KR20210096147A - 접합체 및 반도체 장치의 제조 방법, 및 접합용 구리 페이스트 - Google Patents

접합체 및 반도체 장치의 제조 방법, 및 접합용 구리 페이스트 Download PDF

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히데오 나카코
모토히로 네기시
치에 스가마
요시노리 에지리
유이치 야나카
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    • H01L2224/83401—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/83411—Tin [Sn] as principal constituent
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    • H01L2224/83401—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/83416—Lead [Pb] as principal constituent
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    • H01L2224/83417—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/83418—Zinc [Zn] as principal constituent
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    • H01L2224/83417—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/83424—Aluminium [Al] as principal constituent
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    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83439—Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/834—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83444—Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/834—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83447—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83449—Manganese [Mn] as principal constituent
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    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83455—Nickel [Ni] as principal constituent
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    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83457—Cobalt [Co] as principal constituent
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    • H01L2224/8346—Iron [Fe] as principal constituent
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Abstract

본 발명의 일 양태는, 제1 부재, 접합용 구리 페이스트, 및 제2 부재가 이 순서로 적층되어 있는 적층체를 준비하는 공정과, 접합용 구리 페이스트를, 0.1~1MPa의 압력을 받은 상태에서 소결하는 공정을 구비하고, 접합용 구리 페이스트는, 금속 입자 및 분산매를 함유하며, 금속 입자의 함유량이, 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 50질량% 이상이고, 금속 입자가, 상기 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 95질량% 이상의 서브 마이크로 구리 입자를 함유하는, 접합체의 제조 방법을 제공한다.

Description

접합체 및 반도체 장치의 제조 방법, 및 접합용 구리 페이스트
본 발명은, 접합체 및 반도체 장치의 제조 방법, 및 접합용 구리 페이스트에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조할 때, 반도체 소자와 리드 프레임 등(지지 부재)을 접합시키기 위하여, 다양한 접합재가 이용되고 있다. 반도체 장치 중에서도, 150℃ 이상의 고온에서 동작시키는 파워 반도체, LSI 등의 접합에는, 접합재로서 고융점납 땜납이 이용되어 왔다. 최근, 반도체 소자의 고용량화 및 공간 절약화에 의하여 동작 온도가 고융점납 땜납의 융점 근처까지 상승하고 있어, 접속 신뢰성을 확보하는 것이 어려워지고 있다. 한편, RoHS 규제 강화에 따라, 납을 함유하지 않는 접합재가 요구되고 있다.
지금까지도, 납땜납 이외의 재료를 이용한 반도체 소자의 접합이 검토되고 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 1에는, 은 나노 입자를 저온 소결시켜, 소결 은층을 형성하는 기술이 제안되고 있다. 이와 같은 소결 은은 파워 사이클에 대한 접속 신뢰성이 높은 것이 알려져 있다(비특허문헌 1).
또 다른 재료로서, 구리 입자를 소결시켜, 소결 구리층을 형성하는 기술도 제안되고 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 2에는, 반도체 소자와 전극을 접합하기 위한 접합재로서, 산화 제2 구리 입자 및 환원제를 포함하는 접합용 페이스트가 개시되어 있다. 또, 하기 특허문헌 3에는, 구리 나노 입자와, 구리 마이크로 입자 혹은 구리 서브 마이크로 입자, 혹은 그들 양방을 포함하는 접합재가 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공보 제4928639호 특허문헌 2: 일본 특허공보 제5006081호 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2014-167145호
비특허문헌 1: R. Khazaka, L. Mendizabal, D. Henry: J. ElecTron. Mater, 43(7), 2014, 2459-2466
상기 특허문헌 1에 기재된 방법은, 높은 접속 신뢰성을 얻기 위해서는 소결 은층의 치밀화가 필수이기 때문에, 가압을 수반하는 열압착 프로세스가 필요해진다. 상기 특허문헌 1에서는, 5MPa로 가압하고 있어, 열가압 장치에 의한 가압이 필요해지며, 이와 같은 열압착 프로세스를 행하는 경우, 생산 효율의 저하, 수율의 저하 등의 과제가 있다. 또한, 은 나노 입자를 이용하는 경우, 은에 의한 재료 비용의 현저한 증가 등이 문제가 된다.
상기 특허문헌 2에 기재된 방법은, 산화 구리로부터 구리로 환원할 때의 체적 수축을 열압착 프로세스에 의하여 회피하고 있다. 열압착 프로세스에서, 산화 구리로부터 구리로 환원할 때의 두께 방향의 체적 수축은 회피 가능하지만, 산화 구리 입자 자체가 구리로의 환원 시에 체적 수축하기 때문에, 면방향의 체적 수축을 억제하는 것은 어렵고, 소결 구리층으로 이루어지는 접합층 내부의 크랙이 문제가 될 수 있다.
상기 특허문헌 3에 기재된 방법은, 무가압으로 소결을 행하고 있지만, 이하의 점에서 실용에 제공하기에는 아직 충분하지 않다. 즉, 구리 나노 입자는 산화 억제 및 분산성의 향상을 위하여 보호제로 표면을 수식할 필요가 있지만, 구리 나노 입자는 비표면적이 크기 때문에, 구리 나노 입자를 주성분으로 하는 접합재에 있어서는 표면 보호제의 배합량이 증가하는 경향이 있다. 또, 분산성을 확보하기 위하여 분산매의 배합량이 증가하는 경향이 있다. 그 때문에, 상기 특허문헌 3에 기재된 접합재는, 보관 또는 도공 등의 공급 안정성을 위하여, 표면 보호제 또는 분산매의 비율을 크게 하고 있다. 이로써 소결 시의 체적 수축이 커지기 쉽고, 또 소결 후의 치밀도가 저하되기 쉬운 경향이 있어 소결체 강도의 확보가 어렵다.
본 발명은, 고압에서의 접합이 불필요하면서, 접합 강도가 우수한 접합체를 얻을 수 있는, 접합체의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 추가로, 당해 제조 방법에 적합하고, 또한, 도포성이 우수한 접합용 구리 페이스트를 제공하는 것도 목적으로 한다.
본 발명은, 제1 부재, 접합용 구리 페이스트, 및 제2 부재가 이 순서로 적층되어 있는 적층체를 준비하는 공정과, 접합용 구리 페이스트를, 0.1~1MPa의 압력을 받은 상태에서 소결하는 공정을 구비하고, 접합용 구리 페이스트는, 금속 입자 및 분산매를 함유하며, 금속 입자의 함유량이, 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 50질량% 이상이고, 금속 입자가, 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 95질량% 이상의 서브 마이크로 구리 입자를 함유하는, 접합체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또, 제1 부재, 접합용 구리 페이스트, 및 제2 부재가 이 순서로 적층되어 있는 적층체를 준비하는 공정과, 접합용 구리 페이스트를, 0.1~1MPa의 압력을 받은 상태에서 소결하는 공정을 구비하고, 제1 부재 및 제2 부재 중 적어도 일방은 반도체 소자이며, 접합용 구리 페이스트는, 금속 입자 및 분산매를 함유하고, 금속 입자의 함유량이, 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 50질량% 이상이며, 금속 입자가, 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 95질량% 이상의 서브 마이크로 구리 입자를 함유하는, 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 접합체의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 특별한 열가압 장치를 이용하는 것 등에 의한 고압에서의 접합이 불필요함에도 불구하고, 접합 강도가 우수한 접합체 및 반도체 장치를 얻을 수 있다. 이와 같은 효과가 얻어지는 이유로서는, 접합용 구리 페이스트에 서브 마이크로 구리 입자를 이용함으로써, 서브 마이크로 구리 입자의 표면 보호제 및/또는 접합용 구리 페이스트의 분산매에 기인하는 소결 시의 체적 수축을 충분히 억제할 수 있는 것을 들 수 있다. 소결 시의 체적 수축이 억제되기 때문에, 접합용 구리 페이스트를 고온하에서 소결하는 것이 가능해져, 결과적으로, 소결체 강도의 확보 및 피착면과의 접합력 향상이 달성된다고 생각된다. 또, 이 제조 방법에 의하면, 고가의 구리 나노 입자를 주성분으로 하는 접합재를 사용하는 경우에 비하여, 보다 저가이고 또한 안정적으로 접합체 및 반도체 장치를 제조할 수 있다. 이로써, 생산 안정성을 더 높이는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조되는 접합체는, 열전도율이 우수한 구리의 소결체를 구비함으로써, 부재의 방열성도 우수한 것이 될 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 얻어지는 반도체 장치는, 충분한 접합력을 갖고, 열전도율 및 융점이 높은 구리의 소결체를 구비함으로써, 충분한 다이 시어 강도를 갖고, 접속 신뢰성이 우수함과 함께, 파워 사이클 내성도 우수한 것이 될 수 있다.
