KR20230054706A - 접합 구조 및 해당 접합 구조를 갖는 반도체 장치 - Google Patents

접합 구조 및 해당 접합 구조를 갖는 반도체 장치 Download PDF

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KR20230054706A
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다카오미 기시모토
준이치 다케우치
히라쿠 도리노우미
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다나카 기킨조쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 예를 들어 Si 반도체 등과 기판을 피접합재로 하고, 이들 한 쌍의 피접합재를 액상 확산 접합에 의해 접합할 때에 형성해야 할 접합 구조에 관한 것이다. 이 접합 구조는, 특이적인 재료 조직을 나타내는 접합부를 포함한다. 이 접합부의 금속 조성은, 78.0질량％ 이상 80.0질량％ 이하의 Ag와, 20.0질량％ 이상 22.0질량％ 이하의 Sn과, 불가피 불순물 원소를 포함한다. 그리고, 접합부의 임의 단면을 관찰했을 때, 95질량％ 이상의 Ag를 포함하는 섬상의 Ag상과, 상기 섬상의 Ag상을 둘러싸는 Ag3Sn 금속간 화합물을 포함하는 Ag3Sn상으로 구성되는 특징적인 재료 조직을 나타낸다. 본 발명의 접합 구조가 구비하는 접합부는, 접합 강도가 적합하고, 상기한 재료 조직에 기인하여 내열성 및 내구성이 우수하다.

Description

접합 구조 및 해당 접합 구조를 갖는 반도체 장치
본 발명은, Si 반도체 등의 반도체 소자와 기판을 접합하기 위한 접합 구조에 관한 것이다. 상세하게는 납 프리이며, 높은 접합 강도와 열응력에 대한 내구성, 내열성도 우수한 접합 구조에 관한 것이다.
하이브리드카나 EV, 발전 설비 등에서 사용되는 파워 디바이스 등의 반도체 장치는, 구리 등을 포함하는 방열판을 구비하는 회로 기판에 반도체 소자를 접합하여 구성되어 있다. 이러한 구조의 반도체 장치에 있어서는, 반도체 소자와 회로 기판의 접합부에 대한 높은 신뢰성이 요구된다. 그리고, 접합부의 신뢰성 확보를 위해서는 많은 특성을 구비할 필요가 있다. 구체적으로는, 반도체 소자와 회로 기판의 높은 접합 강도를 발휘하면서, 열팽창차에 의한 반복 열응력을 받아도 크랙을 발생시키지 않는 고내구성이 필요로 된다. 그리고, 반도체 장치의 제조 공정이나 동작 과정에서 발생하는 열에 대해서도 용융이나 연화를 발생시키지 않는 고내열성도 요구된다.
근년, 상기 반도체 장치에 있어서는, 에너지 효율 향상이나 출력 밀도 증가를 목표로 한 반도체 소자의 개량이 진행되고 있다. 이러한 개량은, 접합부에 있어서의 온도 상승의 요인이 되고, 그러한 상황 하에서도 상술한 각종 특성을 구비할 수 있는 접합부가 요구되고 있다.
또한, 반도체 장치의 접합부에 있어서의 경향으로서, 구성 재료의 Pb 프리화에 대한 요구가 높아졌다. 발열을 수반하는 상술한 반도체 장치의 접합부의 형성에는, 예를 들어 Pb-10질량％ Sn, Pb-5질량％ Ag 등의 Pb 함유량이 높은 고융점 땜납이 사용되고 있다. 이들 고융점 땜납은, 융점(액상선 온도)이 300℃ 이상이고, 출력 밀도 증가 등에 의한 접합부의 고온화에도 견딜 수 있는 접합부를 형성할 수 있다. 그러나, 환경 문제에 의한 근년의 규제를 고려하여, Pb의 사용은 기피되는 경향이 있고, 반도체 장치의 접합부에 있어서도 Pb 프리화의 수요가 높아지고 있다.
그 때문에, Pb 프리화를 도모하면서, 접합 강도나 내구성 등을 구비할 수 있는 접합부의 개발이 진행되고 있으며, 그 중 하나로서 액상 확산 접합법(TLP: Transient Liquid Diffusion Bonding)에 의한 접합부의 형성을 들 수 있다. 액상 확산 접합법은, 융점이 다른 소정의 2종 이상의 금속을 조합한 접합재(인서트 금속)를 피접합재들 사이에 설치하고, 인서트 금속의 저융점측의 융점 근방의 온도에서 가열하여 인서트 금속 및 피접합재를 부분적으로 용융시켜, 확산 접합을 발생시키는 접합법이다.
이 액상 확산 접합의 예로서는, 저융점 금속인 Sn과 고융점 금속인 Ag를 조합한 것을 인서트 금속으로 하는 방법이 있다. 이 Sn과 Ag를 인서트 금속으로 하는 액상 확산 접합에서는, 접합 온도로서 Sn의 융점 근방의 온도(200 내지 250℃)에서 가열함으로써, Sn이 용융된다. 그리고, 가열 온도를 일정하게 하여 이 상태를 유지하면, 액상이 된 Sn이 피접합재의 계면에 확산되어 일체화됨과 함께, Ag에도 확산되어 Ag와의 사이에서 금속간 화합물(Ag3Sn)을 형성한다. 이 금속간 화합물은 약 480℃로 고융점이며, 접합부의 융점을 상승시킬 수 있다. 이와 같이, 액상 확산 접합은, 인서트 금속의 구성을 적절하게 설정함으로써, 접합 온도를 저온으로 하면서, 고융점의 접합부를 형성할 수 있다는 특징이 있다. 지금까지, 땜납이나 납재라는 일반적인 접합재에 의한 접합법에서는, 접합 시의 접합 온도와 형성되는 접합부의 융점은 거의 동일하다. 이에 비해, 액상 확산 접합에서는 접합 온도보다 고융점의 접합부를 형성할 수 있다. 이렇게 고융점의 금속간 화합물을 포함함으로써, 고내열성의 접합부를 얻을 수 있다.
액상 확산 접합의 반도체 장치에 대한 적용예로서는, 예를 들어 특허문헌 1 기재의 접합 구조가 있다. 이 선행 기술에서는, Sn을 주체로 하는 저융점 금속과 Ni, Cu, Ag의 고융점 금속을 포함하는 땜납 재료를 사용한 액상 확산 접합에 의해 접합부(접합재층)를 형성한다. 그리고, 접합부의 접합 구조는, Sn을 주성분으로 하는 응력 완화물 중에 구상, 기둥상, 타원 형상의 금속간 화합물((Cu, Ni)6Sn5, Ag3Sn)이 분산되는 재료 조직을 나타내고 있다. 이 선행 기술에 의하면, 금속 화합물간에 충전된 응력 완화물에 의해, 균열의 발생이나 진전이 억제되어 접합부의 내구성을 확보할 수 있다.
일본 특허 공개 제2018-98265호 공보
상기 선행 기술은, 액상 확산 접합으로 특징적인 금속간 화합물을 형성하면서, Sn의 응력 완화물에 의한 내구성을 고려하고 있는 점에 있어서, 접합부에 요구되는 각종 특성을 구비할 수 있다고 할 수 있다. 그러나, 이 선행 기술로 형성되는 접합부는, Sn이라는 저융점 금속을 주성분으로 하는 점에서, 내열성에 있어서 불충분하다고 생각된다. 즉, 이 선행 기술의 접합부에 있어서는, Sn의 금속간 화합물이 형성되어 있기는 하지만, 대부분의 Sn이 응력 완화물로서 잔류하고 있다. 따라서, 이 접합부는, Sn의 금속간 화합물이 있는 영역의 융점은 높기는 하지만, Sn이 잔류하는 영역의 융점은 낮아, 전체적으로 보면 내열성이 높다고 말하기는 어렵다. 그 때문에, 이 접합부에 대해서는, 고온 하에서 연화나 부분적인 용융이 염려된다. 고온 하에서의 연화 등은, 접합층 자체의 강도 저하를 초래하여, 접합층 자체가 파괴될 우려가 있다. 이러한 점에서, 상기 종래의 액상 확산 접합은, 출력 밀도가 이후로도 증대 경향이 있는 반도체 장치에 대해서는 대응이 곤란할 것으로 예측된다.
본 발명은 상기와 같은 배경 하에 이루어진 것이며, 액상 확산 접합에 의한 Pb 프리의 접합 구조이며, 접합 강도를 확보함과 함께, 액상 확산 접합이 목표하는 바의 내열성을 발휘할 수 있어 내구성도 우수한 접합 구조를 제공한다.
본 발명에 대하여 상술한 기술 배경에서는, 내열성이 우수한 Pb-10질량％ Sn, Pb-5질량％ Ag 등의 고Pb 땜납을 대체 가능한 접합부를 어떻게 형성할 것인가라는 과제가 있다. 그를 위해서는, 접합부의 주성분을 Pb로부터 다른 금속으로 변경할 필요가 있다고 할 수 있다. 이 접합부의 주성분의 변경에 관하여, 상기 특허문헌 1에서는, 액상 확산 접합의 작용을 이용하면서 접합부의 주성분을 Sn으로 하고 있다. 저융점 금속인 Sn을 주성분으로 하는 것은, 접합부의 형성에 있어서는 유효하지만, 상기한 바와 같이 접합부의 내열성이 부족하였다.
본 발명자들은, 상기 종래 기술의 방향성과 달리, 액상 확산 접합에 의해 형성되는 접합부로서, Pb를 대체할 주성분으로서 Ag를 적용하고, Ag와 금속간 화합물을 형성할 수 있는 Sn을 적절하게 포함하는 접합부의 검토를 진행시키는 것으로 하였다. Ag는 비교적 연질의 금속이면서 융점이 높은 점에서, 적합한 접합부를 형성 가능할 것으로 예측할 수 있기 때문이다. 무엇보다, Ag를 주성분으로 하는 경우, 접합부의 형성 후의 Ag의 존재 형태에 따라서는, 목적으로 하는 특성을 발휘하기 어려울 것이 예측된다.
그래서, 본 발명자들은 접합부의 형성 방법부터 재검토하여, 액상 확산 접합을 효과적으로 진행시킬 수 있는 방법에 대하여 검토하는 것으로 하였다. 그 결과, 후술하는 Ag 분말과 Sn 분말을 포함하는 압축 성형체를 액상 확산 접합을 위한 접합재(인서트 금속)로 하면서, 당해 접합재의 적절한 조건 하에서의 사용에 의해 형성되는 접합부에 있어서, 유효한 내열성과 접합 강도 및 내구성을 발휘한다는 것을 찾아내었다. 본 발명자들은, 이 때에 형성되는 접합부의 구조에 대하여 검토하여, 특징적인 재료 조직을 갖는 접합부를 갖는 본 발명에 상도하였다.
즉, 본 발명은, 한 쌍의 피접합재와, 상기 한 쌍의 피접합재 사이에 형성된 접합부를 포함하는 접합 구조에 있어서, 상기 접합부는, 구성 원소로서, 78.0질량％ 이상 80.0질량％ 이하의 Ag와, 20.0질량％ 이상 22.0질량％ 이하의 Sn과, 불가피 불순물 원소를 포함하고, 상기 접합부의 임의 단면을 관찰했을 때, 95질량％ 이상의 Ag를 포함하는 섬상의 Ag상과, Ag3Sn 금속간 화합물을 포함하고, 상기 섬상의 Ag상을 둘러싸는 Ag3Sn상으로 구성되는 재료 조직이 관찰되는 것을 특징으로 하는 접합 구조이다. 이하, 본 발명에 관한 접합 구조의 구성과 그 형성 방법에 대하여 설명한다.
A. 본 발명에 관한 접합 구조의 구성
상기한 바와 같이, 본 발명에 관한 접합 구조는, 한 쌍의 피접합재와 그것들 사이에 형성된 접합부를 필수적인 구성으로 한다. 여기서, 한 쌍의 피접합재 사이에 형성된 접합부란, 한 쌍의 피접합재와 접촉 또는 비접촉의 상태에서, 그것들에 협지된 접합부라는 의의이다. 한 쌍의 피접합재에 의한 비접촉 상태에서의 협지란, 접합부와 피접합재의 계면에 그것들과 조성·구조가 다른 확산층이 존재하고, 접합부와 피접합재가 직접 접촉되어 있지 않은 상태를 의미한다. 후술하는 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 접합부의 제조 조건(접합재의 조성)에 따라서는, 접합 계면에 확산층이 발생하는 경우가 있다. 이 확산층은 임의적인 구성인 점에서 상기와 같은 정의를 하였다. 이하, 본 발명의 접합 구조의 각 구성(피접합재, 접합부, 임의의 확산층)의 상세에 대하여 설명한다.
