电子部件及其制造方法技术

本发明专利技术提供在无机材料基板上具有铜电极的电子部件中，基板与铜电极的密合强度高、铜电极的密合性被改善的电子部件及其制造方法。在无机材料基板上具有铜电极的电子部件中，在所述基板与所述铜电极的界面处具备含有铜、锰、硅及氧的界面层，所述界面层中分散并包含有以铜为主体的晶体粒子。另外，作为电子部件的制造方法，包括：在所述基板上形成界面层的界面层形成工序；和在所述界面层之上形成所述铜电极的电极形成工序。

Electronic component and manufacturing method thereof

The present invention provides an electronic component having a high strength of adhesion between a substrate and a copper electrode, a copper electrode, and a method of manufacturing the electronic component having a copper electrode on an inorganic material substrate. Electronic component has a copper electrode in inorganic material on the substrate, with interface layer containing copper, manganese, silicon and oxygen at the interface between the substrate and the copper electrode, the interface layer and includes a dispersed crystal particles with copper as the main body. In addition, a method of manufacturing an electronic component includes an interface layer forming process for forming an interface layer on the substrate, and an electrode forming process for forming the copper electrode on the interface layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在无机材料基板上具有铜电极的电子部件及其制造方法。
技术介绍
在电子部件中,为了保证力学耐久性和电绝缘性，使用由无机材料形成的基板。作为代表性的无机材料基板，使用硅酸玻璃、氧化铝、石英等氧化物基板、氮化硅、氮化铝等氮化物基板、碳化硅、碳化钛等碳化物基板、硅基板。为使用上述基板制作电子部件、或在上述基板上安装半导体、电容器、电阻器等，需要在基板上形成导电性电极(布线)。在这样的导电性电极中使用银、铜等导电材料。银虽然导电性、耐氧化性优异，但存在价格昂贵且银原子容易发生迁移不良的缺点。与此相对，铜在材料成本方面比银廉价，耐迁移性优异，并且具有与银同等的电阻率，因此在导电性电极中使用铜是令人期望的。以往，作为在像玻璃基板这样的无机材料基板上形成铜电极的方法，已知利用非电解镀覆法的方法、涂布混合有铜粉末的铜糊剂而烧结的方法。但是，铜对无机材料基板的密合性不足，存在即使在无机材料基板上形成了铜电极也容易剥离的问题。针对关于该密合性的问题，例如提出了：形成非电解铜镀膜后，在施加正电位的同时加热基板的方案(专利文献1)；使用配合有铜粉末、氧化铜粉末、Pd化合物及玻璃熔料的铜糊剂组合物的方案(专利文献2)。另外，提出了在无机材料基板与铜电极之间形成界面层的方案。例如，专利文献3提出了形成由铜合金膜(所述铜合金膜含有氧、Mn、Ag)形成的基膜的方案；专利文献4提出了在氧化硅膜与铜膜之间，形成包含Cu、Ca、氧和Si的成分凝聚区域的方案；专利文献5提出了在绝缘性树脂基板与金属薄膜层的接触界面处，存在包含氧化亚铜、氧化镍及氧化钴的至少一种的金属氧化物的方案。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-31741号公报专利文献2：日本特开平8-45339号公报专利文献3：日本特开2009-10089号公报专利文献4：日本特开2010-103324号公报专利文献5:日本特开2011-104815号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，对于专利文献1的方法而言，需要镀覆后处理工序；对于专利文献2的糊剂组合物而言，由于需要多种铜原料、价格昂贵的Pd成分，因此制造成本变高。另外，在专利文献3～5中提出的方法中，对于使用环境更加严酷的电子部件而言，无法充分确保力学耐久性(密合性)。因此，需要无机材料基板与铜电极的密合性进一步提高的界面层。本专利技术是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供在无机材料基板上具有铜电极的电子部件中，基板与铜电极的密合强度高、铜电极的密合性被改善的电子部件及其制造方法。用于解决问题的手段本申请的专利技术人发现，在无机材料基板与铜电极的界面处，通过形成含有铜、锰、硅及氧的界面层，且该界面层中分散并包含有以铜为主体的晶体粒子，由此改善所述基板与所述铜电极的密合性，从而完成了本专利技术。具体而言，本专利技术提供以下这样的方案。(1)一种电子部件，其是在无机材料基板上具有铜电极的电子部件，其中，在所述基板与所述铜电极的界面处具备含有铜、锰、硅及氧的界面层，所述界面层中分散并包含有以铜为主体的晶体粒子。(2)如上述(1)所述的电子部件，其中，所述界面层中，在比其厚度的中央更靠近所述铜电极侧的第一区域中，至少锰的平均浓度高于铜的平均浓度。(3)如上述(1)或(2)所述的电子部件，其中，所述界面层中，在比其厚度的中央更靠近所述基板侧的第二区域中，铜的平均浓度高于锰的平均浓度及硅的平均浓度。