본 발명은 또, 금속 입자 및 분산매를 함유하며, 금속 입자의 함유량이, 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 50질량% 이상이고, 금속 입자가, 금속 입자의 전체량을 기준으로 하여, 95질량% 이상의 서브 마이크로 구리 입자를 함유하는, 접합용 구리 페이스트를 제공한다.
상기의 접합용 구리 페이스트는, 소결 시의 체적 수축이 일어나기 어렵기 때문에, 고압에서의 가압을 행하지 않아도, 접합 강도가 우수한 접합체를 제조할 수 있다.
금속 입자가, 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 5질량% 이하의 마이크로 구리 입자를 함유해도 된다.
접합용 구리 페이스트에 있어서 접합용 구리 페이스트의 25℃에 있어서의 점도가 0.8~40000Pa·s여도 된다. 이로써, 도포에 의한 제조를 용이하게 하면서, 또한, 강도가 우수한 접합체 또는 반도체 장치를 얻는 것이 가능해진다.
접합용 구리 페이스트에 있어서, 분산매가, 알코올류 및 에터류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이어도 된다. 이로써, 접합용 구리 페이스트의 도포성을 더 우수한 것으로 할 수 있다.
접합용 구리 페이스트에 있어서, 서브 마이크로 구리 입자의 애스펙트비가 5 이하여도 된다. 이로써, 가압 공정 시에 서브 마이크로 입자가 불균일한 방향으로 나열되는 것이 억제되어, 접합체에 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, 고압에서의 접합이 불필요하면서, 접합 강도가 우수한 접합체를 얻을 수 있는, 접합체의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 발명에 의하면, 추가로, 당해 제조 방법에 적합하고, 또한, 도포성이 우수한 접합용 구리 페이스트를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 관한 접합체의 제조 방법을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 일 실시형태에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 모식 단면도이다.
도 3은 실시예 1의 접합체의 단면의 SEM상이다.
도 4는 실시예 2의 접합체의 단면의 SEM상이다.
도 5는 비교예 3의 접합체의 단면의 SEM상이다.
이하, 도면을 적절히 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, "본 실시형태"라고 한다.)에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명은, 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
<접합체의 제조 방법>
도 1은, 일 실시형태에 관한 접합체의 제조 방법을 나타내는 모식 단면도이다. 일 실시형태에 관한 접합체의 제조 방법은, 제1 부재, 접합용 구리 페이스트, 및 제2 부재가 이 순서로 적층되어 있는 적층체를 준비하는 공정(준비 공정)과, 접합용 구리 페이스트를, 0.1~1MPa의 압력을 받은 상태에서 소결하는 공정(소결 공정)을 구비한다.
[준비 공정]
준비 공정은, 일 실시형태에 있어서, 적층체를 제작하는 공정이어도 된다. 준비 공정에서는, 먼저, 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 부재(2), 및 제2 부재(3)를 준비한다.
(제1 부재 및 제2 부재)
제1 부재(2) 및 제2 부재(3)로서는, 예를 들면, IGBT, 다이오드, 쇼트키 배리어 다이오드, MOS-FET, 사이리스터, 로직, 센서, 아날로그 집적 회로, LED, 반도체 레이저, 발신기 등의 반도체 소자, 리드 프레임, 금속판 첩부 세라믹스 기판(예를 들면 DBC), LED 패키지 등의 반도체 소자 탑재용 기재, 구리 리본, 금속 블록, 단자 등의 급전용 부재, 방열판, 수랭판 등을 들 수 있다.
제1 부재(2) 및 제2 부재(3)는, 후술하는 접합용 구리 페이스트와 접하는 면(2a, 3a)에 금속을 포함하고 있어도 된다. 금속으로서는, 예를 들면, 구리, 니켈, 은, 금, 팔라듐, 백금, 납, 주석, 코발트 등을 들 수 있다. 금속은, 1종이 단독으로 사용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용되어도 된다. 또, 접합용 구리 페이스트와 접하는 면(2a, 3a)은, 상기 금속을 포함하는 합금이어도 된다. 합금에 이용되는 금속으로서는, 상기 금속 외에, 아연, 망가니즈, 알루미늄, 베릴륨, 타이타늄, 크로뮴, 철, 몰리브데넘 등을 들 수 있다. 소결체와 접하는 면에 금속을 포함하는 부재로서는, 예를 들면, 각종 금속 도금을 갖는 부재, 와이어, 금속 도금을 갖는 칩, 히트 스프레더, 금속판이 첩부된 세라믹스 기판, 각종 금속 도금을 갖는 리드 프레임 또는 각종 금속으로 이루어지는 리드 프레임, 구리판, 구리박을 들 수 있다.
다음으로, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)의 사이에, 접합용 구리 페이스트(1)를 배치하여, 도 1의 (c)에 나타내는 바와 같은, 제1 부재(2), 접합용 구리 페이스트(1), 및 제2 부재(3)가 이 순서로 적층되어 있는 적층체(4)를 제작한다. 접합용 구리 페이스트(1)에 대한 상세는 후술한다.
적층체(4)를 제작하기 위해서는, 예를 들면 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제2 부재(3)의 필요한 부분에 접합용 구리 페이스트(1)를 마련하고, 이어서 접합용 구리 페이스트(1) 상에 제1 부재(2)를 배치한다. 적층체(4)를 제작하는 방법은 도 1의 (b)에 나타내는 방법에 한정되지 않고, 제1 부재(2)의 필요한 부분에 접합용 구리 페이스트(1)를 마련하며, 접합용 구리 페이스트(1)가 마련된 제1 부재(2)를 제2 부재(3) 상에 배치해도 된다.
접합용 구리 페이스트(1)를, 제2 부재(3) 또는 제1 부재(2)의 필요한 부분에 마련하는 방법으로서는, 접합용 구리 페이스트를 퇴적시키는 방법이면 된다. 이와 같은 방법으로서는, 예를 들면, 스크린 인쇄, 전사 인쇄, 오프셋 인쇄, 제트 프린팅법, 디스펜서, 제트 디스펜서, 니들 디스펜서, 콤마 코터, 슬릿 코터, 다이코터, 그라비어 코터, 슬릿 코터, 볼록판 인쇄, 오목판 인쇄, 그라비어 인쇄, 스텐실 인쇄, 소프트 리소그래프, 바 코터, 애플리케이터, 입자 퇴적법, 스프레이 코터, 스핀 코터, 딥 코터, 전착 도장 등을 이용할 수 있다.
접합용 구리 페이스트(1)의 두께는, 1μm 이상 1000μm 이하여도 되고, 10μm 이상 500μm 이하여도 되며, 50μm 이상 200μm 이하여도 되고, 10μm 이상 3000μm 이하여도 되며, 15μm 이상 500μm 이하여도 되고, 20μm 이상 300μm 이하여도 되며, 5μm 이상 500μm 이하여도 되고, 10μm 이상 250μm 이하여도 되며, 15μm 이상 150μm 이하여도 된다.
제1 부재(2)를 접합용 구리 페이스트(1) 상에 배치하는 방법, 또는 접합용 구리 페이스트(1)가 마련된 제1 부재(2)를 제2 부재(3) 상에 배치하는 방법은, 예를 들면, 칩 마운터, 플립 칩 본더, 카본제 또는 세라믹스제의 위치 결정 지그 등을 이용해도 된다.
(접합용 구리 페이스트)
접합용 구리 페이스트(1)는, 금속 입자 및 분산매를 함유한다.
