银糊组合物及使用其的半导体装置制造方法及图纸

一种银糊组合物，其为包含粒径0.1μm～20μm的银粒子和溶剂的银糊组合物，上述溶剂包含具有大于或等于300℃的沸点的溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】银糊组合物及使用其的半导体装置
本专利技术涉及银糊组合物及使用其的半导体装置。进一步详细而言，涉及用于将功率半导体、LSI、发光二极管(LED)等半导体元件粘接于引线框、陶瓷配线板、玻璃环氧配线板、聚酰亚胺配线板等基板上的银糊组合物及使用其的半导体装置。
技术介绍
作为在制造半导体装置时使半导体元件与引线框粘接的方法，有使银粉等填充剂分散于环氧树脂、聚酰亚胺树脂等粘合剂树脂中而制成糊状，将其用作粘接剂的方法。在该方法中，使用分配器、印刷机、压印机等将糊状粘接剂涂布于引线框的芯片焊盘后，对半导体元件进行芯片接合，并通过加热固化进行粘接，从而制成半导体装置。作为用于这种用途的粘接剂，例如提出了专利文献1～3所公开的在粘合剂树脂中高填充热导率高的银粒子所得的组合物；专利文献4所公开的使用了焊料粒子的组合物；专利文献5所公开的使用烧结性优异的金属纳米粒子的组合物；专利文献6所公开的通过使用实施了特殊表面处理的微小尺寸的银粒子，利用大于或等于100℃且小于或等于400℃的加热将银粒子彼此烧结那样的粘接剂组合物。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-73811号公报专利文献2：日本特开2006-302834号公报专利文献3：日本特开平11-66953号公报专利文献4：日本特开2005-93996号公报专利文献5：日本特开2006-83377号公报专利文献6：日本专利第4353380号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题另外，关于用于上述用途的粘接剂组合物，强烈要求即使在为了削减半导体装置的制造成本而减少了粘接所需的工序数的情况、例如省略了余热工艺的情况下也高的粘接性。另外，为了确保半导体装置的工作稳定性，也要求充分的导热性和导电性。但是，以往的粘接剂组合物无法全部满足这些必要特性。鉴于这样的问题，本专利技术的目的在于提供一种银糊组合物及使用其的半导体装置，所述银糊组合物为仅通过1阶段的烧结工序即显示高粘接性的银糊组合物，且粘接后银糊组合物固化而得到的银固化体具有充分的导热性和导电性。解决问题的方法专利技术人等发现：包含粒径0.1μm～20μm的银粒子和溶剂的银糊组合物仅通过1阶段的固化工序即显示高粘接性，且粘接后银糊组合物固化而得到的银固化体具有充分的导热性和导电性，其中，上述溶剂包含具有大于或等于300℃的沸点的溶剂。从进一步增大粘接强度的观点考虑，上述银粒子优选为薄片状银粒子和/或球状银粒子。另外，从使银糊组合物烧结而得到的银烧结体的粘接性、导热性和导电性更优异的方面出发，上述溶剂优选包含醚结构、酯结构和羟基结构中的至少一个。进一步，优选银糊组合物通过小于300℃的加热将上述银粒子彼此烧结从而形成银烧结体，且该银烧结体的体积电阻率、热导率和粘接强度分别为小于或等于1×10-4Ω·cm、大于或等于30W/m·K和大于或等于10MPa。另外，上述粘接强度是指以贵金属(Ag、Au、Pd、Pt)作为粘接对象，在大气中、180～300℃下烧结10～120分钟时的粘接强度。另外，本专利技术提供一种具有通过上述银糊组合物将半导体元件与半导体元件搭载用支撑构件粘接的结构的半导体装置。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种银糊组合物及使用其的半导体装置，所述银糊组合物为仅通过1阶段的烧结工序即显示高粘接性的银糊组合物，且粘接后银糊组合物固化而得到的银固化体具有充分的导热性和导电性。附图说明图1是由实施例1得到的银烧结体的X射线图像。图2是由比较例1得到的银烧结体的X射线图像。图3是表示使用本实施方式的粘接剂组合物制造的半导体装置的一例的示意截面图。图4是表示使用本实施方式的粘接剂组合物制造的半导体装置的另一例的示意截面图。具体实施方式下面对本专利技术的一个实施方式进行详细说明，但本专利技术不限于此。本实施方式的银粒子使用粒径0.1μm～20μm的粒子。如果粒径小于0.1μm，则银粒子相对于吸附在银粒子表面的溶剂等有机物的体积比例相对变小。如果将这样的银粒子烧结，则体积收缩的程度变大，容易在银烧结体中产生空隙。其结果是导电性、导热性和粘接强度降低，因此不优选。另外，在小于0.1μm的银粒子的情况下，与粒径处于上述范围内的银粒子相比有制造成本变高的倾向。另一方面，如果粒径超过20μm，则在再密填充粒子的情况下空隙也变大，导致银烧结体中的密度降低。其结果是导电性、导热性和粘接强度降低，因此不优选。另外，银粒子的粒径优选为0.5μm～15μm，更优选为1～10μm。本说明书中的银粒子的粒径是指通过激光散射法粒度分布测定求出的一次粒子的平均体积的球当量直径。即，银糊组合物中的粒径通过激光散射法粒度分布测定求出。以下表示测定法的一例。将银糊组合物0.01g、十二烷基苯磺酸钠(和光纯药工业制)0.1g、蒸馏水(和光纯药工业制)99.9g混合，使用超声波清洗机处理5分钟而得到水分散液。使用安装了具有超声波分散单元的通用液体模块的激光散射法粒度分布测定装置LS13320(贝克曼库尔特制)，为了稳定光源接通主体电源并放置30分钟后，通过测定程序中的冲洗(Rinse)指令向液体模块导入添加了0.1mass％十二烷基苯磺酸钠的蒸馏水，进行测定程序中的去泡沫(De-bubble)、测量补偿(MeasureOffset)、校正(Align)、测量空白(MeasureBackground)。接下来，使用测定程序的测定加样(MeasureLoading)，在将该水分散液振动混合变得均匀时使用玻璃吸管添加至液体模块中直到测定程序的样品量从Low变为OK。接下来，通过超声波分散单元以功率(Power)5进行1分钟分散处理，之后进行脱泡。然后，进行测定程序中的测定，获得粒度分布。作为激光散射法粒度分布测定装置的设定，使用泵速(PumpSpeed)：70％、包括PIDS的数据(IncludePIDSdata)：ON、运行长度(RunLength)：90秒、分散剂折射率：1.332、分散质折射率：0.23。通过该测定，通常得到具有除一次粒子以外还包含凝聚体的峰的多个峰的粒度分布，以最低粒径的一个峰作为处理范围，得到一次粒子的粒度分布。作为银粒子的形状没有特别限制，可以适宜使用球状粒子、薄片状粒子、板状粒子、柱状粒子等。特别是为了提高对于半导体元件或者支撑构件的粘接强度，优选使用与半导体元件或者支撑构件的粘接面积大的薄片状粒子或者板状粒子。进一步为了提高粒子彼此的填充密度，也可以混合粒径或者形状不同的2种以上粒子而使用。银糊组合物中的银粒子量可以根据目标银糊组合物的粘度和触变性适当确定。为了表现银烧结体的充分导热性，优选在银糊组合物100质量份中，银粒子大于或等于80质量份。另外，银糊组合物中的银粒子量的上限值没有特别限制，例如可以在银糊组合物100质量份中设为小于97质量份。作为银粒子的表面状态，优选使来源于银氧化物的氧状态比率小于15％。虽然和与溶剂的组合也有关，但如果在表面存在氧化银，则可能会妨碍烧结。为了清除表面的氧化银，可以适当进行酸处理等，并吸附被覆银粒子表面的其它表面保护剂。作为表面保护剂，优选具有大于或等于300℃的沸点的羧酸、醇等。本实施方式的溶剂使用沸点大于或等于300℃的溶剂。这里所谓的沸点是：在大气压(1013hPa)下，通过蒸馏法或者GC-MS中的任一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种银糊组合物，其为包含粒径0.1μm～20μm的银粒子和溶剂的银糊组合物，所述溶剂包含具有大于或等于300℃的沸点的溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.05 JP 2012-1953921.一种银糊组合物，其为包含粒径0.1μm～20μm的银粒子和溶剂的银糊组合物，所述溶剂仅包含具有大于或等于300℃的沸点的溶剂，通过小于300℃的加热将所述银粒子彼此烧结从而形成银烧结体，所述银烧结体的体积电阻率、热导率和粘接强度分别为小于或等于1×...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川大，松本博，名取美智子，中子伟夫，田中俊明，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP