(57)【要約】【課題】  熱伝導性及び接続信頼性に優れ、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材との接合を簡便な工程で行うことができるダイボンド層を有するダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材を提供すること。【解決手段】  上記課題を解決する本発明のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材は、半導体素子搭載用支持部材と、該半導体素子搭載用支持部材の半導体素子が接合される面に設けられた、空孔率が１５〜５０体積％であり、銀及び／又は銅を含み、炭素分が１．５質量％以下である、多孔質のダイボンド層と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子搭載用支持部材と、該半導体素子搭載用支持部材の半導体素子が接合される面に設けられた、空孔率が１５〜５０体積％であり、銀及び／又は銅を含み、炭素分が１．５質量％以下である、多孔質のダイボンド層と、を備えることを特徴とするダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材。
【請求項２】
前記ダイボンド層が、バナジウムを０．０６〜１３．６原子％及びテルルを０．１２〜７．８原子％含むことを特徴とする請求項１に記載のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材と前記半導体素子とを、前記半導体素子搭載用支持部材と前記半導体素子との間に前記ダイボンド層が介在するように配置し、これらを加熱加圧する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法により得られることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
半導体素子と、該半導体素子の半導体素子搭載用支持部材が接合される面に設けられた、空孔率が１５〜５０体積％であり、銀及び／又は銅を含み、炭素分が１．５質量％以下である、多孔質のダイボンド層と、を備えることを特徴とするダイボンド層付き半導体素子。
【請求項６】
前記ダイボンド層が、バナジウムを０．０６〜１３．６原子％及びテルルを０．１２〜７．８原子％含むことを特徴とする請求項５に記載のダイボンド層付き半導体素子。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のダイボンド層付き半導体素子と前記半導体素子搭載用支持部材とを、前記半導体素子と前記半導体素子搭載用支持部材との間に前記ダイボンド層が介在するように配置し、これらを加熱加圧する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法により得られることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
板状金属板と、該板状金属板の両面に設けられた、空孔率が１５〜５０体積％であり、銀及び／又は銅を含み、炭素分が１．５質量％以下である多孔質のダイボンド層と、を備えることを特徴とするダイボンド層付き接合板。
【請求項１０】
前記ダイボンド層が、バナジウムを０．０６〜１３．６原子％及びテルルを０．１２〜７．８原子％含むことを特徴とする請求項９に記載のダイボンド層付き接合板。
【請求項１１】
半導体素子搭載用支持部材と、請求項９又は１０に記載のダイボンド層付き接合板と、半導体素子とを、前記半導体素子搭載用支持部材と前記板状金属板との間、及び前記板状金属板と前記半導体素子との間に前記ダイボンド層が介在するように配置し、これらを加熱加圧する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１の方法により得られることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項１又は２に記載のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材と請求項５又は６に記載のダイボンド層付き半導体素子とを、前記半導体素子搭載用支持部材と前記半導体素子との間にそれぞれの前記ダイボンド層が介在するように配置し、これらを加熱加圧する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３の方法により得られることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材、ダイボンド層付き半導体素子、ダイボンド層付き接合板、並びにそれらを用いた半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。さらに詳しくはパワー半導体、ＬＳＩ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体素子をリードフレーム、セラミック配線板、ガラスエポキシ配線板、ポリイミド配線板等の基板に接着するのに好適なダイボンド層を予め有する半導体素子搭載用支持部材、半導体素子、接合板、並びにそれらを用いた半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際、半導体素子とリードフレーム（支持部材）とを接着させる方法としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等の樹脂に銀粉等の充填剤を分散させたペースト状の接着剤（例えば、銀ペースト）を使用する方法がある。この方法では、ディスペンサー、印刷機、スタンピングマシン等を用いて、ペースト状接着剤をリードフレームのダイパッドに塗布した後、半導体素子をダイボンドし、加熱硬化により接着させ半導体装置とする。
【０００３】
近年、半導体素子の高速化、高集積化が進むに伴い、半導体装置の動作安定性を確保するために、接着剤にも高放熱特性が求められている。
【０００４】
これまでにも熱伝導性の向上を目的とした接着剤が提案されている。例えば、下記特許文献１〜５には、熱伝導率の高い銀粒子が高充填されたダイボンディングペースト（特許文献１及び２）、特定の粒径を有する球状銀粉を含有する導電性接着剤（特許文献３）、ハンダの粒子を含有する接着剤のペースト（特許文献４）、特定の粒子径を有する金属粉及び特定の粒子径を有する金属超微粒子を含有する導電性接着剤（特許文献５）が開示されている。
【０００５】
また、下記特許文献６には、表面処理が施された非球状銀粒子と揮発性分散媒とからなるペースト状銀粒子組成物を１００℃以上４００℃以下で加熱することにより銀粒子同士を焼結させて所定の熱伝導度を有する固形状銀にする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７３８１１号公報
【特許文献２】特開２００６−３０２８３４号公報
【特許文献３】特開平１１−６６９５３号公報
【特許文献４】特開２００５−９３９９６号公報
【特許文献５】特開２００６−８３３７７号公報
【特許文献６】特許第４３５３３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献６に記載のペースト状銀粒子組成物は、銀粒子が金属結合を形成するため、他の手法よりも熱伝導率及び高温下での接続信頼性が優れるものと考えられる。しかし、このようなペースト状銀粒子組成物であっても、更に高水準の接続信頼性を得るには十分ではない。これは、組成物に溶媒が含まれるために、塗布時、乾燥時、半導体素子搭載時及び焼結時の流動による斑の発生、乾燥時及び焼結時のボイド発生に起因するものと考えられる。
【０００８】
一方、ハンダを用いる場合、層状のハンダを半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との間に介在させ、加熱溶融させることによりダイボンドが行われる。この手法では、ペーストに比べて工程の簡略化及び溶媒による斑やボイドの発生を抑制することができる。しかし、ハンダでは高温での接続信頼性に課題が生じる。なお、単にハンダに代えて高融点の金属を用いても、接合が困難になるという問題がある。
【０００９】
本発明は、熱伝導性及び接続信頼性に優れ、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材との接合を簡便な工程で行うことができるダイボンド層を有するダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材、ダイボンド層付き半導体素子、ダイボンド層付き接合板、並びにこれらを用いた半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、半導体素子搭載用支持部材と、該半導体素子搭載用支持部材の半導体素子が接合される面に設けられた、空孔率が１５〜５０体積％であり、銀及び／又は銅を含み、炭素分が１．５質量％以下である、多孔質のダイボンド層と、を備えることを特徴とするダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材を提供する。
【００１１】
本発明のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材によれば、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との接合を簡便な工程で行うことができるとともに優れた熱伝導性及び接続信頼性を得ることができる。
【００１２】
上記ダイボンド層は、バナジウムを０．０６〜１３．６原子％及びテルルを０．１２〜７．８原子％含むことが好ましい。この場合、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ及びＳｉＯ２に対する接着性を向上させることができる。
【００１３】