금속 입자는, 서브 마이크로 구리 입자를, 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 95질량% 이상 함유한다. 서브 마이크로 구리 입자는 양호한 소결성을 갖기 때문에, 구리 나노 입자를 주로 이용한 접합재에 보이는 고가의 합성 비용, 양호하지 않은 분산성, 소결 후의 체적 수축의 저하 등의 과제를 저감시킬 수 있다.
본 명세서에 있어서, 서브 마이크로 구리 입자는, 체적 평균 입경이 0.12μm 이상 0.8μm 이하인 구리 입자이다.
또한, 본 명세서에 있어서 체적 평균 입경이란, 50% 체적 평균 입경을 의미한다. 구리 입자의 체적 평균 입경을 구하는 경우, 원료가 되는 구리 입자, 또는 접합용 구리 페이스트로부터 휘발 성분을 제거한 건조 구리 입자를 분산제를 이용하여 분산매에 분산시킨 것을, 광산란법 입도 분포 측정 장치(예를 들면, 나노 입자경 분포 측정 장치(SALD-7500nano, 주식회사 시마즈 세이사쿠쇼제))로 측정하는 방법 등에 의하여 구할 수 있다. 광산란법 입도 분포 측정 장치를 이용하는 경우, 분산매로서는, 헥세인, 톨루엔, α-터피네올, 순수 등을 이용할 수 있다.
서브 마이크로 구리 입자의 체적 평균 입경은, 서브 마이크로 구리 입자의 합성 비용의 억제, 양호한 분산성, 표면 처리제의 사용량의 억제와 같은 효과가 얻어지는 관점에서, 바람직하게는 0.15μm 이상, 보다 바람직하게는 0.2μm 이상, 더 바람직하게는 0.2μm 이상, 특히 바람직하게는 0.3μm 이상이며, 서브 마이크로 구리 입자의 소결성을 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 0.6μm 이하, 보다 바람직하게는 0.5μm 이하, 더 바람직하게는 0.45μm 이하이다.
서브 마이크로 구리 입자의 평균 2차 입경은, 0.12μm 이상, 또는 0.15μm 이상이어도 되고, 0.8μm 이하여도 된다. 본 명세서에 있어서의 서브 마이크로 구리 입자의 평균 2차 입경은, 최대 입경이며, 예를 들면, 서브 마이크로 구리 입자, 또는 접합용 구리 페이스트(1)로부터 휘발 성분을 제거한 건조 구리 입자를, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의하여 관찰하는 방법에 의하여 구해진다.
서브 마이크로 구리 입자의 형상이 구상이 아닌 경우는, 이하의 방법에 의하여 평균 2차 입경(최대 입경)을 구할 수 있다. 즉, 구리 입자의 분말을, SEM용의 카본 테이프 상에 스패출러로 올려, SEM용 샘플로 한다. 이 SEM용 샘플을 SEM 장치에 의하여 10000배로 관찰한다. 이 SEM상의 구리 입자에 외접(外接)하는 직사각형을 화상 처리 소프트웨어에 의하여 작도하여, 직사각형의 장변을 그 입자의 장경으로 한다. 이 장경을 최대 입경으로 한다.
서브 마이크로 구리 입자의 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니다. 서브 마이크로 구리 입자의 형상으로서는, 예를 들면, 구상, 괴상(塊狀), 바늘상, 플레이크상, 대략 구상 및 이들의 응집체를 들 수 있다. 분산성 및 충전성의 관점에서, 서브 마이크로 구리 입자의 형상은, 구상, 대략 구상, 플레이크상이어도 된다. 서브 마이크로 구리 입자는, 접합용 구리 페이스트를 소결시켰을 때에 보이드의 발생을 억제하는 관점에서는, 바람직하게는 구상 또는 대략 구상이다. 본 명세서에 있어서, "플레이크상"이란, 판상, 인편상(鱗片狀) 등의 평판상의 형상을 포함한다.
서브 마이크로 구리 입자의 애스펙트비는, 분산성, 충전성의 관점, 및 소결 후의 보이드를 억제하는 관점에서, 바람직하게는 5 이하이다. 서브 마이크로 구리 입자의 애스펙트비는, 동일한 관점에서, 보다 바람직하게는 3 이하, 더 바람직하게는 1.5 이하이다. 본 명세서에 있어서, "애스펙트비"란, 입자의 장변/두께를 나타낸다. 입자의 장변 및 두께의 측정은, 예를 들면, 서브 마이크로 구리 입자의 SEM상으로부터 구할 수 있다.
서브 마이크로 구리 입자는, 특정의 표면 처리제로 처리되어 있어도 된다. 표면 처리제로서는, 예를 들면, 탄소수 8~16의 유기산을 들 수 있다. 탄소수 8~16의 유기산으로서는, 예를 들면, 카프릴산, 메틸헵탄산, 에틸헥산산, 프로필펜탄산, 펠라곤산, 메틸옥탄산, 에틸헵탄산, 프로필헥산산, 카프르산, 메틸노난산, 에틸옥탄산, 프로필헵탄산, 뷰틸헥산산, 운데칸산, 메틸데칸산, 에틸노난산, 프로필옥탄산, 뷰틸헵탄산, 라우르산, 메틸운데칸산, 에틸데칸산, 프로필노난산, 뷰틸옥탄산, 펜틸헵탄산, 트라이데칸산, 메틸도데칸산, 에틸운데칸산, 프로필데칸산, 뷰틸노난산, 펜틸옥탄산, 미리스트산, 메틸트라이데칸산, 에틸도데칸산, 프로필운데칸산, 뷰틸데칸산, 펜틸노난산, 헥실옥탄산, 펜타데칸산, 메틸테트라데칸산, 에틸트라이데칸산, 프로필도데칸산, 뷰틸운데칸산, 펜틸데칸산, 헥실노난산, 팔미트산, 메틸펜타데칸산, 에틸테트라데칸산, 프로필트라이데칸산, 뷰틸도데칸산, 펜틸운데칸산, 헥실데칸산, 헵틸노난산, 메틸사이클로헥세인카복실산, 에틸사이클로헥세인카복실산, 프로필사이클로헥세인카복실산, 뷰틸사이클로헥세인카복실산, 펜틸사이클로헥세인카복실산, 헥실사이클로헥세인카복실산, 헵틸사이클로헥세인카복실산, 옥틸사이클로헥세인카복실산, 노닐사이클로헥세인카복실산 등의 포화 지방산; 옥텐산, 노넨산, 메틸노넨산, 데센산, 운데센산, 도데센산, 트라이데센산, 테트라데센산, 미리스트올레산, 펜타데센산, 헥사데센산, 팔미트올레산, 사비엔산 등의 불포화 지방산; 테레프탈산, 파이로멜리트산, o-페녹시벤조산, 메틸벤조산, 에틸벤조산, 프로필벤조산, 뷰틸벤조산, 펜틸벤조산, 헥실벤조산, 헵틸벤조산, 옥틸벤조산, 노닐벤조산 등의 방향족 카복실산을 들 수 있다. 유기산은, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 이와 같은 유기산과 상기 서브 마이크로 구리 입자를 조합함으로써, 서브 마이크로 구리 입자의 분산성과 소결 시에 있어서의 유기산의 탈리성을 양립할 수 있는 경향이 있다.
표면 처리제의 처리량은, 서브 마이크로 구리 입자의 표면에 1분자층~3분자층 부착하는 양이어도 된다. 이 양은, 서브 마이크로 구리 입자의 표면에 부착된 분자층수 (n)과, 서브 마이크로 구리 입자의 비표면적 (Ap)(단위 m2/g)와, 표면 처리제의 분자량 (Ms)(단위 g/mol)와, 표면 처리제의 최소 피복 면적 (SS)(단위 m2/개)와, 아보가드로수 (NA)(6.02×1023개)로부터 산출할 수 있다. 구체적으로는, 표면 처리제의 처리량은, 표면 처리제의 처리량(질량%)={(n·Ap·Ms)/(SS·NA+n·Ap·Ms)}×100%의 식에 따라 산출된다.
