Fabrication and optimization of an interconnection substrate

Because of its versatility, dielectric, and electronic properties, an interconnection substrate finds a great application in tactile sensors. Polyimide deposition, multilayer deposition (copper and titanium layers), and structuring the layers deposited one above the other were all used in the fabrication of the interconnection substrate. Three steps are optimized in this thesis in order to improve the interconnection substrate working performance. Firstly, to have good control over the process uniformity and repeatability, specific thicknesses of polymer (Polyimide) were investigated. Where thick films of 7.7µm with controlled uniformity of 2.4% & thin film of 1.0µm thickness at 1.9% of uniformity were successfully developed. Secondly, for good metal interconnections, optimizing the various concentrations of dissolution agents and the oxidizing agents resulted in suitable etching chemistry for copper removal. As a result, 0.5ml HCL, 5.5ml H2O2, 100ml H2O was selected as a suitable etching chemistry for the process. Finally, a new approach was developed to control the sidewall profile of polyimide vias. The new method was the use of LOR layer between the PI and Ti mask in order to avoid undercuts observed in PI layer. Interesting SEM images did not show any overhanging structures. Therefore, it was assumed that using the sacrificial layer, overhanging structure was minimized. However, the process complexity increases.

A causa della sua versatilità e delle proprietà dielettriche ed elettroniche, un substrato di interconnessione trova numerose applicazioni nei sensori tattili. La deposizione di poliimmide (PI), la deposizione multistrato (strati di rame e titanio) e la strutturazione degli strati depositati uno sopra l'altro sono stati tutti utilizzati nella fabbricazione del substrato di interconnessione. In questa tesi, tre passaggi sono ottimizzati al fine di migliorare le prestazioni di lavoro del substrato di interconnessione. In primo luogo, per avere un buon controllo sull'uniformità e la ripetibilità del processo, sono stati studiati gli spessori specifici del polimero (poliimmide). Sono stati sviluppati con successo film spessi di 7,74 µm con uniformità controllata del 2,41% e film sottili di 1.00 µm di spessore con 1,88% di uniformità. In secondo luogo, per buone interconnessioni metalliche, l'ottimizzazione delle varie concentrazioni di agenti di dissoluzione e di agenti ossidanti ha portato ad una soluzione di attacco adatta per la rimozione del rame. Di conseguenza, la composizione di 0,5 ml di HCl, 5,5 ml di H2O2, 100 ml di H2O è stata selezionata come reattivo di attacco adatto per il processo. Infine, è stato sviluppato un nuovo approccio per controllare il profilo del fianco delle vie nella poliimmide. Il nuovo metodo è consistito nell'uso dello strato LOR tra la maschera PI e Ti per evitare i sottosquadri osservati nello strato PI. Interessanti immagini SEM non evidenziavano strutture sporgenti. Pertanto, si è ipotizzato che, utilizzando lo strato sacrificale, la struttura a sbalzo fosse ridotta al minimo. Tuttavia, la complessità del processo aumenta.