A-1. 피접합 부재
본 발명에 관한 접합 구조에 있어서는, 피접합재의 종류, 용도, 구조·치수 등은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명의 대표적인 용도는, 반도체 소자(Si 등)와 회로 기판의 접합 구조이므로, 그 경우에는, 그것들이 한 쌍의 피접합재를 구성한다. 단, 반도체 소자의 구성 재료나 구조·치수 등에 한정은 없다. 또한, 일반적인 반도체 디바이스에서는, 회로 기판은 세라믹스 기판 상에 반도체 소자로부터의 열을 방열하기 위한 Cu판 등이 설치되어 있지만, 기판의 재질이나 Cu판의 유무에 한정은 없다.
A-2. 접합부
본 발명의 접합 구조에 있어서, 접합부는 주요한 필수적인 구성이다. 본 발명에 관한 접합 구조의 접합부는, 구성 원소로서 Ag를 주성분으로 한다. 그리고, 일부의 Ag를 Ag3Sn 금속간 화합물로 하면서, 금속간 화합물을 형성하지 않는 잉여의 Ag를 섬상의 금속상으로서 분산시키고 있다. 그 결과, 본 발명의 접합부는, 섬상 Ag상과, 섬상 Ag상의 간극에 충전되어 섬상 Ag상을 둘러싸는 Ag3Sn상을 포함하는 재료 조직을 나타낸다. 이 재료 조직의 양태를 이해하기 쉽게 하기 위해서, 본 발명에 관한 접합 구조의 접합부의 단면을 예시한 도면을 도 1에 나타낸다.
Ag는 Sn 등보다도 고융점의 금속이므로, 접합부를 Ag상과 Ag3Sn상으로 구성함으로써, 접합부는 전체적으로 고융점이 되어 내열성을 확보할 수 있다. 또한, Ag는 열전도율이 높은 금속이며, 이것을 섬상으로 하여 분포시킴으로써 접합부 전체의 열전도성을 양호하게 하는 것도 기대할 수 있다. 또한, Ag는 비교적 연질의 금속이며, 고경도이며 취성의 경향이 있는 금속간 화합물보다도 유연성을 갖는다. 본 발명의 접합 구조의 접합부에 있어서의 섬상 Ag상은, 접합부가 열응력을 받았을 때의 완충재로서 작용한다고 생각된다. 그 때문에, 본 발명의 접합 구조는 내구성도 양호하고, 응력 부하에 의한 크랙의 발생도 억제할 수 있다고 생각된다. 이상과 같이, 본 발명에 관한 접합 구조는 특징적인 재료 조직을 나타냄으로써, 반도체 장치의 접합부로서 적합한 특성을 발휘할 수 있다.
A-2-1. 접합부의 조성
본 발명에 관한 접합 구조의 전체 조성은, 78.0질량％ 이상 80.0질량％ 이하의 Ag와, 20.0질량％ 이상 22.0질량％ 이하의 Sn 및 불가피 불순물 원소로 구성된다. Ag를 주성분으로 하는 것은, 상기한 바와 같이, Ag가 갖는 고융점, 고열전도 등의 유리한 특성을 고려하였기 때문이다. 그리고, Ag는 Sn과 금속간 화합물인 Ag3Sn을 형성할 수 있는 점에서, 액상 확산 접합에 대응할 수 있다.
본 발명의 접합부 Ag 함유량은 78.0질량％ 이상 80.0질량％ 이하의 Ag이다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 후술하는 본 발명자들의 액상 확산 접합에 기초하는 접합부는, Ag 함유량이 상기와 같은 좁은 범위 내에 있어서 적합한 접합 강도를 발휘한다. 접합부의 Ag 함유량이 78.0질량％ 미만 또는 80.0질량％ 초과가 되면, 실온 또는 고온에서의 접합 강도 중 적어도 어느 것이 부족하고, 내구성이 떨어지게 되기도 한다. 접합부에 있어서의 이러한 좁은 조성 범위는, 재료 조직과 함께 본 발명의 접합 구조의 특징이다.
또한, Ag 함유량이란, 접합부 전체의 Ag 함유량이며, Ag상의 Ag 함유량과 Ag3Sn상 중의 Ag 함유량의 합계이다. 또한, 상기한 바와 마찬가지로, 본 발명의 접합 구조에서는, 임의적으로 피접합재와 접합부의 계면에 확산층을 구비할 수 있지만, 상기 전체 조성이란, 확산층은 포함되지 않고 접합부만의 Ag 함유량과 Sn 함유량의 합계를 전체 조성으로 한다.
접합부의 구성 원소는, Ag와 함께 Sn이 필수적으로 포함되고, 원칙으로서 이것들만으로 구성된다. 단, 불가피 불순물 원소의 함유는 허용된다. 불가피 불순물로서는, Cu, Pb 등을 포함할 수 있다. 이들 불가피 불순물은, 합계로 접합부 전체에 대하여 0.1질량％ 이하인 것이 바람직하다.
A-2-2. 접합부의 재료 조직
(1) 섬상 Ag상
Ag상이란, Ag 농도 95질량％ 이상의 금속상이다. Ag상은 순Ag(Ag 농도 100질량％)여도 되지만, 접합 구조의 형성 과정에서 Sn이나 불가피 불순물의 영향을 받을 우려도 있는 점에서, Ag 함유량을 95질량％ 이상으로 하였다. 이 Ag상은, 접합부 단면의 재료 조직에 있어서 섬상의 형태로 접합 구조 내에 분포한다. 섬상의 Ag상이란, 개개로 독립된 형상을 가지고 분포하는 Ag상이며, 단면 조직에 있어서 열상·층상으로 연결·연속된 상태에 있지 않은 금속상이다. 본 발명에서는, 단면 조직에 있어서 개개로 독립된 형상의 Ag상의 분포에 의해 내열성이나 내구성의 향상이 도모되고 있다고 고찰된다. Ag상이 열상·층상으로 되어 있으면, 접합부의 특성에 이방성이 발생할 우려가 있다. 또한, 섬상 Ag상의 형상은 특별히 정할 수 있는 것은 아니고, 구 형상, 타원 형상, 부정 형상 등의 형상을 나타낸다.
