(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電子部品の、第１金属が用いられ第１外面に外方へ枝状に延びる部位を有する前記第１金属の枝状の第１酸化物が設けられた第１電極の前記第１外面と、第２電子部品の、第２金属が用いられた第２電極の第２外面とを接触させる工程と、
前記第２外面と接触する前記第１外面の前記第１酸化物を還元する工程と、
前記第１外面と前記第２外面とが接触する前記第１電極と前記第２電極とに、一方を他方に押し付ける荷重を印加する工程と
を含み、
前記第１外面と前記第２外面とを接触させる工程は、前記第１外面と前記第２外面との隙間に樹脂を介在させて接触させる工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
第１電子部品の、第１金属が用いられ第１外面に外方へ枝状に延びる部位を有する前記第１金属の枝状の第１酸化物が設けられた第１電極の前記第１外面と、第２電子部品の、第２金属が用いられた第２電極の第２外面とを接触させる工程と、
前記第２外面と接触する前記第１外面の前記第１酸化物を還元する工程と、
前記第１外面と前記第２外面とが接触する前記第１電極と前記第２電極とに、一方を他方に押し付ける荷重を印加する工程と
を含み、
前記第１外面と前記第２外面とを接触させる工程は、前記第１外面と前記第２外面との隙間にカーボンペーストを介在させて接触させる工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２電極は、前記第２外面に外方へ枝状に延びる部位を有する前記第２金属の枝状の第２酸化物を有し、
前記第１外面と前記第２外面とを接触させる工程は、枝状の前記第１酸化物と前記第２酸化物とをかみ合わせる工程を含み、
前記第１酸化物を還元する工程は、前記第１酸化物と共に前記第２酸化物を還元する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の製造方法、電子装置及び電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品間を電気的に接続する技術として、銅（Ｃｕ）等が用いられた互いの金属電極同士を、半田を用いて接合する技術が知られている。このほか、半田を用いず、互いの金属電極同士を直接接合する技術も知られている。例えば、接合する両金属電極の表面を平坦化し、それらを対向、接触させて、加熱しながら荷重を印加することで、金属電極同士を直接接合（固相拡散接合）する手法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０４５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように平坦化した金属電極同士を接触させて直接接合する手法では、金属電極同士を面接触させてそれらを十分な強度で接合するために、一定以上の荷重を印加することを要する。しかし、平坦化した金属電極同士を面接触させるために高い荷重を印加すると、金属電極が過剰に潰れて側方に広がり、例えば隣接する金属電極がある場合、隣接するその金属電極との間でショートが発生するといった問題が生じる恐れがある。また、金属電極から電子部品内部の回路に荷重が加わり、回路が損傷する或いは損傷し易くなる恐れもある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によれば、第１電子部品の、第１金属が用いられ第１外面に外方へ枝状に延びる部位を有する前記第１金属の枝状の第１酸化物が設けられた第１電極の前記第１外面と、第２電子部品の、第２金属が用いられた第２電極の第２外面とを接触させる工程と、前記第２外面と接触する前記第１外面の前記第１酸化物を還元する工程と、前記第１外面と前記第２外面とが接触する前記第１電極と前記第２電極とに、一方を他方に押し付ける荷重を印加する工程とを含み、前記第１外面と前記第２外面とを接触させる工程は、前記第１外面と前記第２外面との隙間に樹脂又はカーボンペーストを介在させて接触させる工程を含む電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、電子部品間の電極同士を直接接合する際の荷重を抑えて接合信頼性及び品質に優れる電子装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電極接合方法の一例の説明図である。
【図２】電極接合方法の別例の説明図である。
【図３】電極を直接接合する接合プロセスの一例を示す図である。
【図４】電極を直接接合する際に生じ得る状況の説明図である。
【図５】第１の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その１）である。
【図６】第１の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その２）である。
【図７】第１の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その３）である。
【図８】第１の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その４）である。
【図９】第１の実施の形態に係る電子装置の接合部の別例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その１）である。
【図１１】第２の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その２）である。
【図１２】第２の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その３）である。
【図１３】第３の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その１）である。
【図１４】第３の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その２）である。
【図１５】第３の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その３）である。
【図１６】第４の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その１）である。
【図１７】第４の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その２）である。
【図１８】第４の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その３）である。
【図１９】第４の実施の形態に係る接合プロセスの説明図（その４）である。
【図２０】第５の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
はじめに、電極同士の接合技術について説明する。
図１は電極接合方法の一例の説明図、図２は電極接合方法の別例の説明図である。
まず図１について述べる。
【００１１】
図１（Ａ）には、本体部（基板）１３ａ上に柱状の電極１１ａが設けられた電子部品１０ａと、本体部（基板）２３ａ上に平面状の電極２１ａが設けられた電子部品２０ａとの接合工程の要部断面を模式的に図示している。また、図１（Ｂ）には、本体部（基板）１３ｂ上に柱状の電極１１ｂが設けられた電子部品１０ｂと、本体部（基板）２３ｂ上に柱状の電極２１ｂが設けられた電子部品２０ｂとの接合工程の要部断面を模式的に図示している。
【００１２】