本発明はまた、上記本発明に係るダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材と半導体素子とを、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との間にダイボンド層が介在するように配置し、これらを加熱加圧する工程を備えることを特徴とする半導体装置の第１の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明の半導体装置の第１の製造方法によれば、本発明に係るダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材を用いることで、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との接合を簡便な工程で行うことができ、優れた熱伝導性及び接続信頼性を有する半導体装置を得ることができる。
【００１５】
本発明はまた、上記本発明に係る第１の製造方法よって製造される半導体装置を提供する。
【００１６】
本発明はまた、半導体素子と、該半導体素子の半導体素子搭載用支持部材が接合される面に設けられた、空孔率が１５〜５０体積％であり、銀及び／又は銅を含み、炭素分が１．５質量％以下である、多孔質のダイボンド層と、を備えることを特徴とするダイボンド層付き半導体素子を提供する。
【００１７】
本発明のダイボンド層付き半導体素子によれば、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との接合を簡便な工程で行うことができるとともに優れた熱伝導性及び接続信頼性を得ることができる。
【００１８】
上記ダイボンド層は、バナジウムを０．０６〜１３．６原子％及びテルルを０．１２〜７．８原子％含むことが好ましい。この場合、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ及びＳｉＯ２に対する接着性を向上させることができる。
【００１９】
本発明はまた、上記本発明に係るダイボンド層付き半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材との間にダイボンド層が介在するように配置し、これらを加熱加圧する工程を備えることを特徴とする半導体装置の第２の製造方法を提供する。
【００２０】
本発明の半導体装置の第２の製造方法によれば、本発明に係るダイボンド層付き半導体素子を用いることで、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との接合を簡便な工程で行うことができ、優れた熱伝導性及び接続信頼性を有する半導体装置を得ることができる。
【００２１】
本発明はまた、上記本発明に係る第２の半導体装置の製造方法よって製造される半導体装置を提供する。
【００２２】
本発明はまた、板状金属板と、該板状金属板の両面に設けられた、空孔率が１５〜５０体積％であり、銀及び／又は銅を含み、炭素分が１．５質量％以下である多孔質のダイボンド層と、を備えることを特徴とするダイボンド層付き接合板を提供する。
【００２３】
本発明のダイボンド層付き接合板によれば、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との接合を簡便な工程で行うことができるとともに優れた熱伝導性及び接続信頼性を得ることができる。
【００２４】
上記ダイボンド層は、バナジウムを０．０６〜１３．６原子％及びテルルを０．１２〜７．８原子％含むことが好ましい。この場合、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ及びＳｉＯ２に対する接着性を向上させることができる。
【００２５】
本発明はまた、半導体素子搭載用支持部材と、上記本発明に係るダイボンド層付き接合板と、半導体素子とを、半導体素子搭載用支持部材と板状金属板との間及び板状金属板と半導体素子との間にダイボンド層が介在するように配置し、これらを加熱加圧する工程を備えることを特徴とする半導体装置の第３の製造方法を提供する。
【００２６】
本発明の半導体装置の第３の製造方法によれば、ダイボンド層付き接合板を用いることで、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との接合を簡便な工程で行うことができ、優れた熱伝導性及び接続信頼性を有する半導体装置を得ることができる。
【００２７】
本発明はまた、上記本発明に係る半導体装置の第３の製造方法よって製造される半導体装置を提供する。
【００２８】
本発明はまた、上記本発明に係るダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材と上記本発明に係るダイボンド層付き半導体素子とを、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との間にそれぞれのダイボンド層が介在するように配置し、これらを加熱加圧する工程を備えることを特徴とする半導体装置の第４の製造方法を提供する。
【００２９】
本発明はまた、上記本発明に係る第４の製造方法よって製造される半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、熱伝導性及び接続信頼性に優れ、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材との接合を簡便な工程で行うことができるダイボンド層を有するダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材、ダイボンド層付き半導体素子、ダイボンド層付き接合板、並びにこれらを用いた半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材に半導体素子を接合して半導体装置を製造する方法を示す模式図である。
【図２】本実施形態のダイボンド層付き半導体素子を半導体素子搭載用支持部材に接合して半導体装置を製造する方法を示す模式図である。
【図３】本実施形態のダイボンド層付き接合板を用いて半導体素子と半導体装置用基板とを接合して半導体装置を製造する方法を示す模式図である。
【図４】本実施形態のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材に複数の半導体素子を接合して半導体装置を製造する方法を示す模式図である。
【図５】本実施形態のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材とダイボンド層付き半導体素子とを接合して半導体装置を製造する方法を示す模式図である。
【図６】本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。
【図７】実施例１のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材（銀めっき銅板）の外観写真である。
【図８】実施例１のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材における接合後のダイボンド層の断面を示すＳＥＭ像である。
【図９】実施例１のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材における接合後のダイボンド層の断面を示すＳＥＭ像である。
【図１０】実施例２のダイボンド層付き半導体素子における接合後のダイボンド層の断面を示すＳＥＭ像である。
【図１１】実施例４のダイボンド層付き接合板における接合後のダイボンド層の断面を示すＳＥＭ像である。
【図１２】実施例４のダイボンド層付き接合板における接合後のダイボンド層の断面を示すＳＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら本発明の公的な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明については省略する。
【００３３】
本実施形態のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材は、半導体素子搭載用支持部材と、該半導体素子搭載用支持部材の半導体素子が接合される面に設けられた、空孔率が１５〜５０体積％であり、銀及び／又は銅を含み、炭素分が１．５質量％以下である、多孔質のダイボンド層と、を備え、半導体素子搭載用支持部材の被着面にダイボンド用の接着性の層（ダイボンド層）が接合されていることを特徴とする。
【００３４】
図１は、本実施形態のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材に半導体素子を接着して半導体装置を製造する方法を示す模式図である。図１に示される半導体装置１００（接合前の状態を示す）は、半導体素子搭載用支持部材２の半導体素子が接続される面（被着面）上に本実施形態に係るダイボンド層１が設けられたダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材４に、被着面がダイボンド層１に重なるように半導体素子３を配置し、これらを加熱加圧することにより得られる。
【００３５】
まず、本実施形態に係るダイボンド層について説明する。
【００３６】
本実施形態のダイボンド層は、空孔率が１５〜５０体積％であり、銀及び／又は銅を含み、炭素分が１．５質量％以下である多孔質層からなる。
【００３７】
多孔質層は、熱伝導率、延性、接続性の観点から、金、銀、銅を主成分とすることが好ましい。特にコストの点から銀又は銅が好適であり、銀と銅との合金であってもよい。銀、銅以外の金属性の成分が含まれると、熱伝導率の低下や表面に容易に除去できない酸化被膜が生じて接合の妨げになるため好ましくない。そのため多孔質シートに含まれる元素の内、水素、炭素、酸素を除く元素割合の内で、銀及び／又は銅が占める元素割合は、６０原子％以上が好ましく、７０原子％以上であることがより好ましく、８０原子％以上であることがさらに好ましい。
【００３８】
多孔質層は、層内に空孔を含む銀及び／又は銅の連続体からなる平板状の多孔質層であることが好ましい。また、多孔質層は、銀粒子及び／又は銅粒子の焼結体から構成されていることが好ましい。
【００３９】
本実施形態のダイボンド層は、被着体の種類を拡大することを目的とした接着助剤として、ガラス成分を含有することができる。
【００４０】
上記ガラス成分は、ダイボンド層の熱圧着時に十分溶融及び流動することが好ましく、このような観点から、３５０℃以下の軟化点を有する低融点ガラスが好ましい。このような低融点ガラスとしては、バナジウム、テルル及び銀を共に含むものが挙げられる。例えば、１０〜６０質量％のＡｇ２Ｏ（酸化銀（Ｉ））と、５〜６５質量％のＶ２Ｏ５（五酸化二バナジウム）と、１５〜５０質量％のＴｅＯ２（二酸化テルル）とを含有し、Ａｇ２ＯとＶ２Ｏ５とＴｅＯ２との合計含有量が７５質量％以上である無鉛ガラス組成物が好ましい。低融点ガラスは、さらに、Ｐ２Ｏ５（五酸化二燐）、ＢａＯ（酸化バリウム）、Ｋ２Ｏ（酸化カリウム）、ＷＯ３（三酸化タングステン）、ＭｏＯ３（三酸化モリブデン）、Ｆｅ２Ｏ３（酸化鉄（ＩＩＩ））、ＭｎＯ２（二酸化マンガン）、Ｓｂ２Ｏ３（三酸化アンチモン）及びＺｎＯ（酸化亜鉛）のうち１種以上を含んでいてもよい。
【００４１】
本実施形態のダイボンド層は、バナジウムを原子換算で０．０６〜１３．６原子％及びテルルを原子換算で０．１２〜７．８原子％含むことが好ましい。この場合、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ及びＳｉＯ２に対する接着性を向上させることができる。
【００４２】
バナジウム及びテルルの含有量が上記下限値を下回る場合、低融点ガラスが十分に含まれていないことを意味し、接着助剤としての効果が得られにくい傾向がある。また、バナジウム及びテルルの含有量が上記上限値を超える場合、低融点ガラスが過剰に含まれていることを意味し、熱伝導率の低下や体積抵抗率の増加が顕著になる傾向がある。
【００４３】
ダイボンド層中のバナジウム及びテルルなどの各種元素の含有量は、蛍光Ｘ線測定、原子吸光分析、発光分析（Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）、ＩＣＰ−ＭＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で定量できる。
【００４４】
例えば、ふた付きのポリ容器に、ダイボンド層を０．１ｇ秤量し、硝酸４ｍＬ、過酸化水素３ｍＬを添加し、３０分間超音波処理をして溶解する。これを、純水を用いて希釈し、測定溶液とする。この測定溶液を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＳＰＳ５１００、日立ハイテクサイエンス社製）により測定することで、含有元素とその割合が得られる。なお、それぞれの元素は以下の波長に発光が得られる。Ｖ：２９２．４０１ｎｍ、Ｔｅ：２１４．２８２ｎｍ、Ｗ２０７．９１２ｎｍ、Ａｇ：３２８．０６８ｎｍ。
【００４５】
ダイボンド層を構成する材料の組成が分かっている場合には、以下の手順で空孔率を求めることができる。まず、ダイボンド層を長方形に切り出し、ダイボンド層の縦、横の長さを定規や外形形状測定装置で測定し、厚みを膜厚計で測定することによりダイボンド層の体積を計算する。切り出したダイボンド層の体積と、精密天秤で測定したダイボンド層の重量とから見かけの密度Ｍ１（ｇ／ｃｍ３）を求める。求めたＭ１と、ダイボンド層を構成する材料の密度Ｍ２（ｇ／ｃｍ３）とを用いて、下記式（１）から空孔率（体積％）が求められる。
空孔率（体積％）＝［１−（Ｍ１）／（Ｍ２）］×１００      …（１）
【００４６】
式（１）において、ダイボンド層を構成する材料が純度９５質量％以上の銀である場合、Ｍ２は１０．５ｇ／ｃｍ３とすることでき、純度９５質量％以上の銅である場合、Ｍ２は８．９６ｇ／ｃｍ３とすることができる。ダイボンド層を構成する材料が銀と銅との混合物である場合、密度は加成則を用いて、銅の含有量（質量％）をＡとすると、下記式（２）を用いてＭ２を算出することができる。
Ｍ２（ｇ／ｃｍ３）＝１／［｛（Ａ／１００）／８．９６｝＋｛（１−Ａ／１００）／１０．５｝］      …（２）
【００４７】
また、ダイボンド層が、銀及び／又は銅と低融点ガラスとを含む場合には、下記式（３）を用いてダイボンド層を構成する材料の密度Ｍ２を算出し、式（１）のＭ２に代入することで、空孔率が求められる。
Ｍ２（ｇ／ｃｍ３）＝１／［｛（Ｂ／１００）／Ｍ３｝＋｛（１−Ｂ／１００）／Ｍ４｝］      …（３）
［Ｂ：低融点ガラスの含有量（質量％）、Ｍ３：低融点ガラスの密度（例えば、５．５ｇ／ｃｍ３）、Ｍ４：銀の密度（例えば、１０．５ｇ／ｃｍ３）、銅の密度（例えば、８．９６ｇ／ｃｍ３）、銀と銅との混合物の密度（例えば、前記式（２）で算出した密度Ｍ２（ｇ／ｃｍ３）］
【００４８】
本実施形態のダイボンド層は、接続信頼性の観点から、空孔率が１５〜５０体積％であり、１５〜４０体積％であることが好ましく、１５〜３０体積％であることがより好ましい。空孔率が上記範囲内であれば、ダイボンド層が圧着時に空孔が変形することで被着体に追随し、充分に高い接着力を発現させることができるとともに、ダイボンド層の機械強度を十分確保することができ、割れや欠けが生じて取り扱い性が悪くなるなどの問題を防止することができる。
【００４９】
本実施形態のダイボンド層は、炭素分が１．５質量％以下であり、１．０質量％以下であることが好ましい。炭素分を１．５質量％以下とすることにより、有機物等によって被着体とダイボンド層との間の金属結合形成が阻害されることを防止することができ、さらには、高温下で分解ガスが発生して接続信頼性が悪化することを防止することができる。
【００５０】
上記炭素分は、誘導加熱燃焼赤外線吸収法によって測定できる。
【００５１】
本実施形態に係るダイボンド層は、銀粒子及び／又は銅粒子と、分散媒とが含まれる組成物を半導体素子搭載用支持部材、半導体素子及び接合板上に層状に形成し、加熱して得ることができる。
【００５２】
銀粒子は銀原子を含有する粒子であり、銀原子を９０質量％以上含有する粒子が好ましい。銀粒子は、金属銀以外に、酸化銀等の銀酸化物、金や銅等の他の貴金属又はそれらの酸化物を含有していてもよい。本実施形態においては、卑金属が含まれると粒子表面に除去しにくい酸化被膜が生成して焼結を妨げることから、銀粒子における貴金属の割合が８０原子％以上であることが好ましく、９０原子％以上であることがより好ましく、９５原子％以上であることがさらに好ましい。
【００５３】
銀粒子の形状としては、例えば、球状、塊状、針状、片状が挙げられる。銀粒子の一次粒子の体積平均粒径が０．０１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５４】
銀粒子は表面処理剤で処理されていてもかまわない。ただし、表面処理剤はダイボンド層の作製工程で除去され得るものが好ましい。このような表面処理剤としては、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、テレフタル酸、オレイン酸等の脂肪族カルボン酸、ピロメリット酸、ｏ−フェノキシ安息香酸等の芳香族カルボン酸、セチルアルコール、ステアリルアルコール、イソボルニルシクロヘキサノール、テトラエチレングリコール等の脂肪族アルコール、ｐ−フェニルフェノール等の芳香族アルコール、オクチルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン等のアルキルアミン、ステアロニトリル、デカニトリル等の脂肪族ニトリル、アルキルアルコキシシラン等のシランカップリング剤、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、シリコーンオリゴマー等の高分子処理剤が挙げられる。
【００５５】
銅粒子は銅原子を含有する粒子であり、銅原子を９０質量％以上含有する粒子が好ましい。銅粒子は、金属銅以外に、酸化銅（Ｉ）、酸化銅（ＩＩ）等の銅酸化物、銀や金等の他の貴金属又はそれらの酸化物を含有していてもよい。また、銅粒子表面を銀でコートしたコア・シェル粒子でもよい。本実施形態においては、卑金属が含まれると粒子表面に除去しにくい酸化被膜が生成して焼結を妨げることから、銅粒子における貴金属の割合が８０原子％以上であることが好ましく、９０原子％以上であることがより好ましく、９５原子％以上であることがさらに好ましい。
【００５６】
銅粒子の形状としては、例えば、球状、塊状、針状、片状が挙げられる。銅粒子の一次粒子の体積平均粒径が０．０１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５７】
銅粒子は表面処理剤で処理されていてもかまわない。ただし、表面処理剤はダイボンド層の作製工程で除去され得るものが好ましい。このような表面処理剤としては、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、テレフタル酸、オレイン酸等の脂肪族カルボン酸、ピロメリット酸、ｏ−フェノキシ安息香酸等の芳香族カルボン酸、セチルアルコール、ステアリルアルコール、イソボルニルシクロヘキサノール、テトラエチレングリコール等の脂肪族アルコール、ｐ−フェニルフェノール等の芳香族アルコール、オクチルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン等のアルキルアミン、ステアロニトリル、デカニトリル等の脂肪族ニトリル、アルキルアルコキシシラン等のシランカップリング剤、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、シリコーンオリゴマー等の高分子処理剤が挙げられる。
【００５８】
分散媒としては、揮発性のものが好ましく、例えば、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、α−テルピネオール、ボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ）等の一価及び多価アルコール類、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＤＰＭＡ）、乳酸エチル、乳酸ブチル、γ−ブチロラクトン、炭酸プロピレン等のエステル類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の酸アミド、シクロヘキサノン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、炭素数１〜１８のアルキル基を有するメルカプタン類、炭素数５〜７のシクロアルキル基を有するメルカプタン類が挙げられる。炭素数１〜１８のアルキル基を有するメルカプタン類としては、例えば、エチルメルカプタン、ｎ−プロピルメルカプタン、ｉ−プロピルメルカプタン、ｎ−ブチルメルカプタン、ｉ−ブチルメルカプタン、ｔ−ブチルメルカプタン、ペンチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン及びドデシルメルカプタンが挙げられる。炭素数５〜７のシクロアルキル基を有するメルカプタン類としては、例えば、シクロペンチルメルカプタン、シクロヘキシルメルカプタン及びシクロヘプチルメルカプタンが挙げられる。分散媒の配合量は、銀粒子及び／又は銅粒子１００質量部に対し、５〜５０質量部であることが好ましい。
