧结金属层中的铜的含量。首先，将烧结金属层剪切成长方体，利用游标卡尺或外形形状测定装置测定烧结金属层的纵、横的长度，利用膜厚计测量厚度，从而计算烧结金属层的体积。由经剪切的烧结金属层的体积和利用精密天平测定的烧结金属层的重量求得表观密度M1(g/cm3)。使用所求得的M1和铜的密度8.96g/cm3，由下述式(2)求得烧结金属层中的铜的含量(体积％)。
烧结金属层中的铜的含量(体积％)＝[(M1)/8.96]×100 (2)
接合体的接合强度可以是10MPa以上、还可以是15MPa以上、还可以是20MPa以上、还可以是30MPa以上。接合强度可以使用万能型Bond Tester(4000系列、DAGE公司制)等进行测定。
烧结金属层的导热率从放热性及高温化下的连接可靠性的观点出发，可以为100W/(m·K)以上、还可以为120W/(m·K)以上、还可以为150W/(m·K)以上。导热率可以由烧结金属层的热扩散率、比热容量及密度求出。例如，利用激光闪光法(LFA467、Netch公司制)测定烧结金属层的热扩散率，由该热扩散率、利用差示扫描热量测定装置(DSC8500、PerkinElmer公司制)获得的比热容量、和通过与上述同样求得的密度之积，可以求出25℃下的烧结金属层的导热率[W/(m·K)]。
本实施方式的接合体(例如电子设备等)中，即便是在因所接合的构件间的热膨胀率差所产生的热应力施加于烧结金属层(接合层)的情况下，也可以维持高的连接可靠性。作为其理由，推测是即便是产生了热应力、通过薄片状结构将应力分散，因而应力集中难以发生，另外即便是多孔质的烧结铜的一部分破坏，因具有薄片状结构的烧结铜而破坏停止，因而接合体的连接可靠性提高。另外，该烧结金属层由于是充分地含有通过金属键连接的金属铜的构成，因此可以表现出高的导热率、在安装发热大的电子设备时也可迅速放热。进而，烧结金属层由于通过金属键被牢固地接合，因此对于含有上述金属的构件，可以显示优异的接合强度。如此，本实施方式的烧结金属层对于电源设备、逻辑电路、放大器等发热大的电子设备的接合具有非常有效的性质。应用其的接合体允许更高的投入电力、进而可以使其在更高的工作温度下工作。
＜接合体的制造方法＞
本实施方式的接合体例如可以通过以下的方法制造。作为接合体的制造方法，可举出具备以下工序的方法：准备层叠有第一构件、在该第一构件的自重发挥作用的方向一侧依次为接合用铜糊料及第二构件的层叠体，在第一构件的自重、或在第一构件的自重及受到0.01MPa以下的压力的状态下对接合用铜糊料进行烧结。
上述层叠体例如可以通过在第二构件的必要部分设置接合用铜糊料、接着在接合用铜糊料上配置第一构件来准备。
作为将接合用铜糊料设置在第二构件的必要部分的方法，只要是使接合用铜糊料堆积的方法即可。作为这种方法，例如可以使用丝网印刷、转印印刷、胶版印刷、喷墨印刷法、分配器、喷射式分配器、针形分配器、逗点涂布机、狭缝式涂布机、模涂机、凹版涂布机、狭缝式涂布、凸版印刷、凹版印刷、照相凹版印刷(gravure print)、型板印刷、软刻、棒涂、涂抹器、粒子堆积法、喷涂机、旋涂机、浸涂机、电沉积涂装等。接合用铜糊料的厚度可以为1μm以上且1000μm以下、也可以为10μm以上且500μm以下、还可以为50μm以上且200μm以下、还可以为10μm以上且3000μm以下、还可以为15μm以上且500μm以下、还可以为20μm以上且300μm以下、还可以为5μm以上且500μm以下、还可以为10μm以上且250μm以下、还可以为15μm以上且150μm以下。
设置在第二构件上的接合用铜糊料从抑制烧结时的流动及孔隙发生的观点出发，还可以适当地干燥。干燥时的气体环境可以是大气中，也可以是氮气、稀有气体等无氧环境中，还可以是氢气、甲酸等还原环境中。干燥方法可以是利用常温放置进行的干燥，也可以是加热干燥，也可以是减压干燥。加热干燥或减压干燥例如可以使用加热板、温风干燥机、温风加热炉、氮气干燥机、红外线干燥机、红外线加热炉、远红外线加热炉、微波加热装置、激光加热装置、电磁加热装置、加热器加热装置、蒸汽加热炉、热板加压装置等。干燥的温度及时间可以根据所使用的分散介质的种类及量适当地调整。作为干燥的温度及时间，例如可以是在50℃以上且180℃以下干燥1分钟以上且120分钟以下。
作为在接合用铜糊料上配置第一构件的方法，例如可举出芯片插裝机、倒装片接合机、碳制或陶瓷制的定位夹具。此外，所述的干燥工序可以在配置第一构件的工序之后进行。
通过对层叠体进行加热处理，进行接合用铜糊料的烧结。烧结通过加热处理进行。加热处理中例如可以使用加热板、温风干燥机、温风加热炉、氮气干燥机、红外线干燥机、红外线加热炉、远红外线加热炉、微波加热装置、激光加热装置、电磁加热装置、加热器加热装置、蒸汽加热炉等。
烧结时的气体环境从抑制烧结体、第一构件及第二构件的氧化的观点出发，可以是无氧环境。烧结时的气体环境从除去接合用铜糊料的铜粒子的表面氧化物的观点出发，还可以是还原环境。作为无氧环境，例如可举出氮气、稀有气体等无氧气体的导入或真空下。作为还原环境，例如可举出纯氢气体中、作为组成气体代表的氢气及氮气的混合气体中、含甲酸气体的氮气中、氢气及稀有气体的混合气体、含甲酸气体的稀有气体中等。
加热处理时的到达最高温度从减少对第一构件及第二构件的热损害及提高成品率的观点出发，可以为250℃以上且450℃以下、还可以为250℃以上且400℃以下、还可以为250℃以上且350℃以下。到达最高温度为200℃以上时，到达最高温度保持时间在60分钟以下时、烧结具有充分进行的倾向。
到达最高温度保持时间从完全使分散介质挥发、提高成品率的观点出发，可以是1分钟以上且60分钟以下、还可以是1分钟以上且小于40分钟、还可以是1分钟以上且小于30分钟。
接合时的压力可以是烧结体中铜的含量(堆积比例)以烧结体为基准计达到65体积％以上的条件。例如，通过使用以下记载的接合用铜糊料，在对层叠体进行烧结时，即便不进行加压也可形成上述本实施方式的烧结金属层。此时，可以仅通过层叠于接合用铜糊料的第一构件所产生的自重或者在除了第一构件的自重之外还受到0.01MPa以下、优选0.005MPa以下压力的状态下，获得充分的接合强度。烧结时受到的压力在上述范围内时，由于不需要特别的加压装置，因此可以在不损害成品率的情况下，减少孔隙、进一步提高接合强度及连接可靠性。作为接合用铜糊料受到0.01MPa以下的压力的方法，例如可举出在第一构件上放置重物的方法等。
(接合用铜糊料)
以下示出本实施方式的接合体的制造方法中使用的接合用铜糊料之一例。
本实施方式的接合用铜糊料是含有金属粒子和分散介质的接合用铜糊料，金属粒子包含亚微米铜粒子及薄片状微米铜粒子。
(金属粒子)
作为本实施方式的金属粒子，可举出亚微米铜粒子、薄片状微米铜粒子、除此之外的铜粒子、其他的金属粒子等。
(亚微米铜粒子)
作为亚微米铜粒子，可举出含有粒径为0.12μm以上且0.8μm以下的铜粒子者，例如可以使用体积平均粒径为0.12μm以上且0.8μm以下的铜粒子。亚微米铜粒子的体积平均粒径为0.12μm以上时，易于获得抑制亚微米铜粒子的合成成本、良好的分散性、抑制表面处理剂的使用量的效果。亚微米铜粒子的体积平均粒径为0.8μm以下时，易于获得亚微米铜粒子的烧结性优异的效果。从进一步发挥上述效果的观点出发，亚微米铜粒子的体积平均粒径可以是0.15μm以上且0.8μm以下、也可以是0.15μm以上且0.6μm以下、还可以是0.2μm以上且0.5μm以下、还可以是0.3μm以上且0.45μm以下。
其中，本申请说明书中，体积平均粒径是指50％体积平均粒径。计算铜粒子的体积平均粒径时，可以通过下述方法等来求得：利用光散射法粒度分布测定装置(例如岛津纳米粒径分布测定装置(SALD-7500nano，株式会社岛津制作所制))对使用分散剂使作为原料的铜粒子、或者从接合用铜糊料中除去了挥发成分的干燥铜粒子分散在分散介质中而成的物质进行测定。使用光散射法粒度分布测定装置时，作为分散介质可以使用己烷、甲苯、α-萜品醇等。
亚微米铜粒子可以含有10质量％以上的粒径为0.12μm以上且0.8μm以下的铜粒子。从接合用铜糊料的烧结性的观点出发，亚微米铜粒子可以含有20质量％以上、可以含有30质量％以上、可以含有100质量％的粒径为0.12μm以上且0.8μm以下的铜粒子。亚微米铜粒子中的粒径为0.12μm以上且0.8μm以下的铜粒子的含有比例为20质量％以上时，铜粒子的分散性进一步提高，可以进一步抑制粘度的上升、糊料浓度的下降。