(4)如上述(1)～(3)中任一项所述的电子部件，其中，所述第一区域具有以锰为主体的氧化物，所述第二区域具有以锰及硅为主体的氧化物。(5)如上述(1)～(4)中任一项所述的电子部件，其中，与所述第一区域相比，所述第二区域含有更多的晶体粒子。(6)如上述(1)～(5)中任一项所述的电子部件，其中，所述界面层的厚度为5nm以上且150nm以下。(7)如上述(1)～(6)中任一项所述的电子部件，其中，所述铜电极不含铅玻璃成分。(8)一种电子部件的制造方法，其特征在于，其是在无机材料基板上具有铜电极的电子部件的制造方法，所述制造方法中包括在所述基板上形成界面层的界面层形成工序、和在所述界面层之上形成所述铜电极的电极形成工序，所述界面层含有铜、锰、硅及氧，所述界面层中分散并包含有以铜为主体的晶体粒子。(9)如上述(8)所述的电子部件的制造方法，其中，所述界面层形成工序包括：将包含锰络合物和硅烷偶联剂的界面层原料溶液(其中，不包括包含铜络合物的界面层原料溶液)涂布于所述基板上，之后进行加热处理从而形成所述界面层。(10)如上述(9)所述的电子部件的制造方法，其中，所述锰络合物相对于所述硅烷偶联剂的摩尔浓度比Mn/Si为0.3以上且1.7以下。(11)如上述(8)～(10)中任一项所述的电子部件的制造方法，其中，所述界面层形成工序包括：将界面层原料溶液涂布于所述基板上，之后在含有氧的气氛中，于400℃以上且600℃以下的温度进行加热处理从而形成所述界面层。(12)如上述(8)～(11)中任一项所述的电子部件的制造方法，其中，所述界面层形成工序包括：将界面层原料溶液涂布于所述基板上，之后在含有氧的气氛中，于150℃以上且225℃以下的温度进行第一加热处理，之后于400℃以上且600℃以下的温度进行第二加热处理从而形成所述界面层。(13)如上述(8)～(12)中任一项所述的电子部件的制造方法，其中，所述电极形成工序包括：使用不含玻璃熔料的铜糊剂来形成所述铜电极。(14)如上述(8)～(13)中任一项所述的电子部件的制造方法，其中，所述电极形成工序包括：通过在所述界面层之上涂布铜糊剂的工序，之后在非活性气体气氛中进行干燥的工序，之后在含有氧的气氛中进行氧化烧成的工序，之后在含有一氧化碳、醇或氢的气氛中进行还原的工序，由此形成所述铜电极。(15)如上述(14)所述的电子部件的制造方法，其中，所述在非活性气体气氛中进行干燥的工序的温度为150℃以上且250℃以下。(16)如上述(14)或(15)所述的电子部件的制造方法，其中，所述在含有氧的气氛中进行氧化烧成的工序的温度为350℃以上且600℃以下。(17)如上述(14)～(16)中任一项所述的电子部件的制造方法，其中，所述在含有一氧化碳、醇或氢的气氛中进行还原的工序的温度为350℃以上且600℃以下。专利技术效果根据本专利技术，通过在无机材料基板上具有铜电极的电子部件中，在所述基板与所述铜电极的界面处具备含有铜、锰、硅及氧的界面层，并且该界面层中分散并包含有以铜为主体的晶体粒子，由此能够获得所述基板与所述铜电极的密合性提高的电子部件。另外，能够廉价且高效地制造该电子部件。附图说明[图1]为表示本专利技术的实施例1～4中的用扫描电子显微镜观察界面层附近而得的组织的图。[图2]为表示本专利技术的实施例5中的用扫描电子显微镜观察界面层附近而得的组织的图。[图3]为表示本专利技术的实施例5中的界面层附近的组成分析结果的图。[图4]为本专利技术的实施例5中的界面层的截面组织的示意图。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式进行说明，但本专利技术不受这些记载的限定。(电子部件)本专利技术是在无机材料基板上具有铜电极的电子部件，且该铜电极包含作为布线而形成的铜布线。作为所述电子部件，可举出片式电阻器、片式电容器、太阳能电池等电子部件。此外，还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子部件，其是在无机材料基板上具有铜电极的电子部件，其中，在所述基板与所述铜电极的界面处具备含有铜、锰、硅及氧的界面层，所述界面层中分散并包含有以铜为主体的晶体粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.15 JP 2014-1453421.一种电子部件，其是在无机材料基板上具有铜电极的电子部件，其中，在所述基板与所述铜电极的界面处具备含有铜、锰、硅及氧的界面层，所述界面层中分散并包含有以铜为主体的晶体粒子。2.如权利要求1所述的电子部件，其中，所述界面层中，在比其厚度的中央更靠近所述铜电极侧的第一区域中，至少锰的平均浓度高于铜的平均浓度。3.如权利要求1或2所述的电子部件，其中，所述界面层中，在比其厚度的中央更靠近所述基板侧的第二区域中，铜的平均浓度高于锰的平均浓度及硅的平均浓度。4.如权利要求1～3中任一项所述的电子部件，其中，所述第一区域具有以锰为主体的氧化物，所述第二区域具有以锰及硅为主体的氧化物。5.如权利要求1～4中任一项所述的电子部件，其中，与所述第一区域相比，所述第二区域含有更多的晶体粒子。6.如权利要求1～5中任一项所述的电子部件，其中，所述界面层的厚度为5nm以上且150nm以下。7.如权利要求1～6中任一项所述的电子部件，其中，所述铜电极不含铅玻璃成分。8.一种电子部件的制造方法，其特征在于，其是在无机材料基板上具有铜电极的电子部件的制造方法，所述制造方法中包括在所述基板上形成界面层的界面层形成工序、和在所述界面层之上形成所述铜电极的电极形成工序，所述界面层含有铜、锰、硅及氧，所述界面层中分散并包含有以铜为主体的晶体粒子。9.如权利要求8所述的电子部件的制造方法，其中，所述界面层形成工序包括：将包含锰络合物和硅烷偶联剂的界面层原料溶液(其中，不包括包含铜络合物的界面层原料溶液)涂布于所述基板上，之后进行加热处理从而形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：小池淳一，安藤大辅，须藤祐司，
申请(专利权)人：材料概念有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP