WO2017188123A1 - 接合用銅ペースト、接合体の製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

接合用銅ペースト、接合体の製造方法及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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祐貴 川名
偉夫 中子
石川　大
千絵 須鎌
蔵渕　和彦
芳則 江尻
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日立化成株式会社
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    • H01L2924/35121—Peeling or delaminating

Definitions

  • the present invention relates to a bonding copper paste, a method for manufacturing a bonded body using the same, a method for manufacturing a semiconductor device, and a bonded body and a semiconductor device.
  • Patent Document 1 proposes a technique for sintering silver nanoparticles to form a sintered silver layer. It is known that such sintered silver has high connection reliability with respect to the power cycle (Non-Patent Document 1).
  • Patent Document 2 discloses a bonding copper paste containing cupric oxide particles and a reducing agent as a bonding material for bonding a semiconductor element and an electrode.
  • Patent Document 3 discloses a bonding material containing copper nanoparticles and copper microparticles or copper submicroparticles, or both.
  • thermocompression process involving pressurization Since the method described in Patent Document 1 requires densification of the sintered silver layer in order to obtain high connection reliability, a thermocompression process involving pressurization is required. When performing a thermocompression bonding process involving pressurization, there are problems such as a decrease in production efficiency and a decrease in yield. Furthermore, when silver nanoparticles are used, a significant increase in material cost due to silver becomes a problem.
  • Patent Document 2 avoids volume shrinkage during the reduction from copper oxide to copper by a thermocompression process.
  • the thermocompression process has the problems described above.
  • the method described in Patent Document 3 performs sintering without applying pressure, it is still not sufficient for practical use in the following points. That is, the copper nanoparticles need to be modified with a protective agent to suppress oxidation and improve dispersibility.
  • the copper nanoparticles need to be modified with a protective agent to suppress oxidation and improve dispersibility.
  • the bonding material described in Patent Document 3 has a higher ratio of the surface protective agent or the dispersion medium to be blended for supply stability such as storage or coating.
  • Such a bonding material tends to have a large volume shrinkage at the time of sintering and tends to decrease the density after sintering, and it is difficult to ensure the strength of the sintered body.
  • the conventional bonding material has a bonding strength with respect to noble metals such as gold and silver that is significantly inferior to bonding strength with respect to copper, nickel and the like.
  • a semiconductor element may be subjected to a treatment for coating a deposition surface with a noble metal such as gold or silver by a method such as plating or sputtering. Such a process facilitates a performance test before mounting the semiconductor element, and can suppress variations in bonding strength due to the formation of an oxide film.
  • the bonding material capable of firmly bonding the noble metal can further improve the connection reliability when bonding the semiconductor elements as described above.
  • the present invention is a bonding copper paste containing copper particles, second particles containing a metal element other than copper, and a dispersion medium, wherein the copper particles have a volume average particle size of 0.12 ⁇ m or more and 0.8 ⁇ m.
  • the copper paste for bonding of the present invention sufficient bonding strength can be obtained even when a semiconductor element having a deposition surface containing a noble metal is bonded without pressure.
  • the present inventors infer the reason why such an effect is obtained as follows. First, by containing the sub-micro copper particles and the micro-copper particles at a specific ratio, the volume shrinkage during sintering due to the surface protective agent or the dispersion medium is sufficiently maintained while maintaining sufficient sinterability. This makes it possible to suppress the strength of the sintered body and improve the bonding strength with the adherend surface, and the second particles containing a metal other than copper act as a sintering aid, so that a plurality of types of metals can be fixed. By obtaining a molten or dispersed sintered body, the mechanical properties such as yield stress and fatigue strength of the sintered body are improved, and sufficient bonding strength can be obtained even on adherend surfaces containing noble metals. It is thought that.
  • the bonding copper paste of the present invention can obtain the effects described above by the sub-micro copper particles and the micro-copper particles, and thus is cheaper and more stable than the bonding material mainly composed of expensive copper nanoparticles. It has the advantage that it can be supplied to. Thereby, for example, when manufacturing a joined body such as a semiconductor device, it is possible to further improve the production stability.
  • the bonding paste of the present invention it is sufficient even when a semiconductor element having a deposition surface containing a noble metal is bonded without pressure while lowering the sintering temperature than before. Bonding strength can be obtained.
  • the second particles may be metal particles.
  • the metal particles may contain at least one metal selected from the group consisting of zinc, silver, gold, platinum, tin, indium, vanadium, aluminum, nickel, antimony, and palladium, and zinc, silver, tin , Indium, and vanadium may be included, and zinc particles may be included.
  • the bonding strength to the adherend surface containing the noble metal can be further improved.
  • the aspect ratio of the zinc particles may be 4 or more. Zinc particles having such an aspect ratio can achieve both ease of melting into copper particles during sintering and oxidation resistance.
  • the bonding copper paste of the present invention may contain two or more of the above metal particles.
  • the second particles may be fatty acid metal salt particles.
  • the fatty acid metal salt particles may contain a fatty acid metal salt of a fatty acid having 8 to 18 carbon atoms and silver, nickel, or zinc.
  • the fatty acid metal salt particles may contain at least one fatty acid metal salt selected from the group consisting of zinc stearate, silver stearate, zinc laurate, nickel laurate, and zinc octylate.
  • the bonding strength to the adherend surface containing the noble metal can be further improved.
  • the volume average particle diameter of the second particles may be 150 ⁇ m or less.
  • the second particles having such a volume average particle diameter can obtain a sufficient contact area with respect to the adherend surface and are not easily oxidized.
  • the bonding copper paste of the present invention may be used for pressureless bonding.
  • “non-pressurized” means a state in which a pressure of 0.01 MPa or less is received in addition to the self-weight of the members to be joined or the self-weight.
  • the present invention also provides a laminated body in which the first member, the bonding copper paste, and the second member are laminated in this order on the direction in which the weight of the first member acts.
  • a method for manufacturing a semiconductor device is provided.
  • the die shear strength is excellent even when a semiconductor element having a deposition surface containing a noble metal is bonded without pressure.
  • a semiconductor device can be manufactured. Further, the semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can be excellent in connection reliability.
  • the sintering temperature in the sintering step may be 300 ° C. or less.
  • the present invention also provides a joined body comprising a first member, a second member, and a sintered body of the joining copper paste for joining the first member and the second member.
  • the first member and the second member are joined via a sintered body having sufficient joining force.
  • the joined body of this invention can become the thing excellent in the heat dissipation of a member by providing the sintered compact of copper excellent in thermal conductivity.
  • At least one of the first member and the second member includes at least one metal selected from the group consisting of silver, gold, platinum, and palladium on a surface in contact with the sintered body. Also good.
  • the present invention also comprises a first member, a second member, and a sintered body of the joining copper paste for joining the first member and the second member, the first member and the first member
  • a semiconductor device in which at least one of the two members is a semiconductor element.
  • the semiconductor device of the present invention has a sufficient bonding strength, and has a sintered body of copper having a high thermal conductivity and a high melting point, so that it can have a sufficient die shear strength, excellent connection reliability, and power. It can also be excellent in cycle resistance.
  • the present invention can provide a bonding copper paste capable of obtaining sufficient bonding strength even when a semiconductor element having a deposition surface containing a noble metal is bonded without pressure.
  • the present invention can further provide a method for manufacturing a bonded body and a method for manufacturing a semiconductor device using the bonding copper paste, and a bonded body and a semiconductor device.
  • the present embodiment a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail.
  • the present invention is not limited to the following embodiments.
  • the bonding copper paste of the present embodiment includes copper particles, second particles containing a metal element other than copper, and a dispersion medium.
  • Examples of the copper particles according to this embodiment include sub-micro copper particles and micro-copper particles.
  • the sub-microparticle refers to a particle having a particle size of 0.1 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less
  • the microparticle refers to a particle of greater than 1.0 ⁇ m to 50 ⁇ m or less.
  • the sub-micro copper particles may be copper particles having sinterability in a temperature range of 250 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
  • Examples of the sub-micro copper particles include those containing copper particles having a particle size of 0.12 ⁇ m or more and 0.8 ⁇ m or less.
  • copper particles having a volume average particle size of 0.12 ⁇ m or more and 0.8 ⁇ m or less are used. it can.
  • the volume average particle diameter of the sub-micro copper particles is 0.12 ⁇ m or more, effects such as suppression of the synthesis cost of the sub-micro copper particles, good dispersibility, and suppression of the use amount of the surface treatment agent are easily obtained.
  • the volume average particle diameter of the sub-micro copper particles is 0.8 ⁇ m or less, an effect that the sinterability of the sub-micro copper particles is excellent is easily obtained.
  • the volume average particle diameter of the sub-micro copper particles may be 0.15 ⁇ m or more and 0.8 ⁇ m or less, 0.15 ⁇ m or more and 0.6 ⁇ m or less, and 0 It may be not less than 2 ⁇ m and not more than 0.5 ⁇ m, and may be not less than 0.3 ⁇ m and not more than 0.45 ⁇ m.
  • the volume average particle diameter means a 50% volume average particle diameter.
  • the light scattering particle size It can be determined by a method of measuring with a distribution measuring device (for example, a Shimadzu nanoparticle size distribution measuring device (SALD-7500 nano, manufactured by Shimadzu Corporation)).
  • SALD-7500 nano Shimadzu nanoparticle size distribution measuring device
  • a light scattering particle size distribution analyzer hexane, toluene, ⁇ -terpineol, or the like can be used as a dispersion medium.
  • the content of the sub-micro copper particles may be 20% by mass or more and 90% by mass or less, or 30% by mass or more and 90% by mass or less based on the total mass of the copper particles and the second particles. It may be 35% by mass or more and 85% by mass or less, or 40% by mass or more and 80% by mass or less. If the content of the sub-micro copper particles is within the above range, it becomes easy to secure the bonding strength of the bonded body manufactured by sintering the bonding copper paste, and the bonding copper paste can be used for bonding semiconductor elements. When used, the semiconductor device tends to exhibit good die shear strength and connection reliability.
  • the content of the sub-micro copper particles is preferably 30% by mass or more and 90% by mass or less based on the total mass of the sub-micro copper particles and the mass of the micro-copper particles. If the content of the sub-micro copper particles is 30% by mass or more, the space between the micro-copper particles can be sufficiently filled, and the bonding strength of the bonded body manufactured by sintering the bonding copper paste is ensured. When the bonding copper paste is used for bonding semiconductor elements, the semiconductor device tends to exhibit good die shear strength and connection reliability. If the content of the sub-micro copper particles is 90% by mass or less, volume shrinkage when the bonding copper paste is sintered can be sufficiently suppressed.
  • the bonded body manufactured by sintering the bonding copper paste It becomes easy to ensure the bonding strength, and when the bonding copper paste is used for bonding semiconductor elements, the semiconductor device tends to exhibit good die shear strength and connection reliability.
  • the content of the sub-micro copper particles may be 30% by mass or more and 85% by mass or less based on the total mass of the sub-micro copper particles and the mass of the micro-copper particles. It may be 35% by mass or more and 85% by mass or less, or 40% by mass or more and 80% by mass or less.
  • the shape of the sub-micro copper particles is not particularly limited.
  • Examples of the shape of the sub-micro copper particles include a spherical shape, a lump shape, a needle shape, a flake shape, a substantially spherical shape, and an aggregate thereof.
  • the shape of the sub-micro copper particles may be spherical, substantially spherical, or flaky.
  • the “flakes” include flat shapes such as plates and scales.
  • the sub-micro copper particles may have an aspect ratio of 5 or less or 3 or less from the viewpoint of dispersibility, filling properties, and miscibility with the flaky micro-copper particles.
  • aspect ratio indicates the long side / thickness of a particle. The measurement of the long side and thickness of the particle can be obtained, for example, from the SEM image of the particle.
  • the sub-micro copper particles may be treated with a specific surface treatment agent.
  • the specific surface treatment agent include organic acids having 8 to 16 carbon atoms.
  • the organic acid having 8 to 16 carbon atoms include caprylic acid, methylheptanoic acid, ethylhexanoic acid, propylpentanoic acid, pelargonic acid, methyloctanoic acid, ethylheptanoic acid, propylhexanoic acid, capric acid, methylnonanoic acid, and ethyl.
  • An organic acid may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. By combining such an organic acid and the sub-micro copper particles, the dispersibility of the sub-micro copper particles and the detachability of the organic acid during sintering tend to be compatible.
  • the treatment amount of the surface treatment agent may be an amount that adheres to a monolayer to a trilayer on the surface of the sub-micro copper particles. This amount includes the number of molecular layers (n) attached to the surface of the sub-micro copper particles, the specific surface area (A p ) (unit m 2 / g) of the sub-micro copper particles, and the molecular weight (M s ) of the surface treatment agent ( (Unit g / mol), minimum covering area (S S ) (unit m 2 / piece) of surface treatment agent, and Avogadro's number (N A ) (6.02 ⁇ 10 23 pieces).
  • the specific surface area of the sub-micro copper particles can be calculated by measuring the dried sub-micro copper particles by the BET specific surface area measurement method.
  • Minimum coverage of the surface treatment agent if the surface treatment agent is a straight-chain saturated fatty acids, is 2.05 ⁇ 10 -19 m 2/1 molecule.
  • calculation from a molecular model or “Chemistry and Education” (Akihiro Ueda, Juno Inafuku, Jun Mori, 40 (2), 1992, p114-117) It can be measured by the method described. An example of the method for quantifying the surface treatment agent is shown.
  • the surface treatment agent can be identified by a thermal desorption gas / gas chromatograph mass spectrometer of a dry powder obtained by removing the dispersion medium from the bonding copper paste, whereby the carbon number and molecular weight of the surface treatment agent can be determined.
  • the carbon content of the surface treatment agent can be analyzed by carbon content analysis. Examples of the carbon analysis method include a high frequency induction furnace combustion / infrared absorption method.
  • the amount of the surface treatment agent can be calculated by the above formula from the carbon number, molecular weight, and carbon content ratio of the identified surface treatment agent.
  • the treatment amount of the surface treatment agent may be 0.07% by mass or more and 2.1% by mass or less, may be 0.10% by mass or more and 1.6% by mass or less, and may be 0.2% by mass. It may be 1.1% by mass or less.
  • sub-micro copper particles As the sub-micro copper particles according to the present embodiment, commercially available ones can be used. Examples of commercially available sub-micro copper particles include CH-0200 (manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., volume average particle size 0.36 ⁇ m), HT-14 (manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., volume average particle size 0. 41 ⁇ m), CT-500 (manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., volume average particle size 0.72 ⁇ m), and Tn—Cu100 (manufactured by Taiyo Nippon Sanso Corporation, volume average particle size 0.12 ⁇ m).
  • CH-0200 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., volume average particle size 0.36 ⁇ m
  • HT-14 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., volume average particle size 0. 41 ⁇ m
  • CT-500 manufactured by Mits
  • the micro copper particles include those containing copper particles having a particle size of 2 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • copper particles having a volume average particle size of 2 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less can be used. If the volume average particle diameter of the micro copper particles is within the above range, the volume shrinkage when the bonding copper paste is sintered can be sufficiently reduced, and the bonded body manufactured by sintering the bonding copper paste is bonded. It becomes easy to ensure the strength, and when the bonding copper paste is used for bonding semiconductor elements, the semiconductor device tends to exhibit good die shear strength and connection reliability. From the viewpoint that the above effect is easily obtained, the volume average particle diameter of the micro copper particles may be 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, or 3 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the content of the micro copper particles may be 10% by mass or more and 90% by mass or less, or 15% by mass or more and 65% by mass or less based on the total mass of the copper particles and the second particles. 20 mass% or more and 60 mass% or less may be sufficient. If the content of the micro copper particles is within the above range, it becomes easy to secure the bonding strength of the bonded body manufactured by sintering the bonding copper paste, and the bonding copper paste can be used for bonding semiconductor elements. When used, the semiconductor device tends to exhibit good die shear strength and connection reliability.