铜粒子的粒径可以通过下述方法计算。铜粒子的粒径例如可以由SEM图像求出。利用刮铲将铜粒子的粉末放置在SEM用的碳带上，制成SEM用样品。利用SEM装置以5000倍对该SEM用样品进行观察。利用图像处理软件制作外接于该SEM图像的铜粒子的四边形的图，将其一边作为该粒子的粒径。
亚微米铜粒子的含量以金属粒子的总质量为基准计，可以为20质量％以上且90质量％以下、还可以为30质量％以上且90质量％以下、还可以为35质量％以上且85质量％以下、还可以为40质量％以上且80质量％以下。亚微米铜粒子的含量在上述范围内时，则易于形成上述本实施方式的烧结金属层。
亚微米铜粒子的含量以亚微米铜粒子的质量及薄片状微米铜粒子的质量之和为基准计，可以为20质量％以上且90质量％以下。亚微米铜粒子的上述含量为20质量％以上时，可以将薄片状微米铜粒子之间充分地填充，易于形成上述本实施方式的烧结金属层。亚微米铜粒子的上述含量为90质量％以下时，可以充分地抑制烧结接合用铜糊料时的体积收缩，因此易于形成上述本实施方式的烧结金属层。从进一步发挥上述效果的观点出发，亚微米铜粒子的含量以亚微米铜粒子的质量及薄片状微米铜粒子的质量之和为基准计，可以为30质量％以上且85质量％以下、还可以为35质量％以上且85质量％以下、还可以为40质量％以上且80质量％以下。
亚微米铜粒子的形状并无特别限定。作为亚微米铜粒子的形状，例如可举出球状、块状、针状、薄片状、大致球状及它们的凝聚体。从分散性及填充性的观点出发，亚微米铜粒子的形状可以为球状、大致球状、薄片状，从燃烧性、分散性、与薄片状微米粒子的混合性等观点出发，还可以为球状或大致球状。
亚微米铜粒子从分散性、填充性及与薄片状微米粒子的混合性的观点出发，长宽比可以为5以下、也可以为3以下。本说明书中，“长宽比”表示粒子的长边/厚度。粒子的长边及厚度的测定例如可以由粒子的SEM图像求得。
亚微米铜粒子可以用特定的表面处理剂进行处理。作为特定的表面处理剂，例如可举出碳数为8～16的有机酸。作为碳数为8～16的有机酸，例如可举出辛酸、甲基庚酸、乙基己酸、丙基戊酸、壬酸、甲基辛酸、乙基庚酸、丙基己酸、癸酸、甲基壬酸、乙基辛酸、丙基庚酸、丁基己酸、十一烷酸、甲基癸酸、乙基壬酸、丙基辛酸、丁基庚酸、月桂酸、甲基十一烷酸、乙基癸酸、丙基壬酸、丁基辛酸、戊基庚酸、十三烷酸、甲基十二烷酸、乙基十一烷酸、丙基癸酸、丁基壬酸、戊基辛酸、肉豆蔻酸、甲基十三烷酸、乙基十二烷酸、丙基十一烷酸、丁基癸酸、戊基壬酸、己基辛酸、十五烷酸、甲基十四烷酸、乙基十三烷酸、丙基十二烷酸、丁基十一烷酸、戊基癸酸、己基壬酸、棕榈酸、甲基十五烷酸、乙基十四烷酸、丙基十三烷酸、丁基十二烷酸、戊基十一烷酸、己基癸酸、庚基壬酸、甲基环己酸、乙基环己酸、丙基环己酸、丁基环己酸、戊基环己酸、己基环己酸、庚基环己酸、辛基环己酸、壬基环己酸等饱和脂肪酸；辛烯酸、壬烯酸、甲基壬烯酸、癸烯酸、十一碳烯酸、十二碳烯酸、十三碳烯酸、十四碳烯酸、肉豆蔻脑酸、十五碳烯酸、十六碳烯酸、棕榈油酸、6(Z)-十六碳烯酸(sapienic acid)等不饱和脂肪酸；对苯二甲酸、苯均四酸、邻苯氧基苯甲酸、甲基苯甲酸、乙基苯甲酸、丙基苯甲酸、丁基苯甲酸、戊基苯甲酸、己基苯甲酸、庚基苯甲酸、辛基苯甲酸、壬基苯甲酸等芳香族羧酸。有机酸可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。通过将这种有机酸和上述亚微米铜粒子组合，具有能够兼顾亚微米铜粒子的分散性与烧结时的有机酸的离去性的倾向。
表面处理剂的处理量可以是在亚微米铜粒子的表面附着一分子层～三分子层的量。该量可以由附着于亚微米铜粒子表面的分子层数(n)、亚微米铜粒子的比表面积(Ap)(单位为m2/g)、表面处理剂的分子量(Ms)(单位为g/mol)、表面处理剂的最小被覆面积(SS)(单位为m2/个)和阿伏伽德罗常数(NA)(6.02×1023个)求出。具体而言，表面处理剂的处理量根据表面处理剂的处理量(质量％)＝{(n·Ap·Ms)/(SS·NA+n·Ap·Ms)}×100％的公式求出。
亚微米铜粒子的比表面积可以通过利用BET比表面积测定法测定经干燥的亚微米铜粒子来求出。表面处理剂的最小被覆面积在表面处理剂为直链饱和脂肪酸时为2.05×10-19m2/1分子。除此之外的表面处理剂时，例如可以通过由分子模型的计算或《化学と教育》(上江田捷博、稲福純夫、森巌、40(2)，1992，p114－117)中记载的方法进行测定。示出表面处理剂的定量方法之一例。表面处理剂可以通过从接合用铜糊料除去了分散介质之后的干燥粉的热离去气体-气相色谱质量分析计进行鉴定，由此可以确定表面处理剂的碳数及分子量。表面处理剂的碳分比例可以利用碳分分析进行分析。作为碳分分析法，例如可举出高频感应加热炉燃烧/红外线吸收法。由经鉴定的表面处理剂的碳数、分子量及碳分比例，利用上述公式，可以求出表面处理剂量。
表面处理剂的上述处理量可以是0.07质量％以上且2.1质量％以下、还可以是0.10质量％以上且1.6质量％以下、还可以是0.2质量％以上且1.1质量％以下。
作为亚微米铜粒子可以使用市售品。作为市售的亚微米铜粒子，例如可举出CH-0200(三井金属矿业株式会社制、体积平均粒径为0.36μm)、HT-14(三井金属矿业株式会社制、体积平均粒径为0.41μm)、CT-500(三井金属矿业株式会社制、体积平均粒径为0.72μm)、Tn-Cu100(太阳日酸株式会社制、体积平均粒径为0.12μm)。
(薄片状微米铜粒子)
作为薄片状微米铜粒子，可举出含有最大径为1μm以上且20μm以下、长宽比为4以上的铜粒子的粒子，例如可以使用平均最大径为1μ以上且20μm以下、长宽比为4以上的铜粒子。薄片状微米铜粒子的平均最大径及长宽比在上述范围内时，可以充分地减少烧结接合用铜糊料时的体积收缩，从而易于形成上述本实施方式的烧结金属层。从进一步发挥上述效果的观点出发，薄片状微米铜粒子的平均最大径可以为1μm以上且10μm以下、还可以为3μm以上且10μm以下。薄片状微米铜粒子的最大径及平均最大径的测定例如可以由粒子的SEM图像求得，作为后述薄片状结构的长径X及长径的平均值Xav求得。
薄片状微米铜粒子可以含有50质量％以上的最大径为1μm以上且20μm以下的铜粒子。从在接合体内的取向、增强效果、接合糊料的填充性的观点出发，薄片状微米铜粒子可以含有70质量％以上、可以含有80质量％以上、还可以含有100质量％的最大径为1μm以上且20μm以下的铜粒子。从抑制接合不良的观点出发，薄片状微米铜粒子例如优选不含最大径超过20μm的粒子等超过接合厚度的尺寸的粒子。
对由SEM图像算出薄片状微米铜粒子的长径X的方法进行示例。利用刮铲将薄片状微米铜粒子的粉末放置在SEM用的碳带上，制成SEM用样品。利用SEM装置以5000倍对该SEM用样品进行观察。利用图像处理软件制作外接于SEM图像的薄片状微米铜粒子的长方形的图，将长方形的长边作为该粒子的长径X。使用多个SEM图像，对50个以上的薄片状微米铜粒子进行该测定，求出长径的平均值Xav。
薄片状微米铜粒子的长宽比可以为4以上、还可以为6以上。长宽比在上述范围内时，通过接合用铜糊料内的薄片状微米铜粒子相对于接合面大致平行地取向，可以抑制烧结接合用铜糊料时的体积收缩，从而易于形成上述本实施方式的烧结金属层。
薄片状微米铜粒子的含量以金属粒子的总质量为基准计可以为1质量％以上且90质量％以下、还可以为10质量％以上且70质量％以下、还可以为20质量％以上且50质量％以下。薄片状微米铜粒子的含量在上述范围内时，易于形成上述本实施方式的烧结金属层。
亚微米铜粒子的含量及薄片状微米铜粒子的含量之和以金属粒子的总质量为基准计可以为80质量％以上。亚微米铜粒子的含量及微米铜粒子的含量之和在上述范围内时，易于形成上述本实施方式的烧结金属层。从进一步发挥上述效果的观点出发，亚微米铜粒子的含量及薄片状微米铜粒子的含量之和以金属粒子的总质量为基准计可以为90质量％以上、还可以为95质量％以上、还可以为100质量％。