【００５９】
非金属と接着させる場合には、上記組成物は、接着助剤としてガラス成分を含有してもよい。ガラス成分を含有させる場合には、熱圧着時に十分に溶融・流動させる観点から、３５０℃以下の軟化点を有する低融点ガラスが好ましい。本実施形態においては上記組成物に低融点ガラス粒子を配合することができる。
【００６０】
低融点ガラス粒子としては、主要成分として１０〜６０質量％のＡｇ２Ｏ（酸化銀（Ｉ））と、５〜６５質量％のＶ２Ｏ５（五酸化二バナジウム）と、１５〜５０質量％のＴｅＯ２（二酸化テルル）とを含有し、Ａｇ２ＯとＶ２Ｏ５とＴｅＯ２との合計含有量が７５質量％以上である無鉛ガラス組成物が好ましい。低融点ガラス粒子は、さらに、Ｐ２Ｏ５（五酸化二燐）、ＢａＯ（酸化バリウム）、Ｋ２Ｏ（酸化カリウム）、ＷＯ３（三酸化タングステン）、ＭｏＯ３（三酸化モリブデン）、Ｆｅ２Ｏ３（酸化鉄（ＩＩＩ））、ＭｎＯ２（二酸化マンガン）、Ｓｂ２Ｏ３（三酸化アンチモン）及びＺｎＯ（酸化亜鉛）のうち１種以上を含んでいてもよい。
【００６１】
低融点ガラス粒子の一次粒子の体積平均粒径は、０．０１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００６２】
低融点ガラス粒子の配合量は、低融点ガラスの接着性発現の点から、組成物１００質量部に対し、１質量部以上３０質量部以下であることが好ましく、２質量部以上３０質量部以下であることがより好ましい。低融点ガラス粒子の配合量を上記範囲内とすることにより、低融点ガラスによる接着性向上の効果が得られやすくなるとともに、熱伝導性の低下や体積抵抗率の上昇を抑制することができ、ダイボンド材としての特性を十分確保することができる。
【００６３】
また、低融点ガラス粒子の配合量は、上述したダイボンド層におけるバナジウムの含有量が原子換算で０．０６〜１３．６原子％となり、テルルの含有量が原子換算で０．１２〜７．８原子％となるように設定することが好ましい。
【００６４】
上記組成物はペースト状であることが好ましい。ペースト状組成物は、塗布・成型性の観点から、２５℃におけるＣａｓｓｏｎ粘度が０．０１Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、０．０５Ｐａ・ｓ以上５Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましい。
【００６５】
ペースト状組成物には、粒子の分散性や焼結性の向上及びペーストの粘度の調整の観点から、少量の添加剤を加えてもよい。
【００６６】
上記添加剤としては、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、テレフタル酸、オレイン酸、リノール酸等の脂肪族カルボン酸、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸ジイソプロピル等の亜リン酸、ジヒドロキシナフトエ酸、ジヒドロキシ安息香酸等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸、３−ヒドロキシ−２−メチル安息香酸等の芳香族ヒドロキシカルボン酸などを用いることができる。これらのうち、粒子の分散性や焼結性の向上及びペーストの粘度の調整の観点から、ステアリン酸が好ましい。
【００６７】
添加剤の配合量は、金属及びガラス粒子１００質量部に対し、０．１〜５質量部であることが好ましい。
【００６８】
また、ペースト状組成物の粘度を調節するためであっても、有機物、特にバインダー樹脂を含まないことが好ましい。このような有機物やバインダー樹脂をダイボンド層中に含むと、ダイボンド層によるダイボンド時の接続性やダイボンド後の耐熱性に劣る傾向がある。
【００６９】
上記組成物を層状に成形させる手法としては、半導体素子搭載用支持部材の被着面上に粒子を層状に堆積させられる手法であればよく、このような手法として、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ジェットプリンティング法、ディスペンサー、ジェットディスペンサ、カンマコータ、スリットコータ、ダイコータ、グラビアコータ、スリットコート、凹版印刷、ソフトリソグラフ、バーコート、アプリケータ、粒子堆積法、スプレーコータ、ディップコータ、電着塗装を用いることができる。特にスクリーン印刷、ステンシル印刷、ディスペンサー、ジェットディスペンサ、凹版印刷による印刷手法を用いた場合、ダイボンド層を必要な範囲に限定できるので好ましい。
【００７０】
半導体素子搭載用支持部材の被着面上に成形された層状のペースト状組成物は、硬化時の流動及びボイド発生を抑制する観点から適宜乾燥させることができる。
【００７１】
上記の乾燥方法は、常温放置による乾燥、加熱乾燥又は減圧乾燥を用いることができる。加熱乾燥又は減圧乾燥には、ホットプレート、温風乾燥機、温風加熱炉、窒素乾燥機、赤外線乾燥機、赤外線加熱炉、遠赤外線加熱炉、マイクロ波加熱装置、レーザー加熱装置、電磁加熱装置、ヒーター加熱装置、蒸気加熱炉、熱板プレス装置等を用いることができる。乾燥の温度及び時間は、使用した分散媒の種類及び量に合わせて適宜調整することが好ましく、例えば、５０〜１８０℃で１〜１２０分間乾燥させることが好ましい。
【００７２】
次に、半導体素子搭載用支持部材上に成形されたペースト状組成物に対して、加熱処理して焼結を行う。焼結は加熱処理で行ってもよいし、加熱加圧処理で行ってもよい。加熱処理には、ホットプレート、温風乾燥機、温風加熱炉、窒素乾燥機、赤外線乾燥機、赤外線加熱炉、遠赤外線加熱炉、マイクロ波加熱装置、レーザー加熱装置、電磁加熱装置、ヒーター加熱装置、蒸気加熱炉等を用いることができる。また、加熱加圧処理には、熱板プレス装置、加熱ロールプレス等を用いてもよいし、重りを乗せて加圧しながら上述の加熱処理を行ってもよい。
【００７３】
上記の焼結の温度及び時間は、銀及び／又は銅粒子が焼結できる温度及び時間であればよく、例えば、２００〜３００℃で５分〜２時間加熱することが好ましい。
【００７４】
銅粒子の焼結には表面酸化膜の除去の観点から、還元雰囲気で焼結してもよい。また、半導体素子搭載用支持部材、半導体素子又は接合板の被着面が銅あるいはニッケルの場合には、酸化被膜を除去しダイボンド層と被着面との接着をするため還元雰囲気で焼結してもよい。還元雰囲気としては、水素雰囲気、ギ酸を含む窒素雰囲気、原子状水素雰囲気が挙げられる。
【００７５】
こうして作製されたダイボンド層は、被着体の金属表面から酸化被膜を除去する目的で還元剤を含浸させてもよい。還元剤としては、フロログルシノール、レゾール等のフェノール化合物、亜リン酸ジイソプロピル、亜リン酸ジフェニル等の亜リン酸、ギ酸、ギ酸エチル等のギ酸化合物、ジヒドロキシナフトエ酸、ジヒドロキシ安息香酸等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸、３−ヒドロキシ−２−メチル安息香酸等の芳香族ヒドロキシカルボン酸カルボン酸、グルコース、ショ糖等の糖類、ジグリセリン、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール等のポリオール類、塩化錫（ＩＩ）等の錫（ＩＩ）化合物、シュウ酸、グリオキシル酸が挙げられる。
【００７６】
ダイボンド層の空孔率は、ダイボンド層作製時の圧力によって、調整することができる。圧力条件としては、０〜５ＭＰａであることが好ましい。ダイボンド層作製時の圧力が上記範囲内であれば、ダイボンド層に含まれる空孔率が１５体積％以上となり、ダイボンド層が変形することで被着体に対して十分に高い接着力を発現させることができる。一方、上記上限より高圧であると、空孔率が１５体積％を下回り、圧着時にダイボンド層が変形し難くなり、接合面とダイボンド層との間に空隙ができてしまう傾向がある。このような空隙は、局所的な熱抵抗の増加、接着力の低下及び熱応力による破壊の起点となり、接続信頼性を低下させるため好ましくない。
【００７７】
ダイボンド層における炭素分は、ペースト状組成物に配合する成分及び焼結条件を適宜選択することにより調節できる。具体的には、ペースト状組成物にバインダー樹脂を含有させないことが好ましい。また、ペースト状組成物に配合する分散媒は揮発性のものが好ましい。揮発性の分散媒を用いてペースト状組成物の粘度を上記好ましい範囲に調節する方法としては、例えば、粒子濃度の調整、粒子形状、特にアスペクト比と粒径との調整、イソボルニルシクロヘキサノールのような高粘度分散媒の使用が挙げられる。
【００７８】
また、ダイボンド層における炭素分を低くする観点から、銀粒子及び／又は銅粒子の表面処理剤が、揮発性又は熱分解性であることが好ましい。
【００７９】
上記のペースト状組成物を用い、例えば、２００〜３００℃で３０分〜２時間焼結を行うことで、ダイボンド層に含まれる炭素分を１．５質量％以下に調節できる。
【００８０】
ダイボンド層の厚みは、被着体である半導体素子、半導体素子搭載用支持部材の表面粗さ及び接合後の接続信頼性に応じて適宜設定することができる。本発明のダイボンド層は熱圧着により、ダイボンド層内の空孔が潰れることでダイボンド層と被着体表面とが密着し、金属結合を形成する。そのため、ダイボンド層の厚みは、ダイボンド層が圧縮変形して、半導体素子及び半導体素子搭載用支持部材の表面凹凸を吸収して密着できる厚みが必要であり、１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましい。また、半導体素子がダイボンド層中に埋まりこむことは好ましくないことから、半導体素子の厚みよりダイボンド層が薄いほうが好ましい。一般的には、この厚みは６００μｍ以下である。
