JP2015153550A - 微細空間内に導体を形成する製造方法 - Google Patents

微細空間内に導体を形成する製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】微細空間の内部に電気抵抗の低い高信頼度、高品質の導体を形成する製造方法を提供すること。
【解決手段】第1金属材料たる高融点金属微粒子５２を、液状分散媒５１中に分散させたもの（機能性材料）５を、微細空間３の内部に充填する。次に、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させる。次に、第2金属材料として、溶融した低融点金属材料５３Ｌを供給し、加圧F1しながら冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細空間内に導体分を形成する製造方法に関する。
例えば、半導体デバイスによって代表される電子デバイスや、マイクロマシン等においては、内部に高アスペクト比を持つ微細な導体充填構造、絶縁構造又は機能構造を形成しなければならないことがある。このような場合、予め選択された充填材を微細孔内に充填することによって、導体充填構造、絶縁構造及び機能構造等を実現する技術が知られている。しかし、高アスペクト比を持つ微細孔内に、空隙や硬化後変形などを生じさせることなく、その底部まで充填材を充分に充填することは困難を極める。
そのような技術的困難性を克服し得る先行技術として、特許文献１及び２に記載された充填製造方法及び装置が知られている。
特許文献１に記載された技術は、ウエハに存在する微細孔に溶融金属を充填し硬化させる製造方法であって、前記微細孔内の前記溶融金属に対し、大気圧を超える強制外力を印加したままで、前記溶融金属を冷却し硬化させる工程を含む。前記強制外力は、プレス圧、射出圧又は転圧から選択された少なくとも１種で与えられ、前記微細孔の他端側を閉じた状態で、前記微細孔の開口する開口面側から前記溶融金属に印加される。特許文献２は、特許文献１に記載された製造方法を実施するための装置を開示している。
上述した特許文献１，２に記載された技術によれば、空隙やボイドなどを生じることなく、微細孔を充填物によって満たし得ること、微細隙間G1で冷却された硬化金属の凹面化を回避し得ること、及び、工程の簡素化、歩留りの向上などに寄与し得ること、等の優れた作用効果を得ることができる。
特許第４２７８００７号公報 特許第４５０５５４０号公報 特開２００６−２２３８４号公報
本発明の課題は、ち密な構造を持ち、電気抵抗が低く、機械的強度に優れた導体を、容易に形成する製造方法を提供することである。
上述した課題を達成するため、本発明は、対象物に設けられた微細空間内に導体を形成する製造方法であって、微粉末でなる第１金属材料を液状分散媒中に分散させたものを、微細空間内に充填し、次に、前記微細空間内の前記液状分散媒を蒸発させ、次に、前記微細空間に第２金属材料を供給する工程を含む。前記第１金属材料と前記第２金属材料との組合せは、高融点金属材料と低融点金属材料との組合せを含む。
上述したように、微粉末でなる第１金属材料を液状分散媒中に分散させたもの（機能性材料）を、微細空間内に充填するから、本来、充填の困難な微粉末形態を有する第１金属材料を、機能性材料の流動性を利用して、微細空間内に確実に充填することができる。
次に、前記微細空間内の前記液状分散媒を蒸発させる。微細空間の内部には、微粉末でなる第１金属材料の金属微粒子が残ることになり、第１金属微粒子の間に隙間が生じる。
次に、前記微細空間に第２金属材料を供給する。ここで、前記第１金属材料と前記第２金属材料との組合せは、高融点金属材料と低融点金属材料との組合せを含む。この組合せに従えば、第２金属材料を供給する前、又は、供給後に、加熱することにより、前記第１金属材料及び前記第２金属材料の何れかに含まれる低融点金属材料を溶融し、第１金属微粒子の間に存在する隙間に、溶融した低融点金属材料を侵入させ、低融点金属材料と高融点金属微粒子との間に、拡散結合を生じさせることができる。
この拡散結合により、製造プロセスでは、低融点金属材料の有する低い温度で融解させ、硬化後は、融解温度を、高融点金属微粒子持つ高い融点まで上昇させることができる。よって、製造プロセスにおける熱エネルギー消費が少なくて済み、対象物に設けられることのある半導体回路素子等に対する熱的ダメージを軽減し、耐熱性の高い導体を形成することができる。高融点金属微粒子は、殆ど溶融することなく、原形を保ち、低融点金属材料との境界において、拡散結合を生成する。
第１金属材料と第２金属材料との組合せは、高融点金属材料と低融点金属材料との組合せを含むことが基本である。可能な組合せとして、下記のタイプがあり得る。
（ａ）第１金属材料：高融点金属材料
第２金属材料：低融点金属材料
（ｂ）第１金属材料：高融点金属材料
第２金属材料：低融点金属材料及び高融点金属材料
（ｃ）第１金属材料：高融点金属材料及び低融点金属材料
第２金属材料：低融点金属材料
（ｄ）第１金属材料：高融点金属材料及び低融点金属材料
第２金属材料：高融点金属材料
（ｅ）第１金属材料：高融点金属材料及び低融点金属材料
第２金属材料：低融点金属材料及び高融点金属材料
（ｆ）第１金属材料：低融点金属材料
第２金属材料：高融点金属材料
（ｇ）第１金属材料：低融点金属材料
第２金属材料：高融点金属材料及び低融点金属材料
具体的な製造プロセスとしては、次のような例を上げることができる。
（１）第２金属材料を、溶融金属として供給する場合
この場合は、例えば、組合せ（a）に従い、前記第１金属材料は、高融点金属材料を含む組成とし、前記第２金属材料は、低融点金属材料を含む組成とすることができる。第２金属材料は、溶融状態で前記微細空間に供給される。
微細空間内に溶融した低融点金属材料を供給した後は、加圧しながら冷却し、硬化させることが好ましい。これにより、高融点金属微粒子の間に存在する隙間に、溶融した低融点金属材料が入り込み、低融点金属材料と高融点金属微粒子との間に、拡散結合が形成される。高融点金属微粒子は、殆ど溶融することなく、原形を保ち、低融点金属材料との境界において、拡散結合を生成する。この拡散結合により、製造プロセスでは、第２金属材料を、低融点金属材料の有する低い温度で融解させ、硬化後は、融解温度を、第１金属材料を構成する高融点金属微粒子持つ高い融点まで上昇させることができる。よって、製造プロセスにおける熱エネルギー消費が少なくて済み、対象物に設けられることのある半導体回路素子等に対する熱的ダメージを軽減し、耐熱性の高い導体を形成することができる。
しかも、微細空間内に充填された低融点金属材料及び高融点金属材料が、その冷却プロセスにおいて加圧されるから、低融点金属材料及び高融点金属材料が、冷却時の収縮に追従するようにして変形し又は変位する。よって、隙間や、ボイド等の発生が抑制される。
別の例として、組合せ（ｃ）に従い、前記第１金属材料は、高融点金属材料及び低融点金属材料を含む組成とし、前記第２金属材料は、低融点金属材料を含む組成とすることが考えられる。
この場合も、上に述べたような作用効果を期待することができる。
（２）第２金属材料を金属微粉末として供給する場合
前記第２金属材料は、金属微粉末として供給してもよい。この場合は、微細空間内の液状分散媒を蒸発させた後、微細空間内に第２金属材料を供給し、加熱する。すると、第１又は第２金属材料に含まれる低融点金属微粒子が溶融し、第１又は第２金属材料に含まれる高融点金属微粒子の間に存在する隙間に、溶融した低融点金属材料が入り込み、低融点金属材料と高融点金属微粒子との間で、拡散結合が生じる。この拡散結合により、製造プロセスでは、低融点金属材料の有する低い温度で融解させ、硬化後は、融解温度を、高融点金属微粒子持つ高い融点まで上昇させることができる。よって、製造プロセスにおける熱エネルギー消費が少なくて済み、対象物に設けられることのある半導体回路素子等に対する熱的ダメージを軽減し、耐熱性の高い導体を形成することができる。
しかも、微細空間内に充填された低融点金属材料及び高融点金属材料が、その冷却プロセスにおいて加圧されるから、低融点金属材料及び高融点金属材料が、冷却時の収縮に追従するようにして変形し又は変位する。よって、隙間や、ボイド等の発生が抑制される。
（３）第２金属材料を金属膜として供給する場合
前記第２金属材料は金属膜として供給してもよい。
（４）定義等
本明細書で、分散系とは、微細な固体粒子が液体の分散媒中に分散した懸濁液又はペーストを言い、同じ粒度の粒子がそろった単分散系，粒度が不ぞろいに変化する多分散系の両系を含む。また、粗粒の分散系のみならず、コロイダルな分散系をも含む。また、液状分散媒とは、水性分散媒又は揮発性有機分散媒をいう。