  • the total content of the sub-micro copper particles and the content of the micro-copper particles can be 80% by mass or more based on the total mass of the copper particles and the second particles. If the total of the content of the sub-micro copper particles and the content of the micro-copper particles is within the above range, the volume shrinkage when the bonding copper paste is sintered can be sufficiently reduced, and the bonding copper paste is sintered. It is easy to ensure the bonding strength of the bonded body manufactured in this manner. When the bonding copper paste is used for bonding semiconductor elements, the semiconductor device tends to exhibit good die shear strength and connection reliability.
  • the total content of the sub-micro copper particles and the content of the micro-copper particles is 90% by mass or more based on the total mass of the copper particles and the second particles. May be 95 mass% or more, and 99.99 mass% may be sufficient.
  • the shape of the micro copper particles is not particularly limited.
  • Examples of the shape of the micro copper particles include a spherical shape, a lump shape, a needle shape, a flake shape, a substantially spherical shape, and an aggregate thereof.
  • the shape of the micro copper particles is preferably a flake shape.
  • the micro copper particles in the bonding copper paste are oriented substantially parallel to the bonding surface, thereby suppressing volume shrinkage when the bonding copper paste is sintered. This makes it easy to secure the bonding strength of the bonded body manufactured by sintering the bonding copper paste.
  • the bonding copper paste is used for bonding semiconductor elements, the semiconductor device tends to exhibit good die shear strength and connection reliability.
  • the flaky micro copper particles may have an aspect ratio of 4 or more, or 6 or more.
  • the presence or absence of the treatment with the surface treatment agent is not particularly limited.
  • the micro copper particles may be treated with a surface treatment agent.
  • the surface treatment agent may be removed at the time of joining.
  • Examples of such surface treatment agents include aliphatic carboxylic acids such as palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, and oleic acid; aromatic carboxylic acids such as terephthalic acid, pyromellitic acid, and o-phenoxybenzoic acid; cetyl alcohol Aliphatic alcohols such as stearyl alcohol, isobornylcyclohexanol and tetraethylene glycol; aromatic alcohols such as p-phenylphenol; alkylamines such as octylamine, dodecylamine and stearylamine; stearonitrile and decanenitrile Aliphatic nitriles; Silane coupling agents such as alkyl alkoxysilanes; Polymer processing agents such as polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and silicone oligomers.
  • a surface treating agent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • the treatment amount of the surface treatment agent may be an amount of a monomolecular layer or more on the particle surface.
  • the treatment amount of such a surface treatment agent varies depending on the specific surface area of the micro copper particles, the molecular weight of the surface treatment agent, and the minimum coating area of the surface treatment agent.
  • the treatment amount of the surface treatment agent is usually 0.001% by mass or more.
  • the specific surface area of the micro copper particles, the molecular weight of the surface treatment agent, and the minimum coating area of the surface treatment agent can be calculated by the method described above.
  • the bonding copper paste is prepared only from the above-mentioned sub-micro copper particles, the volume shrinkage and the sintering shrinkage accompanying the drying of the dispersion medium are large. In joining elements and the like, it is difficult to obtain sufficient die shear strength and connection reliability.
  • the sub-micro copper particles and the micro copper particles in combination volume shrinkage when the bonding copper paste is sintered is suppressed, and the bonded body can have sufficient bonding strength.
  • the bonding copper paste is used for bonding semiconductor elements, an effect that the semiconductor device exhibits good die shear strength and connection reliability can be obtained.
  • micro copper particles include, for example, MA-C025 (Mitsui Metal Mining Co., Ltd., volume average particle size 7.5 ⁇ m), 3L3 (Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd., volume average particle size 8.0 ⁇ m). ) 1110F (Mitsui Metal Mining Co., Ltd., volume average particle size 3.8 ⁇ m), HWQ 3.0 ⁇ m (Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd., volume average particle size 3.0 ⁇ m).
  • grains which concern on this embodiment should just be a particle
  • the “particles containing a metal element other than copper” may be particles containing at least one kind of metal element other than copper, and those containing copper (for example, copper and other metals) Is not excluded.
  • the second particles include metal particles or fatty acid metal salt particles.
  • the metal particles are not particularly limited, and include at least one metal selected from the group consisting of zinc, silver, gold, platinum, tin, indium, vanadium, aluminum, nickel, antimony, and palladium. Metal particles are preferred.
  • the metal particles are preferably metal particles containing at least one metal selected from the group consisting of zinc, silver, gold, platinum, nickel, and palladium from the viewpoint that the effect as a sintering aid is further improved. From the viewpoint of excellent material costs, the metal particles are preferably metal particles containing at least one metal selected from the group consisting of zinc, silver, tin, indium, and vanadium.
  • the metal particles include metal particles containing at least one metal selected from the group consisting of zinc, silver, and gold from the viewpoint of further improving die shear strength and connection reliability for noble metals such as gold, silver, and palladium. Is preferred. Among these, from the viewpoint of excellent material cost, metal particles containing zinc or silver are more preferable, and zinc particles are more preferable.
  • the metal particles containing the metal include metal particles containing the metal as an alloy.
  • Such alloys include brass, brass, white bronze, white and bronze.
  • Examples of the shape of the metal particles include a spherical shape, a lump shape, a needle shape, a flake shape, a substantially spherical shape, and an aggregate thereof. Among these, those having a large specific surface area are preferable from the viewpoint of increasing the contact point with the copper particles.
  • the shape of the metal particles is preferably a flake shape from the viewpoint of achieving both ease of melting into the copper particles during sintering and oxidation resistance.
  • the aspect ratio of the flaky metal particles is preferably 4 or more, and more preferably 6 or more.
  • the metal particles may be treated with a surface treatment agent.
  • the surface treatment agent may be removed at the time of joining.
  • examples of such surface treatment agents include aliphatic carboxylic acids such as palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, and oleic acid; aromatic carboxylic acids such as terephthalic acid, pyromellitic acid, and o-phenoxybenzoic acid; cetyl alcohol Aliphatic alcohols such as stearyl alcohol, isobornylcyclohexanol and tetraethylene glycol; aromatic alcohols such as p-phenylphenol; alkylamines such as octylamine, dodecylamine and stearylamine; fats such as stearonitrile and deconitrile Group nitriles; Silane coupling agents such as alkyl alkoxysilanes; Polymer treatment materials such as alkyl alkoxysilanes; Polymer treatment materials such as alkyl alkoxysilane
  • the fatty acid metal salt particles preferably include a fatty acid metal salt of a fatty acid having 8 to 18 carbon atoms and silver, nickel, or zinc. Specific examples include silver stearate, zinc stearate, zinc laurate, nickel laurate, and zinc octylate. These fatty acid metal salt particles may be included randomly due to a reaction between an organic acid added as a surface protecting agent and a metal oxide on the surface of the metal particles.
  • the second particles may have a primary particle volume average particle size of 150 ⁇ m or less, 100 ⁇ m or less, or 50 ⁇ m or less. It may be 20 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, or 3 ⁇ m or less. From the viewpoint of preventing oxidation of the second particles, the volume average particle size of the primary particles is preferably 0.05 ⁇ m or more.
  • the content of the second particles may be 0.01% by mass or more based on the total mass of the copper particles and the second particles from the viewpoint of obtaining sufficient bonding properties, and may be 0.05% by mass. % Or more, or 0.1% by mass or more.
  • the content of the second particles may be 10% by mass or less, 3% by mass or less, or 1% by mass or less.
  • the second particles according to the present embodiment commercially available particles can be used.
  • grains marketed the following are mentioned, for example.
  • Zinc (Product number: 13789, manufactured by Alfa Aesar, 325 mesh, volume average particle size equivalent to 45 ⁇ m)
  • Silver powder (AgC-239, manufactured by Fukuda Metal Foil Industry Co., Ltd., volume average particle size 2.5 ⁇ m)
  • Tin powder (Product No .: 568883-5G, manufactured by Sigma-Aldrich Japan GK, volume average particle size 0.15 ⁇ m or less)
  • Indium Product No.
  • Vanadium product number: 12234, manufactured by Alfa Aesar, 325 mesh, equivalent to a volume average particle size of 45 ⁇ m
  • Aluminum product number: 45031, manufactured by Alfa Aesar, volume average particle size 11 ⁇ m
  • Antimony manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., volume average particle size 100 ⁇ m
  • Nickel manufactured by FUKUDA METAL FOIL & POWDER CO., LTD., Volume average particle size 5 ⁇ m
  • Zinc stearate 1.5 ⁇ m (Wako Special Grade, Wako Pure Chemical Industries, Ltd., lot number: LAF3346, average particle size 0.8 ⁇ m)
  • the dispersion medium is not particularly limited, and may be volatile.
  • volatile dispersion media include monovalent and polyvalent pentanol, hexanol, heptanol, octanol, decanol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, ⁇ -terpineol, isobornylcyclohexanol (MTPH), and the like.
  • Dihydric alcohols ethylene glycol butyl ether, ethylene glycol phenyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol butyl ether, diethylene glycol isobutyl ether, diethylene glycol hexyl ether, triethylene glycol methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol Butyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, propylene glycol propyl ether, dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol propyl ether, dipropylene glycol Ethers such as butyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol methyl ether,
  • Examples of mercaptans having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms include ethyl mercaptan, n-propyl mercaptan, i-propyl mercaptan, n-butyl mercaptan, i-butyl mercaptan, t-butyl mercaptan, pentyl mercaptan, and hexyl mercaptan. And dodecyl mercaptan.
  • Examples of mercaptans having a cycloalkyl group having 5 to 7 carbon atoms include cyclopentyl mercaptan, cyclohexyl mercaptan, and cycloheptyl mercaptan.
  • the content of the dispersion medium may be 5 to 50 parts by mass, where the total mass of the copper particles and the second particles is 100 parts by mass.
  • the content of the dispersion medium is within the above range, the bonding copper paste can be adjusted to a more appropriate viscosity, and the sintering of the copper particles is hardly inhibited.
  • wetting additives such as nonionic surfactants and fluorosurfactants; antifoaming agents such as silicone oil; ion trapping agents such as inorganic ion exchangers, etc., are added as appropriate to the copper paste for bonding. May be.
  • the copper particles have a volume average particle size of 0.12 ⁇ m or more and 0.8 ⁇ m or less, preferably 0.15 ⁇ m or more and 0.8 ⁇ m or less; And a micro copper particle having a volume average particle size of 2 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and the total content of the sub-micro copper particles and the content of the micro copper particles is based on the total mass of the copper particles and the second particles.
  • the content of the sub-micro copper particles is 30% by mass or more and 90% by mass or less based on the total mass of the sub-micro copper particles and the mass of the micro-copper particles
  • Examples include a bonding copper paste in which the content of the particles is 0.01% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the copper particles and the second particles.
  • the bonding copper paste includes a sub-micro copper particle having a volume average particle size of 0.12 ⁇ m to 0.8 ⁇ m, preferably 0.15 ⁇ m to 0.8 ⁇ m, and a volume average particle size of 2 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • a micro copper particle, a second particle, a dispersion medium, and other components as described above are blended as necessary.
  • the total amount of the sub micro copper particles and the micro copper particles is the copper particles.
  • the total amount of the second particles is 80% by mass or more, and the blending amount of the sub-micro copper particles is 30 based on the sum of the blending amount of the sub-micro copper particles and the blending amount of the micro-copper particles.
  • the content of the second particles is 0.01% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the copper particles and the second particles. .
  • sub-micro copper particles copper particles having a particle diameter of 0.12 ⁇ m to 0.8 ⁇ m, preferably 0.15 ⁇ m to 0.8 ⁇ m are used. 24 to 80% by mass based on the total mass of the copper particles, and the micro copper particles having a particle diameter of 2 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less as the micro copper particles are 8 to 70 masses based on the total mass of the copper particles.
  • the content of the sub-micro copper particles is 30% by mass or more and 90% by mass or less based on the total mass of the sub-micro copper particles and the mass of the micro-copper particles, and the content of the second particles is
  • the copper paste for joining which is 0.01 mass% or more and 10 mass% or less is mentioned on the basis of the sum total of the mass of a copper particle and a 2nd particle.
  • the particle diameter here means the maximum particle diameter, and is determined by a method of observing, with a scanning electron microscope (SEM), copper particles as raw materials or dry copper particles from which volatile components have been removed from the bonding copper paste.
  • the particle diameter can be determined as the maximum particle diameter by the following method.
  • a method for calculating the major axis of the copper particles from the SEM image is exemplified.
  • the copper particle powder is placed on a carbon tape for SEM with a spatula to obtain a sample for SEM.
  • the SEM sample is observed at a magnification of 100 to 5000 times with an SEM apparatus.
  • a rectangle circumscribing the copper particles of this SEM image is drawn by image processing software, and the long side of the rectangle is the major axis of the particles.
  • the bonding copper paste can be prepared by mixing the above-mentioned sub-micro copper particles, micro-copper particles, second particles, and optional additives in a dispersion medium. You may perform a stirring process after mixing of each component. The bonding copper paste may adjust the maximum particle size of the dispersion by classification operation.
  • the bonding copper paste is prepared by mixing sub-micro copper particles, a surface treatment agent and a dispersion medium in advance and performing a dispersion treatment to prepare a dispersion of sub-micro copper particles. These additives may be mixed and prepared. By setting it as such a procedure, the dispersibility of a sub micro copper particle improves, a mixing property with a micro copper particle improves, and the performance of the copper paste for joining improves more. Aggregates may be removed from the sub-micro copper particle dispersion by classification.
  • the stirring treatment can be performed using a stirrer.
  • the stirrer include a rotation / revolution stirrer, a reiki machine, a twin-screw kneader, a three-roll mill, a planetary mixer, and a thin-layer shear disperser.
  • Classification operation can be performed using, for example, filtration, natural sedimentation, and centrifugation.
  • the filter for filtration include a metal mesh, a metal filter, and a nylon mesh.
  • Examples of the dispersion treatment include a thin layer shear disperser, a bead mill, an ultrasonic homogenizer, a high shear mixer, a narrow gap three-roll mill, a wet super atomizer, a supersonic jet mill, and an ultra high pressure homogenizer.
  • the bonding copper paste may be adjusted to a viscosity suitable for each printing / coating method when molding.
  • the viscosity of the bonding copper paste may be, for example, a Casson viscosity at 25 ° C. of 0.05 Pa ⁇ s to 2.0 Pa ⁇ s, and 0.06 Pa ⁇ s to 1.0 Pa ⁇ s. Also good.
  • the bonding copper paste of this embodiment by using the above-mentioned sub-micro copper particles and micro-copper particles together in a predetermined ratio, good sinterability can be obtained, and volume shrinkage during sintering can be achieved. Can be suppressed. Furthermore, by including second particles containing metal elements other than copper, it is possible to obtain a sintered body in which a plurality of types of metals are dissolved or dispersed, so that the yield stress, fatigue strength, etc. of the sintered body can be obtained. Characteristics are improved, die shear strength and connection reliability are easily improved, and bondability to noble metals is further improved.