電子部品１０ａ、電子部品２０ａ、電子部品１０ｂ及び電子部品２０ｂは、例えば、半導体素子（半導体チップ）、半導体素子を備える半導体装置（半導体パッケージ）、回路基板等である。電子部品１０ａの電極１１ａ、電子部品２０ａの電極２１ａ、電子部品１０ｂの電極１１ｂ、及び電子部品２０ｂの電極２１ｂには、銅等の金属が用いられる。柱状の電極１１ａ、電極１１ｂ及び電極２１ｂは、ピラー電極、ポスト電極、或いは単にピラー、ポスト等とも称される。柱状の電極１１ａ上及び電極１１ｂ上にはそれぞれ、半田３０ａ及び半田３０ｂが設けられている。
【００１３】
尚、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）には電極として、電子部品１０ａ側の３つの電極１１ａとそれに対応する電子部品２０ａ側の３つの電極２１ａ、並びに、電子部品１０ｂ側の３つの電極１１ｂとそれに対応する電子部品２０ｂ側の３つの電極２１ｂを例示している。電子部品１０ａ、電子部品２０ａ、電子部品１０ｂ及び電子部品２０ｂの電極の個数は、この例に限定されるものではない。
【００１４】
図１（Ａ）の例では、電子部品１０ａの柱状の電極１１ａ上に設けられた半田３０ａが、電子部品２０ａの平面状の電極２１ａに接合されることによって、電子部品１０ａと電子部品２０ａとが電気的に接続される。図１（Ｂ）の例では、電子部品１０ｂの柱状の電極１１ｂ上に設けられた半田３０ｂが、電子部品２０ｂの柱状の電極２１ｂに接合されることによって、電子部品１０ｂと電子部品２０ｂとが電気的に接続される。
【００１５】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すような柱状の電極１１ａ、電極１１ｂ、電極２１ｂは、微細化、狭ピッチ化、多ピン化が可能であり、例えば、高集積化、高速処理が求められる電子部品や電子装置に好適である。
【００１６】
但し、このような柱状の電極１１ａ、電極１１ｂ及び電極２１ｂを用いることによる接合部の微細化は、接合部１箇所あたりの電流密度の増加を引き起こす場合がある。接合部の電流密度の増加は、接合部に存在する半田３０ａ及び半田３０ｂの成分が電流によって移動するエレクトロマイグレーションを招く可能性がある。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）のように半田３０ａ及び半田３０ｂが用いられた接合部において、半田成分のエレクトロマイグレーションを発生させない限界電流密度は、１０4ｋＡ／ｃｍ2程度である。エレクトロマイグレーションは、接合部の抵抗上昇や強度低下、強度低下による破断等を引き起こす恐れがある。また、狭ピッチ化が進むと、接合時に電極１１ａと電極２１ａ、電極１１ｂと電極２１ｂを近付けた際、溶融状態の半田３０ａ、半田３０ｂが側方に流出し、それが狭ピッチで隣接する別の接合部に達してショートが発生するといった問題も起こり得る。
【００１７】
これに対し、図２に示すように、電子部品１０ｃの本体部（基板）１３ｃ上に設けられた柱状の電極１１ｃと、電子部品２０ｃの本体部（基板）２３ｃ上に設けられた電極２１ｃとを、上記のような半田を用いず、直接接合する手法が提案されている。
【００１８】
尚、図２に示す電子部品１０ｃ及び電子部品２０ｃは、上記図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の例と同様に、例えば、半導体素子、半導体装置、回路基板等である。電極１１ｃ及び電極２１ｃには、銅等の金属が用いられる。電極２１ｃは、柱状でも、柱状以外の形状でもよい。ここでは電極として、電子部品１０ｃ側の３つの電極１１ｃとそれに対応する電子部品２０ｃ側の３つの電極２１ｃを例示するが、電極の個数はこの例に限定されるものではない。
【００１９】
図２に示すように、電子部品１０ｃの電極１１ｃと電子部品２０ｃの電極２１ｃとを直接接合することで、それらの間に半田を介在させる場合に生じ得るエレクトロマイグレーションやショートの発生を抑えることができる。電極１１ｃと電極２１ｃとを直接接合した接合部では、その限界電流密度が１０6ｋＡ／ｃｍ2程度となる。
【００２０】
このような電極１１ｃと電極２１ｃとの直接接合では、接合界面において銅等の金属原子同士を如何にコンタクトさせるかが重要になってくる。
図３は電極を直接接合する接合プロセスの一例を示す図である。図３（Ａ）〜図３（Ｄ）には、対向する一対の電極同士を接合する接合プロセスの各工程の要部断面を模式的に図示している。また、図４は電極を直接接合する際に生じ得る状況の説明図である。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）には、各状況の要部断面を模式的に図示している。
【００２１】
これまでの接合プロセスでは、まず、図３（Ａ）に示すように、直接接合する電極１１ｃと電極２１ｃとを接触させ易くするために、柱状の電極１１ｃを平坦化する。対応する電極２１ｃが予め平坦でなければ、電極２１ｃも平坦化する。そして、図３（Ｂ）に示すように、電極１１ｃ及び電極２１ｃの表面（外面）の自然酸化膜をアルゴン（Ａｒ）イオンビーム、或いは塩酸、クエン酸等で除去し、対向させる。その後、図３（Ｃ）に示すように、電極１１ｃと電極２１ｃとの位置合わせを行って接触させ、図３（Ｄ）に示すように、加熱しながら荷重を印加する。例えば、電子部品１０ｃの電極１１ｃを電子部品２０ｃの電極２１ｃに押し付けるような荷重を印加する。これにより、接触する電極１１ｃと電極２１ｃとの間の金属原子を相互拡散させ、電極１１ｃと電極２１ｃとを固相拡散接合で直接接合する。
【００２２】
このような接合プロセスにおいて、図３（Ｄ）のような荷重の印加時には、接合する面（外面）が平坦な電極１１ｃ及び電極２１ｃのうちの少なくとも一方、例えばこの例では電極１１ｃが圧縮変形する程度の荷重を印加し、電極１１ｃと電極２１ｃとを確実に接触（面接触）させる。
【００２３】
しかし、この例のように電極１１ｃを圧縮変形させるのには比較的高い荷重が必要になる場合がある。更に、電子部品１０ｃ及び電子部品２０ｃには、それぞれ複数の電極１１ｃ及び複数の電極２１ｃ、例えば数十、数百、数千といった規模の電極１１ｃ及び電極２１ｃが設けられ得る。こういった規模の電極１１ｃと電極２１ｃとを確実に接触させるために各電極１１ｃが圧縮変形する程度の荷重を印加しようとすると、全ての電極１１ｃを圧縮変形させるのに高い荷重が必要になる場合がある。
【００２４】
接合時の荷重が高いと、一部又は全部の電極１１ｃが、図４（Ａ）に示すように過剰に潰れて側方に広がり、それが、隣接する電極１１ｃと電極２１ｃの接合部にまで達してしまうと、隣接する接合部間でショート４０ｃが発生する恐れがある。
【００２５】
また、接合時の高い荷重により、図４（Ｂ）に示すように、電子部品１０ｃ側の電極１１ｃの下層に設けられる回路１２ｃの損傷４１ｃ、又は電子部品２０ｃ側の電極２１ｃの下層に設けられる回路２２ｃの損傷４２ｃが発生する恐れがある。或いは、接合後の外力や応力によって損傷４１ｃや損傷４２ｃが発生し易い状態になる恐れがある。
【００２６】
このような損傷４１ｃや損傷４２ｃを回避するため、接合時に印加可能な最大荷重に制約が設けられる場合がある。しかし、そのような制約の範囲では、電極１１ｃや電極２１ｃの高さばらつき、電子部品１０ｃや電子部品２０ｃの反り等に起因して、複数ある電極１１ｃの全てを十分に圧縮変形させることができないことがある。その場合、図４（Ｃ）に示すように、電極１１ｃと電極２１ｃとが固相拡散接合で接合された比較的接合強度が高い接合部４３ｃが形成される一方で、電極１１ｃと電極２１ｃとの接合強度が比較的弱い接合部４４ｃも形成される恐れがある。接合時に印加可能な最大荷重の制約から、十分な強度で電極２１ｃと接合することのできる電極１１ｃの数に限界が生じることがある。
【００２７】