薄片状微米铜粒子中，有无表面处理剂的处理并无特别限定。从分散稳定性及耐氧化性的观点出发，薄片状微米铜粒子可以用表面处理剂进行处理。表面处理剂可以在接合时被除去。作为这种表面处理剂，例如可举出棕榈酸、硬脂酸、花生酸、油酸等脂肪族羧酸；对苯二甲酸、苯均四酸、邻苯氧基苯甲酸等芳香族羧酸；鲸蜡醇、硬脂醇、异冰片基环己醇、四乙二醇等脂肪族醇；对苯基苯酚等芳香族醇；辛基胺、十二烷基胺、硬脂胺等烷基胺；硬脂腈、癸腈等脂肪族腈；烷基烷氧基硅烷等硅烷偶联剂；聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、有机硅低聚物等高分子处理材料等。表面处理剂可以单独使用1种，也可组合使用2种以上。
表面处理剂的处理量可以是粒子表面上一分子层以上的量。这种表面处理剂的处理量根据薄片状微米铜粒子的比表面积、表面处理剂的分子量及表面处理剂的最小被覆面积而发生变化。表面处理剂的处理量通常为0.001质量％以上。对于薄片状微米铜粒子的比表面积、表面处理剂的分子量及表面处理剂的最小被覆面，可以利用上述方法求出。
仅由上述亚微米铜粒子制备接合用铜糊料时，由于分散介质伴随干燥的体积收缩及烧结收缩大，因此在接合用铜糊料的烧结时，易于自被接合面剥离，在半导体元件等的接合中，难以获得充分的芯片剪切强度及连接可靠性。通过并用亚微米铜粒子和薄片状微米铜粒子，抑制烧结接合用铜糊料时的体积收缩，从而易于形成上述本实施方式的烧结金属层。
本实施方式的接合用铜糊料中，金属粒子所含的最大径为1μm以上且20μm以下、长宽比小于2的微米铜粒子的含量以最大径为1μm以上且20μm以下、长宽比为4以上的薄片状微米铜粒子总量为基准计，优选为50质量％以下、更优选为30质量％以下。通过限制平均最大径为1μm以上且20μm以下、长宽比小于2的微米铜粒子的含量，接合用铜糊料内的薄片状微米铜粒子易于相对于接合面大致平行地取向，可以更为有效地抑制烧结接合用铜糊料时的体积收缩。由此，易于形成上述本实施方式的烧结金属层。从更易于获得这种效果的角度出发，平均最大径为1μm以上且20μm以下、长宽比小于2的微米铜粒子的含量以最大径为1μm以上且20μm以下、长宽比为4以上的薄片状微米铜粒子总量为基准计，可以为20质量％以下、还可以为10质量％以下。
作为本实施方式的薄片状微米铜粒子，可以使用市售品。作为市售的薄片状微米铜粒子，例如可举出MA-C025(三井金属矿业株式会社制、平均最大径为4.1μm)、3L3(福田金属箔粉工业株式会社制、体积最大径为7.3μm)、1110F(三井金属矿业株式会社制、平均最大径为5.8μm)、2L3(福田金属箔粉工业株式会社制、平均最大径为9μm)。
本实施方式的接合用铜糊料中，作为进行配合的微米铜粒子，可以使用含有最大径为1μm以上且20μm以下、长宽比为4以上的薄片状微米铜粒子，且最大径为1μm以上且20μm以下、长宽比小于2的微米铜粒子的含量以上述薄片状微米铜粒子总量为基准计为50质量％以下、优选为30质量％以下的微米铜粒子。使用市售的薄片状微米铜粒子时，可以选择含有最大径为1μm以上且20μm以下、长宽比为4以上的薄片状微米铜粒子，且最大径为1μm以上且20μm以下、长宽比小于2的微米铜粒子的含量以上述薄片状微米铜粒子总量为基准计为50质量％以下、优选为30质量％以下的粒子。
(除铜粒子以外的其他金属粒子)
作为金属粒子，可以含有除上述亚微米铜粒子及微米铜粒子以外的其他金属粒子，例如可以含有镍、银、金、钯、铂等的粒子。其他的金属粒子的体积平均粒径可以为0.01μm以上且10μm以下、还可以为0.01μm以上5μm以下、还可以为0.05μm以上且3μm以下。含有其他的金属粒子时，其含量从获得充分接合性的观点出发，以金属粒子的总质量为基准计可以小于20质量％、还可以为10质量％以下。也可不含其他的金属粒子。其他金属粒子的形状并无特别限定。
通过含有铜粒子以外的金属粒子，由于可以获得多种金属经固溶或分散而成的烧结金属层，因此改善了烧结金属层的屈服应力、疲劳强度等机械特性，连接可靠性易于提高。另外，通过添加多种金属粒子，所形成的烧结金属层相对于特定的被接合体，接合强度及连接可靠性易于提高。
(分散介质)
分散介质并无特别限定，可以是挥发性的分散介质。作为挥发性的分散介质，例如可举出戊醇、己醇、庚醇、辛醇、癸醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、α-萜品醇、异冰片基环己醇(MTPH)等一元及多元醇类；乙二醇丁基醚、乙二醇苯基醚、二乙二醇甲基醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇丁基醚、二乙二醇异丁基醚、二乙二醇己基醚、三乙二醇甲基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丁基醚、二乙二醇丁基甲基醚、二乙二醇异丙基甲基醚、三乙二醇二甲基醚、三乙二醇丁基甲基醚、丙二醇丙基醚、二丙二醇甲基醚、二丙二醇乙基醚、二丙二醇丙基醚、二丙二醇丁基醚、二丙二醇二甲基醚、三丙二醇甲基醚、三丙二醇二甲基醚等醚类；乙二醇乙基醚乙酸酯、乙二醇丁基醚乙酸酯、二乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇丁基醚乙酸酯、二丙二醇甲基醚乙酸酯(DPMA)、乳酸乙酯、乳酸丁酯、γ-丁内酯、碳酸丙烯酯等酯类；N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺等酰胺；环己酮、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷等脂肪族烃；苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃；具有碳数为1～18的烷基的硫醇类；具有碳数为5～7的环烷基的硫醇类。作为具有碳数为1～18的烷基的硫醇类，例如可举出乙基硫醇、正丙基硫醇、异丙基硫醇、正丁基硫醇、异丁基硫醇、叔丁基硫醇、戊基硫醇、己基硫醇及十二烷基硫醇。作为具有碳数为5～7的环烷基的硫醇类，例如可举出环戊基硫醇、环己基硫醇及环庚基硫醇。
分散介质的含量以金属粒子的总质量为100质量份计，可以为5～50质量份。分散介质的含量在上述范围内时，可以将接合用铜糊料调整至更为适当的粘度，并不易阻碍铜粒子的烧结。
(添加剂)
接合用铜糊料中还可根据需要适当添加非离子系表面活性剂、氟系表面活性剂等润湿性提高剂；有机硅油等消泡剂；无机离子交换体等离子捕获剂等。
(接合用铜糊料的制备)
接合用铜糊料可以将上述亚微米铜粒子、微米铜粒子、其他金属粒子及任意添加剂混合在分散介质中进行制备。还可以在各成分混合后进行搅拌处理。接合用铜糊料可以通过分级操作调整分散液的最大粒径。
接合用铜糊料可以通过预先将亚微米铜粒子、表面处理剂、分散介质混合，进行分散处理，制备亚微米铜粒子的分散液，然后将微米铜粒子、其他金属粒子及任意的添加剂混合进行制备。通过这种顺序，亚微米铜粒子的分散性提高、与微米铜粒子的混合性变好、接合用铜糊料的性能进一步提高。还可以利用分级操作将亚微米铜粒子的分散液中的凝聚物除去。
＜半导体装置及半导体装置的制造方法＞
本实施方式的半导体装置具备第一构件、第二构件、以及将第一构件与第二构件接合的烧结金属层，第一构件及第二构件中的至少一个为半导体元件，其中，烧结金属层具有规定的取向结构、且烧结金属层中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计为65体积％以上。
作为半导体元件，可举出二极管、整流器、晶闸管、MOS门驱动器、电源开关、功率MOSFET、IGBT、肖特基二极管、快恢复二极管等所形成的电源组件、发信号器、放大器、LED组件等。作为除半导体元件以外的构件，可举出引线框、贴有金属板的陶瓷基板(例如DBC)、LED包装等半导体元件搭载用基材，铜带、金属块、端子等给电用构件、放热板、水冷板等。
本实施方式的烧结金属层可以与上述本实施方式的接合体中的烧结金属层是同样的。
本实施方式的半导体装置从之后的工艺适应性、连接可靠性的观点出发，芯片剪切强度可以为10MPa以上、还可以为15MPa以上、还可以为20MPa以上、还可以为30MPa以上。芯片剪切强度可以利用万能型Bond Tester(4000系列、DAGE公司制)等进行测定。