(2) Ag3Sn상
Ag3Sn상은, Ag와 Sn의 금속간 화합물인 Ag3Sn을 포함하고, 접합부 단면의 재료 조직에 있어서, 섬상 Ag상을 둘러싸는 상이다. Ag3Sn상은, 섬상 Ag상과 함께 접합부를 구성하는 주요한 상이다. Ag3Sn은, 융점이 약 480℃이므로, 접합부의 내열성에 기여한다. 또한, Ag3Sn은 금속간 화합물이며 강도면에서도 우수하므로 접합 강도에도 기여할 수 있다. 그리고, Ag3Sn상이 받는 열응력은, 비교적 유연한 Ag상에 의해 흡수되는 점에서, 접합부 전체의 열응력에 대한 내구성의 확보도 기대된다. 이러한 내구성의 향상은, Ag3Sn상 단독 혹은 대부분을 Ag3Sn상으로 구성시킨 접합부에는 기대하기 어려운 특성이다. 또한, Ag3Sn 금속간 화합물의 조성은, 그 원자비(Ag:Sn=3:1)로부터 73질량％ Ag-27질량％ Sn이므로, 본 발명의 Ag3Sn상도 이 조성에 근사하고 있다.
(3) 접합부에 있어서의 섬상 Ag상의 면적률
본 발명에 있어서의 특징적인 재료 조직은, 접합부의 임의 단면에 있어서 관찰된다. 본 발명에 있어서는, 이 재료 조직에 있어서의 섬상 Ag상의 면적률이 18％ 이상인 것이 바람직하다. Ag상의 비율은, 접합부의 접합 강도와 내구성에 기여할 수 있을 것으로 추정된다. Ag상의 면적률이 작으면 고온에서의 접합 강도가 불충분해지기 때문에, 섬상 Ag상의 면적률의 하한값은 18％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 섬상 Ag상의 면적률의 하한값에 대해서는, 10％ 이상이 보다 바람직하고, 15％ 이상이 더욱 바람직하고, 25％ 이상이 특히 바람직하다. 또한, 섬상 Ag상의 비율이 너무 높으면 접합 자체가 불안정해져, 실온에서도 필요한 접합 강도를 얻는 것이 곤란해진다. 그 때문에, 섬상 Ag상의 면적률의 상한은 35％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 개개의 섬상 Ag상의 면적(입경)에 대해서는, 단면 조직에서 인식되는 크기라면 특별히 한정되지 않는다.
상기한 Ag상의 면적률의 측정 시에는, 적당한 수단으로 단면 조직을 관찰하고, 관찰 사진·화상으로부터 측정 산출할 수 있다. 단면 조직은 접합부의 임의의 위치의 세로 방향 단면을 관찰하는 것이 바람직하다. 이 단면 조직의 관찰에서 설정되는 관찰 영역의 사이즈에 대해서는, 특별히 한정되지는 않지만, 비접합재와 접합부의 계면(상하 단부)을 포함하도록 관찰하는 것이 바람직하다. Ag상의 면적률에 대해서는, 관찰 사진·화상에 기초하여 적절한 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 산출할 수 있다. 예를 들어, 단면을 SEM 관찰함과 함께 EDS에 의한 원소 매핑 화상을 취득하면서, Ag 농도가 높은 에어리어만을 출력한 화상을 참조하여, 그 화상 해석에 의해 면적률을 계산할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 접합 구조의 접합부의 두께는, 10㎛ 이상 200㎛ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20㎛ 이상 150㎛ 이하로 하고, 더욱 바람직하게는 20㎛ 이상 100㎛ 이하로 한다.
(4) 공극률
접합부의 내부에 공극(보이드)이 존재하면, 크랙을 전파하는 매체가 될 뿐만 아니라, 그 자체가 크랙의 기점도 될 수 있다. 그 때문에, 본 발명에 관한 접합 구조는, 공극의 존재도 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 접합부의 임의 단면에 있어서의 공극률이 면적비로 4％ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 액상 확산 접합을 적용하면서, 후술한 바와 같이, Ag 분말과 Sn 분말의 압축 성형체를 접합재로서 적용한다. 이에 의해, 공극의 생성이 억제된 치밀한 접합부를 형성할 수 있다. 또한, 공극률의 하한값에 대해서는, 0％가 최적이지만, 현실적으로 완전히 공극을 배제하는 것은 어려운 점에서, 1％를 하한값으로 하는 것이 바람직하다.
A-3. 피접합재와의 접합 계면의 확산층(임의적 구성)
본 발명에 관한 접합 구조는 상기한 조성을 갖고, 섬상 Ag상과 Ag3Sn상으로 구성되는 재료 조직을 갖는 접합부를 필수적인 주요 구성으로 한다. 단, 임의적으로 피접합재와 접합부의 계면에 있어서의 확산층의 존재가 허용된다. 이 확산층은 피접합재의 구성 재료와 접합부의 구성 재료(특히 Sn)로 구성된다. 액상 확산 접합에 있어서는, 접합부는 접합재(인서트 금속)를 구성하는 저융점 금속의 용융과 확산에 의해 형성된다. 이 때, 저융점 금속이 피접합재에도 확산되는 경우가 많다. 본 발명에 관한 접합 구조에서도, 저융점 금속인 Sn은 Ag와 Ag3Sn상을 형성하는 한편, 일부의 Sn은 피접합재에 확산되어 접합 계면에서 Sn 합금을 포함하는 확산층을 형성할 수 있다.
이 접합 계면의 확산층의 구성은, 피접합재의 표면 구성 재료에 기초하여 결정된다. 반도체 디바이스에서는, 한쪽의 피접합재는 Cu 방열판을 구비하는 회로 기판이며, 다른 쪽의 피접합재는 반도체 소자(Si 등)가 된다. 이 경우, 본 발명에 관한 접합 구조에서는, 회로 기판측의 접합 계면(접합부와 Cu 방열판 사이)에 Cu와 Sn을 포함하는 합금이 확산층으로서 형성된다. 또한, 반도체 소자에 대해서도 접합성 확보를 위해, 반도체 소자에 Ni, Ti 등의 금속막이 단층 또는 복수층 형성되는 경우가 있다. 이 경우, 본 발명에 관한 접합 구조에서는, 반도체 소자측의 접합 계면(접합부와 금속막 사이)에 이들 금속과 Sn의 합금을 포함하는 확산층이 단층 또는 복수층 형성된다.