本明細書で、第１金属材料及び第２金属材料は、単一金属元素からなるもののみならず、複数金属元素からなるものを含む。
高融点金属材料は、具体的には、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓｉ又はＮｉの群から選択された少なくても１種を含む金属材料又は合金材料によって構成することができる。高融点金属材料は、ｎmサイズ（１μｍ以下）に属するナノ微粒子又はナノコンポジット構造を有する微粒子で構成されていることが好ましい。
低融点金属材料は、Ｓｎ、Ｂｉ、ＧａもしくはＩｎから選択された少なくとも一種の金属又はそれらの合金を含むことができる。低融点金属材料も、ナノ微粒子又はナノコンポジット構造を有する微粒子で構成されていることが好ましい。
低融点金属微粒子及び高融点金属微粒子は、粒径が不揃いであっても、統一されていてもよい。また、球状、鱗片状、扁平状等、任意の形状をとることができる。
以上述べたように、本発明によれば、対象物に存在する微細空間内に空隙、隙間または空洞のない機能部分を形成する製造方法を提供することができる。
本発明に係る製造方法を示すフローチャートである。 本発明に係る製造方法の別の例を示すフローチャートである。 本発明に係る製造方法の更に別の例を示すフローチャートである。 本発明に係る製造方法の更に別の例を示すフローチャートである。 本発明に係る製造方法の更に別の例を示すフローチャートである。 本発明に係る製造方法の更に別の例を示すフローチャートである。 本発明に係る製造方法の更に別の例を示すフローチャートである。 本発明に係る製造方法の更に別の例を示すフローチャートである。 本発明に係る製造方法の更に別の例を示すフローチャートである。 本発明に係る製造方法の更に別の例を示すフローチャートである。 本発明に係る製造方法に用いられる第１金属材料又は第２金属材料に含まれる金属微粒子の断面図である。
１．第２金属材料を溶融金属として供給する場合
図１に図示された製造方法は、前述した組合せ（a）に係るものである。まず、微細空間３を有する対象物１を準備する（図１（ａ））。対象物１には、ウエハ、回路基板、積層基板、半導体チップ、MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）等、微細空間を有するものが広く含まれる。微細空間３には、TSV（Through Silicon Via）で代表される貫通孔、非貫通孔（盲孔）の他、積層された基板間に生じる微細隙間G1等が含まれる。対象物１が、半導体基板等、導電性を有する場合、微細空間３の内壁面は、絶縁膜又は絶縁層によって構成される。
対象物１に設けられた微細空間３は、この実施例では、貫通孔又は非貫通孔であり、開口部の孔径Ｄ１、深さＨ１を有している。孔径Ｄ１は、例えば２５μｍ以下であり、深さＨ１は、孔径Ｄ１とのアスペクト比が、１以上、好ましくは５以上となる値である。対象物１が、例えばウエハである場合には、上述した微細空間３は、ウエハ面内に多数設けられる。
上述した対象物１の微細空間３に、機能性材料５を充填（流し込み）する。機能性材料５は、微粉末の第１金属材料を液状分散媒５１中に分散させた（図１(ｂ)）ものでなる。微粉末の第１金属材料は、高融点金属微粒子５２Hからなる。機能性材料５を微細空間内に充填する製造方法として、遠心力を利用した充填法、対象物又は装置に超音波振動与える充填法等を利用することができる。
機能性材料５を、微細空間３の内部に充填する場合、真空チャンバ内の減圧雰囲気で処理することが好ましい。減圧処理の後、真空チャンバの内圧を増圧する差圧充填方式を採用してもよい。この差圧充填によれば、機能性材料５を、微細空間３の内部に確実に充填することができる。
次に、微細空間３の内部において、液状分散媒５１を蒸発させる（図１(ｃ)）。これにより、高融点金属微粒子５２Hの間に隙間G1が生じる。
次に、微細空間３の内部に、第２金属材料として、溶融した低融点金属材料５３Lを供給し（図１(ｄ)）、加圧F1しながら冷却し、硬化させる（図１(ｅ)）。これにより、高融点金属微粒子５２Hの間に存在する隙間Ｇ１に、溶融した低融点金属材料５３Lが入り込み（図１(ｄ)）、低融点金属材料５３Lと高融点金属微粒子５２Hとの間に拡散結合を生じさせた導体５０が得られる。高融点金属微粒子５２Hは、溶融することなく、ほぼ原形を保ち、低融点金属材料５３Lとの境界において、拡散結合を生成する。