서브 마이크로 구리 입자의 비표면적은, 건조시킨 서브 마이크로 구리 입자를 BET 비표면적 측정법으로 측정함으로써 산출할 수 있다. 표면 처리제의 최소 피복 면적은, 표면 처리제가 직쇄 포화 지방산인 경우, 2.05×10-19m2/1분자이다. 그 이외의 표면 처리제의 경우에는, 예를 들면, 분자 모델로부터의 계산, 또는 "화학과 교육"(우에다 가쓰히로, 이나후쿠 스미오, 모리 이와오, 40(2), 1992, p114-117)에 기재된 방법으로 측정할 수 있다. 표면 처리제의 정량 방법의 일례를 나타낸다. 표면 처리제는, 접합용 구리 페이스트로부터 분산매를 제거한 건조 분말의 열탈리 가스·가스 크로마토그래피 질량 분석계에 의하여 동정할 수 있고, 이로써 표면 처리제의 탄소수 및 분자량을 결정할 수 있다. 표면 처리제의 탄소분 비율은, 탄소분 분석에 의하여 분석할 수 있다. 탄소분 분석법으로서는, 예를 들면, 고주파 유도 가열로 연소/적외선 흡수법을 들 수 있다. 동정된 표면 처리제의 탄소수, 분자량 및 탄소분 비율로부터 상기 식에 의하여 표면 처리제량을 산출할 수 있다.
표면 처리제의 상기 처리량은, 0.07질량% 이상 2.1질량% 이하여도 되고, 0.10질량% 이상 1.6질량% 이하여도 되며, 0.2질량% 이상 1.1질량% 이하여도 된다.
서브 마이크로 구리 입자가 표면 처리제로 처리되어 있는 경우, 표면 처리가 되어 있지 않은 구리 입자(예를 들면 산화 제2 구리(CuO), 산화 제1 구리(Cu2O))를 이용하는 것보다, 소결 시의 체적 수축이 억제되어, 접합 강도를 보다 더 높이는 것이 가능해진다. 이것은, 분산매와, 산화 구리의 환원에 기인하는 소결 시의 체적 수축이 억제되기 때문이다. 서브 마이크로 구리 입자에 포함되는 탄소분은 0.5~1질량% 정도이며, 소결 시의 체적 수축은 적어지기 때문에, 표면 처리제에 기인하는 소결 시의 체적 수축이 발생했다고 해도, 접합체에 있어서의 접합 강도를 확보하기 쉽다.
본 실시형태에 관한 서브 마이크로 구리 입자로서는, 시판되고 있는 것을 이용할 수 있다. 시판되고 있는 서브 마이크로 입자로서는, 예를 들면, CH-0200(미쓰이 긴조쿠 고교 주식회사제, 체적 평균 입경 0.36μm), HT-14(미쓰이 긴조쿠 고교 주식회사제, 체적 평균 입경 0.41μm), CT-500(미쓰이 긴조쿠 고교 주식회사제, 체적 평균 입경 0.72μm), Tn-Cu100(다이요 닛산 주식회사제, 체적 평균 입경 0.12μm)을 들 수 있다.
서브 마이크로 구리 입자의 함유량은, 고압에서의 접합을 행하지 않아도 접합 강도가 우수한 접합체를 얻기 쉽게 하는 관점, 및 접합용 구리 페이스트의 도포성이 보다 우수한 관점에서, 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 95질량% 이상이다. 서브 마이크로 구리 입자의 함유량은, 동일한 관점에서, 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 96질량% 이상, 98질량% 이상, 또는 99질량% 이상이어도 되고, 100질량%여도 된다. 특히, 접합용 구리 페이스트를 반도체 소자의 접합에 이용하는 경우, 서브 마이크로 구리 입자의 함유량이 상기 범위 내이면, 반도체 장치가 양호한 다이 시어 강도 및 접속 신뢰성을 나타내는 경향이 있다.
서브 마이크로 구리 입자의 함유량은, 고압에서의 접합을 행하지 않아도 접합 강도가 우수한 접합체를 얻기 쉽게 하는 관점, 및 접합용 구리 페이스트의 도포성이 보다 우수한 관점에서, 접합용 구리 페이스트 전체량을 기준으로 하여, 바람직하게는 40질량% 이상, 보다 바람직하게는 50질량% 이상, 더 바람직하게는 70질량% 이상이고, 또, 바람직하게는 95질량% 이하, 보다 바람직하게는 92질량% 이하, 더 바람직하게는 80질량% 이하이다.
금속 입자는, 서브 마이크로 구리 입자 이외에, 마이크로 구리 입자를 더 함유해도 된다. 본 명세서에 있어서, 마이크로 구리 입자는, 체적 평균 입경이 2μm 이상 50μm 이하인 구리 입자이다. 체적 평균 입경의 측정 방법은, 상술한 서브 마이크로 구리 입자에 있어서의 측정 방법과 동일하다.
마이크로 구리 입자의 함유량은, 고압에서의 접합을 행하지 않아도 접합 강도가 우수한 접합체를 얻기 쉽게 하는 관점, 및 접합용 구리 페이스트의 도포성이 보다 우수한 관점에서, 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5질량% 이하, 보다 바람직하게는 3질량% 이하, 더 바람직하게는 1질량% 이하이다. 금속 입자는, 마이크로 구리 입자를 함유하지 않아도 된다.
금속 입자는, 상술한 구리 입자 이외의 다른 금속 입자를 포함하고 있어도 되고, 예를 들면, 아연, 니켈, 은, 금, 팔라듐, 백금 등의 입자를 포함하고 있어도 된다. 그 외의 금속 입자는, 체적 평균 입경이 0.01μm 이상 10μm 이하여도 되고, 0.01μm 이상 5μm 이하여도 되며, 0.05μm 이상 3μm 이하여도 된다. 그 외의 금속 입자를 포함하고 있는 경우, 그 함유량은, 충분한 접합성을 얻는다는 관점에서, 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 5질량% 이하, 3질량% 이하, 또는 1질량% 이하여도 된다. 그 외의 금속 입자는, 포함되지 않아도 된다. 그 외의 금속 입자의 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니다.
구리 입자 이외의 금속 입자를 포함함으로써, 복수 종의 금속이 고용(固溶) 또는 분산된 소결체를 얻을 수 있기 때문에, 소결체의 항복 응력, 피로 강도 등의 기계적인 특성이 개선되어, 접속 신뢰성이 향상되기 쉽다. 또, 복수 종의 금속 입자를 첨가함으로써, 접합용 구리 페이스트(1)의 소결체는, 특정의 피착체에 대하여 충분한 접합 강도를 가질 수 있다. 접합용 구리 페이스트(1)를 반도체 소자의 접합에 이용하는 경우는 반도체 장치의 다이 시어 강도 및 접속 신뢰성이 향상되기 쉽다.
금속 입자의 함유량은, 고압에서의 접합을 행하지 않아도 접합 강도가 우수한 접합체를 얻기 쉽게 하는 관점, 및 접합용 구리 페이스트의 도포성이 보다 우수한 관점에서, 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 50질량% 이상이다. 금속 입자의 함유량은, 동일한 관점에서, 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 60질량% 이상, 보다 바람직하게는 65질량% 이상, 더 바람직하게는 70질량% 이상이고, 접합용 구리 페이스트의 도포성이 더 우수한 관점에서, 바람직하게는 95질량% 이하, 보다 바람직하게는 90질량% 이하, 더 바람직하게는 85질량% 이하, 특히 바람직하게는 80질량% 이하이다.