  • the bonding copper paste of the present embodiment can ensure the bonding force with the member without excessive pressurization, and the bonded body manufactured by sintering the bonding copper paste is sufficient. It can have bonding strength.
  • the bonding copper paste is used for bonding semiconductor elements, the semiconductor device can exhibit good die shear strength and connection reliability. That is, the bonding copper paste of this embodiment may be used as a bonding material for pressureless bonding.
  • manufacturing cost can be held down and mass production can be performed by using comparatively cheap copper particles.
  • the bonding copper paste of this embodiment can obtain the above-described effects by the sub-micro copper particles and the micro-copper particles, it is cheaper than a bonding material mainly composed of expensive copper nanoparticles. And it has the advantage that it can supply stably. Thereby, for example, when manufacturing a joined body such as a semiconductor device, it is possible to further improve the production stability.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a bonded body manufactured using the bonding copper paste of the present embodiment.
  • the joined body 100 of the present embodiment includes the first member 2, the second member 3, and the sintered body 1 of the joining copper paste for joining the first member and the second member. .
  • Examples of the first member 2 and the second member 3 include semiconductors such as IGBT, diode, Schottky barrier diode, MOS-FET, thyristor, logic circuit, sensor, analog integrated circuit, LED, semiconductor laser, and transmitter.
  • Examples include elements, lead frames, metal plate-attached ceramic substrates (for example, DBC), semiconductor element mounting base materials such as LED packages, copper ribbons, metal blocks, terminals and other power supply members, heat sinks, and water-cooled plates.
  • the first member 2 and the second member 3 may include a metal that forms a metal bond with the sintered body 1 of the bonding copper paste on the surfaces 4a and 4b in contact with the sintered body 1 of the bonding copper paste.
  • the metal include copper, nickel, silver, gold, palladium, platinum, lead, tin, and cobalt.
  • a metal may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
  • the surface in contact with the sintered body may be an alloy containing the above metal. Examples of the metal used for the alloy include zinc, manganese, aluminum, beryllium, titanium, chromium, iron, and molybdenum in addition to the above metals.
  • Examples of the member whose surface in contact with the sintered body is metal include, for example, a member having various metal plating, a wire, a chip having metal plating, a heat spreader, a ceramic substrate to which a metal plate is attached, and a lead frame having various metal plating. Or the lead frame which consists of various metals, a copper plate, and copper foil are mentioned.
  • the die shear strength of the joined body may be 10 MPa or more, 15 MPa or more, 20 MPa or more, or 30 MPa from the viewpoint of sufficiently joining the first member and the second member. It may be the above.
  • the die shear strength can be measured using a universal bond tester (4000 series, manufactured by DAGE) or the like.
  • the thermal conductivity of the sintered copper paste for bonding may be 100 W / (m ⁇ K) or more, or 120 W / (m ⁇ K) or more, from the viewpoint of heat dissipation and connection reliability at high temperatures. It may be 150 W / (m ⁇ K) or more.
  • the thermal conductivity can be calculated from the thermal diffusivity, specific heat capacity, and density of the sintered body of the bonding copper paste.
  • the joining copper paste and the second member are arranged in this order on the first member, the direction in which the weight of the first member works.
  • a laminated body is prepared, and the bonding copper paste is sintered in a state where it receives the weight of the first member or the weight of the first member and a pressure of 0.01 MPa or less.
  • the direction in which the weight of the first member works can also be said to be the direction in which gravity works.
  • the laminate can be prepared, for example, by providing the bonding copper paste of the present embodiment on a necessary portion of the second member and then placing the first member on the bonding copper paste.
  • any method can be used as long as the bonding copper paste can be deposited.
  • Examples of such methods include screen printing, transfer printing, offset printing, jet printing, dispenser, jet dispenser, needle dispenser, comma coater, slit coater, die coater, gravure coater, slit coat, letterpress printing, intaglio printing, gravure printing.
  • Printing, stencil printing, soft lithography, bar coating, applicator, particle deposition method, spray coater, spin coater, dip coater, electrodeposition coating, and the like can be used.
  • the thickness of the bonding copper paste may be 1 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, or 20 ⁇ m or more. Further, the thickness of the bonding copper paste may be 3000 ⁇ m or less, 1000 ⁇ m or less, 500 ⁇ m or less, 300 ⁇ m or less, or 250 ⁇ m or less, It may be 200 ⁇ m or less, or 150 ⁇ m or less.
  • the bonding copper paste provided on the second member may be appropriately dried from the viewpoint of suppressing flow during sintering and generation of voids.
  • the gas atmosphere at the time of drying may be air, an oxygen-free atmosphere such as nitrogen or a rare gas, or a reducing atmosphere such as hydrogen or formic acid.
  • the drying method may be drying at room temperature, drying by heating, or drying under reduced pressure.
  • heat drying or reduced pressure drying for example, hot plate, hot air dryer, hot air heating furnace, nitrogen dryer, infrared dryer, infrared heating furnace, far infrared heating furnace, microwave heating device, laser heating device, electromagnetic A heating device, a heater heating device, a steam heating furnace, a hot plate press device, or the like can be used.
  • the drying temperature and time may be appropriately adjusted according to the type and amount of the dispersion medium used.
  • the drying temperature and time for example, the drying may be performed at 50 ° C. or higher and 180 ° C. or lower for 1 minute or longer and 120 minutes or shorter.
  • Examples of the method of arranging the first member on the bonding copper paste include a chip mounter, a flip chip bonder, a carbon or ceramic positioning jig.
  • the copper paste for bonding is sintered by heat-treating the laminate.
  • heat treatment for example, hot plate, hot air dryer, hot air heating furnace, nitrogen dryer, infrared dryer, infrared heating furnace, far infrared heating furnace, microwave heating device, laser heating device, electromagnetic heating device, A heater heating device, a steam heating furnace, or the like can be used.
  • the gas atmosphere during sintering may be an oxygen-free atmosphere from the viewpoint of suppressing oxidation of the sintered body, the first member, and the second member.
  • the gas atmosphere at the time of sintering may be a reducing atmosphere from the viewpoint of removing the surface oxides of the copper particles of the bonding copper paste.
  • the oxygen-free atmosphere include introduction of oxygen-free gas such as nitrogen and rare gas, or under vacuum.
  • the reducing atmosphere include pure hydrogen gas, hydrogen and nitrogen mixed gas typified by forming gas, nitrogen containing formic acid gas, hydrogen and rare gas mixed gas, and rare gas containing formic acid gas. Can be mentioned.
  • the maximum temperature reached during the heat treatment may be 250 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, and may be 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower from the viewpoint of reducing thermal damage to the first member and the second member and improving the yield. Or 250 ° C. or more and 350 ° C. or less, or 250 ° C. or more and 300 ° C. or less. If the ultimate temperature is 200 ° C. or higher, the sintering tends to proceed sufficiently when the ultimate temperature holding time is 60 minutes or less.
  • the ultimate temperature holding time may be 1 minute or more and 60 minutes or less, 1 minute or more and less than 40 minutes, or 1 minute from the viewpoint of volatilizing all the dispersion medium and improving the yield. It may be less than 30 minutes.
  • the deposition surface is at least one metal selected from the group consisting of copper, nickel, tin, gold, silver, platinum, and palladium. Even if it contains, a joined_body
  • zygote can have sufficient joining strength. That is, sufficient bonding strength in a state in which only the own weight of the first member laminated on the bonding copper paste or the pressure of 0.01 MPa or less, preferably 0.005 MPa or less, in addition to the own weight of the first member. Can be obtained. If the pressure applied during the sintering is within the above range, a special pressurizing device is not required, and the void reduction, die shear strength and connection reliability can be further improved without impairing the yield. Examples of the method for receiving the pressure of the bonding copper paste of 0.01 MPa or less include a method of placing a weight on the first member.
  • the first member and the second member may be a semiconductor element.
  • the semiconductor element include a power module including a diode, a rectifier, a thyristor, a MOS gate driver, a power switch, a power MOSFET, an IGBT, a Schottky diode, and a fast recovery diode, a transmitter, an amplifier, and an LED module.
  • the joined body is a semiconductor device.
  • the obtained semiconductor device can have sufficient die shear strength and connection reliability.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a semiconductor device manufactured using the bonding copper paste of the present embodiment.
  • a semiconductor device 110 shown in FIG. 2 includes a semiconductor element 8 connected on a lead frame 5a via a sintered body 1 of a bonding copper paste according to this embodiment, and a mold resin 7 for molding them. .
  • the semiconductor element 8 is connected to the lead frame 5 b through the wire 6.
  • a power composed of a diode, a rectifier, a thyristor, a MOS gate driver, a power switch, a power MOSFET, an IGBT, a Schottky diode, a fast recovery diode, and the like.
  • Examples include modules, transmitters, amplifiers, high-brightness LED modules, sensors, and the like.
  • the semiconductor device can be manufactured in the same manner as the manufacturing method of the joined body described above. That is, the method for manufacturing a semiconductor device uses a semiconductor element as at least one of the first member and the second member, and the first member and the copper paste for bonding on the side in which the weight of the first member acts. And a laminated body in which the second member is laminated in this order, and the bonding copper paste is subjected to the weight of the first member or the weight of the first member and the pressure of 0.01 MPa or less.
  • a step of sintering For example, a step of providing a bonding copper paste on the lead frame 5a and arranging and heating the semiconductor element 8 can be mentioned.
  • the obtained semiconductor device can have sufficient die shear strength and connection reliability even when bonding is performed without applying pressure.
  • the semiconductor device of the present embodiment has a sufficient bonding strength, and has a copper sintered body having a high thermal conductivity and a high melting point, thereby having a sufficient die shear strength, excellent connection reliability, and a power cycle. It can be excellent in tolerance.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.01 g of zinc stearate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and the mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 1.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.01 g of tin powder (Product No .: 5768883-5G, manufactured by Sigma-Aldrich Japan) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 2.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.01 g of indium (product number: 264032-5G, manufactured by Sigma-Aldrich Japan) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until there was no dry powder, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 3.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.01 g of gold (product number: 44636, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle.
  • This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 4.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.01 g of palladium (product number: 12068, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 5.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.01 g of vanadium (product number: 12234, manufactured by Alfa Aesar) and the mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle.
  • This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 6.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.01 g of aluminum (product number: 45031, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • US-600 Ultrasonic homogenizer
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 7.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.01 g of antimony (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and the mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle.
  • This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 8.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.01 g of nickel (FUKUDA METAL FOIL & POWDER CO., LTD.) And a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 9.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.005 g of nickel (manufactured by FUKUDA METAL FOIL & POWDER CO., LTD.) And 0.005 g of zinc (product number: 13789, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution are kneaded in an agate mortar until there is no dry powder. The mixture was transferred to a plastic bottle.
  • This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation).
  • This mixed solution was used as a bonding copper paste 10.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.003 g of zinc (product number: 13789, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until there was no dry powder, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • US-600 Ultrasonic homogenizer
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 11.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.005 g of zinc (product number: 13789, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle.
  • This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 12.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.013 g of zinc (product number: 13789, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle.
  • This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 13.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.027 g of zinc (product number: 13789, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle.
  • This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 14.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.054 g of zinc (product number: 13789, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until there was no dry powder, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • US-600 Ultrasonic homogenizer
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 15.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.14 g of zinc (product number: 13789, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle.
  • This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 16.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.0012 g of silver powder (AgC-239, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until the dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 17.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.0027 g of silver powder (AgC-239, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until there was no dry powder, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 18.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.0050 g of silver powder (AgC-239, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until there was no dry powder, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 19.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.010 g of silver powder (AgC-239, Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) and the mixed solution were kneaded in an agate mortar until there was no dry powder, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 20.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.050 g of silver powder (AgC-239, Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) and the mixed solution were kneaded in an agate mortar until there was no dry powder, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle. This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • an ultrasonic homogenizer US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 21.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.35 g of zinc (product number: 13789, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle.
  • This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 22.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation). Thereafter, 0.50 g of zinc (product number: 13789, manufactured by Alfa Aesar) and a mixed solution were kneaded in an agate mortar until dry powder disappeared, and the mixed solution was transferred to a plastic bottle.
  • This mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 23.
  • the sealed plastic bottle was agitated for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type agitator (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Corporation).
  • the mixed solution was treated with an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 19.6 kHz, 600 W for 1 minute.
  • the sealed plastic bottle was stirred for 2 minutes at 2000 min ⁇ 1 (2000 rpm) using a rotation / revolution type stirring device (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Shinky Corporation). This mixed solution was used as a bonding copper paste 24.
  • Examples 1 to 21 A bonded body was manufactured using the bonding copper pastes 1 to 21 according to the following method. The die shear strength of the joined body was measured by the method described later. A stainless steel metal mask (thickness: 100 ⁇ m) having 3 ⁇ 3 mm square openings on a 19 mm ⁇ 25 mm nickel-plated copper plate (thickness: 3 mm) is placed, and stencil printing is performed using a metal squeegee. A copper paste for bonding was applied. A silicon chip (thickness: 400 ⁇ m) on which the 3 mm ⁇ 3 mm adherend was plated was placed on the applied bonding copper paste, and lightly pressed with tweezers.
  • Example 22 A bonded body was manufactured using the bonding copper paste 12 according to the following method. The die shear strength of the joined body was measured by the method described later. A stainless steel metal mask (thickness: 100 ⁇ m) having 3 ⁇ 3 mm square openings on a 19 mm ⁇ 25 mm nickel-plated copper plate (thickness: 3 mm) is placed, and stencil printing is performed using a metal squeegee. A copper paste for bonding was applied. A silicon chip (thickness: 400 ⁇ m) having a 3 mm ⁇ 3 mm adherent surface plated thereon was placed on the applied bonding copper paste, and lightly pressed with tweezers.
  • Example 23 A bonded body was manufactured using the bonding copper paste 12 according to the following method. The die shear strength of the joined body was measured by the method described later. A stainless steel metal mask (thickness: 100 ⁇ m) having 3 ⁇ 3 mm square openings on a 19 mm ⁇ 25 mm nickel-plated copper plate (thickness: 3 mm) is placed, and stencil printing is performed using a metal squeegee. A copper paste for bonding was applied. A silicon chip (thickness: 400 ⁇ m) having a 3 mm ⁇ 3 mm adherent surface plated thereon was placed on the applied bonding copper paste, and lightly pressed with tweezers.
  • Example 24 A bonded body was manufactured using the bonding copper paste 12 according to the following method. The die shear strength of the joined body was measured by the method described later. A stainless steel metal mask (thickness: 100 ⁇ m) having 3 ⁇ 3 mm square openings on a 19 mm ⁇ 25 mm nickel-plated copper plate (thickness: 3 mm) is placed, and stencil printing is performed using a metal squeegee. A copper paste for bonding was applied. A silicon chip (thickness: 400 ⁇ m) on which the 3 mm ⁇ 3 mm adherend was plated was placed on the applied bonding copper paste, and lightly pressed with tweezers.
  • Example 25 A bonded body was manufactured using the bonding copper paste 12 according to the following method. The die shear strength of the joined body was measured by the method described later.
  • a stainless steel metal mask (thickness: 100 ⁇ m) having 3 ⁇ 3 mm square openings arranged in 3 rows and 3 columns on a 19 mm ⁇ 25 mm copper plate (thickness: 3 mm), and bonding copper paste by stencil printing using a metal squeegee was applied.