【００８１】
図１に示される半導体装置１００は、上述したダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材４と、ダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材４のダイボンド層１に被着面が面するように配置された半導体素子３とを、加熱加圧することにより得られる。
【００８２】
加熱加圧は熱圧着装置により行うことができる。熱圧着装置としては、熱板プレス装置、加熱ロールプレス等を用いてもよいし、重りを乗せて加圧しながら加熱処理を行ってもよい。
【００８３】
熱圧着時の温度は、接着力を十分に得る観点から、２２０℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましい。熱圧着温度の上限は、デバイスの耐熱温度によって設定され、４００℃以下とすることができ、３５０℃以下とすることができる。
【００８４】
熱圧着時の圧力は、接着性発現の観点から１ＭＰａ以上であることが好ましく、５ＭＰａ以上であることがより好ましく、７ＭＰａ以上が更に好ましく、１０ＭＰａ以上が特に好ましい。加圧しない場合にはダイボンド層の変形によるダイボンド層と被着体との密着性が得られにくくなり、十分な接着力が得られない傾向にある。一方、熱圧着圧力の上限値は、半導体素子搭載用支持部材及び半導体素子の破損を防止する観点から、３５ＭＰａ以下であることが好ましく、２０ＭＰａ以下であることがより好ましい。
また、熱圧着後の接合体のダイシェア強度は２０ＭＰａ以上であることが好ましい。特に、半導体素子及び銀めっきが設けられた基板とのダイシェア強度は２０ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００８５】
熱圧着時の雰囲気は、被着面が非酸化性の材質である被着体と、ダイボンド層が銀を含むものとの組み合わせであれば、空気中又は不活性ガス中で実施することが好ましい。不活性ガスとしては、酸素を含まない窒素又は希ガスが好ましい。
【００８６】
一方、被着面に酸化被膜が存在し比較的還元されやすい金属を有する被着体と、ダイボンド層が銅を含むものとの組み合わせであれば、還元雰囲気で酸化被膜を除去しながら熱圧着を実施することができる。このような還元雰囲気としては、水素雰囲気又はギ酸を含む窒素雰囲気が挙げられる。この際、ホットワイヤ法、ＲＦプラズマ法又は表面波プラズマ法を用いて水素ガスを活性化して用いてもよい。また、還元雰囲気の替わりに還元剤をダイボンド層に含浸させておき、不活性ガス中で熱圧着を行ってもよい。
【００８７】
熱圧着時の半導体素子搭載用支持部材、半導体素子及び接合板へのダメージを減らす目的、又は圧力や温度の均一性を増す目的で、積層した半導体素子搭載用支持部材、半導体素子又は接合板と熱板との間に保護シートを配してもよい。保護シートは熱圧着時の温度に耐え、接触する被着体よりやわらかい材質のものであればよい。このような材質としては、例えば、ポリイミド、フッ化樹脂、アルミニウム、銅、カーボンがある。
【００８８】
熱圧着後におけるダイボンド層の空孔率は、材質が銀の場合には、１０体積％以下とすることが好ましく、８体積％以下とすることがより好ましく、５体積％以下とすることが更に好ましい。一方、材質が銅の場合には、１５体積％以下とすることが好ましく、１０体積％以下とすることがより好ましく、６体積％以下とすることが更に好ましい。銅は銀より高弾性率であるため、銀のダイボンドシートよりも大きい空孔率でも同等又はそれ以上の強度を得ることができる。半導体素子と半導体素子搭載用支持部材との間にダイボンド層を介在させ、このような空孔率となるように熱圧着することで、ダイボンド層が圧着時に空孔が変形することで被着体に追随し、充分に高い接着力を発現させることができるとともに、ダイボンド層の機械強度を十分確保することができ、熱衝撃やパワーサイクルによる熱応力に対する信頼性を確保することができる。
【００８９】
熱圧着後におけるダイボンド層の空孔率は、断面のＳＥＭ像から空孔部と緻密部の面積比から算出するという方法により、測定することができる。例えば、以下のような方法で測定することができる。圧着したサンプルをエポキシ注形樹脂でサンプル全体が埋まるように注ぎ、硬化する。注形したサンプルの観察したい断面付近で切断し、研磨で断面を削り、ＣＰ（クロスセクションポリッシャ）加工機で断面加工を行う。ＳＥＭ装置（例えばＴＭ−１０００、株式会社日立ハイテクノロジーズ製）により断面観察し断面画像を得る。断面に含まれる空孔の割合は、画像を印刷して切り抜き法で重量比として算出する方法、画像処理ソフトにより、空孔部を選択しドット数を計測し、断面部とのドット数の比から求める方法、又は、断面部の画像に対して閾値を調整し、空孔部と緻密部を白／黒二値化し、断面部に占める空孔部の面積比から空孔率を算出する方法などにより、得ることができる。画像処理ソフトとしては、Ａｄｏｂｅ  Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ  シリーズ（アドビシステムズ株式会社製）、ペイントツールＳＡＩシリーズ（株式会社ＳＹＳＴＥＭＡＸ）、ＧＩＭＰ（ｔｈｅ  ＧＩＭＰ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｔｅａｍ．製）、Ｃｏｒｅｌ  ＰｒｉｎｔＳｈｏｐ  Ｐｒｏシリーズ（コーレル・コーポレーション製）、ＩｍａｇｅＪ（アメリカ国立衛生研究所製）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００９０】
更に熱圧着時の条件としては、熱圧着前におけるダイボンド層の空孔率をＶ１体積％及び熱圧着後におけるダイボンド層の空孔率をＶ２体積％としたときに、Ｖ２／Ｖ１が０．３７以下となる条件が好ましく、０．３１以下となる条件がより好ましく、０．１９以下となる条件が更に好ましい。このような条件で熱圧着することにより、ダイボンド層が圧着時に空孔が変形することで被着体に追随し、充分に高い接着力を発現させることができるとともに、ダイボンド層の機械強度を十分確保することができ、熱衝撃やパワーサイクルによる熱応力に対する信頼性を確保することができる。
【００９１】
熱圧着後のダイボンド層の厚みは、熱圧着前と比較して、８０％以下になることが好ましく、７６％以下になることがより好ましく、６４％以下になることが更に好ましい。熱圧着後のダイボンド層の厚みが上記範囲となるように接着することで、ダイボンド層が圧着時に空孔が変形することで被着体に追随し、充分に高い接着力を発現させることができるとともに、ダイボンド層の機械強度を十分確保することができ、熱衝撃やパワーサイクルによる熱応力に対する信頼性を確保することができる。
【００９２】
熱圧着後の空孔率及び／又は厚みは、熱圧着時の圧力により調整することができる。このような圧力は、上述した熱圧着時の圧力の範囲内で、当業者が適宜設定することができる。
【００９３】
本発明に係る半導体装置は、上述の被着面にダイボンド層が設けられたダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材を用いる方法以外の方法によっても製造することができる。例えば、被着面にダイボンド層が設けられたダイボンド層付き半導体素子、板状金属板の両面にダイボンド層が設けられたダイボンド層付き接合板を用いることができる。
【００９４】
図２は、本実施形態のダイボンド層付き半導体素子を半導体素子搭載用支持部材に接合して半導体装置を製造する方法を示す模式図であり、図２に示される半導体装置１０２（接合前の状態を示す）は、半導体素子搭載用支持部材２の被着面に、ダイボンド層付き半導体素子５をダイボンド層が介在するように配置し、これらを加熱加圧することにより得られる。
【００９５】
半導体素子にダイボンド層を設ける方法としては、上述した本実施形態に係るダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材と同様の方法で行うことができる。また、ダイボンド層の厚みも同様に設定することができる。
【００９６】
また、半導体素子上にダイボンド層を付与する場合、ダイシング前のウエハの段階でダイボンド層を成形した後、ダイシングして切り分けてもよい。
【００９７】
図３は、板状金属板の両面にダイボンド層を設けた本実施形態のダイボンド層付き接合板を用い、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子とを接合して半導体装置を製造する方法を示す模式図であり、図３に示される半導体装置１０４（接合前の状態を示す）は、半導体素子搭載用支持部材２と、接合板（例えば、板状金属板）６の両面に本実施形態に係るダイボンド層１ａ、１ｂが設けられたダイボンド層付き接合板７と、半導体素子３とを、ダイボンド層１ｂが半導体素子搭載用支持部材２の被着面と接合板６との間に介在し、ダイボンド層１ａが半導体素子３の被着面と接合板６との間に介在するように設置し、これらを加熱圧着することで得られる。
【００９８】
板状金属板の両面にダイボンド層を設ける方法としては、上述した本実施形態に係るダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材と同様の方法で行うことができる。また、ダイボンド層の厚みも同様に設定することができる。
【００９９】
本実施形態に係るダイボンド層付き接合板は、板状金属板の両面にダイボンド層が予め設けられており、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との接合の仲立ちをする部材を意味する。
【０１００】