또한, 확산층은 반드시 평면 방향으로 연속적인 층상일 필요는 없고, 부분적으로 분단되어 있어도 된다. 또한, 두께가 명확한 층 상태에 한정되지 않고, 점상의 Sn 합금도 확산층이라고 칭할 수 있다. 단, 본 발명의 접합 구조에 있어서는, 확산층은 임의적인 구성이며, 필수적으로 필요한 구성은 아니다. 확산층이 접합부의 특성 그 자체에 미치는 영향은 적기 때문이다.
B. 본 발명에 관한 접합 구조의 제조 방법
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 접합 구조는 액상 확산 접합에 의해 형성할 수 있다. 액상 확산 접합의 의의에 대해서는, 상기한 바와 같이, 저융점 금속과 고융점 금속을 포함하는 접합재(인서트 금속)를 피접합재간에 설치하여 가열시키는 방법이다.
본 발명에서는, 저융점 금속으로서 Sn을, 고융점 금속으로서 Ag를 적용하면서, Ag를 주체로 한 접합부를 형성한다. 여기서, 상기한 재료 조직을 가지면서, 공극 및 Sn상의 생성이 억제된 접합부의 형성을 위해서는, 접합재 중에서 용융된 Sn의 Ag에의 확산 및 확산된 Sn과 Ag의 합금화의 진행을 효율화시키는 것이 중요하다. 본 발명자들은 이 점을 고려한 검토로부터, 본 발명에 관한 접합 구조를 형성하기 위한 접합재로서, Ag 분말과 Sn 분말의 혼합물의 압축 성형체를 포함하는 접합재의 적용을 찾아내었다.
이 압축 성형체를 포함하는 접합재는, 평균 입경 30㎛ 이상 75㎛ 이하의 Ag 분말과, 평균 입경 1㎛ 이상 20㎛ 이하의 Sn 분말을 혼합한 혼합 분말을 가압하여 압축한 후, 압연 가공에 의해 시트상(박상)으로 성형된 고체의 접합재이다. 이러한 고체상의 접합재를 적용하는 것은, 접합부의 공극 생성을 억제하기 위해서이다. Ag 분말과 Sn 분말을 혼합한 상태로 취급하는 수단으로서는, 양자를 용제에 분산시킨 페이스트가 일반적이다. 단, 이러한 페이스트에서는, 접합 시의 용제의 휘발에 의한 공극의 생성을 충분히 억제하지 못한다. 또한, 접합부에 용제가 잔류할 가능성이 있어, 이것도 공극 생성의 요인이 된다. 이 점을 고려하여 용제가 없는 고체상의 접합재를 적용한다.
또한, 본 발명에서 적용하는 접합재는, 상기한 평균 입경의 Ag 분말과 Sn 분말의 혼합물을 가압하여 고도로 압축·압연한 압축 성형체를 포함한다. 상기한 평균 입경의 Ag 분말과 Sn 분말을 고도로 압축·압연함으로써, 액상 확산 접합 시, 용융된 Sn의 확산과 금속간 화합물의 생성을 효과적으로 발생시킬 수 있다.
이 압축 성형체는, 각 금속의 조성 혼합비에 기초하여 상정되는 벌크상 금속(합금)을 기준으로 한 상대 밀도가 95％ 이상, 바람직하게는 98％ 이상의 성형체이다. 상대 밀도란, 「압축 성형체의 밀도/벌크상 금속(합금)의 밀도」의 식으로부터 산출 가능하다. 압축 성형체의 밀도 및 벌크상 금속(합금)의 밀도는, 아르키메데스법 등에 의해 측정되는 체적과 질량으로부터 구할 수 있다.
또한, 접합재가 되는 압축 성형체의 Ag 분말과 Sn 분말의 혼합비에 대해서는, 상기한 접합부의 조성과 동일할 필요는 없다. 접합재 중의 저융점 금속인 Sn의 접합 계면에의 확산에 의한 확산층의 형성을 고려해야 하기 때문이다. 확산층을 형성하는 접합재 중의 Sn의 양은, Ag 분말과 Sn 분말의 혼합비나 액상 확산 접합의 조건(온도, 가압력)에 따라서 변화된다. 그 때문에, 좁은 범위인 접합부의 조성(Ag: 78.0질량％ 이상 80.0질량％ 이하, Sn: 20.0질량％ 이상 22.0질량％ 이하)과는 달리, 접합재의 혼합비는 비교적 광범위하게 설정된다. 구체적으로는, 접합부의 조성에 대하여, Sn의 함유량을 5질량％ 이상 20질량％ 이하 높은 혼합비의 압축 성형체는 접합재로서 사용 가능하다.
상기 Ag 분말과 Sn 분말의 압축 성형체를 포함하는 접합재를 적용하여, 액상 확산 접합에 의해 본 발명의 접합부가 형성 가능하다. 이 접합 방법에서는, 접합재를 한 쌍의 피접합재 사이에 적재한 후, 200℃ 이상 300℃ 이하에서 가열하는 것이 바람직하다. 이 접합 온도가 200℃ 미만인 경우, Sn이 용융되기 어렵기 때문에 액상 확산 접합이 진행되기 어려워, 접합부를 적합한 조성으로 할 수 없다. 한편, 접합 온도가 너무 높으면 용융된 Sn의 접합부 외부로의 이동이 발생하기 쉬워져, Ag 분말 주위의 Sn의 부족에 의한 접합부의 조성 변동이 커진다. 또한, Sn의 부족에 의해 Ag 분말에의 Sn의 확산량도 감소하므로, 섬상 Ag상과 Ag3Sn상의 양적 밸런스도 무너지는 경향이 있다. 이들에 의해, 접합 온도가 너무 높으면 접합부가 적합한 구성으로 되지 않는 경우가 많다. 또한, 고온에서의 접합은, 접합 후의 히트 쇼크로 반도체 소자가 파괴될 우려도 있다. 그 때문에, 접합 온도의 상한은 300℃가 바람직하다. 또한, 가열 시간은 압축 성형체로 되는 접합재의 두께·체적에 따라서 다르지만, 1분 이상 1시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 접합재나 기판 등의 산화를 방지하기 위해 질소 분위기가 권장된다.