このように、接合する外面が平坦な電極１１ｃと電極２１ｃとを接合する際の荷重が高いと、ショート４０ｃが発生したり、回路１２ｃの損傷４１ｃや回路２２ｃの損傷４２ｃが発生したりする恐れがある。一方、低い荷重では、接合する外面が平坦な電極１１ｃと電極２１ｃとを確実に接触させて、十分な接合強度の接合部を形成することができない恐れがある。
【００２８】
また、図３には、電極１１ｃと電極２１ｃとを、互いに接合する外面の自然酸化膜を除去したうえで（図３（Ｂ））、位置合わせを行って接触させ（図３（Ｃ））、加熱しながら荷重を印加し（図３（Ｄ））、直接接合するプロセスを例示している。しかし、外面の自然酸化膜を除去した後、電極１１ｃと電極２１ｃとを接合する前に、電極１１ｃ、電極２１ｃが大気に曝されると、それらの外面が再酸化されてしまうことがある。外面が再酸化されているような電極１１ｃと電極２１ｃとでは、十分な接合強度の接合部を形成することができない恐れがある。
【００２９】
以上のような点に鑑み、ここでは以下の実施の形態に示すような手法を用い、電極同士を直接接合する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００３０】
図５〜図８は第１の実施の形態に係る接合プロセスの説明図である。図５（Ａ）は第１の実施の形態に係る電子部品の準備及び配置工程の一例の要部断面模式図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＸ１部の拡大断面模式図である。図６（Ａ）は第１の実施の形態に係る電極接触工程の一例の要部断面模式図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＸ２部の拡大断面模式図である。図７（Ａ）は第１の実施の形態に係る還元及び荷重印加工程の一例の要部断面模式図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＸ３部の拡大断面模式図である。図８（Ａ）は第１の実施の形態に係る接合プロセスで得られる電子装置の一例の要部断面模式図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＸ４部の拡大断面模式図である。
【００３１】
まず、図５（Ａ）に示すような、本体部（基板）１３０上に柱状の電極１１０が設けられた電子部品１００、及び本体部（基板）２３０上に柱状の電極２１０が設けられた電子部品２００を準備する。電子部品１００及び電子部品２００は、例えば、半導体素子、半導体装置、回路基板等である。
【００３２】
電子部品１００の本体部１３０には、電極１１０に電気的に接続された回路１３１が含まれ、電子部品２００の本体部２３０には、電極２１０に電気的に接続された回路２３１が含まれている。電子部品１００には、その本体部１３０から突出するように柱状の電極１１０が設けられ、電子部品２００には、その本体部２３０から突出するように柱状の電極２１０が設けられている。電子部品１００の電極１１０及び電子部品２００の電極２１０には、金属、例えば、銅、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、これらのうちの少なくとも１種を含む合金等が用いられる。図５（Ａ）には一例として、電子部品１００側の３つの電極１１０とそれに対応する電子部品２００側の３つの電極２１０を例示するが、電極１１０及び電極２１０の個数は、この例に限定されるものではない。
【００３３】
電子部品１００の電極１１０の外面１１１（電子部品２００の電極２１０と接合される面）には、図５（Ｂ）に示すような酸化物１１２が形成されている。酸化物１１２は、電極１１０に用いられている金属の酸化物である。例えば、銅が用いられた電極１１０の外面１１１には、酸化物１１２として酸化銅が形成される。
【００３４】
本体部１３０上に例えばめっき法を用いて形成された柱状の電極に対し、所定の薬液を用いた湿式処理を行うことで、酸化物１１２が外面１１１に形成された柱状の電極１１０を得ることができる。
【００３５】
湿式処理には、亜塩素酸ナトリウムと水酸化ナトリウムの混合液、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ溶液等を用いることができる。例えば、めっき形成後の柱状の電極を所定の薬液に浸漬し、或いは薬液に浸漬した電極に通電する（陽極酸化）。めっき形成後の柱状の電極は、その外面が薬液で浸食されると共に、その浸食された外面が酸化される。これにより、図５（Ｂ）に示すような、酸化物１１２が外面１１１に形成された電極１１０が得られる。所定の薬液を用いた湿式処理によれば、めっき形成後に大気中で電極外面に自然に形成される自然酸化膜と比較して、良好な形状制御性、再現性で、電極１１０の外面１１１に酸化物１１２を形成することができる。
【００３６】
このような湿式処理により、図５（Ｂ）に示すように、電極１１０には、少なくとも表面に枝状の酸化物１１２を含む突起１１３群が林立した外面１１１が形成される。図５（Ｂ）には、突起１１３の表面に枝状の酸化物１１２が形成された形態を例示するが、突起１１３の表面だけでなく、突起１１３の全体が酸化物１１２となっていてもよい。所定の薬液を用いた湿式処理では、少なくとも突起１１３の表面に、数ｎｍ〜数十ｎｍのレベルで枝状となった酸化物１１２が形成される。酸化物１１２の厚みは、１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすることができる。
【００３７】
突起１１３の高さ、酸化物１１２の厚みは、湿式処理の条件、例えば、用いる薬液の種類、薬液の濃度、薬液の温度、薬液への浸漬時間によって、また通電する場合は更に電流密度等の通電条件によって、制御することができる。
【００３８】
上記のような電子部品１００と接合する電子部品２００の電極２１０の外面２１１（電子部品１００の電極１１０と接合される面）にも同様に、図５（Ｂ）に示すような酸化物２１２が形成されている。酸化物２１２は、電極２１０に用いられている金属の酸化物である。
【００３９】
本体部２３０上に例えばめっき法を用いて形成された電極に対し、上記のような亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の所定の薬液を用いた湿式処理を行うことで、図５（Ｂ）に示すような、酸化物２１２が外面２１１に形成された電極２１０が得られる。湿式処理により、電極２１０には、少なくとも表面に枝状の酸化物２１２を含む突起２１３群が林立した外面２１１が形成される。図５（Ｂ）には、突起２１３の表面に枝状の酸化物２１２が形成された形態を例示するが、突起２１３の表面だけでなく、突起２１３の全体が酸化物２１２となっていてもよい。所定の薬液を用いた湿式処理により、少なくとも突起２１３の表面に、数ｎｍ〜数十ｎｍのレベルで枝状となった酸化物２１２が、１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚みで形成される。
【００４０】
所定の薬液を用いた湿式処理によれば、自然酸化膜と比較して、良好な形状制御性、再現性で、電極２１０の外面２１１に酸化物２１２を形成することができる。突起２１３の高さ、酸化物２１２の厚みは、湿式処理の条件、例えば、用いる薬液の種類、薬液の濃度、薬液の温度、薬液への浸漬時間によって、また通電する場合は更に電流密度等の通電条件によって、制御することができる。
【００４１】
上記のような電子部品１００及び電子部品２００を準備し、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、電子部品１００と電子部品２００とを、互いの電極１１０と電極２１０とが対向するように位置合わせを行って、配置する。例えば、フリップチップボンダーを用いて、電子部品１００と電子部品２００とを、位置合わせを行って対向配置する。電子部品１００と電子部品２００とを、位置合わせを行って対向させることで、図５（Ｂ）に示すように、電極１１０と電極２１０の、枝状の酸化物１１２が形成された外面１１１と、枝状の酸化物２１２が形成された外面２１１とが対向する。