上述したように、図１に示した製造方法では、微粉末の第１金属材料を液状分散媒中に分散させた機能性材料５を用いる。即ち、流動性のある機能性材料５を用いるから、本来、充填の困難な微粉末形態を有する第１金属材料を、機能性材料５の流動性を利用し、例えば、印刷などの手段によって、微細空間３の内部に確実に充填することができる。
また、液状分散媒５１を微細空間３の内部から外部に蒸発させることにより、高融点金属微粒子５２Hの間に隙間G1が生じさせ、高融点金属微粒子５２Hの間に存在する隙間G1に、低融点金属材料５３Lの溶融物が入り込み、低融点金属材料５３Lと高融点金属微粒子５２Hとの間で、拡散結合が形成されることになる。高融点金属微粒子５２Hは、殆ど溶融することなく、原形を保ち、低融点金属材料５３Lとの境界において、拡散結合を生成する。
このため、製造プロセスでは、第２金属材料を、低融点金属材料５３Lの有する低い温度で融解させて、第１金属材料と拡散結合を生じさせ、硬化後は、融解温度を、第１金属材料を構成する高融点金属微粒子５２Hの持つ高い融点まで上昇させることができる。
よって、製造プロセスにおける熱エネルギー消費が少なくて済み、対象物１に設けられることのある半導体回路素子等に対する熱的ダメージを軽減し、耐熱性の高い導体５０を形成することができる。
また、微細空間３の内部に充填された低融点金属材料５３L及び高融点金属微粒子５２Hが、その冷却プロセスにおいて加圧F1され、硬化するから、低融点金属材料及び高融点金属材料が、冷却時の収縮に追従するようにして変形し又は変位する。よって、隙間やボイド等の発生が抑制され、電気抵抗の低い高信頼度、高品質の導体５０が形成される。
図２は、組合せ(ｃ)に係る製造方法を示している。図において、図１に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付してある。まず、高融点金属微粒子５２H及び低融点金属微粒子５２Lを混ぜ合わせて混合微粉末５２HLを、液状分散媒５１中に分散させた機能性材料５を、微細空間３の内部に充填（図２(ａ)、(ｂ)）する。
次に、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させ（図２(ｃ)）た後、微細空間３の内部に、第２金属材料として、溶融した低融点金属材料５３Lを供給し（図１(ｄ)）、加圧しながら冷却し、硬化させる（図１(ｅ)）。これにより、図１で説明した製造方法と同様の作用効果を得ることができる。
説明は省略するが、第２金属材料を溶融金属として供給する場合における第１金属材料と第２金属材料との組合せに関しては、組合せ(ｂ)、(ｅ)、(ｇ)をとることもできる。
２．第２金属材料を金属微粉末として供給する場合
図３は、別の製造方法を示している。図において、図１に現れた構成部分と対応する部分については、同一の参照符号を付してある。この製造方法は、第１金属材料と第２金属材料との組合せに関して、組合せ（ａ）をとるものである。図３(ａ)〜(ｃ)のプロセスは、図１(ａ)〜(ｃ)に図示された製造方法のプロセスと同じであり、同じ作用効果が得られる。
図３の特徴点は、微細空間３の内部において、液状分散媒５１を蒸発させた後、微細空間３の内部に微粉末でなる低融点金属材料５３Lを供給し（図３(ｄ)）、加熱し、加圧し、硬化させる工程（図３(ｅ)）を含む点にある。微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させた後、微細空間３の内部に低融点金属材料５３Lを供給し加熱すると、低融点金属材料５３Lが溶融し、高融点金属微粒子５２Hの間に存在する隙間G1に低融点金属材料５３Lの溶融物が入り込み、低融点金属材料５３Lと高融点金属微粒子５２Hとの間で、拡散結合が形成されることになる。
このため、製造プロセスでは、第２金属材料を、低融点金属材料５３Lの有する低い温度で融解させて、第１金属材料と拡散結合を生じさせ、硬化後は、融解温度を、第１金属材料を構成する高融点金属微粒子５２Hの持つ高い融点まで上昇させることができる。