  • Example 26 A bonded body was manufactured using the bonding copper paste 12 according to the following method. The die shear strength of the joined body was measured by the method described later. A stainless steel metal mask (thickness: 100 ⁇ m) having 3 ⁇ 3 mm square openings on a 19 mm ⁇ 25 mm nickel-plated copper plate (thickness: 3 mm) is placed, and stencil printing is performed using a metal squeegee. A copper paste for bonding was applied. A silicon chip (thickness: 400 ⁇ m) having a 3 mm ⁇ 3 mm adherent surface plated thereon was placed on the applied bonding copper paste, and lightly pressed with tweezers.
  • Example 4 A joined body was manufactured in the same manner as in Example 24 except that the joining copper paste 24 was used. The die shear strength of the joined body was measured by the method described later.
  • Example 5 A bonded body was manufactured in the same manner as in Example 23 except that the bonding copper paste 24 was used. The die shear strength of the joined body was measured by the method described later.
  • Example 6 A bonded body was manufactured in the same manner as in Example 25 except that the bonding copper paste 24 was used. The die shear strength of the joined body was measured by the method described later.
  • Example 7 A bonded body was manufactured in the same manner as in Example 26 except that the bonding copper paste 24 was used. The die shear strength of the joined body was measured by the method described later.
  • ⁇ Measurement method> Die shear strength
  • the joint strength of the joined body was evaluated by die shear strength. Using a universal bond tester (4000 series, manufactured by Daisy Japan Co., Ltd.) equipped with a DS-100 load cell, press the silicon chip horizontally at a measurement speed of 5 mm / min and a measurement height of 50 ⁇ m. Die shear strength was measured. The average value of the values measured for the eight bonded bodies was taken as the die shear strength.
  • Measurement condition The average number of detection times of diffraction / scattered light (measurement number: 1): 128, measurement number: 1, measurement interval (seconds): 2 ⁇ Measured light absorption range maximum value: 0.2, minimum value: 0 Blank area / measurement area Blank measurement allowable variation maximum value: 150, measurement optimum range (MAX): 45000, measurement optimum range (MIN): 15000 (Particle size distribution calculation conditions) Refractive index selection: reference sample / pure metal / semiconductor, etc.
  • Measurement was performed by selecting “Measurement” from the above screen. The operations (1) to (4) were repeated 4 times and the measurement was performed 4 times. (5) Statistics WingSALDII-7500-for Japan V3. , Click “Open”, select the measured file, WingSALDII-7500-for Japan V3. Measurement data was displayed on the screen. Click “overlay”, the 50.000% diameter is displayed in the lower part of the screen, and the average value of the four measurements was taken as the 50% volume average particle diameter.
  • Tables 1 to 6 show the measurement results of Examples and Comparative Examples.
  • the content of the second particles has an influence on the die shear strength.
  • a bonded body excellent in die shear strength could be obtained under conditions of no pressure and a relatively low temperature of 300 ° C. or lower.
  • a noble metal such as gold or silver on the adherend surface.
  • the second particles containing a metal other than copper act as a sintering aid, and a sintered body in which multiple types of metals are dissolved or dispersed can be obtained. It is considered that the mechanical properties such as the above are improved, and the die shear strength and the connection reliability are improved even on the adherend surface including the noble metal.
  • the joined body is fixed in a cup with a sample clip (Sampklip I, manufactured by Buehler), and an epoxy casting resin (Epomount, manufactured by Refinetech Co., Ltd.) is poured around until the entire sample is filled, and is left in a vacuum desiccator. And degassed under reduced pressure for 1 minute. Thereafter, the epoxy casting resin was cured by leaving it at room temperature (25 ° C.) for 10 hours.
  • a refine saw row (RCA-005, manufactured by Refine Tech Co., Ltd.) equipped with a diamond cutting wheel (11-304, manufactured by Refine Tech Co., Ltd.
  • FIG. 3 shows an SEM image of a cross section of the joined body of Example 12.
  • FIG. 4 shows an SEM image of a cross section of the joined body of Comparative Example 1. From FIG. 3, the sintered body of the bonding copper paste containing an appropriate amount of the second particles was sintered with the micro copper particles 10 and the sub-micro copper particles 11 appropriately oriented and sintered. It can be seen that the silicon chip 9 can be bonded. Also, from FIG. 4, when the amount of the second particles containing a metal other than copper is excessive, the sinterability of the micro copper particles 10 and the sub-micro copper particles 11 is reduced, and a gap is generated in the sintered body. It is considered that a strong die shear strength cannot be obtained.
  • the present invention can provide a bonding copper paste capable of obtaining sufficient bonding strength even when a semiconductor element having a deposition surface containing a noble metal is bonded without pressure.
  • the present invention can further provide a method for manufacturing a bonded body and a method for manufacturing a semiconductor device using the bonding copper paste, and a bonded body and a semiconductor device.
  • SYMBOLS 1 Sintered body of copper paste for joining, 2 ... 1st member, 3 ... 2nd member, 5a, 5b ... Lead frame, 6 ... Wire, 7 ... Mold resin, 8 ... Semiconductor element, 9 ... Gold plating Silicon chip, 10 ... micro copper particles, 11 ... sub-micro copper particles, 100 ... joint, 110 ... semiconductor device.

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Abstract

接合用銅ペーストは、銅粒子と、銅以外の金属元素を含む第二の粒子と、分散媒とを含む接合用銅ペーストであって、銅粒子が、体積平均粒径が０．１２μｍ以上０．８μｍ以下であるサブマイクロ銅粒子と、体積平均粒径が２μｍ以上５０μｍ以下であるマイクロ銅粒子とを含み、サブマイクロ銅粒子の含有量及びマイクロ銅粒子の含有量の合計が、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、８０質量％以上であり、サブマイクロ銅粒子の含有量が、サブマイクロ銅粒子の質量及びマイクロ銅粒子の質量の合計を基準として、３０質量％以上９０質量％以下であり、第二の粒子の含有量が、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、０．０１質量％以上１０質量％以下である。

Description

接合用銅ペースト、接合体の製造方法及び半導体装置の製造方法
　本発明は、接合用銅ペースト、それを用いた接合体の製造方法及び半導体装置の製造方法、並びに接合体及び半導体装置に関する。
　半導体装置を製造する際、半導体素子とリードフレーム等（支持部材）とを接合させるため、さまざまな接合材が用いられている。半導体装置の中でも、１５０℃以上の高温で動作させるパワー半導体、ＬＳＩ等の接合には、接合材として高融点鉛はんだが用いられてきた。近年、半導体素子の高容量化及び省スペース化により動作温度が高融点鉛はんだの融点近くまで上昇しており、接続信頼性を確保することが難しくなってきている。一方で、ＲｏＨＳ規制強化に伴い、鉛を含有しない接合材が求められている。
　これまでにも、鉛はんだ以外の材料を用いた半導体素子の接合が検討されている。例えば、下記特許文献１には、銀ナノ粒子を焼結させ、焼結銀層を形成する技術が提案されている。このような焼結銀はパワーサイクルに対する接続信頼性が高いことが知られている（非特許文献１）。
　更に別の材料として、銅粒子を焼結させ、焼結銅層を形成する技術も提案されている。例えば、下記特許文献２には、半導体素子と電極とを接合するための接合材として、酸化第二銅粒子及び還元剤を含む接合用銅ペーストが開示されている。また、下記特許文献３には、銅ナノ粒子と、銅マイクロ粒子もしくは銅サブマイクロ粒子、あるいはそれら両方を含む接合材が開示されている。
特許第４９２８６３９号 特許第５００６０８１号 特開２０１４－１６７１４５号公報
Ｒ．　Ｋｈａｚａｋａ，　Ｌ．　Ｍｅｎｄｉｚａｂａｌ，　Ｄ．　Ｈｅｎｒｙ：　Ｊ．　ＥｌｅｃＴｒｏｎ．　Ｍａｔｅｒ，　４３（７），　２０１４，　　２４５９－２４６６
　上記特許文献１に記載の方法は、高い接続信頼性を得るには焼結銀層の緻密化が必須であるため、加圧を伴う熱圧着プロセスが必要となる。加圧を伴う熱圧着プロセスを行う場合、生産効率の低下、歩留まりの低下等の課題がある。更に、銀ナノ粒子を用いる場合、銀による材料コストの著しい増加等が問題となる。
　上記特許文献２に記載の方法は、酸化銅から銅に還元する際の体積収縮を熱圧着プロセスにより回避している。しかし、熱圧着プロセスには、上述した課題がある。
　上記特許文献３に記載の方法は、無加圧で焼結を行っているが、以下の点で実用に供するには未だ充分ではない。すなわち、銅ナノ粒子は酸化抑制及び分散性の向上のために保護剤で表面を修飾する必要があるが、銅ナノ粒子は比表面積が大きいため、銅ナノ粒子を主成分とする接合材においては表面保護剤の配合量が増える傾向にある。また、分散性を確保するために分散媒の配合量が増える傾向にある。そのため、上記特許文献３に記載の接合材は、保管又は塗工等の供給安定性のために配合する表面保護剤又は分散媒の割合が多くなる。このような接合材は、焼結時の体積収縮が大きくなりやすく、また焼結後の緻密度が低下しやすい傾向にあり焼結体強度の確保が難しい。
　また、本発明者らの検討によれば、上記従来の接合材は、金、銀等の貴金属に対する接合強度が銅、ニッケル等に対する接合強度に比べて著しく劣ることが判明している。半導体素子は、防錆等の観点から、めっき、スパッタ等の方法で被着面に金、銀等の貴金属を被覆する処理が施されることがある。このような処理によって、半導体素子の実装前の性能試験が容易になるとともに、酸化被膜の形成による接合強度の変動を抑えることができる。貴金属も強固に接合できる接合材は、上記のような半導体素子を接合する場合に接続信頼性の更なる向上を図ることができる。
　本発明は、貴金属が含まれる被着面を備える半導体素子を無加圧で接合する場合であっても、充分な接合強度を得ることができる接合用銅ペーストを提供することを目的とする。本発明は更に、接合用銅ペーストを用いる接合体の製造方法及び半導体装置の製造方法、並びに接合体及び半導体装置を提供することも目的とする。
　本発明は、銅粒子と、銅以外の金属元素を含む第二の粒子と、分散媒とを含む接合用銅ペーストであって、銅粒子が、体積平均粒径が０．１２μｍ以上０．８μｍ以下であるサブマイクロ銅粒子と、体積平均粒径が２μｍ以上５０μｍ以下であるマイクロ銅粒子とを含み、サブマイクロ銅粒子の含有量及びマイクロ銅粒子の含有量の合計が、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、８０質量％以上であり、サブマイクロ銅粒子の含有量が、サブマイクロ銅粒子の質量及びマイクロ銅粒子の質量の合計を基準として、３０質量％以上９０質量％以下であり、第二の粒子の含有量が、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、０．０１質量％以上１０質量％以下である。
　本発明の接合用銅ペーストによれば、貴金属を含む被着面を備える半導体素子を無加圧で接合する場合であっても、充分な接合強度を得ることができる。このような効果が得られる理由について本発明者らは以下のとおり推察する。まず、上記サブマイクロ銅粒子と上記マイクロ銅粒子とを特定の割合で含有させることにより、充分な焼結性を維持しつつ、表面保護剤又は分散媒に起因する焼結時の体積収縮を充分抑制することができ、焼結体強度の確保及び被着面との接合力向上が可能となり、更に銅以外の金属を含む第二の粒子が焼結助剤として働き、複数種の金属が固溶又は分散した焼結体が得られることにより、焼結体の降伏応力、疲労強度等の機械的な特性が改善され、貴金属が含まれる被着面に対しても充分な接合強度が得られたものと考えられる。
　本発明の接合用銅ペーストは、サブマイクロ銅粒子及びマイクロ銅粒子によって上述した効果を得ることができることから、高価な銅ナノ粒子を主成分とする接合材に比べて、より安価で且つ安定的に供給できるという利点を有する。これにより、例えば、半導体装置等の接合体を製造する場合に生産安定性を一層高めることが可能となる。
　ところで、半導体素子を接合する際には、熱膨張率差による残留熱応力を低減するという観点からは低温で焼結することが望ましいが、焼結温度を下げると接合強度の確保が困難となる。これに対して、本発明の接合用ペーストによれば、従来よりも焼結温度を下げつつ、貴金属を含む被着面を備える半導体素子を無加圧で接合する場合であっても、充分な接合強度を得ることができる。
　上記接合用銅ペーストにおいて、第二の粒子が金属粒子であってもよい。金属粒子は、亜鉛、銀、金、白金、スズ、インジウム、バナジウム、アルミニウム、ニッケル、アンチモン、及びパラジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含んでいてもよく、亜鉛、銀、スズ、インジウム、及びバナジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含んでいてもよく、亜鉛粒子であってもよい。
　接合用銅ペーストに上記金属粒子を含有させることにより、貴金属が含まれる被着面に対する接合強度を更に向上させることができる。
　上記亜鉛粒子のアスペクト比は４以上であってもよい。このようなアスペクト比を有する亜鉛粒子は、焼結時における銅粒子への溶け込みやすさと耐酸化性とを両立することができる。
　本発明の接合用銅ペーストは、上記金属粒子を２種以上含んでいてもよい。