图5为表示本实施方式半导体装置之一例的示意截面图。图5所示的半导体装置110由通过烧结金属层4连接于引线框11a上的半导体元件14、铸模它们的铸模树脂13形成。半导体元件14通过电线12与引线框11b连接。
作为本实施方式的半导体装置，例如可举出二极管、整流器、晶闸管、MOS门驱动器、电源开关、功率MOSFET、IGBT、肖特基二极管、快恢复二极管等形成的电源组件、发信号器、放大器、高亮度LED组件、传感器等。
本实施方式的半导体装置获得高温工作时的高连接可靠性、提高了因高导热率带来的放热性及高的导电性，可以优选用于使用了高放热半导体元件的半导体装置、高温环境下进行工作的半导体装置等。
上述半导体装置可以与上述接合体的制造方法同样地进行制造。即，可举出具备以下工序的方法：准备层叠有第一构件、在该第一构件的自重发挥作用的方向一侧依次为接合用铜糊料及第二构件、第一构件及第二构件中的至少1个为半导体元件的层叠体，在第一构件的自重或在第一构件的自重及受到0.01MPa以下压力的状态下对接合用铜糊料进行烧结的工序。
上述方法在第二构件为半导体元件时，可以减少作为第一构件将金属布线或块体等接合在半导体元件上时对半导体元件造成的损伤。以下说明在半导体元件上接合有金属布线或块体等构件的半导体装置。
作为该半导体装置的一个实施方式，可以举出具备第一电极、与第一电极电连接的半导体元件、以及通过金属布线与半导体元件电连接的第二电极，在半导体元件与金属布线之间、及金属布线与第二电极之间具有含铜的烧结金属层的装置。
图6为表示上述半导体装置之一例的示意截面图。图6所示的半导体装置200具备具有第一电极22及第二电极24的绝缘基板21、通过烧结金属层4接合在第一电极22上的半导体元件23、以及将半导体元件23与第二电极24电连接的金属布线25。金属布线25与半导体元件23、及金属布线25与第二电极24分别通过烧结金属层4接合。另外，半导体元件23通过电线27连接于第三电极26。半导体装置200在绝缘基板21的与搭载有上述电极等的面相反的一侧具备铜板28。半导体装置200的上述结构体被绝缘体29密封。半导体装置200在第一电极22上具有1个半导体元件23，还可以具有2个以上。此时，具有多个的半导体元件23可以分别通过烧结金属层4与金属布线25接合。
图7为表示半导体装置的另一例的示意截面图。图7所示的半导体装置210在半导体元件23与金属布线25之间设有块体30，半导体元件23与块体30、及块体30与金属布线25分别通过烧结金属层4接合，除此之外具有与图6所示的半导体装置200同样的构成。其中，块体30的位置也可适当变更，例如可以设置在第一电极22与半导体元件23之间。
图8为表示半导体装置的另一例的示意截面图。图8所示的半导体装置220在第一电极22上进一步设有半导体元件23及块体30以及将它们接合的烧结金属层4，除此之外具有与图7所示的半导体装置210同样的构成。半导体装置220在第一电极22上具有2个半导体元件，还可以具有3个以上。此时，具有3个以上的半导体元件23可以分别介由块体30通过烧结金属层4与金属布线25接合。其中，块体30的位置可适当变更，例如可以设置在第一电极22与半导体元件23之间。
作为绝缘基板21，例如可举出氧化铝、氮化铝、氮化硅等陶瓷、高导热粒子/树脂复合物、聚酰亚胺树脂、聚马来酰亚胺树脂等。
作为构成第一电极22、第二电极24及第三电极26的金属，例如可举出铜、镍、银、金、钯、铂、铅、锡、钴等。这些金属可以单独使用1种，也可组合使用2种以上。另外，电极还可在与烧结金属层4相接触的面上具有含有上述金属的合金。作为合金中使用的金属，除了上述金属之外，可举出锌、锰、铝、铍、钛、铬、铁、钼等。
作为金属布线，可举出具有带状、板状、立方体状、圆筒状、L字状、コ字状、へ字状等形状的金属框等。作为金属布线的材质，例如可举出银、铜、铁、铝、钼、钨、钽、铌或它们的合金。这些金属布线表面上为了耐氧化及粘接性，还可通过镀覆、溅射等涂覆有镍、铜、金、银等。另外，金属布线的宽度可以为1μm～30μm、厚度可以为20μm～5mm。
作为块体，优选导热性及导电性优异者，例如可以使用银、铜、铁、铝、钼、钨、钽、铌、或它们的合金。在块体表面上，为了耐氧化及粘接性，还可通过镀覆、溅射等涂覆有镍、铜、金、银等。通过在半导体元件上设置块体，放热性进一步提高。块体的数量可以适当变更。
作为绝缘体29，例如可举出硅胶、聚马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂等。
烧结金属层4通过对上述接合用铜糊料进行烧结而成。该烧结金属层4与金属布线25相接触，并含有相对于与金属布线25的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，烧结金属层4中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计可以为65体积％以上。另外，当烧结金属层4与第一电极、第二电极、半导体元件或块体相接触时，烧结金属层4含有相对于与第一电极、第二电极、半导体元件或块体的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，烧结金属层4中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计可以为65体积％以上。
图6～8所示的半导体装置可以用于大容量、要求高可靠性的电源组件中。
图6～8所示的半导体装置例如可以通过具备以下工序的方法制造：准备具备第一电极及第二电极的绝缘基板，在第一电极上从第一电极侧开始依次设置接合用铜糊料、半导体元件、根据需要的接合用铜糊料、块体、接合用铜糊料，在第二电极上设置接合用铜糊料，在半导体元件或块体上的接合用铜糊料及第二电极上的接合用铜糊料上、按照将这些接合用铜糊料相连接的方式配置金属布线的工序；和在各构件的自重或在各构件的自重及受到了0.01MPa以下的压力的状态下对接合用铜糊料进行烧结的工序。
根据这样的制造方法，可以在无加压下制造半导体装置，因此可以在不使具有电桥部的金属布线变形的情况下进行接合，而且即便是在半导体元件上接合面积小于半导体元件的构件时，也可以进一步减轻对半导体元件的损害。
图9为表示半导体装置的又一例的示意截面图。图9所示的半导体装置300具备第一电极22、通过烧结金属层4接合在第一电极22上的半导体元件23、将半导体元件23和第二电极24电连接的金属布线25。金属布线25与半导体元件23、及金属布线25与第二电极24分别通过烧结金属层4接合。另外，半导体元件23通过电线27连接于第三电极26。半导体装置300的上述结构体被密封材料31密封。半导体装置300在第一电极22上具有1个半导体元件23，也可具有2个以上。此时，具有多个的半导体元件23可以分别通过烧结金属层4与金属布线25接合。
图10为表示半导体装置的另一例的示意截面图。图10所示的半导体装置310在半导体元件23与金属布线25之间设有块体30，半导体元件23与块体30、及块体30与金属布线25分别通过烧结金属层4接合，除此之外，具有与图9所示的半导体装置300同样的构成。其中，块体30的位置可以适当变更，例如可以设置在第一电极22与半导体元件23之间。
图11为表示半导体装置的另一例的示意截面图。图11所示的半导体装置320在第一电极22上进一步设有半导体元件23及块体30以及将它们接合的烧结金属层4，除此之外，具有与图10所示的半导体装置310同样的构成。半导体装置320在第一电极22上具有2个半导体元件，也可具有3个以上。此时，具有3个以上的半导体元件23可以分别介由块体30、通过烧结金属层4与金属布线25接合。其中，块体30的位置可以适当变更，例如可以设置在第一电极22与半导体元件23之间。
图9～11所示的第一电极22及第二电极24可以是引线框、铜板、铜-钼烧结体等。
作为密封材料31，例如可举出耐热性固态密封材料、高导热复合物等。
烧结金属层4可以与半导体装置200～220中说明的同样。
图9～11所示的实施方式的半导体装置通过采用引线框等作为第一电极及第二电极，可以用于经小型化的电源组件。这种半导体装置可以与上述半导体装置的制造方法同样地制造。