よって、製造プロセスにおける熱エネルギー消費が少なくて済み、対象物１に設けられることのある半導体回路素子等に対する熱的ダメージを軽減し、耐熱性の高い導体５０を形成することができる。
更に、微細空間３の内部に低融点金属材料５３Lを供給し、加熱し、加圧し、硬化させる工程を含むから、微細空間３の内部に充填された低融点金属材料５３L及び高融点金属微粒子５２Hが、その冷却プロセスにおいて加圧F1され、低融点金属材料５３L及び高融点金属材料５２が、冷却時の収縮に追従するようにして変形し又は変位する。よって、隙間やボイド等の発生が抑制され、電気抵抗の低い高信頼度、高品質の導体５０が形成される。
次に、図４に示す実施例は、第１金属材料と第２金属材料との組合せに関して、組合せ(ｂ)をとるものである。まず、微粉末である高融点金属材料５２Hからなる第１金属材料を、液状分散媒５１中に分散させた機能性材料５を、微細空間３の内部に充填し（図４(ａ)〜(ｂ)）、次に、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させ（図３(ｃ)）、次に、微細空間３の内部に、第２金属材料として、高融点金属材料５３H及び低融点金属材料５３Lを混合した混合微粉末５３HLを供給し（図４(ｄ)）、加熱し、加圧F1し、硬化させる工程（図４(ｅ)）を含む。
上述したプロセスによれば、図３に示した製造方法と同様の作用効果を得ることができる。
次に、図５に示す実施例は、第１金属材料と第２金属材料との組合せに関して、組合せ（ｄ）をとるものである。まず、第１金属材料を、高融点金属微粉末５２H及び低融点金属微粉末５２Lを混ぜ合わせた混合微粉末５２HLによって構成する。この第１金属材料を、液状分散媒５１中に分散させた機能性材料を、微細空間の内部に充填し（図５(ａ)〜(ｂ)）、次に、微細空間の内部の液状分散媒を蒸発させ（図５(ｃ)）、次に、図３及び図４で示したように、微細空間の内部の第１金属材料の上に、第２金属材料として、高融点金属材料５３Hを供給し（図５(ｄ)）、加熱し、加圧F1し、硬化させる（図５(ｅ)）を含む。
上述したプロセスによれば、第１金属材料に含まれる低融点金属微粉末５２Lが溶融し、低融点金属微粉末５２Lと、第１金属材料に含まれる高融点金属微粉末５２H及び第２金属材料を構成する高融点金属微粉末５３Ｈとの間で、拡散結合が生じる。よって、図３、図４に示した製造方法と同様の作用効果を得ることができる。
図６に示す実施例は、第１金属材料と第２金属材料との組合せに関して、組合せ(ｅ)をとるものである。まず、第１金属材料を、高融点金属微粉末５２H及び低融点金属微粉末５２Lを混ぜ合わせた混合微粉末５２HLによって構成する。この第１金属材料を、液状分散媒中に分散させた機能性材料を、微細空間の内部に充填し（図６(ａ）〜(ｂ)）、次に、微細空間の内部の液状分散媒を蒸発させ（図６(ｃ)）、次に、図３及び図４で示したように、微細空間の内部の第１金属材料の上に、第２金属材料を供給し（図５(ｄ)）、加熱し、加圧F1し、硬化させる（図５(e)）。第２金属材料は、高融点金属微粉末５３H及び低融点金属微粉末５３Lを混ぜ合わせた混合微粉末５３HLによって構成する。
上述したプロセスによれば、第１金属材料及び第２金属材料に含まれる低融点金属微粉末５２L及び５３Lが溶融し、低融点金属微粉末５２L、５３Lと、第１金属材料に含まれる高融点金属微粉末５２H及び第２金属材料を構成する高融点金属微粉末５３Hとの間で、拡散結合が生じる。よって、図３、図４に示した製造方法と同様の作用効果を得ることができる。
３．膜状の第２金属材料を用いる場合
図７に示した製造方法は、第１金属材料及び第２金属材料の組合せに関して、組合せ(ａ)をとる。即ち、第１金属材料は、高融点金属材料たる高融点金属微粉末５２Hであり、第２金属材料は、低融点金属材料たる低融点金属膜５３である。
微細空間３の内部に導体を形成するに当たり、高融点金属材料５２Hを、液状分散媒５１中に分散させた機能性材料５１を、微細空間３の内部に充填し、次に、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させる工程を含む（図７(ａ)〜(ｃ)）。
次に、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させた後、微細空間３の開口部を含む領域に薄膜状の高融点金属膜５２を重ね（図７(ｄ)、加熱し、加圧し、硬化させる。