또한, 상기 접합재를 적용한 접합부의 형성에서는, 접합재를 가압한 상태에서 가열하는 것이 바람직하다. 용융된 Sn의 Ag 분말에의 확산을 촉진시키기 때문이다. 접합재에의 가압력은 1MPa 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 피접합재의 한쪽 또는 양쪽으로부터 가압하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 Ag 분말과 Sn 분말의 압축 성형체를 포함하는 접합재를 적용한 접합 공정에 의해, 본 발명에 관한 접합 구조가 형성된다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 접합 구조는, 접합부가 Ag상과 Ag3Sn상으로 구성되고, 각 상의 특성을 살려 접합 강도, 내열성이 양호한 접합부를 제공한다. 이 접합부는, 내구성도 우수하며 반복되는 열응력에 대하여 크랙을 발생시키지 않아 건전한 접합부를 유지시킬 수 있다. 본 발명의 접합부를 갖는 접합 구조는, 적절한 접합재를 적용한 액상 확산 접합에 의해 형성 가능하다.
도 1은 본 발명에 관한 접합 구조에 있어서의 접합부의 재료 조직을 모식적으로 예시하는 도면.
도 2는 본 실시 형태에서 제조한 각 샘플의 접합 구조의 접합부의 재료 조직을 나타내는 사진.
도 3은 본 실시 형태에서 제조한 각 샘플의 접합 구조의 접합부 EDS에 의한 매핑 화상.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 이하에 기재하는 실시예에 기초하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, Ag 분말과 Sn 분말로부터 압축 성형체를 제조하고, 이것을 접합재로서 반도체 칩과 기판을 접합하여, 접합부의 재료 조직 관찰, 내열성 등의 특성 평가를 행하였다.
먼저, 아토마이즈법으로 제조된 Ag 분말(순도 99.9질량％, 평균 입경 54.6㎛)과 아토마이즈법으로 제조된 Sn 분말(순도 99.9질량％, 평균 입경 3.7㎛)을 셰이커로 혼합하여 혼합체로 하였다. 또한, Ag 분말 및 Sn 분말의 평균 입경의 측정에 있어서는, 각 분말을 SEM 관찰(배율: 200배(Ag 분말), 2000배(Sn 분말), 화상 해상도: 1024Х768, 가속 전압: 15kV)로 관찰하였다. 그리고, SEM 장치 부속 기능에 의해 분말의 면적·개수로부터 각 분말의 평균 면적을 산출하여, 그 원 상당 직경을 평균 입경으로 하였다. 또한, 본 실시 형태에서는, Ag 분말 및 Sn 분말로서, 상기한 평균 입경 54.6㎛, 평균 입경 3.7㎛의 분말을 주로 사용했지만, 일부 비교예로서, 평균 입경 90㎛의 Ag 분말과, 평균 입경 24㎛의 Sn 분말을 사용하였다. 이들 분말도 아토마이즈법으로 제조된 것이다.
본 실시 형태에서는, Ag 분말과 Sn 분말의 혼합비를 변경하여, Sn 함유량이 20질량％, 25질량％, 27질량％, 30질량％, 35질량％, 40질량％, 45질량％, 50질량％인 혼합체를 제조하였다. 그리고, Ag 분말과 Sn 분말의 혼합체를 원기둥상의 형에 흘려 넣고, 유압 프레스기로 압축하여 평원반상의 성형체를 얻었다. 프레스 시의 압력은 5ton으로 하였다. 완성된 압축체를 탁상 압연기로 압연하여, 두께 0.1mm의 시트상의 압축 성형체를 얻고, 이것을 접합재로 하였다. 또한, 본 실시 형태에서 제조한 접합재에 대해서, 그것들의 혼합비와 동일한 조성의 AgSn 합금(벌크상 금속)에 대한 상대 밀도를 아르키메데스법으로 측정한 결과, 측정 오차를 고려하였다고 해도 모두가 95％ 내지 100％의 범위 내에 있는 것을 확인하였다.
이어서, 상기에서 제조한 복수의 접합재를 사용하여 반도체 칩과 회로 기판을 접합하여 접합 구조를 형성하였다. 반도체 칩은 Si칩이며, 회로 기판으로서 Cu 기판(KFC재)에 접합하였다.
본 실시 형태에서는, 후술하는 접합 강도 평가 시험(다이 전단 시험)의 샘플의 제조를 위해서, 편면에 Ti(0.01㎛)/Ni(0.3㎛)/Ag(0.2㎛)가 메탈라이즈된 Si칩(2mmХ2mm)을 준비하였다. 이 Si칩 4장을 카본제 지그 상에 메탈라이즈면이 상면이 되도록 적재하였다. 이어서, 4장의 Si칩 상에 상기에서 제조한 접합재(10mmХ10mm)를 1장 적재한 후, 접합재 상에 Cu 기판(11mmХ11mm, 두께 0.2mm)을 적재하였다. 그리고, 그 위에 카본제 지그를 얹고, Si칩/접합재/Cu 기판을 사이에 끼운 후, 스프링 구비 지그로 고정하였다(가압력 2MPa).
또한, 후술하는 접합부의 단면 관찰 및 히트 사이클 시험의 샘플의 제조에서는, 상기와 동일한 구성의 Si칩(10mmХ10mm)을 준비하였다. 그리고, 상기와 동일한 수순으로, Si칩 1장을 적재하고 그 위에 접합재(10mmХ10mm)를 1장 적재하고, 또한 Cu 기판(11mmХ11mm, 두께 0.2mm)을 적재하여 카본제 지그를 고정하였다(가압력 2MPa).
상기에서 고정된 Si칩/접합재/Cu 기판의 샘플을 지그와 함께 저산소 오븐(에스펙 가부시키가이샤제 IPHH-202MS)에 도입하고, 가열하여 접합부를 형성하였다. 가열 처리는, 오븐 내를 30분간 질소 퍼지하여 산소 농도 70ppm 이하로 하고 나서 승온을 개시하였다. 승온 속도는 5℃/min으로 하여 질소 플로하면서, 설정된 접합 온도가 될 때까지 가열하였다. 오븐 내의 온도가 접합 온도에 달한 단계에서 질소 플로하면서 30분간, 접합 온도로 가열 유지하였다. 30분 경과 후, 오븐의 블로어를 온으로 하여 질소 플로 하에서 30분간 강온하였다(강온 속도: 약 -5℃/min). 그리고, 오븐 내의 온도가 40℃가 된 시점에서, 샘플을 취출하여 지그를 제거하였다. 본 실시 형태에서는, 상기 8종의 접합재에 대하여 접합 온도를 250℃로 설정하였다. 또한, 일부의 접합재(Sn 함유량 27질량％)에 대해서는, 185℃, 225℃, 250℃, 275℃, 315℃의 접합 온도를 설정하여 접합부를 형성하였다.