　本発明の接合用銅ペーストにおいて、第二の粒子は脂肪酸金属塩粒子であってもよい。脂肪酸金属塩粒子は、炭素数８以上１８以下の脂肪酸と、銀、ニッケル、又は亜鉛との脂肪酸金属塩を含んでいてもよい。脂肪酸金属塩粒子は、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸銀、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸ニッケル、及びオクチル酸亜鉛からなる群から選択される少なくとも１種の脂肪酸金属塩を含んでいてもよい。
　接合用銅ペーストに上記脂肪酸金属塩粒子を含有させることにより、貴金属が含まれる被着面に対する接合強度を更に向上させることができる。
　上記第二の粒子の体積平均粒径は１５０μｍ以下であってもよい。このような体積平均粒径である第二の粒子は、被着面に対して充分な接触面積を得ることができ、酸化も受けにくい。
　本発明の接合用銅ペーストは無加圧接合用であってもよい。本明細書において、「無加圧」とは、接合する部材の自重、又はその自重に加え、０．０１ＭＰａ以下の圧力を受けている状態を意味する。
　本発明はまた、第一の部材、該第一の部材の自重が働く方向側に、上記接合用銅ペースト、及び第二の部材がこの順に積層された積層体を用意し、接合用銅ペーストを、第一の部材の自重、又は第一の部材の自重及び０．０１ＭＰａ以下の圧力を受けた状態で焼結する工程を備え、第一の部材及び第二の部材の少なくとも一方が半導体素子である、半導体装置の製造方法を提供する。
　本発明の半導体装置の製造方法によれば、上記接合用銅ペーストを用いることにより、貴金属が含まれる被着面を備える半導体素子を無加圧で接合する場合であっても、ダイシェア強度に優れた半導体装置を製造することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置は接続信頼性に優れたものになり得る。
　上記焼結する工程における焼結温度は３００℃以下であってもよい。
　本発明はまた、第一の部材と、第二の部材と、第一の部材と第二の部材とを接合する上記接合用銅ペーストの焼結体と、を備える、接合体を提供する。本発明の接合体は、第一の部材及び第二の部材が充分な接合力を有する焼結体を介して接合されている。また本発明の接合体は、熱伝導率に優れた銅の焼結体を備えることにより、部材の放熱性に優れたものになり得る。
　上記接合体において、第一の部材及び第二の部材の少なくとも一方が、焼結体と接する面に、銀、金、白金及びパラジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含んでいてもよい。
　本発明はまた、第一の部材と、第二の部材と、第一の部材と第二の部材とを接合する上記接合用銅ペーストの焼結体と、を備え、第一の部材及び第二の部材の少なくとも一方が半導体素子である、半導体装置を提供する。本発明の半導体装置は、充分な接合力を有し、熱伝導率及び融点が高い銅の焼結体を備えることにより、充分なダイシェア強度を有することができ、接続信頼性に優れるとともに、パワーサイクル耐性にも優れたものになり得る。
　本発明は、貴金属が含まれる被着面を備える半導体素子を無加圧で接合する場合であっても、充分な接合強度を得ることができる接合用銅ペーストを提供することができる。本発明は更に、接合用銅ペーストを用いる接合体の製造方法及び半導体装置の製造方法、並びに接合体及び半導体装置を提供することができる。
本実施形態の接合用銅ペーストを用いて製造される接合体の一例を示す模式断面図である。 本実施形態の接合用銅ペーストを用いて製造される半導体装置の一例を示す模式断面図である。 実施例１２の接合体の断面のＳＥＭ像を示す。 比較例１の接合体の断面のＳＥＭ像を示す。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という。）について詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
＜接合用銅ペースト＞
　本実施形態の接合用銅ペーストは、銅粒子と、銅以外の金属元素を含む第二の粒子と、分散媒とを含む。
（銅粒子）
　本実施形態に係る銅粒子としては、サブマイクロ銅粒子及びマイクロ銅粒子が挙げられる。
　なお、本明細書において、サブマイクロ粒子とは、粒径が０．１μｍ以上１．０μｍ以下の粒子を指し、マイクロ粒子とは、１．０μｍ超５０μｍ以下の粒子を指す。
（サブマイクロ銅粒子）
　サブマイクロ銅粒子は、２５０℃以上３５０℃以下の温度範囲で、焼結性を有する銅粒子であればよい。サブマイクロ銅粒子としては、粒径が０．１２μｍ以上０．８μｍ以下の銅粒子を含むものが挙げられ、例えば、体積平均粒径が０．１２μｍ以上０．８μｍ以下の銅粒子を用いることができる。サブマイクロ銅粒子の体積平均粒径が０．１２μｍ以上であれば、サブマイクロ銅粒子の合成コストの抑制、良好な分散性、表面処理剤の使用量の抑制といった効果が得られやすくなる。サブマイクロ銅粒子の体積平均粒径が０．８μｍ以下であれば、サブマイクロ銅粒子の焼結性が優れるという効果が得られやすくなる。より一層上記効果を奏するという観点から、サブマイクロ銅粒子の体積平均粒径は、０．１５μｍ以上０．８μｍ以下であってもよく、０．１５μｍ以上０．６μｍ以下であってもよく、０．２μｍ以上０．５μｍ以下であってもよく、０．３μｍ以上０．４５μｍ以下であってもよい。
　なお、本願明細書において体積平均粒径とは、５０％体積平均粒径を意味する。銅粒子の体積平均粒径を求める場合、原料となる銅粒子、又は接合用銅ペーストから揮発成分を除去した乾燥銅粒子を、分散剤を用いて分散媒に分散させたものを光散乱法粒度分布測定装置（例えば、島津ナノ粒子径分布測定装置（ＳＡＬＤ－７５００ｎａｎｏ，株式会社島津製作所製））で測定する方法等により求めることができる。光散乱法粒度分布測定装置を用いる場合、分散媒としては、ヘキサン、トルエン、α－テルピネオール等を用いることができる。
　サブマイクロ銅粒子の含有量は、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、２０質量％以上９０質量％以下であってもよく、３０質量％以上９０質量％以下であってもよく、３５質量％以上８５質量％以下であってもよく、４０質量％以上８０質量％以下であってもよい。サブマイクロ銅粒子の含有量が上記範囲内であれば、接合用銅ペーストを焼結させて製造される接合体の接合強度を確保することが容易となり、接合用銅ペーストを半導体素子の接合に用いる場合は半導体装置が良好なダイシェア強度及び接続信頼性を示す傾向にある。
　サブマイクロ銅粒子の含有量は、サブマイクロ銅粒子の質量及びマイクロ銅粒子の質量の合計を基準として、３０質量％以上９０質量％以下であることが好ましい。サブマイクロ銅粒子の上記含有量が３０質量％以上であれば、マイクロ銅粒子の間を充分に充填することができ、接合用銅ペーストを焼結させて製造される接合体の接合強度を確保することが容易となり、接合用銅ペーストを半導体素子の接合に用いる場合は半導体装置が良好なダイシェア強度及び接続信頼性を示す傾向にある。サブマイクロ銅粒子の含有量が９０質量％以下であれば、接合用銅ペーストを焼結した時の体積収縮を充分に抑制できるため、接合用銅ペーストを焼結させて製造される接合体の接合強度を確保することが容易となり、接合用銅ペーストを半導体素子の接合に用いる場合は半導体装置が良好なダイシェア強度及び接続信頼性を示す傾向にある。上記効果が得られやすくなるという観点から、サブマイクロ銅粒子の含有量は、サブマイクロ銅粒子の質量及びマイクロ銅粒子の質量の合計を基準として、３０質量％以上８５質量％以下であってもよく、３５質量％以上８５質量％以下であってもよく、４０質量％以上８０質量％以下であってもよい。
　サブマイクロ銅粒子の形状は、特に限定されるものではない。サブマイクロ銅粒子の形状としては、例えば、球状、塊状、針状、フレーク状、略球状及びこれらの凝集体が挙げられる。分散性及び充填性の観点から、サブマイクロ銅粒子の形状は、球状、略球状、フレーク状であってもよく、燃焼性、分散性、フレーク状マイクロ銅粒子との混合性等の観点から、球状又は略球状であってもよい。本明細書において、「フレーク状」とは、板状、鱗片状等の平板状の形状を包含する。
　サブマイクロ銅粒子は、分散性、充填性、及びフレーク状マイクロ銅粒子との混合性の観点から、アスペクト比が５以下であってもよく、３以下であってもよい。本明細書において、「アスペクト比」とは、粒子の長辺／厚みを示す。粒子の長辺及び厚みの測定は、例えば、粒子のＳＥＭ像から求めることができる。
　サブマイクロ銅粒子は、特定の表面処理剤で処理されていてもよい。特定の表面処理剤としては、例えば、炭素数８～１６の有機酸が挙げられる。炭素数８～１６の有機酸としては、例えば、カプリル酸、メチルヘプタン酸、エチルヘキサン酸、プロピルペンタン酸、ペラルゴン酸、メチルオクタン酸、エチルヘプタン酸、プロピルヘキサン酸、カプリン酸、メチルノナン酸、エチルオクタン酸、プロピルヘプタン酸、ブチルヘキサン酸、ウンデカン酸、メチルデカン酸、エチルノナン酸、プロピルオクタン酸、ブチルヘプタン酸、ラウリン酸、メチルウンデカン酸、エチルデカン酸、プロピルノナン酸、ブチルオクタン酸、ペンチルヘプタン酸、トリデカン酸、メチルドデカン酸、エチルウンデカン酸、プロピルデカン酸、ブチルノナン酸、ペンチルオクタン酸、ミリスチン酸、メチルトリデカン酸、エチルドデカン酸、プロピルウンデカン酸、ブチルデカン酸、ペンチルノナン酸、ヘキシルオクタン酸、ペンタデカン酸、メチルテトラデカン酸、エチルトリデカン酸、プロピルドデカン酸、ブチルウンデカン酸、ペンチルデカン酸、ヘキシルノナン酸、パルミチン酸、メチルペンタデカン酸、エチルテトラデカン酸、プロピルトリデカン酸、ブチルドデカン酸、ペンチルウンデカン酸、ヘキシルデカン酸、ヘプチルノナン酸、メチルシクロヘキサンカルボン酸、エチルシクロヘキサンカルボン酸、プロピルシクロヘキサンカルボン酸、ブチルシクロヘキサンカルボン酸、ペンチルシクロヘキサンカルボン酸、ヘキシルシクロヘキサンカルボン酸、ヘプチルシクロヘキサンカルボン酸、オクチルシクロヘキサンカルボン酸、ノニルシクロヘキサンカルボン酸等の飽和脂肪酸；オクテン酸、ノネン酸、メチルノネン酸、デセン酸、ウンデセン酸、ドデセン酸、トリデセン酸、テトラデセン酸、ミリストレイン酸、ペンタデセン酸、ヘキサデセン酸、パルミトレイン酸、サビエン酸等の不飽和脂肪酸；テレフタル酸、ピロメリット酸、ｏ－フェノキシ安息香酸、メチル安息香酸、エチル安息香酸、プロピル安息香酸、ブチル安息香酸、ペンチル安息香酸、ヘキシル安息香酸、ヘプチル安息香酸、オクチル安息香酸、ノニル安息香酸等の芳香族カルボン酸が挙げられる。有機酸は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。このような有機酸と上記サブマイクロ銅粒子とを組み合わせることで、サブマイクロ銅粒子の分散性と焼結時における有機酸の脱離性を両立できる傾向にある。
　表面処理剤の処理量は、サブマイクロ銅粒子の表面に一分子層～三分子層付着する量であってもよい。この量は、サブマイクロ銅粒子の表面に付着した分子層数（ｎ）、サブマイクロ銅粒子の比表面積（Ａｐ）(単位ｍ２／ｇ)と、表面処理剤の分子量（Ｍｓ）（単位ｇ／ｍｏｌ）と、表面処理剤の最小被覆面積（ＳＳ）（単位ｍ２／個）と、アボガドロ数（ＮＡ）（６．０２×１０２３個)から算出できる。具体的には、表面処理剤の処理量は、表面処理剤の処理量（質量％）＝｛（ｎ・Ａｐ・Ｍｓ）／（ＳＳ・ＮＡ＋ｎ・Ａｐ・Ｍｓ）｝×１００の式に従って算出される。
　サブマイクロ銅粒子の比表面積は、乾燥させたサブマイクロ銅粒子をＢＥＴ比表面積測定法で測定することで算出できる。表面処理剤の最小被覆面積は、表面処理剤が直鎖飽和脂肪酸の場合、２．０５×１０－１９ｍ２／１分子である。それ以外の表面処理剤の場合には、例えば、分子モデルからの計算、又は「化学と教育」（上江田捷博、稲福純夫、森巌、４０（２）、１９９２、ｐ１１４－１１７）に記載の方法で測定できる。表面処理剤の定量方法の一例を示す。表面処理剤は、接合用銅ペーストから分散媒を除去した乾燥粉の熱脱離ガス・ガスクロマトグラフ質量分析計により同定でき、これにより表面処理剤の炭素数及び分子量を決定できる。表面処理剤の炭素分割合は、炭素分分析により分析できる。炭素分分析法としては、例えば、高周波誘導加熱炉燃焼／赤外線吸収法が挙げられる。同定された表面処理剤の炭素数、分子量及び炭素分割合から上記式により表面処理剤量を算出できる。
　表面処理剤の上記処理量は、０．０７質量％以上２．１質量％以下であってもよく、０．１０質量％以上１．６質量％以下であってもよく、０．２質量％以上１．１質量％以下であってもよい。
　上記サブマイクロ銅粒子は良好な焼結性を有するため、銅ナノ粒子を主に用いた接合材にみられる高価な合成コスト、良好でない分散性、焼結後の体積収縮の低下等の課題を低減することができる。
　本実施形態に係るサブマイクロ銅粒子としては、市販されているものを用いることができる。市販されているサブマイクロ銅粒子としては、例えば、ＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径０．３６μｍ）、ＨＴ－１４（三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径０．４１μｍ）、ＣＴ－５００（三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径０．７２μｍ）、Ｔｎ－Ｃｕ１００（太陽日酸株式会社製、体積平均粒径０．１２μｍ）が挙げられる。
（マイクロ銅粒子）
　マイクロ銅粒子は、粒径が２μｍ以上５０μｍ以下の銅粒子を含むものが挙げられ、例えば、体積平均粒径が２μｍ以上５０μｍ以下の銅粒子を用いることができる。マイクロ銅粒子の体積平均粒径が上記範囲内であれば、接合用銅ペーストを焼結した際の体積収縮を充分に低減でき、接合用銅ペーストを焼結させて製造される接合体の接合強度を確保することが容易となり、接合用銅ペーストを半導体素子の接合に用いる場合は半導体装置が良好なダイシェア強度及び接続信頼性を示す傾向にある。上記効果が得られやすくなるという観点から、マイクロ銅粒子の体積平均粒径は、３μｍ以上２０μｍ以下であってもよく、３μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。
　マイクロ銅粒子の含有量は、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、１０質量％以上９０質量％以下であってもよく、１５質量％以上６５質量％以下であってもよく、２０質量％以上６０質量％以下であってもよい。マイクロ銅粒子の含有量が、上記範囲内であれば、接合用銅ペーストを焼結させて製造される接合体の接合強度を確保することが容易となり、接合用銅ペーストを半導体素子の接合に用いる場合は半導体装置が良好なダイシェア強度及び接続信頼性を示す傾向にある。
　サブマイクロ銅粒子の含有量及びマイクロ銅粒子の含有量の合計は、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、８０質量％以上とすることができる。サブマイクロ銅粒子の含有量及びマイクロ銅粒子の含有量の合計が上記範囲内であれば、接合用銅ペーストを焼結した際の体積収縮を充分に低減でき、接合用銅ペーストを焼結させて製造される接合体の接合強度を確保することが容易となる。接合用銅ペーストを半導体素子の接合に用いる場合は半導体装置が良好なダイシェア強度及び接続信頼性を示す傾向にある。上記効果が得られやすくなるという観点から、サブマイクロ銅粒子の含有量及びマイクロ銅粒子の含有量の合計は、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、９０質量％以上であってもよく、９５質量％以上であってもよく、９９．９９質量％であってもよい。
　マイクロ銅粒子の形状は、特に限定されるものではない。マイクロ銅粒子の形状としては、例えば、球状、塊状、針状、フレーク状、略球状、及びこれらの凝集体が挙げられる。マイクロ銅粒子の形状は、中でも、フレーク状が好ましい。フレーク状のマイクロ銅粒子を用いることで、接合用銅ペースト内のマイクロ銅粒子が、接合面に対して略平行に配向することにより、接合用銅ペーストを焼結させたときの体積収縮を抑制でき、接合用銅ペーストを焼結させて製造される接合体の接合強度を確保することが容易となる。接合用銅ペーストを半導体素子の接合に用いる場合は半導体装置が良好なダイシェア強度及び接続信頼性を示す傾向にある。上記効果が得られやすくなるという観点から、フレーク状のマイクロ銅粒子としては、中でも、アスペクト比が４以上であってもよく、６以上であってもよい。
　マイクロ銅粒子において、表面処理剤の処理の有無は特に限定されるものではない。分散安定性及び耐酸化性の観点から、マイクロ銅粒子は表面処理剤で処理されていてもよい。表面処理剤は、接合時に除去されるものであってもよい。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、オレイン酸等の脂肪族カルボン酸；テレフタル酸、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、デカン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等が挙げられる。表面処理剤は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　表面処理剤の処理量は、粒子表面に一分子層以上の量であってもよい。このような表面処理剤の処理量は、マイクロ銅粒子の比表面積、表面処理剤の分子量、及び表面処理剤の最小被覆面積により変化する。表面処理剤の処理量は、通常０．００１質量％以上である。マイクロ銅粒子の比表面積、表面処理剤の分子量、及び表面処理剤の最小被覆面積については、上述した方法により算出することができる。
　上記サブマイクロ銅粒子のみから接合用銅ペーストを調製する場合、分散媒の乾燥に伴う体積収縮及び焼結収縮が大きいため、接合用銅ペーストの焼結時に被着面から剥離しやすくなり、半導体素子等の接合においては充分なダイシェア強度及び接続信頼性が得られにくい。サブマイクロ銅粒子とマイクロ銅粒子とを併用することで、接合用銅ペーストを焼結させたときの体積収縮が抑制され、接合体は充分な接合強度を有することができる。接合用銅ペーストを半導体素子の接合に用いる場合は半導体装置が良好なダイシェア強度及び接続信頼性を示すという効果が得られる。
　本実施形態に係るマイクロ銅粒子は、市販されているものを用いることができる。市販されているマイクロ銅粒子としては、例えば、ＭＡ－Ｃ０２５（三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径７．５μｍ）、３Ｌ３（福田金属箔粉工業株式会社製、体積平均粒径８．０μｍ）、１１１０Ｆ（三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径３．８μｍ）、ＨＷＱ３．０μｍ（福田金属箔粉工業株式会社製、体積平均粒径３．０μｍ）が挙げられる。
（第二の粒子）
　本実施形態に係る第二の粒子は、焼結助剤として働き、接合用銅ペーストの焼結温度を低減できる、銅以外の金属元素を含む粒子であればよい。なお、本明細書において「銅以外の金属元素を含む粒子」とは、少なくとも１種の銅以外の金属元素を含む粒子であればよく、銅が含まれるもの（例えば、銅と他の金属との合金等）を排除するものではない。第二の粒子としては、金属粒子又は脂肪酸金属塩粒子が挙げられる。
　金属粒子は、特に限定されるものではないが、亜鉛、銀、金、白金、スズ、インジウム、バナジウム、アルミニウム、ニッケル、アンチモン、及びパラジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属が含まれる金属粒子が好ましい。金属粒子は、焼結助剤としての効果が一層優れるという観点から、亜鉛、銀、金、白金、ニッケル、及びパラジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属が含まれる金属粒子が好ましい。金属粒子は、材料コストに優れるという観点から、亜鉛、銀、スズ、インジウム、及びバナジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属が含まれる金属粒子が好ましい。金属粒子は、金、銀、パラジウム等の貴金属に対するダイシェア強度及び接続信頼性が一層向上するという観点から、亜鉛、銀、及び金からなる群から選択される少なくとも１種の金属が含まれる金属粒子が好ましい。これらの中でも、材料コストに優れるという観点から、亜鉛又は銀を含む金属粒子がより好ましく、亜鉛粒子が更に好ましい。
　上記金属を含む金属粒子には、上記金属が合金として含まれる金属粒子も包含する。このような合金としては、黄銅、真鍮、白銅、洋白、青銅等が挙げられる。
　金属粒子の形状としては、例えば、球状、塊状、針状、フレーク状、略球状、及びこれらの凝集体が挙げられる。これらの中で、銅粒子との接触点を増加させる観点から、比表面積が大きいものが好ましい。金属粒子の形状は、焼結時における銅粒子への溶け込みやすさ及び耐酸化性を両立するという観点から、フレーク状が好ましい。フレーク状の金属粒子は、アスペクト比が４以上であることが好ましく、６以上であることがより好ましい。