【００４２】
次いで、対向させた電子部品１００と電子部品２００とを近付け、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、電極１１０の、枝状の酸化物１１２が形成されている外面１１１と、電極２１０の、枝状の酸化物２１２が形成されている外面２１１とを、接触させ、仮付けする。その際は、電極１１０及び電極２１０に超音波を印加したり、電極１１０及び電極２１０をスクラブ動作させたりして、外面１１１と外面２１１とを接触させ、仮付けする。外面１１１の枝状の酸化物１１２と、外面２１１の枝状の酸化物２１２とは、一方が他方の隙間に入り込むようにして、接触、仮付けされ得る。外面１１１の枝状の酸化物１１２と、外面２１１の枝状の酸化物２１２とは、接触、仮付け時に加わる力によって変形し得る。
【００４３】
接触、仮付け後は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、電子部品１００及び電子部品２００を、還元性ガスを含む１００℃以上の雰囲気に曝すと共に、一方を他方側に、例えば電子部品１００を電子部品２００側に押し付けるように、荷重を印加する。
【００４４】
ここで、還元性ガスには、蟻酸、酢酸、クエン酸等の有機酸類、或いはアルコール類、水素プラズマ等を用いることができる。
電子部品１００に印加する荷重は、例えば、電子部品１００あたり数ＭＰａ程度と、平坦な電極同士を面接触させるような場合（図２及び図３）に比べて、比較的低い荷重とすることができる。電子部品１００に荷重を印加することで、その電極１１０の外面１１１の枝状構造と、電子部品２００の電極２１０の外面１１１の枝状構造とが塑性変形する。例えば、互いの枝状構造が押し潰される。また、電子部品１００に荷重を印加することで、接合過程の電子部品１００と電子部品２００との位置ずれを抑えることができる。
【００４５】
還元性ガスを含む雰囲気に電子部品１００及び電子部品２００を曝すと、図７（Ｂ）に示すように、接触する枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２が、それらの隙間に入り込んだ還元性ガスによって、それぞれ金属１１４及び金属２１４に還元される。例えば、枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２が酸化銅（Ｃｕ2Ｏ）であり、還元性ガスに蟻酸（ＨＣＯＯＨ）を用いた場合には、次のような式（１）及び式（２）によって、酸化銅が銅に還元される。
【００４６】
Ｃｕ2Ｏ＋２ＨＣＯＯＨ→２Ｃｕ（ＨＣＯＯ）＋Ｈ2・・・（１）
２Ｃｕ（ＨＣＯＯ）→２Ｃｕ＋Ｈ2＋２ＣＯ2・・・（２）
式（１）のように酸化銅と蟻酸との反応によって蟻酸銅が形成され、形成された蟻酸銅が式（２）のように熱分解（分解温度１２０℃〜１５０℃）することによって銅が形成される。
【００４７】
還元性ガスを含む雰囲気中で、電子部品１００に荷重が印加され、電子部品１００が電子部品２００側に押し付けられる。電子部品１００の電極１１０の外面１１１及び電子部品２００の電極２１０の外面２１１は、枝状構造となっているため、単位体積あたりの表面積が大きく、且つ、比較的弱い力でも塑性変形し易い。そのため、平坦な電極同士を面接触させるような場合（図２及び図３）に比べて、電子部品１００に印加する荷重が比較的低くても、電極１１０の外面１１１と電極２１０の外面２１１とを、比較的大きな接触面積で接触させることができる。
【００４８】
外面１１１及び外面２１１の枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２は、荷重の印加に伴って比較的大面積で接触していく過程で、上記のように還元性ガスを含む雰囲気中でそれぞれ金属１１４及び金属２１４に還元される。還元によって生成した金属１１４と金属２１４との間では、それらの融点よりも十分低く、且つ、還元性ガスで枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２が還元される程度の比較的低い温度で、焼結現象が起こる。
【００４９】
このように、枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２を還元しながら電子部品１００に荷重を印加することで、電極１１０と電極２１０が比較的大面積で金属１１４と金属２１４で接触した状態を得て、接触する金属１１４と金属２１４との間で焼結を生じさせる。これにより、電極１１０と電極２１０との間の金属接合が進展し、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、電極１１０と電極２１０とが固相拡散接合で直接接合される。このようにして、電子部品１００と電子部品２００とが、直接接合された電極１１０と電極２１０によって電気的に接続された電子装置１が得られる。
【００５０】
ここで、上記図７（Ａ）及び図７（Ｂ）並びに図８（Ａ）及び図８（Ｂ）のような還元と荷重印加においては、例えば、次のように固相拡散接合が進展する。
即ち、上記図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す還元雰囲気での加熱により、電極１１０の枝状の酸化物１１２が還元されると共に外面１１１付近の結晶粒が成長し、また、電極２１０の枝状の酸化物２１２が還元されると共に外面２１１付近の結晶粒が成長する。一方、上記図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す荷重の印加では、電極１１０の枝状の酸化物１１２と電極２１０の枝状の酸化物２１２とが、塑性変形を伴いながら絡み合うように接合される。この接合と共に、上記のような枝状の酸化物１１２及び枝状の酸化物２１２の還元と、還元後の金属１１４及び金属２１４の結晶粒成長が進展する。その結果、外面１１１及び外面２１１の枝状の部位に、１つ又は複数の結晶粒が含まれる金属組織が形成される。外面１１１付近及び外面２１１付近の結晶粒は、再結晶によって複数の結晶粒が一体化してできた比較的大きな結晶粒が部分的に含まれ得るものの、全体的には比較的微細な結晶粒となる。絡み合うように接合された枝状の酸化物１１２及び枝状の酸化物２１２から、このような結晶粒の金属組織が形成されることで、電極１１０と電極２１０の接合界面には、互いの枝状の結晶粒が絡み合ったような状態の金属組織が形成される。
【００５１】
上記図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように加熱（還元）と荷重印加が更に進行すると、互いに絡み合ったような状態の電極１１０側の結晶粒と電極２１０側の結晶粒との間で、金属接合が進展する。これにより、電極１１０と電極２１０とが固相拡散接合され、電極１１０と電極２１０の接合界面には、電極１１０側の結晶粒と電極２１０側の結晶粒とが絡み合ったような状態の金属組織が形成される。
【００５２】
尚、電極１１０と電極２１０の接合後には、明確な互いの外面１１１及び外面２１１が消失して１つの接合界面が形成され、更にその接合界面も消失し得るが、上記図８（Ａ）及び図８（Ｂ）では説明の便宜上、接合界面付近の様子を模式的に図示している。
【００５３】
還元によって得られる接合界面の電極１１０及び電極２１０の各結晶粒は、それぞれ電極１１０及び電極２１０の母材金属の結晶粒と、金属接合によって連続した構造となる。電極１１０と電極２１０の接合部は、接合界面の結晶粒のほか、接合界面と母材の結晶粒が金属接合で繋がる金属組織となり、高い接合強度と電気伝導性を有する。
【００５４】