분산매는 특별히 한정되는 것은 아니고, 휘발성인 것이어도 된다. 휘발성의 분산매로서는, 예를 들면, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 데칸올, 에틸렌글라이콜, 다이에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜, 뷰틸렌글라이콜, α-터피네올, 아이소보닐사이클로헥산올(MTPH) 등의 알코올류(1가 및 다가 알코올류); 에틸렌글라이콜뷰틸에터, 에틸렌글라이콜페닐에터, 다이에틸렌글라이콜메틸에터, 다이에틸렌글라이콜에틸에터, 다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에터, 다이에틸렌글라이콜모노아이소뷰틸에터, 다이에틸렌글라이콜헥실에터, 트라이에틸렌글라이콜메틸에터, 다이에틸렌글라이콜다이메틸에터, 다이에틸렌글라이콜다이에틸에터, 다이에틸렌글라이콜다이뷰틸에터, 다이에틸렌글라이콜뷰틸메틸에터, 다이에틸렌글라이콜아이소프로필메틸에터, 트라이에틸렌글라이콜다이메틸에터, 트라이에틸렌글라이콜뷰틸메틸에터, 프로필렌글라이콜프로필에터, 다이프로필렌글라이콜메틸에터, 다이프로필렌글라이콜에틸에터, 다이프로필렌글라이콜프로필에터, 다이프로필렌글라이콜뷰틸에터, 다이프로필렌글라이콜다이메틸에터, 트라이프로필렌글라이콜메틸에터, 트라이프로필렌글라이콜다이메틸에터 등의 에터류; 에틸렌글라이콜에틸에터아세테이트, 에틸렌글라이콜뷰틸에터아세테이트, 다이에틸렌글라이콜에틸에터아세테이트, 다이에틸렌글라이콜뷰틸에터아세테이트, 다이프로필렌글라이콜메틸에터아세테이트(DPMA), 락트산 에틸, 락트산 뷰틸, γ-뷰티로락톤, 탄산 프로필렌 등의 에스터류; N-메틸-2-피롤리돈, N,N-다이메틸아세트아마이드, N,N-다이메틸폼아마이드 등의 산 아마이드; 사이클로헥산온, 옥테인, 노네인, 데케인, 운데케인 등의 지방족 탄화 수소; 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화 수소; 탄소수 1~18의 알킬기를 갖는 머캅탄류; 탄소수 5~7의 사이클로알킬기를 갖는 머캅탄류를 들 수 있다. 탄소수 1~18의 알킬기를 갖는 머캅탄류로서는, 예를 들면, 에틸머캅탄, n-프로필머캅탄, i-프로필머캅탄, n-뷰틸머캅탄, i-뷰틸머캅탄, t-뷰틸머캅탄, 펜틸머캅탄, 헥실머캅탄 및 도데실머캅탄을 들 수 있다. 탄소수 5~7의 사이클로알킬기를 갖는 머캅탄류로서는, 예를 들면, 사이클로펜틸머캅탄, 사이클로헥실머캅탄 및 사이클로헵틸머캅탄을 들 수 있다. 분산매는, 이들을 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다.
분산매는, 접합용 구리 페이스트(1)의 도포성을 더 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 알코올류 및 에터류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이며, 보다 바람직하게는, 다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에터, 또는 α-터피네올, MTPH, 및 사이클로헥산온으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 분산매는, 다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에터 및 α-터피네올의 혼합물, 또는 α-터피네올 및 MTPH의 혼합물이어도 된다.
분산매의 함유량은, 금속 입자 100질량부에 대하여, 5~50질량부여도 된다. 분산매의 함유량이 상기 범위 내이면, 접합용 구리 페이스트(1)를 보다 적절한 점도로 조정할 수 있고, 또, 구리 입자의 소결을 저해하기 어렵게 할 수 있다.
분산매의 함유량은, 접합용 구리 페이스트(1)의 도포성을 더 향상시키는 관점에서, 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5질량% 이상, 보다 바람직하게는 10질량% 이상, 더 바람직하게는 20질량% 이상이고, 또, 바람직하게는 70질량% 이하, 보다 바람직하게는 50질량% 이하, 더 바람직하게는 30질량% 이하이다.
접합용 구리 페이스트(1)는, 금속 입자 및 분산매 이외에, 필요에 따라, 비이온계 계면활성제, 불소계 계면활성제 등의 젖음 향상제; 실리콘유 등의 소포제; 무기 이온 교환체 등의 이온 트랩제 등을 적절히 첨가해도 된다. 상술한 표면 처리제를 첨가제로서 첨가해도 된다.
접합용 구리 페이스트(1)의 25℃에 있어서의 점도는, 접합체(100)의 접합 강도가 보다 우수한 관점에서, 바람직하게는 0.8Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 10Pa·s 이상, 더 바람직하게는 100Pa·s 이상, 특히 바람직하게는 200Pa·s 이상이며, 접합용 구리 페이스트(1)의 도포성을 더 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 40000Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 30000Pa·s 이하, 더 바람직하게는 10000Pa·s 이하, 특히 바람직하게는 1000Pa·s 이하이다. 점도는 Casson 점도를 의미하며, 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 접합용 구리 페이스트의 점도는, 금속 입자 및 분산매의 함유량을 조정하는 것, 또는 분산매의 종류를 적절히 선택하는 것에 의하여 조정할 수 있다.
상술한 접합용 구리 페이스트(1)는, 예를 들면, 상술한 서브 마이크로 구리 입자와, 필요에 따라 그 외의 재료를 분산매에 혼합하여 조제할 수 있다. 각 성분의 혼합 후의 분산액에, 교반 처리를 행해도 된다. 접합용 구리 페이스트(1)에 있어서는, 분급 조작에 의하여 분산액의 최대 입경을 조정해도 된다. 이때, 분산액의 최대 입경은 10μm 이하로 할 수 있고, 5μm 이하로 할 수도 있다.
접합용 구리 페이스트(1)가 서브 마이크로 구리 입자 이외의 금속 입자를 함유하는 경우에는, 서브 마이크로 구리 입자 및 분산매를 미리 혼합하고, 분산 처리를 행하여 분산액을 조제하며, 추가로 다른 금속 입자 및 임의의 첨가제를 혼합하여 조제해도 된다. 이와 같은 수순으로 함으로써, 다른 금속 입자 및 임의의 첨가와의 혼합성이 양호해져, 접합용 구리 페이스트의 성능이 보다 향상된다. 서브 마이크로 구리 입자의 분산액을 분급 조작에 의하여 응집물을 제거해도 된다.
분산 처리로서는, 예를 들면, 박층 전단 분산기, 비즈 밀, 초음파 호모지나이저, 하이 시어 믹서, 협갭 3롤 밀, 습식 초미립화 장치, 초음속식 제트 밀, 초고압 호모지나이저, 디스퍼라이저를 이용한 처리를 들 수 있다.
교반 처리는, 교반기를 이용하여 행할 수 있다. 교반기로서는, 예를 들면, 자전 공전형 교반 장치, 뇌궤기, 2축 혼련기, 3롤 밀, 플래니터리 믹서, 박층 전단 분산기를 들 수 있다. 또, 교반 처리는, 유발(乳鉢)을 이용하여 인력으로 교반 처리를 행해도 된다. 그 후에 추가로 상기 교반기를 사용하여 교반 처리를 행해도 된다.
분급 조작은, 예를 들면, 여과, 자연 침강, 원심분리를 이용하여 행할 수 있다. 여과용 필터로서는, 예를 들면, 금속 메시, 메탈 필터, 나일론 메시를 들 수 있다.
제2 부재(3) 상, 또는 제1 부재(2) 상에 마련된 접합용 구리 페이스트(1)는, 소결 시의 유동 및 보이드의 발생을 억제하는 관점에서, 적절히 건조시켜도 된다. 건조 시의 가스 분위기는 대기 중이어도 되고, 질소, 희가스 등의 무산소 분위기 중이어도 되며, 수소, 폼산 등의 환원 분위기 중이어도 된다. 건조 방법은, 상온 방치에 의한 건조여도 되고, 가열 건조여도 되며, 감압 건조여도 된다. 가열 건조 또는 감압 건조에는, 예를 들면, 핫플레이트, 온풍 건조기, 온풍 가열로, 질소 건조기, 적외선 건조기, 적외선 가열로, 원적외선 가열로, 마이크로파 가열 장치, 레이저 가열 장치, 전자 가열 장치, 히터 가열 장치, 증기 가열로, 열판 프레스 장치 등을 이용할 수 있다. 건조의 온도 및 시간은, 사용한 분산매의 종류 및 양에 맞추어 적절히 조정해도 된다. 건조의 온도 및 시간으로서는, 예를 들면, 50℃ 이상 180℃ 이하이고 1분간 이상 120분간 이하여도 된다.
[소결 공정]
계속해서, 도 1의 (d)에 나타내는 바와 같이, 적층체(4)에 있어서의 접합용 구리 페이스트(1)를, 0.1~1MPa의 압력을 받은 상태에서 소결한다.