[접합부의 재료 조직 관찰과 조성 분석]
상기 접합 공정 후, 접합부 단면의 재료 조직을 관찰한 후, 접합부 단면에 있어서의 조성(섬상 Ag상 및 Ag3Sn상의 조성 분석, 섬상 Ag상의 면적률, 공극률을 측정하였다.
이들 관찰 및 측정에 있어서는, 상기에서 접합 구조를 제조한 샘플(Si칩/접합재/Cu 기판)을 수지에 매립하고, 중앙 부근을 절단하여 단면을 연마하였다. 그리고, 샘플의 단면에 대하여 주사형 전자 현미경(SEM: 니혼 덴시 가부시키가이샤제 JSM-IT500HR)으로 관찰하여 단면 사진을 촬상하였다. SEM 관찰의 배율은, 접합부의 상하 단부까지 관찰할 수 있는 배율로 하고, 본 실시 형태에서는, SEM의 가속 전압은 15kV로 설정하고, 배율을 1000배로 설정하여 관찰하였다. 또한, 이 관찰 및 측정에서는, 접합부의 전체(단, 접합 계면은 포함하지 않음)가 관찰 영역이 되도록 하였다.
그리고, 접합부의 조성 분석을 위해서, SEM 장치 부속의 에너지 분산형 X선 분석 장치(EDS)에 의한 EDS 분석을 하였다(가속 전압 15kV). 먼저, SEM 관찰로부터 섬상 Ag상 및 Ag3Sn상이라고 추정되는 부분에 대해서, 점 분석(스폿 분석)을 1점에 대해서 10000회의 샘플링수(측정 시간 30초)로 각 상에 대해서 3점의 분석을 하였다. 그 결과, 섬상 Ag상의 조성은 100질량％ Ag이며, Ag3Sn상의 조성은 73질량％ Ag-27질량％ Sn인 것을 확인하였다.
이어서, EDS에 의한 매핑을 행하여, 섬상 Ag상의 면적률을 측정하였다. 최초에 접합부 단면의 관찰 영역(배율10000배)에 관한 원소 매핑을 행하였다. 본 실시 형태에서는, 매핑의 해상도를 256Х192 픽셀로 하여, 분석 원소를 Ag, Sn, Cu, Si, Ni로 설정하였다. 이 EDS에 의한 매핑 분석에 있어서는, 각 픽셀에 있어서의 조성을 최대한 정확하게 분석하기 위해서, 각 픽셀에서의 샘플링(카운트)을 충분히 행하는 것이 바람직하다. 예시되는 적합한 지표로서는, 1 픽셀당 2000회 이상의 샘플링을 행하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는 1 픽셀당 2500회의 샘플링으로 각 분석 원소의 측정을 행하였다.
각 샘플의 매핑 분석의 결과, 접합부의 단면에 있어서는, Ag 농도가 약 100질량％인 영역과, Ag 농도가 약 73질량％인 영역이 존재하는 것이 확인되었다. 그래서, 얻어진 매핑 화상에 대해서, 소정의 Ag 농도를 역치로 한 2색화를 행하여, Ag상과 Ag3Sn상을 구별하기 위한 매핑 화상(Ag 매핑 화상)을 제작하였다. 이 역치가 되는 Ag 농도로서, 본 실시 형태에서는 Ag 농도 85질량％로 설정하고, 그 이상의 영역을 Ag상으로 하고, 그 이하의 영역을 Ag3Sn상으로 하여 Ag 매핑 화상으로 하였다. 그리고, 제작한 Ag 매핑 화상에 대해서, 화상 해석 소프트웨어(상품명: MIPAR)를 적용하여 Ag상의 면적률을 산출하였다. 도 3에, Ag 농도에 기초하여 제작된 각 샘플의 매핑 화상을 나타낸다. 각 화상에 있어서, 담색의 부분이 섬상 Ag상이며, 농색의 부분이 Ag3Sn상이다.
또한, 공극률의 측정은, 상기 SEM 관찰 시에 촬상한 SEM 화상에 대하여 상기와 동일한 화상 해석 소프트웨어를 이용하여 면적률을 측정하였다. 이 화상 해석에서는, SEM 화상에 있어서 명백하게 공극이라고 판정되는 부분(사진의 흑색에 가까운 부분)의 색조를 기준으로 하여, 이 공극 부분과 동일한 색조가 되는 부분의 면적률을 측정하였다.
[접합 강도의 평가(다이 전단 시험)]
이어서, 각 샘플의 접합부의 접합 강도를 측정하였다. 접합 강도의 평가 시험(다이 전단 시험)에 대해서는, 상기에서 제작한 샘플의 실온에서의 시험과, 260℃로 가열한 상태에서의 시험을 행하였다. 접합 강도의 측정은, 측정 장치인 본드 테스터(TRY PRECISION사제 MFM1200L)에 Cu 기판측이 아래가 되도록 샘플을 세팅하고, 칩의 단부에 테스터의 툴(갈고리)을 걸고, 200kg의 전단 하중을 가하여 다이 전단 강도를 측정하였다. 그리고, 전단 강도가 20MPa 이상인 경우를 「합격(○)」이라고 판정하고, 실온 및 고온의 양쪽에 있어서 합격한 것을 적합한 접합부라고 판정하였다.
[열 사이클 내구성의 평가]
또한, 샘플의 접합부에 대해서, 가열·냉각의 사이클에 의한 내구성을 확인하기 위해서, 열 사이클 시험을 행하였다. 열 사이클 시험은, 각 샘플에 대하여 -50℃에서 30분 유지/175℃에서 30분 유지를 1 사이클로 하는 열 사이클을 250 사이클 부여하였다. 그리고, 250 사이클 후의 접합부의 박리나 크랙의 유무를 확인하였다. 또한, 열 사이클 시험은, 상기 다이 전단 시험에 있어서, 실온 또는 고온 접합 강도가 측정 하한값 이하(5MPa 이하)인 샘플에 대해서는 실시하지 않았다.