此外，对具有在半导体元件上接合有块体的结构的半导体装置的另一实施方式进行说明。
作为上述半导体装置，可以举出下述装置，该装置具备第一导热构件、第二导热构件、以及配置在第一导热构件及第二导热构件之间的半导体元件，在第一导热构件与半导体元件之间、及半导体元件与第二导热构件之间中的至少1个之间具有含有铜的烧结金属层。
图12为表示本实施方式的一例的示意截面图。图12所示的半导体装置400具备第一导热构件32、通过烧结金属层4接合在第一导热构件32上的半导体元件23、通过烧结金属层4接合在半导体元件23上的块体30、和通过烧结金属层4接合在块体30上的第二导热构件33。半导体元件23通过电线35连接于电极34。半导体装置400的第一导热构件32与第二导热构件之间被密封材料31密封。半导体装置400具有2个半导体元件，也可具有1个或3个以上，块体的数量也可适当变更。其中，块体30的位置可以适当变更，例如可以设置在第一电极22与半导体元件23之间。
导热构件兼具将自半导体元件23产生的热量释放到外部的功能、及为了将半导体元件与外部电连接而作为电极的功能。这种导热构件例如使用铜、铝、或它们的合金。
烧结金属层4是通过对上述接合用铜糊料进行烧结而成的。该烧结金属层4与第一导热构件32或第二导热构件33相接触，并含有相对于与第一导热构件32或第二导热构件33的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，烧结金属层4中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计可以为65体积％以上。另外，烧结金属层4与半导体元件或块体相接触时，烧结金属层4包含相对于与半导体元件或块体的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，烧结金属层4中的铜的含量以烧结金属层的体积为基准计可以为65体积％以上。
图12所示的半导体装置通过在半导体元件的两面侧具备导热构件，可以具有放热性优异的两面冷却结构。这种半导体装置可以通过具备以下工序的方法制造：准备在第一导热构件上从第一导热构件侧开始依次层叠有接合用铜糊料、半导体元件、接合用铜糊料、块体、接合用铜糊料、第二导热构件的层叠体，在各构件的自重或在各构件的自重及受到0.01MPa以下的压力的状态下将接合用铜糊料烧结的工序。其中，上述层叠体还可以按照与上述相反的顺序层叠。
实施例
以下，通过实施例更为具体地说明本发明。但是，本发明并不限定于以下的实施例。
＜测定条件＞
(1)芯片剪切强度的测定
在铜板(19×25×3mm3)上放置在厚度为70μm的不锈钢板上具有3行3列的3×3mm正方形开口的金属掩模，使用金属刮刀利用型板印刷涂布接合用铜糊料。在经涂布的接合用铜糊料上放置按顺序形成有钛、镍、3×3mm2的被接合面为镍的硅芯片(芯片厚：600μm)，利用小镊子轻轻按压。将其安装在管式炉(株式会社AVC制)中，以1L/min流入氩气，将空气置换成氩气。之后，一边以300ml/min流入氢气，一边升温10分钟，在350℃、10分钟的条件下进行烧结处理，获得铜板和硅芯片通过烧结金属层接合而成的接合体。之后，将氩气换为0.3L/min进行冷却，在50℃以下将接合体取出至空气中。
接合体的接合强度利用芯片剪切强度进行评价。使用安装有1kN的测压元件的万能型Bond Tester(4000系列、DAGE公司制)，以测定速度500μm/s、测定高度100μm将硅芯片在水平方向上挤压，对接合体的芯片剪切强度进行测定。将8个接合体的测定值的平均值作为芯片剪切强度。
(2)烧结金属层中的铜的含量(体积比例)
在厚度1mm的Teflon(注册商标)板中设置15×15mm2的开口。在玻璃板上放置该Teflon(注册商标)板，在开口部中填充接合用铜糊料，利用金属刮刀将自开口溢出的铜糊料除去。取下Teflon(注册商标)板，安装在管式炉中，一边以0.3L/min流入氩气，一边加热至150℃，保持1小时，将溶剂除去。在此状态下，将气体换成氢气300mL/min，升温至350℃，进行烧结处理60分钟，获得烧结金属层。之后，将氩气换为0.3L/min进行冷却，在50℃以下将烧结金属层取出至空气中。将板状的烧结金属层从玻璃板上剥离，利用砂纸(800号)进行研磨，获得10×10mm2的尺寸、表面平坦的板状样品。测定板状样品的纵、横、厚的尺寸，测定板状样品的重量。由这些值求出板状样品的密度，进而根据下述式求出金属铜的体积比例。
烧结金属层中铜的含量(体积％)＝板状样品的密度(g/cm3)/8.96(g/cm3)×100(％)
(3)截面形态学观察
利用样品夹(Samplklip I、Buehler公司制)将接合体固定在杯子内，向周围流入环氧注塑树脂(エポマウント、Refinetec株式会社制)至样品整体被包埋，在真空干燥器内静置，减压1分钟进行脱泡。之后，在室温下放置10小时，将环氧注塑树脂固化，制备样品。使用リファインソーエクセル(Refinetec株式会社制)，在硅芯片附近将样品截断。利用带耐水研磨纸(Carbon Mac Paper、Refinetec株式会社制)的研磨装置(Refine Polisher Hv、Refinetec株式会社制)研削至接合体的中央附近、制出截面。对于经研磨的样品，将多余的环氧注塑树脂削去，制成可以用离子研磨装置进行加工的尺寸。以CP加工模式使用离子研磨装置(IM4000、株式会社日立High-Technologies制)，在氩气流量为0.07～0.1cm3/min、处理时间为120分钟的条件下对经尺寸加工的样品进行截面加工，制成SEM用样品。利用SEM-EDX装置(ESEM XL30、Philips公司制)以15kV的施加电压对该SEM用样品观察烧结金属层截面。
(4)取向有序度的计算
利用Image J(美国国立卫生研究所制)读取在“(3)截面形态学观察”中获得的3000倍的SEM图像。作为SEM图像，使用拍摄有基板或硅芯片与烧结金属层的接合界面的图像。按[T]键、显示ROI Manager窗口，在Show All的勾选框中进行核选。从主窗口选择Straight Line。将为图像上的稠密的连续部的直线状、长方体状、椭圆体状的部分中、内包在该部分内的直线中最大长度者作为长径；将与其正交、内包在该部分内的直线中最大长度者作为厚度时，长径的长度为1μm以上且长径/厚度之比为4以上的情况确定为薄片状结构。利用点击→拖拽从该薄片状结构的截面一端引线至另一端，按[T]键、登录ROI Manager窗口。对于画面上的薄片状结构整体，没有重复地反复该操作。其中，不选择自画面端看、图像被截断的薄片状结构。接着，按ROI Manager窗口内的Measure键。由于Results窗口中显示所测量的角度，因此利用[File]→[Save As]存在文件中。当与基板或硅芯片的接合界面相对于图像偏离水平时，同样地测量其角度。利用Microsoft Excel读取存储结果的文件。当基板或硅芯片与烧结金属层的界面相对于图像偏离水平时，从所测定的各角度中减去接合界面的角度。对于各角度θ，求得cos2θ，求出其平均值＜cos2θ＞，代入到S＝1/2×(3＜cos2θ＞-1)，求出取向有序度S。
将S为0.83以上的情况作为相对于构件与烧结金属层的界面大致平行地取向的薄片状结构为“有”。
(5)薄片状结构的长轴与厚度之比的计算
利用Image J(美国国立卫生研究所制)读取在“截面形态学观察”中获得的5000倍的SEM图像。从主窗口选择Straight Line。利用点击→拖拽从图像下部的刻度(本例中表示5μm的刻度)的一端至一端引直线，从主窗口选择[Analyze]→[Set Scale]，显示Set Scale窗口，在Known Distance：的框中输入「5」、在Unit of length：的框中输入“μm”，点击[OK]按键。按[T]键、显示ROI Manager窗口，在Show All的勾选框中选择核选。利用与(4)相同的方法确定薄片状结构，利用点击→拖拽从图像上的薄片状结构的截面一端引线至另一端，按[T]键、登录ROI Manager窗口。对于画面上的薄片状结构整体，没有重复地反复该操作。其中，不选择自画面端看、图像被截断的薄片状结构。接着，按ROI Manager窗口内的Measure按键。由于Results窗口中显示所测量的长度，因此利用[File]→[Save As]存在文件中。同样地测量图像上的薄片状结构截面的厚度方向长度，存在文件中。利用MicrosoftExcel读取所存储的文件，计算测长结果的平均值。如此，获得薄片状结构的长径平均及薄片状结构的厚度平均。进而，用薄片状结构的长径平均除以板状结构的厚度平均，从而获得“薄片状结构的长轴方向的数均长度与厚度方向的数均长度之比”。
