金属接合方法技术

本发明专利技术提供一种金属接合方法，在覆盖第一基体材料部(12)(铜)的第一覆膜部(14)(氧化铜)和覆盖第二基体材料部(22)(铜)的第二覆膜部(24)(氧化铜)之间，填充第一覆膜部(14)的氧化铜及第二覆膜部(24)的氧化铜熔析的溶液(30)，使构成第一覆膜部(14)及第二覆膜部(24)的氧化铜在溶液(30)中熔析。通过使用冲压机以提高溶液(30)压力的方式对第一被接合部(10)和第二被接合部(20)一边加压一边在200℃～300℃较低温度条件下加热，来去除溶液(30)中铜以外的成分并使铜析出，通过析出的铜接合第一基体材料部(12)和第二基体材料部(22)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及,进ー步具体涉及铜与铜的接合方法。
技术介绍
在半导体芯片的元件电极表面、构成配线基板的配线层等中，作为导电性材料广泛使用铜。目前，作为将半导体芯片的元件电极等第二被接合部件与配线基板的配线层等第一被接合部件电连接的，已知有使用焊料对接合面进行焊料接合的方法、将接合面加热到高温并在加压下接合的方法、在真空中通过离子照射等使接合面活化而接合的方法等。专利文献I :特开2003-100811号公报 在使用焊料将铜彼此接合的方法中，在铜与焊料的接合界面产生Cu-SN合金。Cu-SN合金由于电阻较大且缺乏延展性，因此存在接合部分的电特性及连接可靠性降低的课题。在将接合面加热到高温并通过加压来接合的方法中，可能对配线基板及半导体芯片产生加热和加压引起的损伤。另外，在真空中使接合面活化而接合的方法中，需要真空装置等大規模的设备，因此增加成本是不可避免的。
技术实现思路
本专利技术是鉴于所述课题而研发的，其目的在于提供能够确保连接可靠性的同时在较低温度下通过简单的方法接合铜彼此的技木。本专利技术的ー实施方式为。该的特征在于，包括准备具有第一基体材料部和第一覆膜部的第一被接合部和具有第二基体材料部和第二覆膜部的第二被接合部的エ序，第一基体材料部由以铜为主成分的金属构成，第一覆膜部由以覆盖第一基体材料部表面的氧化铜为主成分的氧化物构成，第二基体材料部由以铜为主成分的金属构成，第二覆膜部由以覆盖第二基体材料部表面的氧化铜为主成分的氧化物构成；在第一覆膜部和第二覆膜部之间填充溶液，使得在第一被接合部的最表面及第ニ被接合部的最表面，分别露出以第一基体材料部的铜为主成分的金属及以第二基体材料部的铜为主成分的金属的エ序，在该溶液中熔析以第一覆膜部的氧化铜为主成分的氧化物及以第二覆膜部的氧化铜为主成分的氧化物；对第一被接合部和第二被接合部进行加压以缩小第一被接合部和第二被接合部之间距离的エ序；在对第一被接合部和第二被接合部进行加压的状态下，通过加热接合第一被接合部的铜和第二被接合部的铜的エ序。根据该实施方式的，不使用真空装置等大規模设备就可以在较低温度条件下接合铜彼此。通过第一覆膜部及第ニ覆膜部在溶液中熔析，在第一被接合部及第ニ被接合部的接合面分别露出铜，換言之，第一被接合部及第ニ被接合部的接合面被活化。在第一被接合部的接合面和第二被接合部的接合面被活化后，通过析出铜进行接合。由此，可以抑制在第一被接合部的接合面和析出铜之间，以及在第二被接合部的接合面和析出铜之间产生空隙或者夹杂副生成物，因此可以提高第一被接合部和第二被接合部的连接可靠性。在上述实施方式的中，也可以进ー步具有使第一被接合部的铜和第ニ被接合部的铜接合后冷却接合部分的エ序。而且，溶液也可以对于铜呈惰性。而且溶液也可以包含与铜形成络合物的配位体。而且，络合物也可以具有加热分解性。而且，溶液也可以是氨水或羧酸水溶液。含于羧酸水溶液的羧酸也可以是多啮配位体。而且，多啮配位体中也可以至少两个配位体对ー个铜离子进行配位。此外，在上述实施方式的中，也可以在第一覆膜部和第二覆膜部之间填充液体之前，还具有从外部对第一被接合部的表面及第ニ接合部的表面施加应カ的エ序。在该情况下，从外部施加应カ的エ序也可以是对第一被接合部的表面及第ニ接合部的表面进行研磨的エ序。需要说明的是，即使将上述各要素适当组合的实施方式，也落在本专利技术要求保护的范围内。根据本专利技术，能够确保连接可靠性的同时在较低温度下通过简单的方法接合铜彼此。附图说明图I是表示实施方式I的的エ序图；图2是表不实施方式I的的エ序图；图3(A)及图3(B)分别是通过实施例I及比较例I的接合方法得到的接合部的SIM照片；图4是在实施例2、比较例2及实施例3的接合方法中施加应カ或进行湿式蚀刻后的第一接合部的剖面SIM像。具体实施例方式下面，參照附图对本专利技术的实施方式进行说明。需要说明的是，在所有附图中，对相同的构成要素标注相同的符号并适当省略说明。(实施方式I)图I及图2是表示实施方式I的的エ序图。參照图I及图2对实施方式I的进行说明。首先，如图I(A)所示，准备第一被接合部10及第ニ被接合部20。第一被接合部10具有由以铜为主成分的金属构成的第一基体材料部12和覆盖第一基体材料部12的接合面侧的表面的第一覆膜部14。而且，第二被接合部20具有由以铜为主成分的金属构成的第ニ基体材料部22和覆盖第二基体材料部22的接合面侧的表面的第二覆膜部24。第一覆膜部14及第ニ覆膜部24均由以氧化铜为主成分的氧化物形成。在此，“以铜为主成分”及“以氧化铜为主成分”的表述中，“主成分”是指铜或氧化铜的含有量大于50%。第一基体材料部12及第ニ基体材料部22只要由以铜为主成分的金属形成即可，对于其形成方式没有特别限制。第一基体材料部12及第ニ基体材料部22也可以是例如由通过溅射法形成于Si基板等基板上的铜构成的堆积层，也可以是通过对铜箔等铜板进行构图而形成的配线层的外部端子部分。具体而言，第一覆膜部14及第ニ覆膜部24是由Cu2O形成的薄膜状的覆膜，其厚度例如为10nm。第一覆膜部14及第ニ覆膜部24可以是有意图地形成的覆膜，也可以是无意图地形成的覆膜。在本实施方式中，第一覆膜部14及第ニ覆膜部24是铜在空气中氧化而形成的自然氧化膜。接着，如图I(B)所示，在第一覆膜部14和第二覆膜部24之间填充第一覆膜部14的氧化铜及第ニ覆膜部24的氧化铜熔析或熔解的溶液30。本实施方式中，溶液30为氨水。 在第一覆膜部14和第二覆膜部24之间填充溶液30时，第一覆膜部14的露出面和第二覆膜部24的露出面的距离例如为I ii m。在室温下放置I分钟左右时，如图I(C)所示，构成第一覆膜部14的氧化铜在溶液30中熔析，第一覆膜部14消失。而且，构成第二覆膜部24的氧化铜在溶液30中熔析，第二覆膜部24消失。通过构成第一覆膜部14及第ニ覆膜部24的氧化铜在溶液30熔析，在第一被接合部10的最表面(接合面侧的露出面)及第ニ被接合部20的最表面(接合面侧的露出面)分别露出构成第一基体材料部12及第ニ基体材料部22的铜。而且，在溶液30中，成为配位体的氨离子和铜离子形成铜络合物。在本实施方式中，认为铜络合物作为用2+表示的加热分解性的四氨合铜络离子(テ卜ラァンミン銅錯ィォン)存在。需要说明的是，由于氨水对于铜为惰性，因此构成第一基体材料部12及第ニ基体材料部22的铜不会与氨水反应而残留。接着，如图2 (A)所示，使用冲压机对第一被接合部10和第二被接合部20进行加压，缩小第一被接合部10和第二被接合部20之间的距离。加压时的压カ例如为IMPa。接着，如图2(B)所示，在对第一被接合部10和第二被接合部20进行了加压的状态下，以200°C 300°C较低温度进行加热，去除溶液30中除铜以外的成分，使铜析出或再结晶化。在本实施方式中，水分因加热而蒸发，并且四氨合铜络离子热分解而使氨成分蒸发。由此，溶液30中铜的比例逐渐提高，并且第一被接合部10的最表面与第二被接合部20的最表面的距离因冲压机的加压而逐渐接近。需要说明的是，也可以在对第一被接合部10和第二被接合部20加压使之接合吋，将冲压机的与第一和/或第二被接合部相接的面预先加热，在该状态下对第一被接合部10和第二被接合部2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤浩一，冈山芳央，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：