上述したように、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させた後、微細空間３の開口部を含む領域に低融点金属膜５３Lを重ね、加熱すると、低融点金属膜５３Lが溶融し、その溶融した低融点金属材料５３Lと、高融点金属膜５２Hとの間で、拡散結合が形成される。
次に、図８に示した製造方法は、第１金属材料及び第２金属材料の組合せに関して、組合せ(ｂ)をとる。即ち、第１金属材料は、高融点金属材料たる高融点金属微粉末５２Hであり、第２金属材料は、低融点金属材料たる低融点金属膜５３Lと高融点金属材料たる高融点金属膜５３Hである。
微細空間３の内部に導体を形成するに当たり、高融点金属材料５２Hを、液状分散媒５１中に分散させた機能性材料５１を、微細空間３の内部に充填し、次に、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させる（図７(ａ)〜(ｃ)）。
次に、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させた後、微細空間３の開口部を含む領域に、低融点金属膜５３L及び高融点金属膜５３Hを、この順序で重ね（図８(ｄ)）、その状態で加熱し、加圧し、硬化させる。
上述したように、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させた後、微細空間３の開口部を含む領域に低融点金属膜５３L及び高融点金属膜５３Hを重ね、加熱すると、低融点金属膜５３Lが溶融し、その溶融した低融点金属材料５３Lと、高融点金属膜５２H及び高融点金属膜５３Hとの間で、拡散結合が形成される。
次に、図９に示した製造方法は、第１金属材料及び第２金属材料の組合せに関して、組合せ(ｄ)をとる。即ち、第１金属材料は、高融点金属微粉末５２H及び低融点金属微粉末５２Lを混合した混合微粉末５２HLであり、第２金属材料は、高融点金属材料たる高融点金属膜５３Hである。
微細空間３の内部に導体を形成するに当たり、混合微粉末５２HLを、液状分散媒中に分散させた機能性材料を、微細空間の内部に充填し、次に、微細空間の内部の液状分散媒を蒸発させる（図９(ａ)〜(ｃ)）。
次に、微細空間の内部の液状分散媒を蒸発させた後、微細空間の開口部を含む領域に、高融点金属膜５３Hを重ね（図９(ｄ)）、その状態で加熱し、加圧し、硬化させる。
上述したように、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させた後、微細空間３の開口部を含む領域に高融点金属膜５３Hを重ね、加熱すると、第１金属材料の低融点金属膜５２Lが溶融し、その溶融した低融点金属材料５２Lと、高融点金属膜５２H及び高融点金属膜５３Hとの間で、拡散結合が形成される。
更に、図１０に示した製造方法は、第１金属材料及び第２金属材料の組合せに関して、組合せ(e)をとる。即ち、第１金属材料は、高融点金属微粉末５２H及び低融点金属微粉末５２Lを混合した混合微粉末５２HLであり、第２金属材料は、低融点金属膜５３L及び高融点金属膜５３Hを、図８に示したような状態で積層したものである。
微細空間の内部に導体を形成するに当たり、混合微粉末５２HLを、液状分散媒中に分散させた機能性材料を、微細空間の内部に充填し、次に、微細空間の内部の液状分散媒を蒸発させる（図１０(ａ)〜(ｃ)）。
次に、微細空間の内部の液状分散媒を蒸発させた後、微細空間の開口部を含む領域に、低融点金属膜５３L及び高融点金属膜５３Hを重ね（図９(ｄ)）、その状態で加熱し、加圧し、硬化させる。
上述したように、微細空間３の内部の液状分散媒５１を蒸発させた後、微細空間３の開口部を含む領域に低融点金属膜５３L及び高融点金属膜５３Hを重ね、加熱すると、第１金属材料の低融点金属微粉末５２L、及び、第２金属材料の低融点金属膜５３Lが溶融し、その溶融した低融点金属材料５２L及び５３Lと、高融点金属膜５２H及び高融点金属膜５３Hとの間で、拡散結合が形成される。
図７〜図１０に示した実施例においても、次のような作用効果を奏する。
まず、流動性充填材である機能性材料５を用いるから、本来、充填の困難な微粉末形態を有する第１金属材料を、機能性材料５の流動性を利用し、例えば、印刷などの手段によって、微細空間３の内部に確実に充填することができる。