(6)除轻元素外的元素中的铜元素比例
将“(3)截面形态学观察”中获得的SEM用样品安装在SEM-EDX装置中，在10mm的工作距离以内、在Spot：4、施加电压为15kV、5000倍的条件下设定视野，使得画面整体变成烧结金属层，对准焦点，根据需要进行Enigma修正。启动EDX的测定程序“EDX Control”，按积算键，进行5分钟积算。对测定程序中获得的光谱进行鉴定(自动)。此时，将轻元素(Li、Be、B、C、N、O)的峰从检测对象中除外。进而，进行基线设定(自动)，然后进行组成比的计算，对各成分的组成比进行定量，使铜的比例为“除轻元素外的元素中的铜元素比例”。
(7)导热率
使用“(2)金属铜的体积比例”中制作的板状样品，利用激光闪光法(LFA467、Netch公司制)测定热扩散率。通过该热扩散率与利用差示扫描热量测定装置(DSC8500、PerkinElmer公司制)获得的比热容量与“(2)金属铜的体积比例”中求得的密度之积，求出25℃下的银烧结体的导热率[W/(m·K)]。
(8)温度循环连接可靠性试验
与“(1)芯片剪切强度”同样地进行，获得用烧结金属层将铜板(19×25×3mm3)与4×8mm2的被接合面为镍的硅芯片(芯片厚：600μm)接合的接合体。在接合体上涂布粘接性提高材料(HIMAL、日立化成株式会社制)进行干燥后，用固态密封材料(CEL、日立化成株式会社制)进行密封，获得温度循环用试验片。将该温度循环用试验片安装在温度循环试验机(TSA-72SE-W、Espec株式会社制)中，在低温侧：―40℃、15分钟、室温：2分钟、高温侧：200℃、15分钟、除霜循环：自动、循环数：1000个循环的条件下实施温度循环连接可靠性试验。使用超声波探伤装置(Insight-300、Insight株式会社制)，获得温度循环连接可靠性试验前后的烧结金属层与基板或芯片的界面的接合状态的SAT图像，研究有无剥离。接合部的剥离面积小于20面积％以上时，记为良好(○)；20面积％以上时，记为不良(×)。
(9)接合体中薄片状结构的含有比例的测定
利用Image J读取与在(5)中使用者相同的SEM图像，选择[Image]→[Type]→[RGBcolor]。接着，利用[Image]→[Adjust]→[Color Threshold]呼出Threshold Color窗口，在Threshold Color窗口的Brightness曲线中，使明亮度的下限对齐位于分布曲线暗色侧的拐点、使上限为明色侧100％的位置。之后，按Threshold Color窗口的[Select]，选择SEM图像中的金属烧结体部分。在此状态下按[Analyze]→[Measure]，求出烧结体部分的截面积。另一方面，将(5)中鉴定的薄片状结构的长径及厚度相乘，求和，从而求出薄片状结构部分的截面积。由{(薄片状结构部分的截面积)/(烧结体部分的截面积)}×100公式，求出接合体整体中薄片状结构的含有比例(％)。
(实施例1)
将作为分散介质的α-萜品醇(和光纯药工业株式会社制)5.2g及异冰片基环己醇(MTPH、日本Terpene化学株式会社制)6.8g、作为亚微米铜粒子的CH0200(三井金属矿业株式会社制、0.12μm以上且0.8μm以下的铜粒子的含量为95质量％)52.8g混合到塑料瓶中，使用超声波匀浆机(US-600、日本精机株式会社制)进行19.6kHz、600W、1分钟的处理，获得分散液。在该分散液中添加作为薄片状微米铜粒子的MA-C025(三井金属矿业株式会社制、最大径为1μm以上且20μm以下的铜粒子的含量为100质量％)35.2g，利用刮铲进行搅拌至干燥粉消失。将塑料瓶密封，利用自转公转型搅拌装置(Planetary Vacuum Mixer ARV-310、株式会社Shinkey制)以2000rpm搅拌2分钟，在减压下、2000rpm下搅拌2分钟，获得接合用铜糊料。使用该接合用铜糊料，制备接合体，进行各种测定及分析。
(实施例2及3)
除了使用表1中记载的投入量之外，与实施例1同样地获得接合用铜糊料。使用这些接合用铜糊料，制备接合体，进行各种测定及分析。
(实施例4)
作为铜粒子，代替作为薄片状微米铜粒子的MA-C025、使用作为薄片状微米铜粒子的3L3(福田金属箔粉株式会社制、最大径为1μm以上且20μm以下的铜粒子的含量为100质量％)35.2g，除此之外与实施例1同样地获得接合用铜糊料。使用该接合用铜糊料，制备接合体，进行各种测定及分析。
(实施例5)
作为铜粒子，代替作为薄片状微米铜粒子的MA-C025、使用作为薄片状微米铜粒子的1110F(三井金属矿业株式会社制、最大径为1μm以上且20μm以下的铜粒子的含量为100质量％)35.2g，除此之外与实施例1同样地获得接合用铜糊料。使用该接合用铜糊料，制备接合体，进行各种测定及分析。
(实施例6)
作为接合用铜糊料使用与实施例4相同的物质。用钛、镍、金按顺序形成该接合用糊料，使用3×3mm2被接合面为金的硅芯片(芯片厚：600μm)制作接合体，进行“(1)芯片剪切强度的测定”。另外，使用4×8mm2被接合面为金的硅芯片(芯片厚：600μm)进行“(8)温度循环连接可靠性试验”。
(实施例7)
作为接合用铜糊料使用与实施例4相同的物质。用钛、镍、银按顺序形成该接合用糊料，使用3×3mm2被接合面为金的硅芯片(芯片厚：600μm)制作接合体，进行“(1)芯片剪切强度的测定”。另外，使用4×8mm2被接合面为银的硅芯片(芯片厚：600μm)进行“(8)温度循环连接可靠性试验”。
(比较例1)
作为铜粒子，代替作为薄片状微米铜粒子的MA-C025、使用作为拟球状粒子的Cu-HWQ3μm(雾化粉、福田金属箔粉株式会社制)35.2g，除此之外与实施例1同样地获得接合用铜糊料。使用该接合用铜糊料，制备接合体，进行各种测定及分析。
(比较例2～5)
除了表2中记载的组成以外，与实施例1同样地获得接合用铜糊料。使用这些接合用铜糊料，制备接合体，进行各种测定及分析。
(比较例6)
作为铜粒子，代替CH0200、使用作为球状铜粒子的CS-10(50％体积平均粒径1μm、三井金属矿业株式会社制)52.8g，除此之外与实施例1同样地获得接合用铜糊料。使用该接合用铜糊料，制备接合体，进行各种测定及分析。
(比较例7)
在实施例1的接合用铜糊料中添加0.88质量％的醋酸(0.88g)，获得接合用铜糊料。使用该接合用铜糊料，制备接合体，进行各种测定及分析。
(比较例8)
作为铜粒子，代替使用52.8g的CH0200、使用氧化铜粒子(合成品)26.4及26.4g的CH0200，除此之外与实施例1同样地获得接合用铜糊料。使用该接合用铜糊料，制备接合体，进行各种测定及分析。
(比较例9)
将厚度为100μm的薄片状高温铅钎料(93.5Pb5Sn1.5Ag、千住金属工业株式会社制)裁剪为3×3mm2的尺寸。在铜板(19×25×3mm3)上放置具有3.5×3.5mm2开口的碳制夹具，依次将所截断的高温铅钎料和3×3mm2的被接合面为镍的硅芯片(芯片厚：600μm)安装在碳夹具的开口内。在氢烘箱内，在氢气环境、最高温度为350℃的条件下进行加热，用高温铅钎料将铜板与硅芯片接合，获得接合样品。使用该接合样品进行各种测定及分析。
(比较例10)
称量并混合作为银粒子的LM1(Tokusen工业株式会社制)75g和AgC239(福田金属箔粉工业株式会社制)25g、作为分散介质的萜品醇(和光纯药工业株式会制)13.6g、作为添加剂的硬脂酸(新日本理化株式会社制)1g，使用Raikai机混炼15分钟，制作接合用银糊料。使烧成处理条件为在空气中加热至110℃的加热板上保持10分钟、在加热至200℃的加热板上保持60分钟，制作烧结银接合样品，进行各种测定及分析。
