発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、研磨などで平滑化処理を行った絶縁基板上の薄い銅板と厚い銅板のいずれも表面が平坦でなく、緩く曲がりくねったうねりがある。図１５は、従来例にかかる金属接合体の接合前の状態を示す断面図である。図１５において、第１金属部３１が厚い銅板であり、第２金属部３２が薄い銅板であり、第１金属部３１、第２金属部３２の表面にうねり３３が存在している。うねり３３の高低差ｈ３は、数μｍ程度、例えば、０．５μｍ〜１０μｍの範囲内である。 ここで、図１６は、表面粗さと破断応力との関係を示すグラフである。図１６において、横軸は、表面粗さＲａを示し、単位はｎｍである。また、縦軸は、破断応力を示し、単位はＭＰａである。ここで、表面粗さＲａとは、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）のことである。また、破断応力とは、材料にせん断応力を与えていき、材料が破断する際の圧力である。図１６は銅板と銅板とを直接接合して、破断応力を測定した結果である。 図１６に示すように、銅板の表面粗さＲａが１２ｎｍから３００ｎｍへと増加すると破断応力は６７ＭＰａから２０ＭＰａへと低下する。高低差ｈ３が数μｍ程度は、表面粗さＲａが２００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度になり、破断応力は２０ＭＰａ以下となる。実用的な接合強度を得るためには、２０ＭＰａより大きな破断応力は必要であり、絶縁基板上の薄い銅板と厚い銅板とを接合させても、十分な接合強度が得られないと推測される。 図１７は、従来例にかかる金属接合体の構成を示す断面図である。図１７は、図１５の第１金属部３１と第２金属部３２とに、矢印Ａ（図１５参照）の方向に圧力を加えて、接合した結果である。図１７に示すように、第１金属部３１の表面のうねりと第２金属部３２の表面のうねりの影響で第１金属部３１と第２金属部３２とが局部的にしか接合されず、第１金属部３１と第２金属部３２との界面に隙間が多く存在し、第１金属部３１と第２金属部３２とが接触する面積が狭くなっている。 このように、従来例では、例えば、第１金属部３１と第２金属部３２との界面において、隙間の割合（以下、隙間率）が５０％より大きい。なお、隙間率は、第１金属部３１と第２金属部３２との界面における単位面積あたりの隙間の割合を百分率で表したものである。また、隙間率は、第１金属部３１と第２金属部３２とが接触する面積／（第１金属部３１と第２金属部３２とが接触する面積＋第１金属部３１と第２金属部３２とが接触しない面積）と表現することもできる。このため、第１金属部３１と第２金属部３２との接合で、十分な接合強度が得られず、さらに、第２金属部３２から第１金属部３１への放熱特性も悪くなる。 なお、第１金属部３１および第２金属部３２の表面にめっき、スパッタリング、蒸着等で平坦化材を積層する表面処理やＣＭＰ（化学機械研磨：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）仕上げにより、表面を平坦化することが可能である。この場合、第１金属部３１と第２金属部３２との接合で、十分な接合強度を得ることができる場合もあるが、製造プロセスが複雑になりコストがかかるという問題がある。 例えば、半導体装置の絶縁基板上の薄い銅板に厚い銅板を接合させた場合、薄い銅板の表面と厚い銅板の表面にうねりがあるため、薄い銅板と厚い銅板との間に隙間が多く存在する。このため、銅板同士の十分な接合強度が得られず、さらに、銅板の放熱特性も悪くなる。 この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、表面にうねりのある金属板を十分な接合強度で接合させ、放熱特性を向上できる金属接合体および金属接合体の製造方法を提供することを目的とする。さらに、この発明は、絶縁基板上に金属接合体を用いて放熱特性を向上した半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明にかかる金属接合体および金属接合体の製造方法によれば、表面にうねりのある金属板を十分な接合強度で接合させ、放熱特性を向上できるという効果を奏する。また、本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、絶縁基板上に金属接合体を用いることで放熱特性を向上できるという効果を奏する。