また、電極１１０と電極２１０の接合界面は、互いの結晶粒が絡み合ったような状態となっていることで、接合界面と平行又は略平行なせん断方向の外力や応力に対して高い強度を有する。
【００５５】
図５〜図８に示すような手法によれば、金属を用いた電極１１０と電極２１０とが直接接合された接合信頼性に優れる接合部を、比較的低い荷重で実現することができる。それにより、電子部品１００の電極１１０と電子部品２００の電極２１０との間の接合信頼性に優れる電子装置１を実現することができる。
【００５６】
電子装置１では、電極１１０と電極２１０との接合に半田を用いないため、半田成分のエレクトロマイグレーションに起因した接合部の抵抗上昇や強度低下、強度低下による破断等を回避することができる。更に、荷重を印加した時の半田の側方への流出、それによる隣接接合部とのショートを回避することができる。また、電子部品１００と電子部品２００の接合時に印加する荷重を低く抑えるため、電極１１０や電極２１０の過剰な圧縮変形、電極１１０に繋がる回路１３１や電極２１０に繋がる回路２３１の荷重による損傷を抑えることができる。図５〜図８に示すような手法によれば、接合信頼性に優れ、且つ、品質に優れる電子装置１を実現することができる。
【００５７】
また、電子装置１では、電極１１０と電極２１０とを接合する際、還元しながら固相拡散接合で接合するため、必ずしも接合前に外面１１１の酸化物１１２や外面２１１の酸化物２１２を除去しておくことを要しない。更に、接合前の環境が電極１１０の外面１１１や電極２１０の外面２１１に及ぼす影響、即ち、大気中に曝すことによる電極１１０や電極２１０の再酸化を考慮することが不要になり、電子部品１００や電子部品２００の管理コストの低減を図ることができる。
【００５８】
尚、図５〜図８の接合プロセスの説明では、接合する電極１１０及び電極２１０をそれぞれ、本体部１３０から突出する柱状の電極、及び本体部２３０から突出する柱状の電極とした。このほか、電極１１０と電極２１０のうち一方は、本体部（１３０又は２３０）から突出しないように設けられた電極であってもよい。このような突出しない電極の外面に枝状の酸化物（１１２又は２１２）を形成し、図５〜図８に示すような手順の接合プロセスを実施しても、上記のような接合信頼性及び品質に優れる電子装置を得ることができる。
【００５９】
また、図５〜図８の接合プロセスの説明では、主に、銅を用いた電極１１０と電極２１０の接合を例示したが、電極１１０及び電極２１０に、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、チタン、これらのうちの少なくとも１種を含む合金等を用いても、上記同様の構造、効果を得ることができる。電極１１０及び電極２１０には、同種の金属を用いることができるほか、異種の金属を用いることもできる。
【００６０】
また、電子部品１００と電子部品２００との接合によって得られる電子装置１は、図８（Ｂ）に示したような電極１１０と電極２１０との接合部のほか、次の図９に示すような接合部を有していてもよい。
【００６１】
図９は第１の実施の形態に係る電子装置の接合部の別例を示す図である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）にはそれぞれ、接合部の別例の要部断面を模式的に図示している。
上記のように、電子部品１００と電子部品２００の接合プロセスでは、電極１１０及び電極２１０の枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２を接触させ（図５及び図６）、それらを還元しながら電子部品１００に荷重を印加する（図７）。そして、還元によって得られる金属１１４と金属２１４との間で焼結、原子拡散、金属接合を進展させて、電極１１０と電極２１０とを固相拡散接合で直接接合する。
【００６２】
このような接合プロセスにおいて、接触前の電極１１０及び電極２１０の表面形状や、接触後に印加する荷重によっては、接合後の電極１１０と電極２１０との間に、図９（Ａ）のような隙間３１０や、図９（Ｂ）に示すような未還元の酸化物３２０が残存し得る。このように電極１１０と電極２１０との接合部内に部分的に隙間３１０や酸化物３２０が残存する場合であっても、他の部分での固相拡散接合により、接合信頼性の高い電子装置１を実現することができる。
【００６３】
次に、第２の実施の形態について説明する。
図１０〜図１２は第２の実施の形態に係る接合プロセスの説明図である。図１０（Ａ）は第２の実施の形態に係る電子部品の準備及び配置工程の一例の要部断面模式図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＸ５部の拡大断面模式図である。図１１（Ａ）は第２の実施の形態に係る電極接触工程の一例の要部断面模式図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＸ６部の拡大断面模式図である。図１２（Ａ）は第２の実施の形態に係る還元及び荷重印加工程の一例の要部断面模式図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＸ７部の拡大断面模式図である。
【００６４】
第２の実施の形態に係る接合プロセスにおいても、まず、上記第１の実施の形態と同様に、電極１１０の外面１１１に枝状の酸化物１１２が形成された電子部品１００と、電極２１０の外面２１１に枝状の酸化物２１２が形成された電子部品２００とを準備する。そして、準備した電子部品１００と電子部品２００とを、互いの電極１１０と電極２１０とが対向するように位置合わせを行って、配置する。その際、第２の実施の形態では、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、対向させる電極１１０と電極２１０との間に樹脂４００を介在させる。
【００６５】
樹脂４００には、例えば、接着性を有し、後述する還元工程で用いられる還元性ガスが浸透する材料が用いられる。このほか、樹脂４００には、それ自体が還元性を有するフラックスのような材料を用いたり、そのような還元性を有する材料を成分として含有するものを用いたりすることもできる。樹脂４００は、例えば、電極１１０と電極２１０の少なくとも一方に、塗布、ディスペンス、浸漬等の手法を用いて、予め設けておくことができる。
【００６６】
このように電極１１０と電極２１０との間に樹脂４００を介在させ、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、電子部品１００と電子部品２００とを近付け、電極１１０と電極２１０との接触、仮付けを行う。
【００６７】
その際は、電子部品１００と電子部品２００とを近付けることで、電極１１０と電極２１０とが、間の樹脂４００を押し出しながら接近していく。そして、枝状の酸化物１１２が形成されている外面１１１と、枝状の酸化物２１２が形成されている外面２１１とが、一方が他方の隙間に入り込むようにして接触する。枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２は、接触時に加わる力によって変形し得る。電極１１０と電極２１０とは、外面１１１と外面２１１との接触に伴って周囲に押し出された樹脂４００や、外面１１１と外面２１１との接触後の隙間に残存する樹脂４００によって、仮付けされる。
【００６８】
尚、外面１１１と外面２１１とを接触させる際には、電極１１０及び電極２１０に超音波を印加したり、電極１１０及び電極２１０をスクラブ動作させたりしてもよい。