将实施例及比较例中制备的接合用糊料的组成示于表1及表2中。另外，将实施例及比较例的测定结果示于表3及表4中。
Figure BDA0001589214720000321
Figure BDA0001589214720000331
Figure BDA0001589214720000341
Figure BDA0001589214720000351
如实施例的结果所示，烧结金属层含有薄片状结构、且烧结金属层中的铜的含量为65体积％以上时，接合体的导热率、芯片剪切强度及连接可靠性优异。图13及图14表示实施例1及实施例4的接合体的SEM图像。可知实施例的接合体中，在铜的烧结体中，具有相对于芯片15或16大致平行地取向的多个薄片状结构的烧结铜1的间隙被铜粒子来源的烧结铜2致密地填埋。实施例中，烧结金属层通过具有薄片状结构，使应力集中分散，另外铜粒子之间牢固且致密地结合，因此获得芯片剪切强度优异的接合体。
另一方面，比较例的接合体的导热率、芯片剪切强度或连接可靠性差。图15～图18表示比较例3及比较例6～8的接合体的SEM图像。由这些结果可知，烧结金属层中的铜的含量低时，空孔3增多，具有薄片状结构的烧结铜1之间的接合变弱、基板及芯片与烧结金属层之间的接合变弱，接合体的导热率、芯片剪切强度或连接可靠性降低。另外，如图17及图18所示，比较例7及8的接合体中，在烧结体中具有薄片状结构的烧结铜1由于未相对于基板17或芯片大致平行地取向，因此应力集中未分散，考虑这也是接合体的导热率、芯片剪切强度或连接可靠性降低的原因。
使用了高温铅钎料的比较例9中，虽然芯片剪切强度及连接可靠性良好，但导热率低。另外，使用了连接用银糊料的比较例10中，虽然导热率及芯片剪切强度良好，但连接可靠性差。这些结果显示，与使用了以往的接合材料的接合体相比，本申请发明的接合体的导热率、芯片剪切强度及连接可靠性优异。
符号说明
1 具有薄片状结构的烧结铜
2 铜粒子来源的烧结铜
3 空孔
4 烧结金属层
5 第一构件
6 第二构件
8 薄片状结构的厚度
9 薄片状结构的长径
10 芯片
11a、11b 引线框
12 电线
13 铸模树脂
14 半导体元件
15 芯片(被接合面：金)、
16 芯片(被接合面：银)
17 基板
100 接合体
110 半导体装置
21 绝缘基板
22 第一电极
23 半导体元件
24 第二电极
25 金属布线
26 第三电极
27 电线
28 铜板
29 绝缘体
30 块体
31 密封材料
32 第一导热构件
33 第二导热构件
34 电极
35 电线
200 半导体装置
210 半导体装置
220 半导体装置
300 半导体装置
310 半导体装置
320 半导体装置
400 半导体装置

Claims (6)

1.一种接合体，其具备第一构件、第二构件、以及将所述第一构件与所述第二构件接合的烧结金属层，
所述烧结金属层含有相对于所述第一构件或所述第二构件与所述烧结金属层的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，
所述薄片状铜粒子来源的结构的通过下述式(1)求出的取向有序度S为0.88以上且1.00以下，所述烧结金属层中的铜的含量以所述烧结金属层的体积为基准计为65体积％以上且90体积％以下；
所述烧结金属层中的所述薄片状铜粒子来源的所述结构的含量为20％～30％；
S＝1/2×(3＜cos2θ＞－1) (1)
式中，θ表示界面与薄片状结构所成的角度、＜cos2θ＞表示多个cos2θ的值的平均值。
2.根据权利要求1所述的接合体，其中，所述第一构件及第二构件中的至少一个在与所述烧结金属层相接触的面上含有选自铜、镍、银、金及钯中的至少1种金属。
3.一种半导体装置，其具备第一构件、第二构件、以及将所述第一构件与所述第二构件接合的烧结金属层，所述第一构件及所述第二构件中的至少一个为半导体元件，其中，
所述烧结金属层含有相对于所述第一构件或所述第二构件与所述烧结金属层的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，
所述薄片状铜粒子来源的结构的通过下述式(1)求出的取向有序度S为0.88以上且1.00以下，
所述烧结金属层中的铜的含量以所述烧结金属层的体积为基准计为65体积％以上且90体积％以下；
所述烧结金属层中的所述薄片状铜粒子来源的所述结构的含量为20％～30％；
S＝1/2×(3＜cos2θ＞－1) (1)
式中，θ表示界面与薄片状结构所成的角度、＜cos2θ＞表示多个cos2θ的值的平均值。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，其芯片剪切强度为30MPa以上，所述芯片剪切强度如下测定：使用安装有1kN的测压元件的万能型Bond Tester，其为4000系列、DAGE公司制，以测定速度500μm/s、测定高度100μm将硅芯片在水平方向上挤压，对接合体的芯片剪切强度进行测定，将8个接合体的测定值的平均值作为芯片剪切强度。
5.一种半导体装置，其具备第一电极、与所述第一电极电连接的半导体元件、以及通过金属布线与所述半导体元件电连接的第二电极，
在所述半导体元件与所述金属布线之间、及所述金属布线与所述第二电极之间具有含铜的烧结金属层；
所述烧结金属层与所述金属布线相接触，并且含有相对于与所述金属布线的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，
所述薄片状铜粒子来源的结构的通过下述式(1)求出的取向有序度S为0.88以上且1.00以下，
所述烧结金属层中的铜的含量以所述烧结金属层的体积为基准计为65体积％以上且90体积％以下；
所述烧结金属层中的所述薄片状铜粒子来源的所述结构的含量为20％～30％；
S＝1/2×(3＜cos2θ＞－1) (1)
式中，θ表示界面与薄片状结构所成的角度、＜cos2θ＞表示多个cos2θ的值的平均值。
6.一种半导体装置，其具备第一导热构件、第二导热构件、以及配置在所述第一导热构件及所述第二导热构件之间的半导体元件，
在所述第一导热构件与所述半导体元件之间、及所述半导体元件与所述第二导热构件之间中的至少一个之间具有含铜的烧结金属层；
所述烧结金属层与所述第一导热构件或所述第二导热构件相接触，并且含有相对于所述第一导热构件或所述第二导热构件的界面大致平行地取向的薄片状铜粒子来源的结构，
所述薄片状铜粒子来源的结构的通过下述式(1)求出的取向有序度S为0.88以上且1.00以下，
所述烧结金属层中的铜的含量以所述烧结金属层的体积为基准计为65体积％以上且90体积％以下；
所述烧结金属层中的所述薄片状铜粒子来源的所述结构的含量为20％～30％；
S＝1/2×(3＜cos2θ＞－1) (1)
式中，θ表示界面与薄片状结构所成的角度、＜cos2θ＞表示多个cos2θ的值的平均值。
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JP7057488B2 (ja) * 2017-09-27 2022-04-20 日亜化学工業株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP7127269B2 (ja) 2017-10-23 2022-08-30 昭和電工マテリアルズ株式会社 部材接続方法
JP6881238B2 (ja) * 2017-10-31 2021-06-02 三菱電機株式会社 半導体モジュール、その製造方法及び電力変換装置
WO2019150449A1 (ja) * 2018-01-30 2019-08-08 日立化成株式会社 半導体装置の製造方法、及びフィルム状接着剤
CN111033703A (zh) * 2018-04-12 2020-04-17 松下知识产权经营株式会社 安装结构体以及纳米粒子安装材料
JP6712620B2 (ja) * 2018-07-26 2020-06-24 Ｊｘ金属株式会社 半導体デバイス
JP2020035965A (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 日立化成株式会社 パワーモジュール