次に、低融点金属材料を溶融させて、高融点金属材料との間で拡散結合を生じさせるから、製造プロセスにおける熱エネルギー消費が少なくて済み、対象物に設けられることのある半導体回路素子等に対する熱的ダメージを軽減し、耐熱性の高い導体５０を形成することができる。
また、微細空間３の内部に充填された低融点金属材料及び高融点金属微粒子が、その冷却プロセスにおいて加圧され、硬化するから、低融点金属材料及び高融点金属材料が、冷却時の収縮に追従するようにして変形し又は変位する。よって、隙間やボイド等の発生が抑制され、電気抵抗の低い高信頼度、高品質の導体５０が形成される。
４．第１金属材料及び第２金属材料の構造
第１金属材料又は第２金属材料は、好ましくは、樹脂膜で被覆された金属粒子であることが好ましい。樹脂被覆された金属粒子は、酸化防止及び凝集防止作用が得られるからである。その概念図を、図１１に示した。図１１を参照すると、低融点金属微粒子又は高融点金属微粒子でなる金属コア部分５０１を、樹脂膜５０２で被覆した金属微粒子５００が図示されている。金属コア部分５０１は、ナノコンポジット構造を持つ。金属コア部分５０１は、粒径が不揃いであっても、統一されていてもよい。また、球状、鱗片状、扁平状等、任意の形状をとることができる。樹脂膜５０２は、酸化防止膜及び凝集防止膜として機能する。そのような技術は、例えば、特許文献３で知られている。
特許文献３は、金属粒子の表面が樹脂層で被覆された樹脂被覆金属粒子を製造するに当たり、金属粒子として、トリアジンチオール化合物で表面処理された金属粒子と、重合性反応基を有し且つトリアジンチオール化合物と反応し得る有機化合物とを反応させて得られた表面に重合性反応基を有する金属粒子を用い、前記表面に重合性反応基を有する金属粒子と、重合性単量体との重合によって樹脂被覆を行う。
上述のようにして樹脂膜５０２で被覆した金属微粒子５００は、水性分散媒又は揮発性有機分散媒中に分散され、機能性材料を構成する。
もっとも、金属粒子の表面が樹脂層で被覆された樹脂被覆金属粒子及びその製造方法は、特許文献3に開示されたものに限らず、既に知られており、または、これから提案されることのあるものを、広く用いることができる。例えば、ある種の水素化物にも、その適応性が期待される。
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様及び説明されない他の適用技術分野を想到しえることは自明である。
１ 対象物
３ 微細空間
５ 機能性材料
５０ 導体
５１ 分散媒
５２H、５３H 高融点金属微粒子又は高融点金属膜
５２L、５３L 低融点金属微粒子又は低融点金属膜

Claims (5)

  1. 対象物に設けられた微細空間内に導体を形成する製造方法であって、
    微粉末でなる第１金属材料を液状分散媒中に分散させたものを、微細空間内に充填し、
    次に、前記微細空間内の前記液状分散媒を蒸発させ、
    次に、前記微細空間に第２金属材料を供給する工程を含み、
    前記第１金属材料と前記第２金属材料との組合せは、高融点金属材料と低融点金属材料との組合せを含む、
    製造方法。
  2. 請求項１に記載された製造方法であって、
    前記第１金属材料は、高融点金属材料を含み、
    前記第２金属材料は、低融点金属材料を含み、溶融状態で前記微細空間に供給される、
    製造方法。
  3. 請求項１に記載された製造方法であって、
    前記第１金属材料は、高融点金属材料又は低融点金属材料の少なくとも一種を含み、
    前記第２金属材料は、低融点金属材料又は高融点材料の少なくとも一種を含み、前記微細空間に供給された後、加熱される、
    製造方法。
  4. 請求項３に記載された製造方法であって、前記第２金属材料は、微粉末又は金属膜として供給される製造方法。
  5. 金属微粒子を分散媒に分散させた機能性材料であって、
    前記金属微粒子は、金属コア部分を、樹脂膜で被覆したものであり、
    前記分散媒は、前記水性分散媒又は揮発性有機分散媒である、
    機能性材料。
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