接触、仮付け後、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように、電子部品１００及び電子部品２００を、例えば、還元性ガス（蟻酸等）を含む１００℃以上の雰囲気に曝すと共に、電子部品１００に比較的低い荷重（数ＭＰａ程度）を印加する。還元性ガスは、樹脂４００を浸透し、枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２に達するとそれらを還元する。これにより、外面１１１及び外面２１１に、金属１１４及び金属２１４が生成される。また、還元性を有する樹脂４００を用いる場合には、不活性ガス雰囲気中や大気中で加熱しながら、荷重を印加することができる。
【００６９】
上記のような還元中の荷重印加により、外面１１１及び外面２１１の枝状構造が塑性変形し、外面１１１と外面２１１とが、比較的大きな接触面積で接触するようになる。荷重によってこのように外面１１１と外面２１１とが接触していく過程で、酸化物１１２及び酸化物２１２が、それぞれ金属１１４及び金属２１４に還元される。
【００７０】
還元と荷重印加に伴い、酸化物１１２及び酸化物２１２の枝状構造に起因して比較的大きな接触面積で生成される金属１１４と金属２１４との間で、焼結、原子拡散、金属接合が進展し、電極１１０と電極２１０とが直接接合された電子装置が得られる。
【００７１】
尚、接合に際して電極１１０と電極２１０との間に介在させた樹脂４００は、接合後も電極１１０と電極２１０との間に残存していてもよいし、或いは、接合後には接合過程の熱による蒸発（揮発）によって消失していてもよい。
【００７２】
図１０〜図１２に示すような接合プロセスを用いても、接合信頼性に優れ、且つ、品質に優れる電子装置を実現することができる。
また、電極１１０と電極２１０を、還元しながら固相拡散接合で接合することで、接合前の還元工程の削減、電子部品１００や電子部品２００の管理コストの低減を図ることができる。
【００７３】
次に、第３の実施の形態について説明する。
図１３〜図１５は第３の実施の形態に係る接合プロセスの説明図である。図１３（Ａ）は第３の実施の形態に係る電子部品の準備及び配置工程の一例の要部断面模式図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＸ８部の拡大断面模式図である。図１４（Ａ）は第３の実施の形態に係る電極接触工程の一例の要部断面模式図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のＸ９部の拡大断面模式図である。図１５（Ａ）は第３の実施の形態に係る還元及び荷重印加工程の一例の要部断面模式図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＸ１０部の拡大断面模式図である。
【００７４】
第３の実施の形態に係る接合プロセスにおいても、まず、上記第１の実施の形態と同様に、電極１１０の外面１１１に枝状の酸化物１１２が形成された電子部品１００と、電極２１０の外面２１１に枝状の酸化物２１２が形成された電子部品２００とを準備する。そして、準備した電子部品１００と電子部品２００とを、互いの電極１１０と電極２１０とが対向するように位置合わせを行って、配置する。その際、第３の実施の形態では、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、対向させる電極１１０と電極２１０との間にカーボンペースト５００を介在させる。
【００７５】
カーボンペースト５００は、樹脂中にフィラーとしてカーボンを含有させた樹脂組成物である。カーボンペースト５００の樹脂には、エポキシ、ポリイミド等の各種樹脂材料を用いることができる。カーボンペースト５００の樹脂には、フラックスのような還元性を有する材料を用いたり、そのような還元性を有する材料を成分として含有させたりすることもできる。カーボンペースト５００のカーボンには、球状やフレーク状といった各種形状のカーボン粒子（粉末）を用いることができる。カーボンペースト５００は、例えば、電極１１０と電極２１０の少なくとも一方に、塗布、ディスペンス、浸漬等の手法を用いて、予め設けておくことができる。
【００７６】
このように電極１１０と電極２１０との間にカーボンペースト５００を介在させ、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、電子部品１００と電子部品２００とを近付け、電極１１０と電極２１０の接触、仮付けを行う。
【００７７】
その際は、電子部品１００と電子部品２００とを近付けることで、電極１１０と電極２１０とが、間のカーボンペースト５００を押し出しながら接近していく。そして、枝状の酸化物１１２が形成されている外面１１１と、枝状の酸化物２１２が形成されている外面２１１とが、一方が他方の隙間に入り込むようにして接触する。枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２は、接触時に加わる力によって変形し得る。電極１１０と電極２１０とは、外面１１１と外面２１１との接触に伴って周囲に押し出されたカーボンペースト５００や、外面１１１と外面２１１との接触後の隙間に残存するカーボンペースト５００によって、仮付けされる。
【００７８】
尚、外面１１１と外面２１１とを接触させる際には、電極１１０及び電極２１０に超音波を印加したり、電極１１０及び電極２１０をスクラブ動作させたりしてもよい。
接触、仮付け後、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、電子部品１００及び電子部品２００を、例えば、不活性ガス雰囲気中や大気中で加熱しながら、電子部品１００に比較的低い荷重（数ＭＰａ程度）を印加する。
【００７９】
この第３の実施の形態では、電極１１０と電極２１０との間やその周囲に存在しているカーボンペースト５００中のカーボン（Ｃ）が還元剤として機能し、枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２をそれぞれ金属１１４及び金属２１４に還元する。例えば、枝状の酸化物１１２及び酸化物２１２が酸化銅（Ｃｕ2Ｏ）である場合には、次のような式（３）によって、酸化銅が銅に還元される。
【００８０】
２Ｃｕ2Ｏ＋Ｃ→４Ｃｕ＋ＣＯ2・・・（３）
式（３）のように、酸化銅とカーボンとの反応によって銅が形成される。電極１１０と電極２１０との間に介在させるカーボンペースト５００が還元性を有するため、不活性ガス雰囲気中や大気中で加熱しながら、電子部品１００に荷重を印加することができる。大気中で加熱が完結する場合には、真空装置が必要ないなど、装置構成を簡便にすることができる。
【００８１】
尚、このようにカーボンペースト５００を用いる場合であっても、還元性ガス（蟻酸等）を含む１００℃以上の雰囲気に曝し、電子部品１００に荷重を印加するようにしてもよい。これにより、未還元の酸化物１１２及び酸化物２１２を減らすことができる、或いは、酸化物１１２及び酸化物２１２の還元をより短時間で行うことができる、といった効果を得ることができる。
【００８２】
上記のような還元中の荷重印加により、外面１１１及び外面２１１の枝状構造が塑性変形し、外面１１１と外面２１１とが、比較的大きな接触面積で接触するようになる。荷重によってこのように外面１１１と外面２１１とが接触していく過程で、酸化物１１２及び酸化物２１２が、それぞれ金属１１４及び金属２１４に還元される。
【００８３】
還元と荷重印加に伴い、酸化物１１２及び酸化物２１２の枝状構造に起因して比較的大きな接触面積で生成される金属１１４と金属２１４との間で、焼結、原子拡散、金属接合が進展し、電極１１０と電極２１０とが直接接合された電子装置が得られる。
【００８４】
尚、接合に際して電極１１０と電極２１０との間に介在させたカーボンペースト５００の樹脂は、接合後も電極１１０と電極２１０との間に残存していてもよいし、或いは、接合後には接合過程の熱による蒸発によって消失していてもよい。また、接合後の電極１１０と電極２１０との間には、カーボンペースト５００のカーボンが残存し得るが、カーボンは導電性を有するため、電極１１０と電極２１０との電気的な接続への影響は抑えることができる。