소결 공정에서는, 적층체(4)를, 적층체(4)의 적층 방향, 즉, 도 1의 (d)에 화살표로 나타내는 방향으로 가압함과 함께, 가열한다. 적층체(4)의 적층 방향은, 제1 부재(2)의 자체중량이 작용하는 방향이라고 할 수도 있고, 중력이 작용하는 방향이라고 할 수도 있다.
가압 시의 압력은, 0.1~1MPa이다. 이로써, 고압으로 가압할 필요가 없어지고, 나아가서는 수율을 향상시킬 수 있다. 또, 접합체에 있어서의 보이드를 저감시킬 수 있고, 다이 시어 강도를 보다 더 향상시킬 수도 있다. 압력은, 접합체에 있어서의 보이드를 저감시킬 수 있고, 다이 시어 강도를 더 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 0.2MPa 이상, 보다 바람직하게는 0.3MPa 이상, 더 바람직하게는 0.4MPa 이상이며, 접합용 구리 페이스트의 수율을 더 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 0.8MPa 이하, 보다 바람직하게는 0.7MPa 이하, 더 바람직하게는 0.6MPa 이하이다.
가열 처리 시의 도달 최고 온도는, 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)에 대한 열대미지의 저감 및 수율을 향상시킨다는 관점에서, 250℃ 이상 450℃ 이하여도 되고, 250℃ 이상 400℃ 이하여도 되며, 250℃ 이상 350℃ 이하여도 된다. 도달 최고 온도가, 200℃ 이상이면, 도달 최고 온도 유지 시간이 60분 이하에 있어서 소결이 충분히 진행되는 경향이 있다.
도달 최고 온도 유지 시간은, 분산매를 모두 휘발시키며, 또, 수율을 향상시킨다는 관점에서, 1분간 이상 120분간 이하여도 되고, 1분간 이상 80분간 이하여도 되며, 1분간 이상 60분간 이하여도 된다.
적층체(4)의 가압 및 가열은, 가열 처리 장치와, 가압 처리 장치를 조합하여 이용해도 되고, 가열 가압 처리 장치를 이용해도 된다. 가열 처리 장치는, 예를 들면, 핫플레이트, 온풍 건조기, 온풍 가열로, 질소 건조기, 적외선 건조기, 적외선 가열로, 원적외선 가열로, 마이크로파 가열 장치, 레이저 가열 장치, 전자 가열 장치, 히터 가열 장치, 증기 가열로, 진공 납땜 장치, 리플로 노 등을 이용할 수 있다. 가압 처리 장치는, 카본, 금속제의 가압 지그, 추, 더블 클립 등을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 가압 처리 장치로서 추를 이용하고, 가열 처리 장치로서는 배치식 진공 납땜 장치(예를 들면, 신코 세이키 주식회사제)를 조합하여 이용할 수 있다.
가열 가압 처리 장치로서는, 열판 프레스 장치(예를 들면, SIN200+(PINK GmbH Thermosysteme사제)), 가열 롤 프레스 등을 이용할 수 있다.
소결 시의 가스 분위기는, 접합용 구리 페이스트(1)의 소결체, 제1 부재 및 제2 부재의 산화 억제의 관점에서, 무산소 분위기여도 된다. 소결 시의 가스 분위기는, 접합용 구리 페이스트의 구리 입자의 표면 산화물을 제거한다는 관점에서, 환원 분위기여도 된다. 무산소 분위기로서는, 예를 들면, 질소, 희가스 등의 무산소 가스의 도입, 또는 진공하를 들 수 있다. 환원 분위기로서는, 예를 들면, 순수소 가스 중, 포밍 가스로 대표되는 수소 및 질소의 혼합 가스 중, 폼산 가스를 포함하는 질소 중, 수소 및 희가스의 혼합 가스 중, 폼산 가스를 포함하는 희가스 중 등을 들 수 있다.
접합용 구리 페이스트(1)를 소결함으로써, 도 1의 (e)에 나타내는 바와 같이, 제1 부재(2), 접합용 구리 페이스트의 소결체(5), 및 제2 부재(3)를 이 순서로 구비하는 접합체(100)를 얻을 수 있다. 즉, 일 실시형태에 관한 접합체(100)는, 제1 부재(2)와, 제2 부재(3)와, 제1 부재와 제2 부재를 접합하는 접합용 구리 페이스트의 소결체(5)를 구비한다.
접합체의 다이 시어 강도는, 제1 부재 및 제2 부재를 충분히 접합하는 관점에서, 10MPa 이상, 15MPa 이상, 20MPa 이상, 또는 30MPa 이상이어도 된다. 다이 시어 강도는, 만능형 본드 테스터(예를 들면, DAGE사제의 4000시리즈), 유니버설 본드 테스터(예를 들면, Royce Instruments사제의 Royce 650) 등을 이용하여 측정할 수 있다.
접합용 구리 페이스트의 소결체의 열전도율은, 방열성 및 고온하에서의 접속 신뢰성이 우수한 관점에서, 100W/(m·K) 이상이어도 되고, 120W/(m·K) 이상이어도 되며, 150W/(m·K) 이상이어도 된다. 열전도율은, 접합용 구리 페이스트의 소결체(5)의 열확산율, 비열 용량, 및 밀도로부터 산출할 수 있다.
[반도체 장치의 제조 방법]
다음으로, 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다. 상술한 접합체(100)의 제조 방법에 있어서, 제1 부재 및 제2 부재 중 적어도 일방이 반도체 소자인 경우, 상술한 접합체의 제조 방법에 의하여, 반도체 장치를 제조할 수 있다. 즉, 일 실시형태에 관한 반도체 장치의 제조 방법은, 상술한 접합체의 제조 방법에 있어서, 제1 부재 및/또는 제2 부재를 반도체 소자로 대체한 것이며, 제1 부재, 접합용 구리 페이스트, 및 제2 부재가 이 순서로 적층되어 있는 적층체를 준비하는 공정과, 접합용 구리 페이스트를, 0.1~1MPa의 압력을 받은 상태에서 소결하는 공정을 구비하고, 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 적어도 일방은 반도체 소자이며, 접합용 구리 페이스트는, 금속 입자 및 분산매를 함유하고, 금속 입자의 함유량이, 상기 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 50질량% 이상이며, 금속 입자가, 상기 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 95질량% 이상의 서브 마이크로 구리 입자를 함유한다.
제1 부재 및/또는 제2 부재에 이용되는 반도체 소자는, 예를 들면, 다이오드, 정류기, 사이리스터, MOS 게이트 드라이버, 파워 스위치, 파워 MOSFET, IGBT, 쇼트키 다이오드, 퍼스트 리커버리 다이오드 등으로 이루어지는 파워 모듈, 발신기, 증폭기, LED 모듈 등이어도 된다.
도 2는, 본 실시형태에 관한 제조 방법에 의하여 얻어지는 반도체 장치의 일례를 나타내는 모식 단면도이다. 도 3에 나타나는 반도체 장치(200)는, 제1 전극(22) 및 제2 전극(24)을 갖는 절연 기판(21)과, 제1 전극(22) 상에 상기 접합용 구리 페이스트의 소결체(5)에 의하여 접합된 반도체 소자(23)와, 반도체 소자(23)와 제2 전극(24)을 전기적으로 접속하는 금속 배선(25)을 구비한다. 금속 배선(25)과 반도체 소자(23), 및 금속 배선(25)과 제2 전극(24)은 각각 접합용 구리 페이스트의 소결체(5)에 의하여 접합되어 있다. 또, 반도체 소자(23)는, 와이어(27)를 통하여 제3 전극(26)에 접속되어 있다. 반도체 장치(200)는, 절연 기판(21)의 상기 전극 등이 탑재되어 있는 면과는 반대 측에, 구리판(28)을 구비하고 있다. 반도체 장치(200)는, 상기 구조체가 절연체(29)로 밀봉되어 있다. 반도체 장치(200)는, 제1 전극(22) 상에 반도체 소자(23)를 1개 갖고 있지만, 2개 이상 갖고 있어도 된다. 이 경우, 복수 존재하는 반도체 소자(23)는 각각 접합용 구리 페이스트의 소결체(5)에 의하여 금속 배선(25)과 접합할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<접합용 구리 페이스트의 조제>
분산매로서 다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에터(와코 준야쿠 고교 주식회사제) 0.9g과, 서브 마이크로 구리 입자로서 CH-0200(미쓰이 긴조쿠 고교 주식회사제) 9.1g을, 마노 유발로 건조 분말이 없어질 때까지 혼련하여, 얻어진 혼합액을 폴리병으로 옮겼다. 밀전(密栓)을 한 폴리병을, 자전 공전형 교반 장치(Planetary Vacuum Mixer ARV-310, 주식회사 싱키제)를 이용하여, 2000min- 1(2000회전/분)으로 2분간 교반했다. 이 혼합액을 접합용 구리 페이스트 1로 했다.