板状金属板は、単純に導電、接合の仲立ちをするものであれば制限されないが、例えば、銀板、銅板、４２アロイ、シリコン基板を用いることができる。また、板状金属板が低弾性率の材料である場合、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との間の熱膨張率差により生じる応力を緩和し、信頼性の向上させることができる。このような板状金属板用の材料としては、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、鉛、金が挙げられる。また、板状金属板の被着面にはダイボンド層との接着性向上の目的から他の金属薄層を有していてもよい。例えば、スパッタで形成されたＴｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕなどが挙げられる。
【０１０１】
本実施形態に係るダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材、ダイボンド層付き半導体素子及びダイボンド層付き接合板は、その被着面上にダイボンド層があらかじめ成形されている。ダイボンド層が銀及び／又は銅の多孔質体で、その被着面への接合に金属結合が用いられる場合には、ダイボンド層と接する被着面の材質は金、白金、パラジウム、銀、銅、ニッケルであることが好ましい。
【０１０２】
ダイボンド層の銀又は銅の多孔質体に低融点ガラス成分を含む場合には、ダイボンド層と接する被着面の材質は上記金属表面に加えガラス、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）、アルミニウムを用いることが出来る。
【０１０３】
図４は、本実施形態のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材に複数の半導体素子を接合して半導体装置を製造する方法を示す模式図であり、図４の半導体装置１０６（接合前の状態を示す）は、ダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材４のダイボンド層１に被着面が面するように複数の半導体素子３ａ、３ｂを配置し、これらを加熱圧着させて得られる。
【０１０４】
図５は、本実施形態のダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材と、本実施形態のダイボンド層付き半導体素子とを接合して半導体装置を製造する方法を示す模式図である。図５の半導体装置１０８（接合前の状態を示す）は、ダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材４とダイボンド層付き半導体素子５とをダイボンド層を相対するように配置して、加熱圧着させて得られる。半導体装置１０８においては、ダイボンド層の厚みを増やすことや、平滑ではない被着面への追随性を向上させることができる。
【０１０５】
図６は、本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図６に示す半導体装置１１０は、リードフレーム８ａ上に、本実施形態のダイボンド層１を介して接続された半導体素子３と、これらをモールドするモールドレジン１０とからなる。半導体素子３は、ワイヤ９を介してリードフレーム８ｂに接続されている。なお、図６に示すダイボンド層１は接合後のものであり、加熱加圧により変形、焼結が生じている。
【０１０６】
本実施形態に係るダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材、ダイボンド層付き半導体素子及びダイボンド層付き接合板を用いて得られる半導体装置は、ダイオード、整流器、サイリスタ、ＭＯＳゲートドライバ、パワースイッチ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ショットキーダイオード、ファーストリカバリダイオード等からなるパワーモジュール、発信機、増幅器、ＬＥＤモジュール等に用いることができる。得られるパワーモジュール、発信機、増幅器、ＬＥＤモジュールは、半導体素子搭載用支持部材と半導体素子との間に高接着性を有することができる。
【実施例】
【０１０７】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１０８】
＜ペースト状組成物の調製＞
ペースト状組成物１〜６は、下記の調製例１〜６に従い調製した。なお、表１及び２には、各成分の配合量を質量部で示す。
【０１０９】
表１及び２中の各成分の記号は下記のものを意味する。
ＡｇＣ２３９：銀粒子（福田金属箔粉工業社製、製品名「ＡｇＣ２３９」、体積平均粒径３．０μｍ）。
Ｋ−００８２Ｐ：銀粒子（ＭＥＴＡＬＯＲ社製、製品名「Ｋ−００８２Ｐ」、体積平均粒径１．６μｍ）。
Ｃｕ−ＨＷＱ：銅粒子（福田金属箔粉工業社製、製品名「Ｃｕ−ＨＷＱ」、体積平均粒径１．５μｍ）。
ナノテックＣＵＯ：酸化銅粒子（ＣＩＫナノテック社製、製品名「ナノテックＣＵＯ」、体積平均粒径７０μｍ）。
ＣＨ−００２：球状銅粒子（三井金属社製、製品名「ＣＨ−００２」、体積平均粒径０．３μｍ）
３Ｌ３：（福田金属箔粉工業社製、製品名「３Ｌ３」、体積平均粒径１０μｍフレーク状）
ステアリン酸：（新日本理化社製、製品名「ステアリン酸」）。
ＶＰ−１３００：低融点ガラス粒子（日立化成社製、製品名「バニーテクトＩＩＩ  ＶＰ−１３００」、体積平均粒径１μｍ）。
ＳＹＣ−３３：低融点ガラス粒子（日立化成社製、製品名「バニーテクトＩＩＩ  ＳＹＣ−３３」、体積平均粒径１０μｍ）。
ＭＴＰＨ：（日本テルペン工業社製、製品名「ボルニルシクロヘキサノール」）。
ＤＰＭＡ：（ダイセル化学社製、製品名「ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート」）。
炭酸ポリプロピレン：（和光純薬工業社製、製品名「４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オン）。
テルピネオール：（和光純薬工業社製、製品名「α−テルピネオール」）。
【０１１０】
（調製例１）
分散媒としてボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン社製）６．８３ｇ及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＤＰＭＡ、ダイセル化学社製）６．８３ｇと、添加剤としてステアリン酸（新日本理化社製）１．３５ｇとをポリ瓶に混合し、密栓し、５０℃の水浴で暖め、時々振り混ぜながら透明均一な溶液とした。この溶液に銀粒子としてＡｇＣ２３９を１３５ｇ添加し、スパチュラで乾燥粉がなくなるまでかき混ぜた。さらに、密栓をして自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔｒｙ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｍｉｘｅｒ  ＡＲＶ−３１０、シンキー社製）を用いて、２０００ｒｐｍで１分間撹拌してペースト状組成物１を得た。
【０１１１】
（調製例２）
分散媒として炭酸プロピレン３．２ｇと、銅粒子としてＣｕ−ＨＷＱ（福田金属箔粉工業社製））１４．２８ｇ及び酸化銅粒子としてナノテックＣＵＯ（ＣＩＫナノテック社製）２．５２ｇをポリ瓶に加え、スパチュラで乾燥粉がなくなるまでかき混ぜた。その後は、調製例１と同様の方法でペースト状組成物２を得た。
【０１１２】
（調製例３）
分散媒としてテルピネオール（和光純薬工業製）１．３７ｇと、添加剤としてステアリン酸（新日本理化社製）０．１４ｇとをポリ瓶に混合、密栓し５０℃の水浴で暖め、時々振り混ぜながら透明均一な溶液とした。この溶液に低融点ガラス粒子であるバニーテクトＩＩＩ  ＶＰ−１３００（日立化成社製）２．７ｇ及び２種類の銀粒子であるＡｇＣ２３９（福田金属箔工業社製）６．７５ｇ及びＫ−００８２Ｐ（ＭＥＴＡＬＯＲ社製）４．０５ｇを添加し、スパチュラで乾燥粉がなくなるまでかき混ぜた。その後は、調製例１と同様の方法でペースト状組成物３を得た。
【０１１３】
（調製例４）
分散媒としてテルピネオール（和光純薬工業製）１０ｇと、銅粒子であるＣＨ−００２（平均粒径０．３μｍ、三井金属社製）９０ｇとをポリ瓶に混合し、スパチュラで乾燥粉がなくなるまでかき混ぜた。その後は、調製例１と同様の方法でペースト状組成物４を得た。
【０１１４】
（調製例５）
分散媒としてテルピネオール４ｇと、銅粒子である３Ｌ３（フレーク、福田金属箔粉工業製）１８ｇとをポリ瓶に混合し、スパチュラで乾燥粉がなくなるまでかき混ぜた。さらに、このポリ瓶に密栓をして自転公転型攪拌装置を用いて、減圧２ｋＰａ下、２０００ｒｐｍで１分間撹拌してペースト状組成物５を得た。
【０１１５】
（調製例６）
分散媒としてテルピネオール１．６ｇと、低融点ガラス粒子であるバニーテクトＩＩＩ  ＳＹＣ―３３（日立化成社製）５．５ｇ及び銀粒子であるＡｇＣ２３９（福田金属箔工業社製）１２．７ｇを混合し、スパチュラで乾燥粉がなくなるまでかき混ぜた。さらに、このポリ瓶に密栓をして自転公転型攪拌装置を用いて、減圧２ｋＰａ下、２０００ｒｐｍで２分間撹拌してペースト状組成物６を得た。
【０１１６】
【表１】
2015109434.tif 000003
【０１１７】
【表２】
2015109434.tif 000004
【０１１８】
（実施例１）
（ダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材の作製）
ペースト状組成物１をＳＵＳ板に１０×１０ｍｍ２の正方形に開口したマスクを用いて、銀めっき銅板（半導体素子搭載用支持部材）上にメタルスキージを用いて印刷した。このペースト状組成物１を印刷した基板をホットプレート上で、１１０℃で１０分間乾燥後、２００℃で１時間焼結して、図７に示すようなダイボンド層付き銀めっき銅板１２を得た。ダイボンド層の膜厚をデジタルリニアゲージ（ＤＧ−５２５Ｈ、小野測器社製）を用いて測定した結果、６０μｍであった。
【０１１９】
得られたダイボンド層付き銀めっき銅板の各特性の測定は、次のようにして実施した。
【０１２０】
［断面モルフォロジー観察］
ダイボンド層付き銀めっき銅板のダイボンド層上に被着面（Ａｕ）をダイボンド層に接するようにチタン、ニッケル及び金がこの順でめっきされた８．９×８．９ｍｍ２のＳｉチップを配置し、その上に１０×１０ｍｍ２の膨張黒鉛板を置いた状態で雰囲気制御加熱圧着装置（ＲＦ−１００Ｂ、アユミ工業製）を用いて、空気中１０ＭＰａ、３００℃、１０分間処理して接合サンプル１を得た。
【０１２１】