이상의 시험 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에는, 각 샘플의 접합부에 있어서의 조성과 섬상 Ag상의 면적률, 또한 공극률의 측정 결과를 함께 표시하고 있다. 또한, 각 샘플에 있어서의 접합부의 재료 조직의 관찰상의 예시로서 표 1에 있어서의 No.1, 2, 5, 10, 11, 12, 13, 14의 접합부(접합 온도 250℃)의 SEM 사진을 도 2에 나타내고, 그 매핑 화상을 도 3에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1과 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시 형태에서 제작한 Ag 분말과 Sn 분말의 압축 성형체를 접합재로 한 액상 확산 접합에 의해, Ag상과 Ag3Sn상으로 구성된 재료 조직을 갖는 접합부가 형성되는 것을 알 수 있다. 단, 접합부의 조성에 의해, 접합 강도의 부족 혹은 열 사이클 내구성이 떨어지는 샘플이 있었다. 구체적으로 보면, 접합부의 Ag 함유량이 78.0질량％ 미만인 경우(No.3, 13, 14)에는 고온에서의 접합 강도가 떨어졌다. 또한, Ag 함유량이 80.0질량％를 초과하는 경우(No.1, No.7 내지 9)에는 Ag 함유량 78.0질량％ 미만의 샘플보다는 접합 강도가 높은 경향이 있기는 하지만, 고온에서의 접합 강도는 불합격이 된다. 그리고, 이들 적합 조성 범위 밖의 접합부는, 열 사이클 시험에 있어서도 접합부의 박리·크랙이 발생하였다. 따라서, 본 발명의 액상 확산 접합에 의한 접합 구조의 접합부에 있어서는, Ag상 및 Ag3Sn상에 의한 재료 조직과 함께 조성 범위의 적정화에 의해 접합 강도와 내구성이 확보된다고 생각된다.
재료 조직의 적정화의 관점에서 보면, 섬상 Ag상의 면적률의 적합화를 도모하는 것이 바람직하다. 섬상의 Ag상의 면적률에 대해서는, 접합부의 조성이 적합한 접합부(No.2, No.4 내지 No.6, No.10 내지 12)에서는 면적률의 값에 그다지 큰 차는 없다. 그리고, 이들은 적합한 접합 강도 및 열 사이클 내구를 갖는다. 한편으로 접합부의 조성이 본 발명의 범위 밖이 되는 경우에는, 섬상 Ag상의 면적률은 18％ 미만 또는 35％ 초과가 되는 경향이 있다. 특히, No.13의 접합부에 대해서는, 접합부 조성은 본원의 범위에 매우 가깝지만, 그래도 접합 강도가 약간 부족하다. 이것은, 섬상 Ag상의 부족에 의한 것으로 생각된다.
또한, 본 실시 형태에서는, Ag 분말과 Sn 분말과 압축 성형체를 접합재로서 접합부를 형성했지만, 이 접합재의 구성이나 접합 조건(접합 온도)도 접합부의 조성에 영향을 미친다. 접합재에 대해서는, NO. 8, 9에서 조대한 Ag 분말 또는 Sn 분말을 사용한 접합재를 적용했지만, 이들 접합부는, 동일한 혼합비의 접합재를 적용한 접합부에 대하여, Ag 함유량이 높고 섬상 Ag상의 면적률도 높아졌다. 또한, 접합 온도는, 200℃ 이상 300℃ 이하의 조건을 일탈한 No.3(접합 온도 185℃)에서는 Ag 함유량이 낮고, No.7(접합 온도 315℃)에서는 Ag 함유량이 높아졌다. 접합 온도는, 접합 시에 용융된 Sn의 확산에 영향을 미치기 때문이라고 추정된다. 또한, 본 실시 형태에서 형성된 접합부는, No.13을 제외하고, 공극률이 4％ 이하로 낮아졌다. 이것은, 종래의 페이스트와는 다른 고체상의 접합재(Ag 분말 및 Sn 분말의 압축 성형체)에 의한 액상 확산 접합의 효과라고 생각된다.
본 발명에 관한 접합 구조는, Ag상과 Ag3Sn상으로 구성되는 특이한 재료 조직을 갖는 접합부를 구비하고 있다. 이 접합부는, Ag상 및 Ag3Sn상이 갖는 양호한 내열성이나, Ag상의 유연성에 의해 양호한 접합 강도와 내열성·내구성이 우수하다. 본 발명은, 하이브리드카나 EV 등의 파워 디바이스 등의 반도체 장치에 있어서의 디바이스 소자의 접합 등에서 적합하게 적용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 한 쌍의 피접합재와, 상기 한 쌍의 피접합재 사이에 형성된 접합부를 포함하는 접합 구조에 있어서,
    상기 접합부는, 구성 원소로서, 78.0질량％ 이상 80.0질량％ 이하의 Ag와, 20.0질량％ 이상 22.0질량％ 이하의 Sn과, 불가피 불순물 원소를 포함하고,
    상기 접합부의 임의 단면을 관찰했을 때, 95질량％ 이상의 Ag를 포함하는 섬상의 Ag상과, Ag3Sn 금속간 화합물을 포함하고, 상기 섬상의 Ag상을 둘러싸는 Ag3Sn상으로 구성되는 재료 조직이 관찰되는 것을 특징으로 하는 접합 구조.
  2. 제1항에 있어서, 접합부의 임의 단면에 있어서의 섬상의 Ag상의 면적률이 18％ 이상 35％ 이하인 접합 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접합부의 임의 단면에 있어서의 공극률이 면적률로 4％ 이하인 접합 구조.
  4. 반도체 소자와 기판을 접합하여 이루어지는 반도체 디바이스에 있어서,
    상기 반도체 소자와 상기 기판 사이에 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 접합 구조를 구비하는 반도체 디바이스.
  5. 한 쌍의 피접합재를 액상 확산 접합에 의해 접합하기 위해 사용되는 접합재에 있어서,
    평균 입경 30㎛ 이상 75㎛ 이하의 Ag 분말과, 평균 입경 1㎛ 이상 20㎛ 이하의 Sn 분말의 혼합 분말을 압축 및 압연하여 이루어지는 시트상의 압축 성형체를 포함하고,
    상기 압축 성형체는, 상기 혼합 분말의 혼합비와 동일한 조성을 갖는 벌크상 금속의 밀도를 기준으로 하는 상대 밀도가 95％ 이상인 것을 특징으로 하는 액상 확산 접합을 위한 접합재.
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