또한, 표 1~3에 나타내는 조성으로 변경한 것 이외에는 접합용 구리 페이스트(1)와 동일한 방법에 따라, 접합용 구리 페이스트 2~17을 조제했다.
<점도의 측정>
접합용 구리 페이스트 1~17의 25℃에 있어서의 점도를, 점탄성 측정 장치(MCR102, 안톤 파사제)를 이용하여 측정했다. 측정 조건으로서는, 갭을 0.2mm, 변형 2%, 주파수 0.5Hz로 했다. 측정 개시부터 5분 후의 접합용 구리 페이스트의 점도를 표 1~3에 나타낸다.
<접합체의 제조>
접합용 구리 페이스트 1~17을 이용하여, 이하의 방법에 따라 접합체를 제조했다. 접합체의 다이 시어 강도는, 후술하는 방법에 의하여 측정했다.
19mmХ25mm의 구리판(두께: 3mm) 상에 3mmХ3mm 정사각형의 개구를 갖는 스테인리스제의 메탈 마스크(두께: 200μm)를 올려, 메탈 스퀴지를 이용한 스텐실 인쇄에 의하여 접합용 구리 페이스트를 도포했다. 이것을 90℃로 설정한 핫플레이트 상에서, 대기중, 30분간 가열하고, 3mmХ3mm의 피착면이 타이타늄(50nm), 니켈(100nm)의 순서로 스퍼터링된 실리콘 칩(두께: 400μm)을 올려, 핀셋으로 가볍게 눌렀다. 이 샘플을, 배치식 진공 솔더링 노(신코 세이키 주식회사제)에 세팅하여, 0.5MPa로 가압한 상태에서, 수소 100% 분위기하, 30분간 승온했다. 승온 후, 최고 도달 온도 300℃, 최고 도달 온도 유지 시간 60분간의 조건으로 소결 처리하여, 구리판과 니켈 스퍼터링된 실리콘 칩을 접합한 접합체를 얻었다. 소결 후, 50℃ 이하에서 접합체를 공기 중에 취출했다.
<평가 방법>
[다이 시어 강도]
접합체의 접합 강도는, 다이 시어 강도에 의하여 평가했다. 제작한 접합체에 대하여, 로드셀(SMS-200K-24200, Royce Instruments사제)을 장착한 유니버설 본드 테스터(Royce 650, Royce Instruments사제)를 이용하여, 측정 스피드 5mm/min, 측정 높이 50μm로 구리 블록을 수평 방향으로 눌러, 접합체의 다이 시어 강도를 측정했다. 8개의 접합체를 측정한 값의 평균값을 다이 시어 강도로 했다. 평가 지표는 하기와 같이 했다. 평가가 S 또는 A이면, 다이 시어 강도가 우수하다고 할 수 있다.
평가 지표:
S: 30MPa 이상
A: 20MPa 이상 30MPa 미만
B: 10MPa 이상 20MPa 미만
C: 10MPa 미만
[도포성의 평가]
10mm×10mm 정사각형의 개구를 갖는 스테인리스제의 메탈 마스크(두께: 200μm)를 이용하여, 접합용 구리 페이스트를 도포함으로써, 접합용 구리 페이스트의 도포성을 평가했다. 평가 지표는 하기와 같이 했다. 평가가 S 또는 A이면, 도포성이 우수하다고 할 수 있다.
평가 지표:
S: 끊어짐 없이 도포할 수 있고, 페이스트가 개구부로부터 흘러넘치지 않음
A: 약간 끊어짐이 발생하지만, 페이스트가 개구부로부터 넘치지 않는다. 혹은, 끊어짐 없이 도포할 수 있지만, 약간 페이스트가 개구부로부터 흘러넘친다.
B: 끊어짐이 발생하지만, 페이스트가 개구부로부터 넘치지 않는다. 혹은, 끊어짐 없이 도포할 수 있지만, 페이스트가 개구부로부터 흘러넘친다.
C: 현저히 끊어짐이 발생하지만, 페이스트가 개구부로부터 넘치지 않는다. 혹은, 끊어짐 없이 도포할 수 있지만, 현저하게 페이스트가 개구부로부터 흘러넘친다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
[표 3]
Figure pct00003
[단면 모폴로지 관찰]접합체를 컵 내에 샘플 클립(Samplklip I, Buehler사제)으로 고정하며, 주위에 에폭시 주형(注形) 수지(에포마운트, 리파인텍 주식회사제)를 샘플 전체가 메워질 때까지 흘려 넣고, 진공 데시케이터 내에 정치하여, 1분간 감압하여 탈포했다. 그 후, 실온(25℃)하 10시간 방치하여 에폭시 주형 수지를 경화했다. 다이아몬드 절단 휠(11-304, 리파인텍 주식회사제)을 장착한 리파인 소·로(RCA-005, 리파인텍 주식회사제)를 이용하여, 주형한 접합체의 관찰하고자 하는 단면 부근에서 절단했다. 내수 연마지(카보 맥 페이퍼, 리파인텍 주식회사제)를 장착한 연마 장치(Refine Polisher Hv, 리파인텍 주식회사제)로 단면을 깎아 실리콘 칩에 크랙이 없는 단면을 만들고, 또한 여분의 주형 수지를 깎아 CP(크로스 섹션 폴리셔) 가공기로 처리할 수 있는 사이즈로 완성했다. 절삭 가공한 샘플을 CP 가공기(IM4000, 주식회사 히타치 세이사쿠쇼제)로 가속 전압 6kV, 아르곤 가스 유량 0.07~0.1cm3/min, 처리 시간 2시간의 조건으로 크로스 섹션 폴리싱을 행하여 단면 가공을 행했다. 단면에 스퍼터 장치(ION SPUTTER, 주식회사 히타치 하이테크놀로지즈제)를 이용하여 백금을 10nm의 두께로 스퍼터링하여 SEM 관찰용의 샘플로 했다. 이 SEM용 샘플을 SEM 장치(ESEM XL30, Philips사제)에 의하여, 접합체의 단면을 인가 전압 10kV로 관찰했다.
도 3에는 실시예 1의 접합체의 단면의 SEM상을 나타내고, 도 4에는 실시예 2의 접합체의 단면의 SEM상을 나타내며, 도 5에는 비교예 3의 접합체의 SEM상을 나타낸다. 도 3~4로부터, 실시예 1 및 2에 있어서의 접합용 구리 페이스트의 소결체(5(5A, 5B))는, 니켈 도금된 구리판(31A, 31B)과, 타이타늄, 니켈 스퍼터링된 실리콘 칩(32A, 32B)이 양호하게 접합되어 있는 것을 알 수 있다. 한편, 도 5로부터, 비교예 3의 접합체에서는, 타이타늄, 니켈 스퍼터링된 실리콘 칩(32C)과 접합용 구리 페이스트의 소결체(5C)의 사이의 접합에 불균일이 있는 것을 알 수 있다. 이와 같은 구조의 차이에 의하여, 비교예 3의 접합체에서는 충분한 다이 시어 강도가 얻어지고 있지 않다고 생각된다.
1…접합용 구리 페이스트
2…제1 부재
3…제2 부재
4…적층체
23…반도체 소자
100…접합체
200…반도체 장치

Claims (7)

  1. 제1 부재, 접합용 구리 페이스트, 및 제2 부재가 이 순서로 적층되어 있는 적층체를 준비하는 공정과,
    상기 접합용 구리 페이스트를, 0.1~1MPa의 압력을 받은 상태에서 소결하는 공정을 구비하고,
    상기 접합용 구리 페이스트는, 금속 입자 및 분산매를 함유하며,
    상기 금속 입자의 함유량이, 상기 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 50질량% 이상이고,
    상기 금속 입자가, 상기 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 95질량% 이상의 서브 마이크로 구리 입자를 함유하는, 접합체의 제조 방법.