接合サンプル１をカップ内にサンプルクリップ（Ｓａｍｐｌｋｌｉｐ  Ｉ、Ｂｕｅｈｌｅｒ社製）で固定し、周囲にエポキシ注形樹脂（エポマウント、リファインテック社製）をサンプル全体が埋まるまで流し込み、真空デシケータ内に静置し、１分間減圧して脱泡した。その後、室温（２５℃）下１０時間放置後、６０℃の恒温機で２時間エポキシ注形樹脂を硬化した。ダイヤモンド切断ホイール（１１−３０４、リファインテック社製）をつけたリファインソー・ロー（リファインテック社製）を用い、注形したサンプルの観察したい断面付近で切断した。耐水研磨紙（カーボマックペーパー、リファインテック社製）をつけた研磨装置（Ｒｅｆｉｎｅ  Ｐｏｌｉｓｈｅｒ  Ｈｖ、リファインテック社製）で断面を削りシリコンチップにクラックの無い断面を出した。その後、バフ研磨剤を染ませたバフ研磨布をセットした研磨装置で断面を平滑に仕上げた。断面をイオンミリング装置（ＩＭ４０００、日立製作所製）でイオンビーム照射角度３０°、偏心率２ｍｍ、加速電圧６ｋＶ、アルゴンガス流量０．０７〜０．１ｃｍ３／ｍｉｎ処理時間５分の条件でフラットミリングを行い、断面にスパッタ装置（ＩＯＮ  ＳＰＵＴＴＥＲ、日立ハイテク社製）を用いて白金を１０ｎｍの厚みでスパッタしてＳＥＭ用のサンプルとした。このＳＥＭ用サンプルをＳＥＭ装置（ＥＳＥＭ  ＸＬ３０、Ｐｈｉｌｉｐｓ製）により、ダイボンド層の断面を印加電圧１０ｋＶ、各種倍率で観察した。
【０１２２】
上記方法に従い、加工断面を観察した。ダイボンド層付き銀めっき銅板１２を用いた接合サンプル１の断面モルフォロジーを１００倍で観察した結果、図８のＳＥＭ像が得られ、１０００倍で観察した結果、図９のＳＥＭ像が得られた。Ｓｉチップ（被着面Ａｕ）１３及びダイボンド層１１界面は隙間なく良好に接合され、またダイボンド層１１及びダイボンド層付き銀めっき銅板（被着面Ａｇ）１２の界面も隙間無く良好に接合されていた。
【０１２３】
［ダイシェア強度の測定］
ダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材及び半導体素子の接着強度は、ダイシェア強度により評価した。ダイボンド層付き銀めっき銅板のダイボンド層上に、被着面（Ａｕ）がダイボンド層に接するようにチタン、ニッケル及び金がこの順でめっきされた２×２ｍｍ２のチタン、ニッケル及び金がこの順でめっきされたＳｉチップを１６枚並べて置き、その上に１０×１０ｍｍ２の膨張黒鉛板を置いた状態で雰囲気制御加熱圧着装置（ＲＦ−１００Ｂ、アユミ工業製）を用いて、空気中１０ＭＰａ、３００℃、１０分間処理して接合した。接合体を、ＤＳ−１００ロードセルを装着した万能型ボンドテスタ（４０００シリーズ、ＤＡＧＥ社製）を用い、測定スピード５ｍｍ／ｍｉｎ、測定高さ５０μｍでＳｉチップを水平方向に押し、ダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材のダイシェア強度を測定した。１５枚のシリコンチップの測定した値の平均値をダイシェア強度とした。
【０１２４】
上記方法に従ってダイシェア強度を測定した結果、実施例１のダイボンド層付き銀めっき銅板はダイシェア強度の測定限界である５０ＭＰａで破壊されず、十分な接着強度を有していた。
【０１２５】
［炭素分測定］
ダイボンド層中に含まれる有機物量を評価するために、炭素分を誘導加熱燃焼赤外線吸収法にて測定した。なお、ダイボンド層は、ダイボンド層付き銀めっき銅板からカッターナイフで削ぎ落とし、測定に用いた。炭素分が検出限界（１０ｐｐｍ）以下のときには、表中「−」で示す。
【０１２６】
［含有元素分析］
ダイボンド層に含まれる元素比率を以下の発光分析により定量した。ダイボンド層は、ダイボンド層付き銀めっき銅板からカッターナイフで削ぎ落とした。まず、ふた付きのポリ容器にダイボンド層約０．１ｇを小数点以下４桁まで秤量した。ここに、硝酸（ＡＡ−１００、多摩化学社製）４ｍＬ、過酸化水素（原子吸光測定用、和光純薬製）３ｍＬを添加し、３０分間超音波処理をしてダイボンド層を溶解した。残渣や浮遊物が無いことを確認した後、１００ｍＬのメスフラスコに移し、ふた付きのポリ容器を共洗いしながら純水を添加し、１００ｍＬに希釈した。必要に応じてさらに適宜希釈し、測定溶液とした。測定溶液を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＳＰＳ５１００、日立ハイテクサイエンス社製）により測定することで、含有元素とその割合を得た。測定は以下の条件で行った。プラズマ出力：１．２ｋＷ、測定波長：Ｖ：２９２．４０１ｎｍ、Ｔｅ：２１４．２８２ｎｍ、Ｗ：２０７．９１２ｎｍ、Ａｇ：３２８．０６８ｎｍ。
【０１２７】
［空孔率の測定］
空孔率の測定は、以下の方法で行った。ダイボンド層を長方形に切り出し、ダイボンド層の縦、横の長さを定規で、厚みを膜厚計（ＩＤ−Ｃ１１２Ｃ、グラナイトコンパレータスタンド、レリーズ、ミツトヨ社製）で測定して層の体積を計算した。切り出したダイボンド層の体積と、精密天秤で測定したダイボンド層の重量とからダイボンド層の見かけの密度Ｍ１（ｇ／ｃｍ３）を求めた。求めたＭ１と、ダイボンド層を構成する材料の密度Ｍ２（ｇ／ｃｍ３）とを用いて、下記式（４）から空孔率を求めた。
空孔率（体積％）＝［１−（Ｍ１）／（Ｍ２）］×１００      …（４）
【０１２８】
銀からなるペースト状組成物を用いているダイボンド層は、上記式（４）のＭ２には、銀の密度１０．５ｇ／ｃｍ３を用いて空孔率（体積％）を求めた。銅からなるペースト状組成物を用いているダイボンド層は、上記式（４）のＭ２には、銅の密度８．９６ｇ／ｃｍ３を用いて空孔率（体積％）を求めた。
【０１２９】
低融点ガラス（密度５．５ｇ／ｃｍ３）を含むダイボンド層に関しては、下記式（５）を用いてダイボンド層を構成する材料の密度Ｍ２を算出し、式（４）のＭ２に代入することで、空孔率を求めた。
Ｍ２（ｇ／ｃｍ３）＝１／［｛（Ｂ／１００）／５．５｝＋｛（１−Ｂ／１００）／１０．５｝］      …（５）
［Ｂ：低融点ガラスの含有量（質量％）］
【０１３０】
熱圧着後におけるダイボンド層の空孔率の測定は、以下の方法で行った。接合サンプルを［断面モルフォロジー観察］に記載の方法に従って、熱圧着後のダイボンド層の５０００倍の断面像データを得た。ＩｍａｇｅＪを起動し、断面像データを開き、熱圧着後におけるダイボンド層のみをドラッグして選択し、Ｉｍａｇｅ→Ｃｒｏｐを選択し画像を切り出した。切り出した熱圧着後におけるダイボンド層のデータにおいて、Ａｎａｌｙｚｅ→Ｍｅａｓｕｒｅを押し、画像全体の面積（Ａ１）を計測した。次に、Ｉｍａｇｅ→Ａｄｊｕｓｔ→Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄの順で選択し、空孔部のみが選択されるようにパラメータを調整して二値化処理を行なった。Ｅｄｉｔ→Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ→Ｃｒｅａｔｅ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎを押し、空孔部が選択されていることを確認し、Ａｎａｌｙｚｅ→Ｍｅａｓｕｒｅを押して空孔部の面積（Ａ２）を計測した。熱圧着後の空孔率は、下記式（６）から求めた。
熱圧着後の空孔率（体積％）＝｛（Ａ２）／（Ａ１）｝×１００      …（６）
【０１３１】
（実施例２）
（ダイボンド層付き半導体素子の作製）
２×２ｍｍ２のチタン、ニッケル及び金がこの順でめっきされたＳｉチップ２５枚を被着面（Ａｕ）が上になるように隙間無く粘着フィルム上に貼り付けた。その後、粘着フィルム上に貼り付けたＳｉチップの被着面全面に、ペースト状組成物１を付けたスパチュラでペースト状組成物１を広げ、粘着フィルムとＳｉ板でかさ上げし、ギャップを１００μｍにセットしたベーカーアプリケータを用いて余分なペースト組成物を除いた。Ｓｉチップを粘着フィルムから剥がし、ホットプレート上で、１１０℃で１０分間乾燥後、２００℃で１時間焼結してダイボンド層付きＳｉチップを作製した。
【０１３２】
銀めっき銅板上にダイボンド層付きＳｉチップをダイボンド層が銀めっき銅板に接するように配置した以外は実施例１と同様に加熱圧着して接合サンプル２を得た。
【０１３３】
接合サンプル２を用いたこと以外は、実施例１の［断面モルフォロジー観察］に記載した方法に従い、加工断面の観察を行った。接合サンプル２の断面モルフォロジーを５０倍で観察した結果、図１０のＳＥＭ像が得られた。ダイボンド層付きＳｉチップ（被着面Ａｕ）１４とダイボンド層１１界面とは隙間なく良好に接合され、またダイボンド層１１と銀めっき銅板（被着面Ａｇ）１５界面とも隙間無く良好に接合されていた。
【０１３４】
ダイボンド層付きＳｉチップのダイボンド層を、銀めっき銅板の被着面（Ａｇ）に接するように配置し、その上に１０×１０ｍｍ２の膨張黒鉛板を置いた状態で雰囲気制御加熱圧着装置（ＲＦ−１００Ｂ、アユミ工業社製）を用いて、空気中１０ＭＰａ、３００℃、１０分間処理して接合し、この接合体を、［ダイシェア強度の測定］に記載した方法に従い、ダイシェア強度を測定した。その結果、実施例２のダイボンド層付きＳｉチップはダイシェア強度の測定限界である５０ＭＰａで破壊されず、十分な接着強度を有していた。
【０１３５】
熱圧着前後のダイボンド層の空孔率は、実施例１の［空孔率の測定］と同様の方法により、測定した。
【０１３６】
（実施例３）
（ダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材の作製）
ペースト状組成物２を実施例１と同様にして、表面が銅のアルミナＤＣＢ基板上に印刷した。印刷済みアルミナＤＣＢ基板をギ酸リフロー装置「ＳＲ−３００−２」（アユミ工業製）を用いて、ギ酸を含む窒素中（ギ酸含有量は３０℃時における飽和量で１０質量％）で、３００℃で１時間焼結した後、窒素中に３００℃で１０分間静置し、その後窒素中で５０℃以下に冷却してから空気中に取り出して、ダイボンド層付きアルミナＤＣＢ基板を得た。
【０１３７】
このダイボンド層付きアルミナＤＣＢ基板を用いたこと以外は、実施例１の［ダイシェア強度の測定］と同様の方法でダイシェア強度を測定した。その結果、実施例３のダイボンド層付きアルミナＤＣＢ基板のダイシェア強度は２５ＭＰａであり、十分な接着強度を示した。
【０１３８】