　金属粒子は、表面処理剤の処理の有無は特に限定されるものではない。分散安定性及び酸化防止の観点から、金属粒子は表面処理剤で処理されていてもよい。表面処理剤は、接合時に除去されるものであってもよい。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、オレイン酸等の脂肪族カルボン酸；テレフタル酸、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材等が挙げられる。表面処理剤は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　脂肪酸金属塩粒子は、炭素数８以上１８以下の脂肪酸と、銀、ニッケル、又は亜鉛との脂肪酸金属塩を含むものが好ましい。具体的には、ステアリン酸銀、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸ニッケル、オクチル酸亜鉛等が挙げられる。これらの脂肪酸金属塩粒子は、表面保護剤として添加した有機酸と金属粒子表面の金属酸化物が反応して、不作為的に含まれる場合がある。
　第二の粒子は、接合に用いられる部材との接触面積を得る観点から、一次粒子の体積平均粒径が１５０μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよく、５０μｍ以下であってもよく、２０μｍ以下であってもよく、５μｍ以下であってもよく、３μｍ以下であってもよい。第二の粒子は、酸化を防止するという観点から、一次粒子の体積平均粒径は、０．０５μｍ以上であることが好ましい。
　第二の粒子の含有量は、充分な接合性を得るという観点から、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、０．０１質量％以上であってもよく、０．０５質量％以上であってもよく、０．１質量％以上であってもよい。第二の粒子の含有量は、１０質量％以下であってもよく、３質量％以下であってもよく、１質量％以下であってもよい。
　本実施形態に係る第二の粒子は、市販されているものを用いることができる。市販されている第二の粒子は、例えば、以下のものが挙げられる。
亜鉛（製品番号：１３７８９、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製、３２５ｍｅｓｈ、体積平均粒径４５μｍ相当）
銀粉（ＡｇＣ－２３９、福田金属箔粉工業株式会社製、体積平均粒径２．５μｍ）
スズ粉末（製品番号：５７６８８３－５Ｇ、シグマアルドリッチジャパン合同会社製、体積平均粒径０．１５μｍ以下）
インジウム（製品番号：２６４０３２－５Ｇ、シグマアルドリッチジャパン合同会社製、１００ｍｅｓｈ、体積平均粒径１４９μｍ相当）
金（製品番号：４４６３６、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製、体積平均粒径０．５～０．８μｍ）
パラジウム（製品番号：１２０６８、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製、２００ｍｅｓｈ、体積平均粒径７４μｍ相当）
バナジウム（製品番号：１２２３４、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製、３２５ｍｅｓｈ、体積平均粒径４５μｍ相当）
アルミニウム（製品番号：４５０３１、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製、体積平均粒径１１μｍ）
アンチモン（和光純薬工業株式会社製、体積平均粒径１００μｍ）
ニッケル（ＦＵＫＵＤＡ　ＭＥＴＡＬ　ＦＯＩＬ　＆　ＰＯＷＤＥＲ　ＣＯ．，ＬＴＤ．社製、体積平均粒径５μｍ）
ステアリン酸亜鉛１．５μｍ（和光特級、和光純薬工業株式会社製、ロット番号：ＬＡＦ３３４６、平均粒径０．８μｍ）
（分散媒）
　分散媒は特に限定されるものではなく、揮発性のものであってもよい。揮発性の分散媒としては、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、イソ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。
　分散媒の含有量は、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を１００質量部として、５～５０質量部であってもよい。分散媒の含有量が上記範囲内であれば、接合用銅ペーストをより適切な粘度に調整でき、また、銅粒子の焼結が阻害されにくい。
（添加剤）
　接合用銅ペーストには、必要に応じて、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等の濡れ向上剤；シリコーン油等の消泡剤；無機イオン交換体等のイオントラップ剤などを適宜添加してもよい。
　本実施形態の接合用銅ペーストの一態様としては、上記銅粒子が、体積平均粒径が０．１２μｍ以上０．８μｍ以下、好ましくは０．１５μｍ以上０．８μｍ以下であるサブマイクロ銅粒子と、体積平均粒径が２μｍ以上５０μｍ以下であるマイクロ銅粒子とを含み、サブマイクロ銅粒子の含有量及びマイクロ銅粒子の含有量の合計が、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、８０質量％以上であり、サブマイクロ銅粒子の含有量が、サブマイクロ銅粒子の質量及びマイクロ銅粒子の質量の合計を基準として、３０質量％以上９０質量％以下であり、第二の粒子の含有量が、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、０．０１質量％以上１０質量％以下である接合用銅ペーストが挙げられる。
　上記接合用銅ペーストとしては、体積平均粒径が０．１２μｍ以上０．８μｍ以下、好ましくは０．１５μｍ以上０．８μｍ以下であるサブマイクロ銅粒子と、体積平均粒径が２μｍ以上５０μｍ以下であるマイクロ銅粒子と、第二の粒子と、分散媒と、必要に応じてその他の上記成分を配合してなり、サブマイクロ銅粒子の配合量及びマイクロ銅粒子の配合量の合計が、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、８０質量％以上であり、サブマイクロ銅粒子の配合量が、サブマイクロ銅粒子の配合量及びマイクロ銅粒子の配合量の合計を基準として、３０質量％以上９０質量％以下であり、第二の粒子の含有量が、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、０．０１質量％以上１０質量％以下であるものが挙げられる。
　また、本実施形態の接合用銅ペーストの別の態様としては、サブマイクロ銅粒子として、粒子径が０．１２μｍ以上０．８μｍ以下、好ましくは０．１５μｍ以上０．８μｍ以下である銅粒子を、銅粒子の全質量を基準として、２４～８０質量％含有し、マイクロ銅粒子として、粒子径が２μｍ以上５０μｍ以下であるマイクロ銅粒子を、銅粒子の全質量を基準として、８～７０質量％含有し、サブマイクロ銅粒子の含有量が、サブマイクロ銅粒子の質量及びマイクロ銅粒子の質量の合計を基準として、３０質量％以上９０質量％以下であり、第二の粒子の含有量が、銅粒子及び第二の粒子の質量の合計を基準として、０．０１質量％以上１０質量％以下である接合用銅ペーストが挙げられる。ここでの粒子径は、最大粒径を意味し、原料となる銅粒子、又は接合用銅ペーストから揮発成分を除去した乾燥銅粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察する方法により求められる。
　銅粒子が球状でない場合は、下記方法により粒子径を最大粒径として求めることができる。銅粒子の長径をＳＥＭ像から算出する方法を例示する。銅粒子の粉末を、ＳＥＭ用のカーボンテープ上にスパチュラで載せ、ＳＥＭ用サンプルとする。このＳＥＭ用サンプルをＳＥＭ装置により１００～５０００倍で観察する。このＳＥＭ像の銅粒子に外接する長方形を画像処理ソフトにより作図し、長方形の長辺をその粒子の長径とする。
（接合用銅ペーストの調製）
　接合用銅ペーストは、上述のサブマイクロ銅粒子、マイクロ銅粒子、第二の粒子及び任意の添加剤を分散媒に混合して調製することができる。各成分の混合後に、撹拌処理を行ってもよい。接合用銅ペーストは、分級操作により分散液の最大粒径を調整してもよい。
　接合用銅ペーストは、サブマイクロ銅粒子、表面処理剤、分散媒をあらかじめ混合して、分散処理を行ってサブマイクロ銅粒子の分散液を調製し、更にマイクロ銅粒子、第二の粒子及び任意の添加剤を混合して調製してもよい。このような手順とすることで、サブマイクロ銅粒子の分散性が向上してマイクロ銅粒子との混合性が良くなり、接合用銅ペーストの性能がより向上する。サブマイクロ銅粒子の分散液を分級操作によって凝集物を除去してもよい。
　撹拌処理は、撹拌機を用いて行うことができる。撹拌機としては、例えば、自転公転型攪拌装置、ライカイ機、二軸混練機、三本ロールミル、プラネタリーミキサー、薄層せん断分散機が挙げられる。
　分級操作は、例えば、ろ過、自然沈降、遠心分離を用いて行うことができる。ろ過用のフィルタとしては、例えば、金属メッシュ、メタルフィルター、ナイロンメッシュが挙げられる。
　分散処理としては、例えば、薄層せん断分散機、ビーズミル、超音波ホモジナイザー、ハイシアミキサー、狭ギャップ三本ロールミル、湿式超微粒化装置、超音速式ジェットミル、超高圧ホモジナイザーが挙げられる。
　接合用銅ペーストは、成型する場合には各々の印刷・塗布手法に適した粘度に調整してもよい。接合用銅ペーストの粘度としては、例えば、２５℃におけるＣａｓｓｏｎ粘度が０．０５Ｐａ・ｓ以上２．０Ｐａ・ｓ以下であってもよく、０．０６Ｐａ・ｓ以上１．０Ｐａ・ｓ以下であってもよい。
　本実施形態の接合用銅ペーストによれば、上述のサブマイクロ銅粒子及びマイクロ銅粒子を所定の割合で併用することで、良好な焼結性を得ることができ、焼結時の体積収縮を抑制することができる。更に、銅以外の金属元素を含む第二の粒子を含むことで、複数種の金属が固溶又は分散した焼結体を得ることができるため、焼結体の降伏応力、疲労強度等の機械的な特性が改善され、ダイシェア強度及び接続信頼性が向上しやすく、また貴金属に対する接合性もより向上する。そのため、本実施形態の接合用銅ペーストは、過度の加圧をすることなく、部材との接合力を確保することができ、接合用銅ペーストを焼結させて製造される接合体は充分な接合強度を有することができる。接合用銅ペーストを半導体素子の接合に用いる場合は半導体装置が良好なダイシェア強度及び接続信頼性を示すことができる。すなわち、本実施形態の接合用銅ペーストは、無加圧接合用の接合材として用いてもよい。また、本実施形態の接合用銅ペーストによれば、比較的安価な銅粒子を用いることで、製造コストを抑えることができ、大量生産をすることができる。特に、本実施形態の接合用銅ペーストは、サブマイクロ銅粒子及びマイクロ銅粒子によって上述した効果を得ることができることから、高価な銅ナノ粒子を主成分とする接合材に比べて、より安価で且つ安定的に供給できるという利点を有する。これにより、例えば、半導体装置等の接合体を製造する場合に生産安定性を一層高めることが可能となる。
＜接合体及び半導体装置＞
　以下、図面を参照しながら好適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、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
　図１は、本実施形態の接合用銅ペーストを用いて製造される接合体の一例を示す模式断面図である。本実施形態の接合体１００は、第一の部材２と、第二の部材３と、第一の部材と第二の部材とを接合する上記接合用銅ペーストの焼結体１と、を備える。
　第一の部材２及び第二の部材３としては、例えば、ＩＧＢＴ、ダイオード、ショットキーバリヤダイオード、ＭＯＳ－ＦＥＴ、サイリスタ、ロジック回路、センサー、アナログ集積回路、ＬＥＤ、半導体レーザー、発信器等の半導体素子、リードフレーム、金属板貼付セラミックス基板（例えば、ＤＢＣ）、ＬＥＤパッケージ等の半導体素子搭載用基材、銅リボン、金属ブロック、端子等の給電用部材、放熱板、水冷板等が挙げられる。
　第一の部材２及び第二の部材３は、接合用銅ペーストの焼結体１と接する面４ａ及び４ｂに、接合用銅ペーストの焼結体１と金属結合を形成する金属を含むことができる。金属としては、例えば、銅、ニッケル、銀、金、パラジウム、白金、鉛、錫、コバルト等が挙げられる。金属は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、焼結体と接する面は、上記金属を含む合金であってもよい。合金に用いられる金属としては、上記金属の他に、亜鉛、マンガン、アルミニウム、ベリリウム、チタン、クロム、鉄、モリブデン等が挙げられる。焼結体と接する面が金属である部材としては、例えば、各種金属メッキを有する部材、ワイヤ、金属メッキを有するチップ、ヒートスプレッダ、金属板が貼り付けられたセラミックス基板、各種金属メッキを有するリードフレーム又は各種金属からなるリードフレーム、銅板、銅箔が挙げられる。
　接合体のダイシェア強度は、第一の部材及び第二の部材を充分に接合するという観点から、１０ＭＰａ以上であってもよく、１５ＭＰａ以上であってもよく、２０ＭＰａ以上であってもよく、３０ＭＰａ以上であってもよい。ダイシェア強度は、万能型ボンドテスタ（４０００シリーズ、ＤＡＧＥ社製）等を用いて測定することができる。
　接合用銅ペーストの焼結体の熱伝導率は、放熱性及び高温化での接続信頼性という観点から、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよく、１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよく、１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよい。熱伝導率は、接合用銅ペーストの焼結体の熱拡散率、比熱容量、及び密度から、算出することができる。
　以下、本実施形態の接合用銅ペーストを用いた接合体の製造方法について説明する。
　本実施形態の接合用銅ペーストを用いた接合体の製造方法は、第一の部材、該第一の部材の自重が働く方向側に、上記接合用銅ペースト、及び第二の部材がこの順に積層された積層体を用意し、接合用銅ペーストを、第一の部材の自重、又は第一の部材の自重及び０．０１ＭＰａ以下の圧力を受けた状態で焼結する工程を備える。第一の部材の自重が働く方向とは、重力が働く方向ということもできる。
　上記積層体は、例えば、第二の部材の必要な部分に本実施形態の接合用銅ペーストを設け、次いで接合用銅ペースト上に第一の部材を配置することにより用意することができる。
　本実施形態の接合用銅ペーストを、第二の部材の必要な部分に設ける方法としては、接合用銅ペーストを堆積させられる方法であればよい。このような方法としては、例えば、スクリーン印刷、転写印刷、オフセット印刷、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、ニードルディスペンサ、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、凸版印刷、凹版印刷、グラビア印刷、ステンシル印刷、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、スピンコータ、ディップコータ、電着塗装等を用いることができる。接合用銅ペーストの厚みは、１μｍ以上であってもよく、５μｍ以上であってもよく、１０μｍ以上であってもよく、２０μｍ以上であってもよい。また、接合用銅ペーストの厚みは、３０００μｍ以下であってもよく、１０００μｍ以下であってもよく、５００μｍ以下であってもよく、３００μｍ以下であってもよく、２５０μｍ以下であってもよく、２００μｍ以下であってもよく、１５０μｍ以下であってもよい。
　第二の部材上に設けられた接合用銅ペーストは、焼結時の流動及びボイドの発生を抑制する観点から、適宜乾燥させてもよい。乾燥時のガス雰囲気は大気中であってもよく、窒素、希ガス等の無酸素雰囲気中であってもよく、水素、ギ酸等の還元雰囲気中であってもよい。乾燥方法は、常温放置による乾燥であってもよく、加熱乾燥であってもよく、減圧乾燥であってもよい。加熱乾燥又は減圧乾燥には、例えば、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してもよい。乾燥の温度及び時間としては、例えば、５０℃以上１８０℃以下で１分間以上１２０分間以下乾燥させてもよい。
　接合用銅ペースト上に第一の部材を配置する方法としては、例えば、チップマウンター、フリップチップボンダー、カーボン製又はセラミックス製の位置決め冶具が挙げられる。
　積層体を加熱処理することで、接合用銅ペーストの焼結を行う。加熱処理には、例えば、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。
　焼結時のガス雰囲気は、焼結体、第一の部材及び第二の部材の酸化抑制の観点から、無酸素雰囲気であってもよい。焼結時のガス雰囲気は、接合用銅ペーストの銅粒子の表面酸化物を除去するという観点から、還元雰囲気であってもよい。無酸素雰囲気としては、例えば、窒素、希ガス等の無酸素ガスの導入、又は真空下が挙げられる。還元雰囲気としては、例えば、純水素ガス中、フォーミングガスに代表される水素及び窒素の混合ガス中、ギ酸ガスを含む窒素中、水素及び希ガスの混合ガス中、ギ酸ガスを含む希ガス中等が挙げられる。
　加熱処理時の到達最高温度は、第一の部材及び第二の部材への熱ダメージの低減及び歩留まりを向上させるという観点から、２５０℃以上４５０℃以下であってもよく、２５０℃以上４００℃以下であってもよく、２５０℃以上３５０℃以下であってもよく、２５０℃以上３００℃以下であってもよい。到達最高温度が、２００℃以上であれば、到達最高温度保持時間が６０分以下において焼結が充分に進行する傾向にある。
　到達最高温度保持時間は、分散媒を全て揮発させ、また、歩留まりを向上させるという観点から、１分間以上６０分間以下であってもよく、１分間以上４０分間未満であってもよく、１分間以上３０分間未満であってもよい。
　本実施形態の接合用銅ペーストを用いることにより積層体を焼結する際、被着面が、銅、ニッケル、スズ、金、銀、白金、パラジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含むものであっても、接合体は充分な接合強度を有することができる。すなわち、接合用銅ペーストに積層した第一の部材による自重のみ、又は第一の部材の自重に加え、０．０１ＭＰａ以下、好ましくは０．００５ＭＰａ以下の圧力を受けた状態で、充分な接合強度を得ることができる。焼結時に受ける圧力が上記範囲内であれば、特別な加圧装置が不要なため歩留まりを損なうこと無く、ボイドの低減、ダイシェア強度及び接続信頼性をより一層向上させることができる。接合用銅ペーストが０．０１ＭＰａ以下の圧力を受ける方法としては、例えば、第一の部材上に重りを載せる方法等が挙げられる。
　上記接合体において、第一の部材及び第二の部材の少なくとも一方は、半導体素子であってもよい。半導体素子としては、例えば、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モジュール等が挙げられる。このような場合、上記接合体は半導体装置となる。得られる半導体装置は充分なダイシェア強度及び接続信頼性を有することができる。
　図２は、本実施形態の接合用銅ペーストを用いて製造される半導体装置の一例を示す模式断面図である。図２に示す半導体装置１１０は、リードフレーム５ａ上に、本実施形態に係る接合用銅ペーストの焼結体１を介して接続された半導体素子８と、これらをモールドするモールドレジン７とからなる。半導体素子８は、ワイヤ６を介してリードフレーム５ｂに接続されている。
　本実施形態の接合用銅ペーストを用いて製造される半導体装置としては、例えば、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、高輝度ＬＥＤモジュール、センサー等が挙げられる。
　上記半導体装置は、上述した接合体の製造方法と同様にして製造することができる。すなわち、半導体装置の製造方法は、第一の部材及び第二の部材の少なくとも一方に半導体素子を用い、第一の部材、該第一の部材の自重が働く方向側に、上記接合用銅ペースト、及び第二の部材がこの順に積層された積層体を用意し、接合用銅ペーストを、第一の部材の自重、又は第一の部材の自重及び０．０１ＭＰａ以下の圧力を受けた状態で焼結する工程を備える。例えば、リードフレーム５ａ上に接合用銅ペーストを設け、半導体素子８を配置して加熱する工程が挙げられる。得られる半導体装置は、無加圧での接合を行った場合であっても、充分なダイシェア強度及び接続信頼性を有することができる。本実施形態の半導体装置は、充分な接合力を有し、熱伝導率及び融点が高い銅の焼結体を備えることにより、充分なダイシェア強度を有し、接続信頼性に優れるとともに、パワーサイクル耐性にも優れたものになり得る。
　以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（調製例１）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．４６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．２０ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）３．３９ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）１．４５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．１１ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、ステアリン酸亜鉛（和光純薬工業株式会社製）０．０１ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１とした。