【００８５】
図１３〜図１５に示すような接合プロセスを用いても、接合信頼性に優れ、且つ、品質に優れる電子装置を実現することができる。
また、電極１１０と電極２１０を、還元しながら固相拡散接合で接合することで、接合前の還元工程の削減、電子部品１００や電子部品２００の管理コストの低減を図ることができる。
【００８６】
次に、第４の実施の形態について説明する。
図１６〜図１９は第４の実施の形態に係る接合プロセスの説明図である。図１６（Ａ）は第４の実施の形態に係る電子部品の準備及び配置工程の一例の要部断面模式図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＸ１１部の拡大断面模式図である。図１７（Ａ）は第４の実施の形態に係る電極接触工程の一例の要部断面模式図、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）のＸ１２部の拡大断面模式図である。図１８（Ａ）は第４の実施の形態に係る還元及び荷重印加工程の一例の要部断面模式図、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）のＸ１３部の拡大断面模式図である。図１９（Ａ）は第４の実施の形態に係る接合プロセスで得られる電子装置の一例の要部断面模式図、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）のＸ１４部の拡大断面模式図である。
【００８７】
第４の実施の形態に係る接合プロセスでは、上記第１の実施の形態と同様に、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すような、電極１１０の外面１１１に枝状の酸化物１１２が形成された電子部品１００を準備する。第４の実施の形態に係る接合プロセスでは、このような電子部品１００の接合相手部品として、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すような、外面２１１ａに枝状の酸化物が形成されていない電極２１０ａを有する電子部品２００ａを準備する。
【００８８】
ここで、電子部品２００ａは、例えば、半導体素子、半導体装置、回路基板等である。電子部品２００ａの電極２１０ａは、ここでは本体部２３０ａから突出するように設けられた柱状の電極を例示するが、本体部２３０ａから突出しないように設けられた電極でもよい。電極２１０ａには、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、チタン、これらのうちの少なくとも１種を含む合金等が用いられる。本体部２３０ａには、電極２１０ａに電気的に接続された回路２３１ａが含まれる。電極２１０ａの外面２１１ａには、自然酸化膜（図示せず）が形成され得る。尚、電極２１０ａ及び電極１１０の個数は、図１６（Ａ）の例に限定されるものではない。
【００８９】
準備した電子部品１００と電子部品２００ａとを、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示すように、互いの電極１１０と電極２１０ａとが対向するように位置合わせを行って、配置する。
【００９０】
そして、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示すように、電子部品１００と電子部品２００ａとを近付け、電極１１０の、枝状の酸化物１１２が形成されている外面１１１と、電極２１０ａの、枝状の酸化物が形成されていない外面２１１ａとを接触させる。枝状の酸化物１１２は、接触時に加わる力によって変形し得る。また、電極２１０ａの外面２１１ａは、接触時に加わる力によって、電極１１０の枝状の酸化物１１２で押されて変形し得る。
【００９１】
尚、外面１１１と外面２１１ａとを接触させる際には、電極１１０及び電極２１０ａに超音波を印加したり、電極１１０及び電極２１０ａをスクラブ動作させたりしてもよい。また、電極１１０と電極２１０ａとの間には、上記第２の実施の形態で述べたような樹脂（還元性を有する又は有しない樹脂）、上記第３の実施の形態で述べたようなカーボンペーストを介在させてもよい。
【００９２】
外面１１１と外面２１１ａとの接触後は、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示すように、電子部品１００及び電子部品２００ａを、例えば、還元性ガス（蟻酸等）を含む１００℃以上の雰囲気に曝すと共に、電子部品１００に比較的低い荷重（数ＭＰａ程度）を印加する。或いは、電極１１０と電極２１０ａとの間に還元性を有する樹脂やカーボンペーストを介在させている場合には、不活性ガス雰囲気中や大気中で加熱しながら、比較的低い荷重を印加する。
【００９３】
上記のような還元中の荷重印加により、外面１１１が、その枝状構造の塑性変形を伴いながら（外面２１１側に押し潰されながら）、外面２１１ａと接触していく。この接触の過程で、酸化物１１２が金属１１４に還元される。
【００９４】
還元と荷重印加に伴い、外面１１１の枝状の酸化物１１２が金属１１４に還元され、また、外面２１１ａに存在し得る自然酸化膜が還元されて、金属１１４と外面２１１ａとの間で、焼結、原子拡散、金属接合が進展する。これにより、図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示すような、電極１１０と電極２１０ａとが直接接合された電子装置１ａが得られる。
【００９５】
尚、接合に際して電極１１０と電極２１０ａとの間に樹脂やカーボンペーストを介在させている場合、その樹脂や樹脂成分は、接合後も残存していてもよいし、或いは、接合後には接合過程の熱による蒸発によって消失していてもよい。また、接合後の電極１１０と電極２１０ａとの間には、カーボンペーストのカーボンが残存していてもよい。
【００９６】
図１６〜図１９に示すような接合プロセスを用いても、金属を用いた電極１１０と電極２１０ａとを固相拡散接合で接合した接合信頼性に優れる接合部を、比較的低い荷重で実現することができる。半田を用いず、このように比較的低い荷重で電極１１０と電極２１０ａとを直接接合することができるため、半田成分のエレクトロマイグレーション、半田の流出や過剰な圧縮変形によるショート、回路１３１や回路２３１ａの荷重による損傷を抑えることができる。図１６〜図１９に示すような接合プロセスによっても、接合信頼性に優れ、且つ、品質に優れる電子装置１ａを実現することができる。
【００９７】
また、電極１１０と電極２１０ａを、還元しながら固相拡散接合で接合することで、接合前の還元工程の削減、電子部品１００や電子部品２００ａの管理コストの低減を図ることができる。
【００９８】
次に、第５の実施の形態について説明する。
上記第１〜第４の実施の形態に係る接合プロセスは、各種電子部品間の電極同士の直接接合に適用することができる。接合プロセスの適用例を、第５の実施の形態として説明する。
【００９９】
図２０は第５の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図２０には、第５の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面を模式的に図示している。
図２０に示す電子装置６００は、回路基板６１０、並びに、回路基板６１０に実装された半導体装置６２０及び半導体装置６３０を有している。
【０１００】