  2. 제1 부재, 접합용 구리 페이스트, 및 제2 부재가 이 순서로 적층되어 있는 적층체를 준비하는 공정과,
    상기 접합용 구리 페이스트를, 0.1~1MPa의 압력을 받은 상태에서 소결하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 적어도 일방은 반도체 소자이며,
    상기 접합용 구리 페이스트는, 금속 입자 및 분산매를 함유하고,
    상기 금속 입자의 함유량이, 상기 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 50질량% 이상이며,
    상기 금속 입자가, 상기 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 95질량% 이상의 서브 마이크로 구리 입자를 함유하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 금속 입자 및 분산매를 함유하며,
    상기 금속 입자의 함유량이, 접합용 구리 페이스트의 전체 질량을 기준으로 하여, 50질량% 이상이고,
    상기 금속 입자가, 상기 금속 입자의 전체량을 기준으로 하여, 95질량% 이상의 서브 마이크로 구리 입자를 함유하는, 접합용 구리 페이스트.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 금속 입자가, 상기 금속 입자의 전체 질량을 기준으로 하여, 5질량% 이하의 마이크로 구리 입자를 함유하는, 접합용 구리 페이스트.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 접합용 구리 페이스트의 25℃에 있어서의 점도가 0.8~40000Pa·s인, 접합용 구리 페이스트.
  6. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산매가, 알코올류 및 에터류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 접합용 구리 페이스트.
  7. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서브 마이크로 구리 입자의 애스펙트비가 5 이하인, 접합용 구리 페이스트.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4928639B1 (ko) 1969-06-17 1974-07-27
JPS506081B1 (ko) 1970-12-09 1975-03-11
JP2014167145A (ja) 2013-02-28 2014-09-11 Osaka Univ 接合材
JP2015004122A (ja) * 2013-02-28 2015-01-08 株式会社豊田中央研究所 金属ナノ粒子ペースト、それを含有する接合材料、およびそれを用いた半導体装置
JP2017071826A (ja) * 2015-10-07 2017-04-13 古河電気工業株式会社 接続構造体
KR20180050712A (ko) * 2015-09-07 2018-05-15 히타치가세이가부시끼가이샤 접합용 구리 페이스트, 접합체의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4724040A (en) * 1986-01-14 1988-02-09 Asahi Chemical Research Laboratory Co., Ltd. Method for producing electric circuits on a base boad
FR2750980B1 (fr) * 1996-07-12 1998-11-06 Engelhard Clal Sas Fond de filiere a tetons rapportes
JPH10256687A (ja) * 1997-03-14 1998-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd ビアホール充填用導体ペースト組成物とそれを用いたプリント配線基板
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
JP5437111B2 (ja) * 2010-03-01 2014-03-12 日東電工株式会社 ダイボンドフィルム、ダイシング・ダイボンドフィルム及び半導体装置
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
WO2011114747A1 (ja) * 2010-03-18 2011-09-22 古河電気工業株式会社 導電性ペースト、及び該ペーストから得られる導電接続部材
JP5311147B2 (ja) 2010-08-25 2013-10-09 株式会社豊田中央研究所 表面被覆金属ナノ粒子、その製造方法、およびそれを含む金属ナノ粒子ペースト
US10141084B2 (en) * 2010-10-08 2018-11-27 Cheil Industries, Inc. Electronic device
JP4859999B1 (ja) * 2010-12-21 2012-01-25 パナソニック株式会社 多層配線基板、多層配線基板の製造方法、及びビアペースト
DE112012003214T5 (de) * 2011-08-01 2014-09-11 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Halbleiter-Leistungsmodul, Herstellungsverfahren für Halbleiter-Leistungsmodul und Schaltkreissubstrat
KR102023374B1 (ko) * 2012-03-29 2019-09-20 주식회사 동진쎄미켐 인쇄용 구리 페이스트 조성물 및 이를 이용한 금속패턴의 형성방법
EP2832472B1 (en) * 2012-03-30 2021-07-28 Applied Nanoparticle Laboratory Corporation Composite nanometal paste containing copper filler and bonding method
JPWO2015029152A1 (ja) * 2013-08-28 2017-03-02 株式会社日立製作所 半導体装置
JP6245933B2 (ja) * 2013-10-17 2017-12-13 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 接合用銀シートおよびその製造方法並びに電子部品接合方法
JP2015220422A (ja) 2014-05-21 2015-12-07 株式会社豊田中央研究所 印刷積層回路及びその製造方法
EP3187288A4 (en) * 2014-08-28 2018-04-11 Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. Metallic copper particles, and production method therefor
DE112015000196T5 (de) * 2014-10-07 2016-07-14 Hitachi Chemical Company, Ltd. Thermoelektrisches Umwandlungselement, Verfahren zu dessen Herstellung und thermoelektrisches Umwandlungsmodul
US10232472B2 (en) * 2014-11-12 2019-03-19 University Of Maryland College Park Transient liquid phase sinter pastes and application and processing methods relating thereto
CN107210085A (zh) * 2015-03-05 2017-09-26 纳美仕有限公司 导电性铜浆料、导电性铜浆料固化膜和半导体装置
CN107709418B (zh) * 2015-05-08 2021-04-27 汉高知识产权控股有限责任公司 可烧结的膜和膏及其使用方法
EP3009211B1 (de) * 2015-09-04 2017-06-14 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallpaste und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
KR102545990B1 (ko) * 2015-09-07 2023-06-20 가부시끼가이샤 레조낙 접합체 및 반도체 장치
JP6858520B2 (ja) * 2015-09-30 2021-04-14 日東電工株式会社 加熱接合用シート、及び、ダイシングテープ付き加熱接合用シート
JP6870943B2 (ja) * 2015-09-30 2021-05-12 日東電工株式会社 加熱接合用シート、及び、ダイシングテープ付き加熱接合用シート
JP6213584B2 (ja) * 2016-01-29 2017-10-18 住友金属鉱山株式会社 銅粉末の製造方法及び導電ペーストの製造方法
JP6617049B2 (ja) 2016-02-18 2019-12-04 株式会社豊田中央研究所 導電性ペースト及び半導体装置
MY194769A (en) * 2016-04-28 2022-12-15 Hitachi Chemical Co Ltd Copper paste for joining, method for manufacturing joined body, and method for manufacturing semiconductor device
EP3569329B1 (en) * 2017-01-11 2023-11-01 Resonac Corporation Copper paste for pressureless bonding, bonded body and semiconductor device
JP6848549B2 (ja) 2017-03-10 2021-03-24 昭和電工マテリアルズ株式会社 接合用銅ペースト及び半導体装置
EP3597330A4 (en) * 2017-03-15 2020-11-25 Hitachi Chemical Company, Ltd. METAL PASTE FOR BONDING, BONDED BODY AS WELL AS A METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND A SEMICONDUCTOR DEVICE AS WELL AS A METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
KR102057255B1 (ko) * 2017-03-22 2019-12-18 주식회사 엘지화학 반도체 패키지용 수지 조성물과 이를 이용한 프리프레그 및 금속박 적층판
DE112018001566T5 (de) * 2017-03-24 2019-12-19 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitereinheit und verfahren zur herstellung derselben

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4928639B1 (ko) 1969-06-17 1974-07-27
JPS506081B1 (ko) 1970-12-09 1975-03-11
JP2014167145A (ja) 2013-02-28 2014-09-11 Osaka Univ 接合材
JP2015004122A (ja) * 2013-02-28 2015-01-08 株式会社豊田中央研究所 金属ナノ粒子ペースト、それを含有する接合材料、およびそれを用いた半導体装置
KR20180050712A (ko) * 2015-09-07 2018-05-15 히타치가세이가부시끼가이샤 접합용 구리 페이스트, 접합체의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법
JP2017071826A (ja) * 2015-10-07 2017-04-13 古河電気工業株式会社 接続構造体

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허문헌 1: R. Khazaka, L. Mendizabal, D. Henry: J. ElecTron. Mater, 43(7), 2014, 2459-2466

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024010136A (ja) 2024-01-23
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