（調製例２）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．４６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．２０ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）３．３８ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）１．４５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．１１ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、スズ粉末（製品番号：５７６８８３－５Ｇ，シグマアルドリッチジャパン製）０．０１ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト２とした。
（調製例３）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．４６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．２０ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）３．３８ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）１．４５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．１１ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、インジウム（製品番号：２６４０３２－５Ｇ、シグマアルドリッチジャパン製）０．０１ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト３とした。
（調製例４）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．４６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．２０ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）３．３９ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）１．４５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．１１ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、金（製品番号：４４６３６，Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．０１ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト４とした。
（調製例５）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．４６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．２０ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）３．３８ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）１．４５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．１１ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、パラジウム（製品番号：１２０６８，Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．０１ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト５とした。
（調製例６）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．４６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．２０ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）３．３８ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）１．４５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．１１ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、バナジウム（製品番号：１２２３４，Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．０１ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト６とした。
（調製例７）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．４６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．２０ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）３．３８ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）１．４５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．１１ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、アルミニウム（製品番号：４５０３１、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．０１ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト７とした。
（調製例８）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．４６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．２０ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）３．３９ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）１．４５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．１１ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、アンチモン（和光純薬工業株式会社製）０．０１ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト８とした。
（調製例９）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．４６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．２０ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）３．３９ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）１．４５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．１１ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、ニッケル（ＦＵＫＵＤＡ　ＭＥＴＡＬ　ＦＯＩＬ　＆　ＰＯＷＤＥＲ　ＣＯ．，ＬＴＤ．社製）０．０１ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト９とした。
（調製例１０）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．４６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．２０ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）３．３９ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）１．４５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．１１ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、ニッケル（ＦＵＫＵＤＡ　ＭＥＴＡＬ　ＦＯＩＬ　＆　ＰＯＷＤＥＲ　ＣＯ．，ＬＴＤ．社製）０．００５ｇと、亜鉛（製品番号：１３７８９、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．００５ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１０とした。
（調製例１１）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．２５ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．１１ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）１．８３ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．７５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、亜鉛（製品番号：１３７８９、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．００３ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１１とした。
（調製例１２）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．２５ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．１１ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）１．８３ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．７５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、亜鉛（製品番号：１３７８９、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．００５ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１２とした。
（調製例１３）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．２５ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．１１ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）１．８４ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．７５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、亜鉛（製品番号：１３７８９、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．０１３ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１３とした。
（調製例１４）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．２５ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．１１ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）１．８３ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．７５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、亜鉛（製品番号：１３７８９、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．０２７ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１４とした。
（調製例１５）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．２５ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．１１ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）１．８４ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．７５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、亜鉛（製品番号：１３７８９，　Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．０５４ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１５とした。
（調製例１６）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．２５ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．１１ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）１．８３ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．７５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、亜鉛（製品番号：１３７８９、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．１４ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１６とした。
（調製例１７）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．０６ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＨＴ―１４（三井金属鉱業株式会社製）０．６０ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．２６ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０２ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、銀粉（ＡｇＣ－２３９、福田金属箔粉工業株式会社製）０．００１２ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１７とした。
（調製例１８）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．０６ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＨＴ―１４（三井金属鉱業株式会社製）０．６２ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．２７ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０２ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、銀粉（ＡｇＣ－２３９、福田金属箔粉工業株式会社製）０．００２７ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１８とした。
（調製例１９）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．０６ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＨＴ―１４（三井金属鉱業株式会社製）０．６０ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．２６ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０２ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、銀粉（ＡｇＣ－２３９、福田金属箔粉工業株式会社製）０．００５０ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト１９とした。
（調製例２０）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．０６ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＨＴ―１４（三井金属鉱業株式会社製）０．６２ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．２７ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０２ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、銀粉（ＡｇＣ－２３９、福田金属箔粉工業株式会社）０．０１０ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト２０とした。
（調製例２１）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．０６ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＨＴ―１４（三井金属鉱業株式会社製）０．６１ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．２６ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０２ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、銀粉（ＡｇＣ－２３９、福田金属箔粉工業株式会社）０．０５０ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト２１とした。
（調製例２２）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．２５ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．１１ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）１．８４ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．７５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、亜鉛（製品番号：１３７８９、Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．３５ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト２２とした。
（調製例２３）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．２５ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．１１ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）１．８４ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．７５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。その後、亜鉛（製品番号：１３７８９，　Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ社製）０．５０ｇと混合液をメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。この混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト２３とした。
（調製例２４）