回路基板６１０は、例えば、プリント基板である。回路基板６１０は、その表面６１１及び裏面６１２にそれぞれ設けられた導体６１３及び導体６１４、並びに、導体６１３と導体６１４とを電気的に接続する内部の導体６１５を含んでいる。回路基板６１０の表面６１１側に半導体装置６２０及び半導体装置６３０が実装される。回路基板６１０の裏面６１２の導体６１４には、例えば、バンプ６１６が搭載される。
【０１０１】
半導体装置６２０は、例えば、演算等の所定の処理機能を有するロジックＩＣ（Integrated Circuit）である。半導体装置６２０は、接合部６２０ａで回路基板６１０と接合され、回路基板６１０と電気的に接続されている。
【０１０２】
半導体装置６３０は、例えば、メモリ機能を有する複数（ここでは一例として４つ）の半導体チップ６３１が積層された所謂３次元メモリである。上下の半導体チップ６３１間が接合部６３１ａで接合され、電気的に接続されている。半導体装置６３０は、最下層の半導体チップ６３１と回路基板６１０とが接合部６３１ａで接合され、回路基板６１０と電気的に接続されている。尚、半導体チップ６３１間の電気的な接続は、ＴＳＶ（Through Silicon Via）技術を用いた導体構造（図示せず）によって実現される。
【０１０３】
上記のような構成を有する電子装置６００は、予め準備された半導体装置６２０及び半導体装置６３０を、回路基板６１０と接合することで、得ることができる。例えば、電子装置６００を得る際の、半導体装置６２０と回路基板６１０との接合（接合部６２０ａ）、及び、半導体装置６３０と回路基板６１０との接合（接合部６３１ａ）に、上記第１〜第４の実施の形態で述べたような接合プロセスを適用する。また、半導体装置６３０を得る際の、その上下の半導体チップ６３１間の接合（接合部６３１ａ）に、上記第１〜第４の実施の形態で述べたような接合プロセスを適用する。
【０１０４】
即ち、半導体装置６２０と回路基板６１０については、半導体装置６２０に予め設けられている電極と、回路基板６１０の導体６１３又はその上に設けられた電極とを、上記接合プロセスを用いて固相拡散接合で接合し、接合部６２０ａを形成する。半導体装置６３０と回路基板６１０については、半導体装置６３０に予め設けられている電極と、回路基板６１０の導体６１３又はその上に設けられた電極とを、上記接合プロセスを用いて固相拡散接合で接合し、接合部６３１ａを形成する。また、半導体装置６３０の上下の半導体チップ６３１については、上側の半導体チップ６３１に予め設けられている電極と、下側の半導体チップ６３１に予め設けられている電極とを、上記接合プロセスを用いて固相拡散接合で接合し、接合部６３１ａを形成する。
【０１０５】
上記接合プロセスを用いることで、接合信頼性に優れ、且つ、品質に優れる電子装置６００、半導体装置６３０を実現することができる。
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１０６】
（付記１）  第１電子部品の、第１金属が用いられ第１外面に前記第１金属の枝状の第１酸化物が設けられた第１電極の前記第１外面と、第２電子部品の、第２金属が用いられた第２電極の第２外面とを接触させる工程と、
前記第２外面と接触する前記第１外面の前記第１酸化物を還元する工程と、
前記第１外面と前記第２外面とが接触する前記第１電極と前記第２電極とに、一方を他方に押し付ける荷重を印加する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【０１０７】
（付記２）  前記第２電極は、前記第２外面に前記第２金属の枝状の第２酸化物を有し、
前記第１外面と前記第２外面とを接触させる工程は、枝状の前記第１酸化物と前記第２酸化物とをかみ合わせる工程を含み、
前記第１酸化物を還元する工程は、前記第１酸化物と共に前記第２酸化物を還元する工程を含むことを特徴とする付記１に記載の電子装置の製造方法。
【０１０８】
（付記３）  前記第１外面と前記第２外面とを接触させる工程は、前記第１外面と前記第２外面との隙間に樹脂を介在させて接触させる工程を含むことを特徴とする付記１又は２に記載の電子装置の製造方法。
【０１０９】
（付記４）  前記第１酸化物を還元する工程は、還元性ガスを用いて前記第１酸化物を還元する工程を含むことを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【０１１０】
（付記５）  前記第１外面と前記第２外面とを接触させる工程は、前記第１外面と前記第２外面との隙間にカーボンペーストを介在させて接触させる工程を含むことを特徴とする付記１又は２に記載の電子装置の製造方法。
【０１１１】
（付記６）  前記第１酸化物を還元する工程は、前記第１電極、前記カーボンペースト及び前記第２電極を大気中で加熱する工程を含むことを特徴とする付記５に記載の電子装置の製造方法。
【０１１２】
（付記７）  前記第１外面と前記第２外面とを接触させる工程前に、前記第１電子部品の所定部位に設けられた前記第１金属を湿式処理することによって、前記第１外面に前記第１酸化物が設けられた前記第１電極を形成する工程を含むことを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【０１１３】
（付記８）  前記荷重を印加する工程は、前記第１外面に設けられて前記第２外面と接触し、還元される前記第１酸化物を、前記第２外面側に押し潰す工程を含むことを特徴とする付記１乃至７のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【０１１４】
（付記９）  第１金属が用いられた第１電極を有する第１電子部品と、
第２金属が用いられた第２電極を有する第２電子部品と
を含み、
前記第１電極は、前記第２電極と直接接合され、
前記第１電極の、前記第２電極との接合面に設けられた枝状の第１結晶粒と、前記第２電極とが、金属接合されていることを特徴とする電子装置。
【０１１５】
（付記１０）  前記第１電極の枝状の前記第１結晶粒と、前記第２電極の枝状の第２結晶粒とが、絡み合った状態で、金属接合されていることを特徴とする付記９に記載の電子装置。
【０１１６】
（付記１１）  前記第１結晶粒は、前記第１電極の母材の第３結晶粒と連続していることを特徴とする付記９又は１０に記載の電子装置。
（付記１２）  基板と、
前記基板上に設けられ、金属が用いられた電極と、
前記電極の外面に設けられた、前記金属の枝状の酸化物と
を含むことを特徴とする電子部品。
【符号の説明】
【０１１７】
１，１ａ，６００  電子装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，１００，２００，２００ａ  電子部品
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，１１０，２１０，２１０ａ  電極
１２ｃ，２２ｃ，１３１，２３１，２３１ａ  回路
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，１３０，２３０，２３０ａ  本体部
３０ａ，３０ｂ  半田
４０ｃ  ショート
４１ｃ，４２ｃ  損傷
４３ｃ，４４ｃ，６２０ａ，６３１ａ  接合部
１１１，２１１，２１１ａ  外面
１１２，２１２，３２０  酸化物
１１３，２１３  突起
１１４，２１４  金属
３１０  隙間
４００  樹脂
５００  カーボンペースト
６１０  回路基板
６１１  表面
６１２  裏面
６１３，６１４，６１５  導体
６１６  バンプ
６２０，６３０  半導体装置
６３１  半導体チップ
【図１】
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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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