熱圧着前後のダイボンド層の空孔率は、実施例１の［空孔率の測定］と同様の方法により、測定した。
【０１３９】
（実施例４）
（ダイボンド層付き接合板の作製）
ペースト状組成物３を厚さ１５０μｍのアルミニウム板の片面にギャップを２５μｍにセットしたベーカーアプリケータを用いて塗布した。ペースト状組成物３を塗布したアルミニウム板をホットプレート上で、１１０℃で１０分間乾燥後、３００℃で６０分間焼結した。室温に戻したアルミニウム板のペースト状組成物３を塗布していない面に、ペースト状組成物３を、ギャップを２５μｍにセットしたベーカーアプリケータを用いて塗布し、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）含浸ガラスクロスをひいたホットプレート上で、１１０℃で１０分間乾燥後、３００℃で６０分間焼結した。この両面にダイボンド層が付いたアルミニウム板を１０×１０ｍｍ２のサイズにプラスチック板カッターを用いて切断して、ダイボンド層付き接合板とした。
【０１４０】
銀めっき銅板、ダイボンド層付き接合板、チタン、ニッケル及び金がこの順でめっきされた８．９×８．９ｍｍ２のＳｉチップ、１０×１０ｍｍ２の膨張黒鉛板をこの順に積層し、雰囲気制御加熱圧着装置（アユミ工業製）を用いて窒素中１０ＭＰａ、３００℃、１０分間処理して接合サンプル３を得た。
【０１４１】
接合サンプル３を用いたこと以外は、実施例１の［断面モルフォロジー観察］に記載した方法に従い、加工断面の観察を行った。接合サンプル３の断面モルフォロジーを５０倍で観察した結果、図１１のＳＥＭ像が得られ、１０００倍で観察した結果、図１２のＳＥＭ像が得られた。
【０１４２】
図１１から、Ｓｉチップ１３及び銀めっき銅板１５はダイボンド層付き接合板１６を介して接合されていることを確認した。また、図１２から、Ｓｉチップ（被着面Ａｕ）１３とダイボンド層１７ａ界面とは隙間なく良好に接合されており、またダイボンド層１７ａとダイボンド層付き接合板（被着面Ａｌ）１６の界面とも隙間無く良好に接合されていた。なお、接合サンプル３について、接合サンプル３を用いた以外は実施例１の［ダイシェア強度の測定］と同様の方法で、ダイシェア強度を測定した。その結果、アルミニウム板とダイボンド層との間で破壊が起こり、そのときのダイシェア強度は３０ＭＰａであり、十分な接着強度を有していた。
【０１４３】
熱圧着前後のダイボンド層の空孔率は、実施例１の［空孔率の測定］と同様の方法により、測定した。
【０１４４】
（実施例５）
ペースト状組成物４をＳＵＳ板に１２×１２ｍｍ２の正方形に開口したマスクを用いて、銅板（半導体素子搭載用支持部材）上にメタルスキージを用いて印刷した。この銅板をギ酸リフロー装置（ＳＲ−３００−２、アユミ工業社製）に導入し、２５℃減圧状態で１０分間放置した後、ギ酸含有窒素雰囲気下、ガス雰囲気圧力０．０９ＭＰａで、加熱して３００℃に達した状態で１時間処理した。その後、これを３００℃で減圧し１０分間放置した後、窒素で常圧に戻し、キャリヤトレイごと前室の冷却板上に移して３０℃まで冷却して空気中に取り出し、銅のダイボンド層付き銅板を得た。ダイボンド層の厚みは７０μｍであった。
【０１４５】
このダイボンド層付き銅板を用い、Ｓｉチップの替わりに２×２ｍｍ２の銅リードフレーム（被着面：銅）を用い、雰囲気制御加熱圧着装置の条件として、ギ酸含有窒素雰囲気中、２０ＭＰａ、３５０℃、６０分の条件で処理した以外は、実施例１の［ダイシェア強度の測定］と同様の方法で、ダイシェア強度を測定した。その結果、５０ＭＰａ前後でダイボンド層ではなく銅リードフレームが破壊したため、ダイシェア強度は５０ＭＰａ以上と判断した。
【０１４６】
熱圧着前後のダイボンド層の空孔率は、実施例１の［空孔率の測定］と同様の方法により、測定した。
【０１４７】
（実施例６）
ペースト状組成物５を用いた以外は、実施例５と同様にしてダイボンド層付き銅板を得た。ダイボンド層の厚みは６５μｍであった。このダイボンド層付き銅板を用いたこと以外は、実施例１の［ダイシェア強度の測定］と同様の方法でダイシェア強度の測定を行った。その結果、５０ＭＰａ前後でダイボンド層ではなく銅リードフレームが破壊したため、ダイシェア強度は５０ＭＰａ以上と判断した。
【０１４８】
熱圧着前後のダイボンド層の空孔率は、実施例１の［空孔率の測定］と同様の方法により、測定した。
【０１４９】
（実施例７）
ペースト状組成物４を用い、さらに２×２ｍｍ２のチタン、ニッケルがこの順でめっきされたＳｉチップを用い、ホットプレート上の替わりに、ギ酸リフロー装置により、２５℃減圧状態で１０分間放置後、ギ酸含有窒素雰囲気下、ガス雰囲気圧力０．０９ＭＰａで３００℃１時間処理し、その後３００℃で減圧し１０分間放置した後、窒素で常圧に戻し、キャリヤトレイごと前室の冷却板上に移して３０℃まで冷却して、空気中に取り出した以外は実施例２と同様にして、銅のダイボンド層付きＳｉチップを作製した。
【０１５０】
銅板上に銅のダイボンド層付きＳｉチップをダイボンド層が銅板に接するように配置した以外は実施例５と同様に加熱圧着して接合サンプル４を得た。その後、この接合サンプル４を用いたこと以外は、実施例１の［ダイシェア強度の測定］と同様の方法でダイシェア強度を測定した。その結果、５０ＭＰａ前後でダイボンド層ではなく銅リードフレームが破壊したため、ダイシェア強度は５０ＭＰａ以上と判断した。
【０１５１】
熱圧着前後のダイボンド層の空孔率は、実施例１の［空孔率の測定］と同様の方法により、測定した。
【０１５２】
（実施例８）
ペースト状組成物６を厚さ５０μｍのアルミニウム板（６９１９５，Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｂｒａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ製）の片面にギャップを５０μｍにセットしたベーカーアプリケータを用いて塗布した。ホットプレート上にテフロン（登録商標）が含浸されたガラスクロスを敷き、１１０℃に加熱し、この上でアルミニウム板を１０分乾燥させた。ホットプレート上にテフロン（登録商標）が含浸されたガラスクロスを敷き、３００℃に加熱し、この上でアルミニウム板を５分加熱してダイボンド層をアルミニウム板に固着させた。アルミニウム板を室温に冷却後、アルミニウム板のペースト状組成物６が塗布されていない面に、同様にペースト状組成物６を塗布、乾燥、固着を行い、ダイボンド層付き接合板とした。
【０１５３】
ダイボンド層付き接合板にカッターナイフの刃を押し当て金槌で叩くことで切断し、４×４ｍｍ２のサイズにした。銀めっき銅板（１９×２５ｍｍ、厚み３ｍｍ）の上にダイボンド層付き接合板を３個ずつ３列に置き、その上に銀めっき銅チップ（２×２ｍｍ２）を９枚並べ、その上にアルミナ板（サイズ１４×１４ｍｍ２、厚さ１ｍｍ）、膨張黒鉛シート（サイズ１４×１４ｍｍ２、厚さ０．５ｍｍ）をこの順で重ねた。これを雰囲気制御加熱圧着装置（ＲＦ−１００Ｂ、アユミ工業社製）によって空気中で１０ＭＰａ、３００℃の条件で１０分間処理して接合し、接合サンプル５を得た。この接合サンプル５を用いたこと以外は、実施例１の［ダイシェア強度の測定］と同様にして、ダイシェア強度を測定した。その結果、この接合サンプル９個の平均のダイシェア強度は３０ＭＰａであった。
【０１５４】
熱圧着前後のダイボンド層の空孔率は、実施例１の［空孔率の測定］と同様の方法により、測定した。
【０１５５】
＜接続信頼性試験＞
（実施例９）
４×４ｍｍ２のサイズにした実施例８の接合板を用いた。銀めっき銅板（１９×２５ｍｍ、厚み３ｍｍ）上に、実施例８のダイボンド層付き接合板、チタン、ニッケル及び金がこの順でめっきされ、３×３ｍｍ２の被着面が金めっきであるシリコンチップ、アルミナ板、膨張黒鉛シートをこの順で重ね、雰囲気制御加熱圧着装置によって空気中で１０ＭＰａ、３００℃の条件で１０分間処理して接合して接続信頼性試験サンプル１を作製した。
【０１５６】
冷熱衝撃試験装置（ＴＳＡ−７２ＥＳ−Ｗ、タバイエスペック製）を用い、低温側−４０℃、高温側２００℃、１サイクル３０分でおこなった。試験サンプル１の接続信頼性は、超音波トモグラフィー（ＩｎＳｉｇｈｔ−３００，インサイト製）を用いて、接続信頼性試験を２００サイクル行った後のダイボンド層が剥離した面積割合で評価した。その結果、試験サンプル１を用いた場合０面積％の剥離、すなわち剥離は見られなかった。これは、低弾性のアルミニウム層により熱応力が緩和されて高い接続信頼性が得られたためと考えた。
【０１５７】
（比較例１）
銀めっき銅板（１９×２５ｍｍ、厚み３ｍｍ）上に４×４ｍｍ２の開口を有するメタルマスクを重ね、ペースト状組成物７をメタルスキージにより印刷した。ペースト状組成物７が印刷された基板をクリーンオーブン（ＰＶＨＣ−２１０、ＴＡＢＡＩＥＳＰＥＣ製）を用い、１８０℃、２０分間乾燥した。乾燥したペースト状組成物７上に、チタン、ニッケル及び金がこの順でめっきされ３×３ｍｍ２の被着面が金めっきであるシリコンチップ、アルミナ板（サイズ４×４ｍｍ２、厚さ１ｍｍ）、膨張黒鉛シート（サイズ４×４ｍｍ２、厚さ０．５ｍｍ）をこの順で重ね、雰囲気制御加熱圧着装置によって空気中で１０ＭＰａ、３００℃の条件で１０分間処理して接合して接続信頼性試験サンプル２を作製した。
【０１５８】
この試験サンプル２を用いたこと以外は、実施例９と同様にして接続信頼性試験を行った。その結果、試験サンプル２を用いた場合、２００サイクル行った後のダイボンド層が剥離した面積割合は、３０面積％であった。
【符号の説明】
【０１５９】
１…ダイボンド層、２…半導体素子搭載用支持部材、３、３a、３ｂ…半導体素子、４…ダイボンド層付き半導体素子搭載用支持部材、５…ダイボンド層付き半導体素子、６…接合板、７…ダイボンド層付き接合板、８ａ、８ｂ…リードフレーム、９…ワイヤ、１０…モールドレジン、１１…ダイボンド層（銀製）、１２…ダイボンド層付き銀めっき銅板、１３…Ｓｉチップ、１４…ダイボンド層付きＳｉチップ、１５…銀めっき銅板、１６…ダイボンド層付き接合板（被着面Ａｌ）、１７ａ、１７ｂ…ダイボンド層（低融点ガラス成分含有）
【図１】
2015109434.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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