　分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）０．２５ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）０．１１ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製）１．８４ｇと、マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（フレーク状、三井金属鉱業株式会社製）０．７５ｇと、ラウリン酸（和光純薬工業株式会社製）０．０６ｇをメノウ乳鉢で乾燥粉がなくなるまで混練し、混合液をポリ瓶に移した。密栓をしたポリ瓶を、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。次に、混合液を超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分間処理した。次いで、密栓したポリ瓶を自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔａｒｙ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｘｅｒ　ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｍｉｎ－１（２０００回転／分）で２分間撹拌した。
　この混合液を接合用銅ペースト２４とした。
＜接合体の製造＞
（実施例１～２１）
　接合用銅ペースト１～２１を用いて、以下の方法に従って接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
　１９ｍｍ×２５ｍｍのニッケルめっきされた銅板（厚み：３ｍｍ）上に３ｍｍ×３ｍｍ正方形の開口を３行３列有するステンレス製のメタルマスク（厚さ：１００μｍ）を載せ、メタルスキージを用いたステンシル印刷により接合用銅ペーストを塗布した。塗布した接合用銅ペースト上に、３ｍｍ×３ｍｍの被着面が金めっきされたシリコンチップ（厚み：４００μｍ）を載せ、ピンセットで軽く押さえた。これをチューブ炉（株式会社エイブイシー製）にセットし、アルゴンガスを３Ｌ／ｍｉｎで流して空気をアルゴンガスに置換した。その後、水素ガスを３００ｍｌ／ｍｉｎで流しながら、３０分間昇温した。昇温後、最高到達温度２５０℃、最高到達温度保持時間６０分間の条件で焼結処理して、ニッケルめっきされた銅板と金めっきされたシリコンチップとを接合した接合体を得た。焼結後、２００℃まで３０分で冷却し、その後アルゴンガスを０．３Ｌ／ｍｉｎに換えて冷却し、５０℃以下で接合体を空気中に取り出した。
（実施例２２）
　接合用銅ペースト１２を用いて、以下の方法に従って接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
　１９ｍｍ×２５ｍｍのニッケルめっきされた銅板（厚み：３ｍｍ）上に３ｍｍ×３ｍｍ正方形の開口を３行３列有するステンレス製のメタルマスク（厚さ：１００μｍ）を載せ、メタルスキージを用いたステンシル印刷により接合用銅ペーストを塗布した。塗布した接合用銅ペースト上に、３ｍｍ×３ｍｍの被着面がニッケルめっきされたシリコンチップ（厚み：４００μｍ）を載せ、ピンセットで軽く押さえた。これをチューブ炉（株式会社エイブイシー製）にセットし、アルゴンガスを３Ｌ／ｍｉｎで流して空気をアルゴンガスに置換した。その後、水素ガスを３００ｍｌ／ｍｉｎで流しながら、３０分間昇温した。昇温後、最高到達温度２５０℃、最高到達温度保持時間６０分間の条件で焼結処理して、ニッケルめっきされた銅板とニッケルめっきされたシリコンチップとを接合した接合体を得た。焼結後、２００℃まで３０分で冷却し、その後アルゴンガスを０．３Ｌ／ｍｉｎに換えて冷却し、５０℃以下で接合体を空気中に取り出した。
（実施例２３）
　接合用銅ペースト１２を用いて、以下の方法に従って接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
　１９ｍｍ×２５ｍｍのニッケルめっきされた銅板（厚み：３ｍｍ）上に３ｍｍ×３ｍｍ正方形の開口を３行３列有するステンレス製のメタルマスク（厚さ：１００μｍ）を載せ、メタルスキージを用いたステンシル印刷により接合用銅ペーストを塗布した。塗布した接合用銅ペースト上に、３ｍｍ×３ｍｍの被着面がニッケルめっきされたシリコンチップ（厚み：４００μｍ）を載せ、ピンセットで軽く押さえた。これをチューブ炉（株式会社エイブイシー製）にセットし、アルゴンガスを３Ｌ／ｍｉｎで流して空気をアルゴンガスに置換した。その後、水素ガスを３００ｍｌ／ｍｉｎで流しながら、３０分間昇温した。昇温後、最高到達温度３００℃、最高到達温度保持時間６０分間の条件で焼結処理して、ニッケルめっきされた銅板とニッケルめっきされたシリコンチップとを接合した接合体を得た。焼結後、２００℃まで３０分で冷却し、その後アルゴンガスを０．３Ｌ／ｍｉｎに換えて冷却し、５０℃以下で接合体を空気中に取り出した。
（実施例２４）
　接合用銅ペースト１２を用いて、以下の方法に従って接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
　１９ｍｍ×２５ｍｍのニッケルめっきされた銅板（厚み：３ｍｍ）上に３ｍｍ×３ｍｍ正方形の開口を３行３列有するステンレス製のメタルマスク（厚さ：１００μｍ）を載せ、メタルスキージを用いたステンシル印刷により接合用銅ペーストを塗布した。塗布した接合用銅ペースト上に、３ｍｍ×３ｍｍの被着面が金めっきされたシリコンチップ（厚み：４００μｍ）を載せ、ピンセットで軽く押さえた。これをチューブ炉（株式会社エイブイシー製）にセットし、アルゴンガスを３Ｌ／ｍｉｎで流して空気をアルゴンガスに置換した。その後、水素ガスを３００ｍｌ／ｍｉｎで流しながら、３０分間昇温した。昇温後、最高到達温度３００℃、最高到達温度保持時間６０分間の条件で焼結処理して、ニッケルめっきされた銅板とニッケルめっきされたシリコンチップとを接合した接合体を得た。焼結後、２００℃まで３０分で冷却し、その後アルゴンガスを０．３Ｌ／ｍｉｎに換えて冷却し、５０℃以下で接合体を空気中に取り出した。
（実施例２５）
　接合用銅ペースト１２を用いて、以下の方法に従って接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
　１９ｍｍ×２５ｍｍの銅板（厚み：３ｍｍ）上に３ｍｍ×３ｍｍ正方形の開口を３行３列有するステンレス製のメタルマスク（厚さ：１００μｍ）を載せ、メタルスキージを用いたステンシル印刷により接合用銅ペーストを塗布した。塗布した接合用銅ペースト上に、３ｍｍ×３ｍｍの被着面が金めっきされたシリコンチップ（厚み：４００μｍ）を載せ、ピンセットで軽く押さえた。これをチューブ炉（株式会社エイブイシー製）にセットし、アルゴンガスを３Ｌ／ｍｉｎで流して空気をアルゴンガスに置換した。その後、水素ガスを３００ｍｌ／ｍｉｎで流しながら、３０分間昇温した。昇温後、最高到達温度３００℃、最高到達温度保持時間６０分間の条件で焼結処理して、ニッケルめっきされた銅板とニッケルめっきされたシリコンチップとを接合した接合体を得た。焼結後、２００℃まで３０分で冷却し、その後アルゴンガスを０．３Ｌ／ｍｉｎに換えて冷却し、５０℃以下で接合体を空気中に取り出した。
（実施例２６）
　接合用銅ペースト１２を用いて、以下の方法に従って接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
　１９ｍｍ×２５ｍｍのニッケルめっきされた銅板（厚み：３ｍｍ）上に３ｍｍ×３ｍｍ正方形の開口を３行３列有するステンレス製のメタルマスク（厚さ：１００μｍ）を載せ、メタルスキージを用いたステンシル印刷により接合用銅ペーストを塗布した。塗布した接合用銅ペースト上に、３ｍｍ×３ｍｍの被着面が銀めっきされたシリコンチップ（厚み：４００μｍ）を載せ、ピンセットで軽く押さえた。これをチューブ炉（株式会社エイブイシー製）にセットし、アルゴンガスを３Ｌ／ｍｉｎで流して空気をアルゴンガスに置換した。その後、水素ガスを３００ｍｌ／ｍｉｎで流しながら、３０分間昇温した。昇温後、最高到達温度３００℃、最高到達温度保持時間６０分間の条件で焼結処理して、ニッケルめっきされた銅板とニッケルめっきされたシリコンチップとを接合した接合体を得た。焼結後、２００℃まで３０分で冷却し、その後アルゴンガスを０．３Ｌ／ｍｉｎに換えて冷却し、５０℃以下で接合体を空気中に取り出した。
（比較例１～３）
　接合用銅ペースト２２～２４を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法により、接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
（比較例４）
　接合用銅ペースト２４を用いたこと以外は、実施例２４と同様の方法により、接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
（比較例５）
　接合用銅ペースト２４を用いたこと以外は、実施例２３と同様の方法により、接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
（比較例６）
　接合用銅ペースト２４を用いたこと以外は、実施例２５と同様の方法により、接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
（比較例７）
　接合用銅ペースト２４を用いたこと以外は、実施例２６と同様の方法により、接合体を製造した。接合体のダイシェア強度は、後述する方法により測定した。
＜測定方法＞
（ダイシェア強度）
　接合体の接合強度は、ダイシェア強度により評価した。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、デイジ・ジャパン株式会社製）を用い、測定スピード５ｍｍ／ｍｉｎ、測定高さ５０μｍでシリコンチップを水平方向に押し、接合体のダイシェア強度を測定した。８個の接合体を測定した値の平均値をダイシェア強度とした。
（５０％体積平均粒径）
　島津ナノ粒子径分布測定装置（ＳＡＬＤ－７５００ｎａｎｏ、株式会社島津製作所製）と付属のソフトウェア（ＷｉｎｇＳＡＬＤＩＩ－７５００－　ｆｏｒ　Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｖ３．、株式会社島津製作所製）を用いて、以下の（１）～（５）に従って５０％体積平均粒径を測定した。
（１）ソフトウェアの設定
　測定装置付属のパソコンでＷｉｎｇＳＡＬＤＩＩ－７５００－　ｆｏｒ　Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｖ３．１を起動し，マニュアルを押し装置の初期化を行った。初期化が終わった後に、保存ファイル名を指定し「次へ」をクリックし、測定条件及び粒子径分布計算条件を以下のように設定し、「次へ」をクリックした。
　（測定条件）
・回折／散乱光の検出
平均回数（測定回数：１）：１２８、測定回数：１、測定間隔（秒）：２
・測定吸光範囲
最大値：０．２、最小値：０
・ブランク領域／測定領域
ブランク測定許容変動最大値：１５０、測定最適範囲（ＭＡＸ）：４５０００、測定最適範囲（ＭＩＮ）：１５０００
　（粒子径分布計算条件）
屈折率の選択：参照試料／純金属／半導体等（固体値）
サンプルの物質：４　Ｃｏｐｐｅｒ（銅）
屈折率の選択：１．１８－２．２１、「側方／後方センサーを評価する」にチェックを入れた
（２）ブランク測定
　島津ナノ粒子径分布測定装置ＳＡＬＤ－７５００ｎａｎｏ用回分セル（ＳＡＬＤ－ＢＣ７５、株式会社島津製作所製）をＳＡＬＤ－７５００ｎａｎｏに取り付けて測定を行った。ＳＡＬＤ－ＢＣ７５に付属のロート付き回分セル（部品番号Ｓ３４７－６１０３０－４１、株式会社島津製作所製、以下「回分セル」という。）内にα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）を回分セルの２つの標線の間に収まるようにスポイトで滴下した。
ＷｉｎｇＳＡＬＤＩＩ－７５００－　ｆｏｒ　Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｖ３．の画面上から「診断」、「調整」を選択し、位置センサー出力が装置許容範囲内であることを確認した。
「キャンセル」をクリックし元の画面に戻り、ブランク測定を選択し測定を行った。
（３）測定溶液の調製
　ＳＡＬＤ－ＢＣ７５に付属の回分セルホルダ（部品番号Ｓ３４７－６２３０１、株式会社島津製作所製）のかくはんレバー上に測定したい接合用銅ペーストを２ｍｇ載せ、ロート付き回分セルにセットした。次に、ＷｉｎｇＳＡＬＤＩＩ－７５００－ｆｏｒ　Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｖ３．の画面上から「スターラ」を選択し、１５分間撹拌を行った。
（４）測定
　撹拌後、ＷｉｎｇＳＡＬＤＩＩ－７５００－ｆｏｒ　Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｖ３．の画面上から「測定」を選択し測定を行った。（１）～（４）の操作を４回繰り返し、４回測定した。
（５）統計
　ＷｉｎｇＳＡＬＤＩＩ－７５００－ｆｏｒ　Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｖ３．を起動し、「開く」をクリックし、測定したファイルを選択し、ＷｉｎｇＳＡＬＤＩＩ－７５００－ｆｏｒ　Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｖ３．の画面上に測定データを表示した。「重ね描き」をクリックし、画面下段に５０．０００％径を表示し、４回の測定値の平均値を５０％体積平均粒径とした。
　実施例及び比較例の測定結果を、表１～６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　実施例及び比較例を比較すると、第二の粒子の含有量がダイシェア強度に影響を与えていることが分かる。第二の粒子を含む実施例の接合用銅ペーストによれば、無加圧且つ３００℃以下の比較的低温な条件で、ダイシェア強度に優れた接合体を得ることができた。特に、被着面に金、銀等の貴金属を含む接合体において、このような効果が顕著に見られた。これは、銅以外の金属を含む第二の粒子が焼結助剤として働き、複数種の金属が固溶又は分散した焼結体を得ることができるため、焼結体の降伏応力、疲労強度等の機械的な特性が改善され、貴金属を含む被着面に対してもダイシェア強度及び接続信頼性が向上したと考えられる。
（断面モルフォロジ観察）
　接合体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、リファインテック株式会社製）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時間放置して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、リファインテック株式会社製）をつけたリファインソー・ロー（ＲＣＡ－００５、リファインテック株式会社製）を用い、注形した接合体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、リファインテック株式会社製）をつけた研磨装置（Ｒｅｆｉｎｅ　Ｐｏｌｉｓｈｅｒ　Ｈｖ、リファインテック株式会社製）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、更に余分な注形樹脂を削りＣＰ（クロスセクションポリッシャ）加工機にかけられるサイズに仕上げた。切削加工したサンプルをＣＰ加工機（ＩＭ４０００、株式会社日立製作所製）で加速電圧６ｋＶ、アルゴンガス流量０．０７～０．１ｃｍ３／ｍｉｎ、処理時間２時間の条件でクロスセクションポリッシングを行って断面加工を行った。断面にスパッタ装置（ＩＯＮ　ＳＰＵＴＴＥＲ、株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を用いて白金を１０ｎｍの厚みでスパッタしてＳＥＭ観察用のサンプルとし、このＳＥＭ用サンプルをＳＥＭ装置（ＥＳＥＭ　ＸＬ３０、Ｐｈｉｌｉｐｓ社製）により、接合体の断面を印加電圧１０ｋＶで観察した。
　図３には、実施例１２の接合体の断面のＳＥＭ像を示す。図４には比較例１の接合体の断面のＳＥＭ像を示す。図３から、適切な量の第二の粒子を含む接合用銅ペーストの焼結体は、マイクロ銅粒子１０とサブマイクロ銅粒子１１が適度に配向して焼結しており、金めっきされたシリコンチップ９と接合できていることがわかる。また図４から、銅以外の金属を含む第二の粒子の量が過剰である場合、マイクロ銅粒子１０及びサブマイクロ銅粒子１１の焼結性が低下し、焼結体に隙間が生じ、良好なダイシェア強度が得られないと考えられる。
　本発明は、貴金属が含まれる被着面を備える半導体素子を無加圧で接合する場合であっても、充分な接合強度を得ることができる接合用銅ペーストを提供することができる。本発明は更に、接合用銅ペーストを用いる接合体の製造方法及び半導体装置の製造方法、並びに接合体及び半導体装置を提供することができる。
１…接合用銅ペーストの焼結体、２…第一の部材、３…第二の部材、５ａ、５ｂ…リードフレーム、６…ワイヤ、７…モールドレジン、８…半導体素子、９…金めっきされたシリコンチップ、１０…マイクロ銅粒子、１１…サブマイクロ銅粒子、１００…接合体、１１０…半導体装置。

Claims (17)

  1. 　銅粒子と、銅以外の金属元素を含む第二の粒子と、分散媒とを含む接合用銅ペーストであって、
    　前記銅粒子が、体積平均粒径が０．１２μｍ以上０．８μｍ以下であるサブマイクロ銅粒子と、体積平均粒径が２μｍ以上５０μｍ以下であるマイクロ銅粒子とを含み、
    　前記サブマイクロ銅粒子の含有量及び前記マイクロ銅粒子の含有量の合計が、前記銅粒子及び前記第二の粒子の質量の合計を基準として、８０質量％以上であり、
    　前記サブマイクロ銅粒子の含有量が、前記サブマイクロ銅粒子の質量及び前記マイクロ銅粒子の質量の合計を基準として、３０質量％以上９０質量％以下であり、
    　前記第二の粒子の含有量が、前記銅粒子及び前記第二の粒子の質量の合計を基準として、０．０１質量％以上１０質量％以下である、接合用銅ペースト。
  2. 　前記第二の粒子が、金属粒子である、請求項１に記載の接合用銅ペースト。
  3. 　前記金属粒子が、亜鉛、銀、金、白金、スズ、インジウム、バナジウム、アルミニウム、ニッケル、アンチモン、及びパラジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む、請求項２に記載の接合用銅ペースト。
  4. 　前記金属粒子が、亜鉛、銀、スズ、インジウム、及びバナジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む、請求項２に記載の接合用銅ペースト。
  5. 　前記金属粒子が亜鉛粒子である、請求項２に記載の接合用銅ペースト。
  6. 　前記亜鉛粒子のアスペクト比が４以上である、請求項５に記載の接合用銅ペースト。
  7. 　前記金属粒子を２種以上含む、請求項２～６のいずれか一項に記載の接合用銅ペースト。
  8. 　前記第二の粒子が、脂肪酸金属塩粒子である、請求項１に記載の接合用銅ペースト。
  9. 　前記脂肪酸金属塩粒子が、炭素数８以上１８以下の脂肪酸と、銀、ニッケル、又は亜鉛との脂肪酸金属塩を含む、請求項８に記載の接合用銅ペースト。
  10. 　前記脂肪酸金属塩粒子が、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸銀、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸ニッケル、及びオクチル酸亜鉛からなる群から選択される少なくとも１種の脂肪酸金属塩を含む、請求項８に記載の接合用銅ペースト。
  11. 　前記第二の粒子の体積平均粒径が１５０μｍ以下である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の接合用銅ペースト。
  12. 　無加圧接合用である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の接合用銅ペースト。
  13. 　第一の部材、該第一の部材の自重が働く方向側に、請求項１～１２のいずれか一項に記載の接合用銅ペースト、及び第二の部材がこの順に積層されている積層体を用意し、前記接合用銅ペーストを、前記第一の部材の自重、又は前記第一の部材の自重及び０．０１ＭＰａ以下の圧力を受けた状態で焼結する工程を備え、
    　前記第一の部材及び前記第二の部材の少なくとも一方が半導体素子である、半導体装置の製造方法。
  14. 　前記焼結する工程における焼結温度が３００℃以下である、請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 　第一の部材と、第二の部材と、前記第一の部材と前記第二の部材とを接合する請求項１～１２のいずれか一項に記載の接合用銅ペーストの焼結体と、を備える、接合体。
  16. 　前記第一の部材及び前記第二の部材の少なくとも一方が、前記焼結体と接する面に、銀、金、白金及びパラジウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む、請求項１５に記載の接合体。
  17. 　第一の部材と、第二の部材と、前記第一の部材と前記第二の部材とを接合する請求項１～１２のいずれか一項に記載の接合用銅ペーストの焼結体と、を備え、
    　前記第一の部材及び前記第二の部材の少なくとも一方が半導体素子である、半導体装置。
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