SG11202105564QA (en) * 2018-11-29 2021-06-29 Showa Denko Materials Co Ltd Method for producing bonded object and semiconductor device and copper bonding paste
JP2020084159A (ja) * 2018-11-30 2020-06-04 京セラ株式会社 導電性接着用シート、その製造方法及び半導体装置
SG11202109544SA (en) * 2019-03-29 2021-10-28 Mitsui Mining & Smelting Co Bonding material and bonded structure
JP7484097B2 (ja) * 2019-07-18 2024-05-16 株式会社レゾナック 半導体装置
CN114981937A (zh) * 2020-01-22 2022-08-30 三菱电机株式会社 半导体装置的制造方法
JP7404208B2 (ja) * 2020-09-24 2023-12-25 株式会社東芝 半導体装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005200734A (ja) * 2004-01-19 2005-07-28 Dowa Mining Co Ltd フレーク状銅粉およびその製造法
WO2013125022A1 (ja) * 2012-02-24 2013-08-29 株式会社日立製作所 半導体装置
JP2013239486A (ja) * 2012-05-11 2013-11-28 Hitachi Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2013247060A (ja) * 2012-05-29 2013-12-09 Harima Chemicals Group Inc 導電性金属厚膜形成用材料および導電性金属厚膜の形成方法
JP2014167145A (ja) * 2013-02-28 2014-09-11 Osaka Univ 接合材
JP2014222619A (ja) * 2013-05-14 2014-11-27 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 導電膜
WO2015098658A1 (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 Dic株式会社 金属ナノ粒子を含有する接合用材料

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4928639B1 (zh) 1969-06-17 1974-07-27
JPS506081B1 (zh) 1970-12-09 1975-03-11
JP5293496B2 (ja) * 2000-11-28 2013-09-18 日立化成株式会社 接着剤組成物、接着フィルム及び半導体装置
TWI345938B (en) * 2003-10-17 2011-07-21 Hitachi Metals Ltd Multi-layered ceramic substrate and its production method, and electronic device comprising same
CN100432024C (zh) * 2003-10-31 2008-11-12 株式会社德山 氮化铝接合体及其制造方法
JP2005203734A (ja) * 2003-12-15 2005-07-28 Toshiba Ceramics Co Ltd 金属部材埋設セラミックス品とその製造方法
US20100001237A1 (en) * 2007-03-26 2010-01-07 Fornes Timothy D Method for producing heterogeneous composites
JP5006081B2 (ja) 2007-03-28 2012-08-22 株式会社日立製作所 半導体装置、その製造方法、複合金属体及びその製造方法
JP5011225B2 (ja) 2008-07-09 2012-08-29 ニホンハンダ株式会社 金属製部材用接合剤、金属製部材接合体の製造方法、金属製部材接合体、および電気回路接続用バンプの製造方法
DE102008039828A1 (de) * 2008-08-27 2010-03-04 W.C. Heraeus Gmbh Steuerung der Porosität von Metallpasten für den druckfreien Niedertemperatursinterprozess
JP4928639B2 (ja) 2010-03-15 2012-05-09 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 接合材およびそれを用いた接合方法
JP4795483B1 (ja) 2010-04-12 2011-10-19 ニホンハンダ株式会社 金属製部材接合体の製造方法および金属製部材接合体
DE102011109226A1 (de) * 2011-08-02 2013-02-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsschicht mit einem Sintermaterial, Verwendung einer Mischung zur Herstellung einer Verbindungsschicht, Verbindungsschicht mit einem Sintermaterial und Bauelement mit einer Verbindungsschicht
KR101855179B1 (ko) * 2011-12-21 2018-05-09 삼성전자 주식회사 질환 진단을 위한 최적의 진단 요소 셋 결정 장치 및 방법
US20130256894A1 (en) 2012-03-29 2013-10-03 International Rectifier Corporation Porous Metallic Film as Die Attach and Interconnect
JP6303392B2 (ja) * 2013-10-22 2018-04-04 日立化成株式会社 銀ペースト及びそれを用いた半導体装置、並びに銀ペーストの製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005200734A (ja) * 2004-01-19 2005-07-28 Dowa Mining Co Ltd フレーク状銅粉およびその製造法
WO2013125022A1 (ja) * 2012-02-24 2013-08-29 株式会社日立製作所 半導体装置
JP2013239486A (ja) * 2012-05-11 2013-11-28 Hitachi Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2013247060A (ja) * 2012-05-29 2013-12-09 Harima Chemicals Group Inc 導電性金属厚膜形成用材料および導電性金属厚膜の形成方法
JP2014167145A (ja) * 2013-02-28 2014-09-11 Osaka Univ 接合材
JP2014222619A (ja) * 2013-05-14 2014-11-27 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 導電膜
WO2015098658A1 (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 Dic株式会社 金属ナノ粒子を含有する接合用材料

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