Коммутационные проводники

Коммутационные проводники наносятся непосредственно на термические окислы кремния. Минимальная ширина дорожек определяется возможностями литографии и плотностями токов, протекающих через них (от 1 до 4 мкм). В связи с особенностями автоматизированного проектирования и изготовления фотошаблонов изгиб проводников возможен на 90º или 45º. Разводка может быть одноуровневой и многоуровневой. В одноуровневой разводке пересечение проводников устраняется либо прокладкой трасс поверх диффузионных резисторов или методом подныривания.

В этой конструкции сильно легированный n⁺ слой играет роль перемычки в месте пересечения проводников. Подныривающий проводник обязательно должен иметь положительный потенциал относительно подложки. Так как этот участок имеет значительное сопротивление (3÷5 Ом), вносит дополнительную емкость, занимая большую площадь из-за необходимости отдельной изолирующей площади, то диффузионные перемычки используют в исключительных случаях. Диффузионные перемычки неприемлемы в цепях питания и земли. В интегральных схемах с коллекторной изолирующей диффузией нижнего подныривания шина пересечения может сформироваться на этапе изолирующей диффузии на основе скрытого слоя и диффузионного n⁺ слоя.

В таких конструкциях можно создавать не только пересечения проводников, но и целую систему разводки в приповерхностном слое кремния, в том числе шин питания; причем, эти проводники имеют самоизоляцию, что приводит к существенной экономии площади кристалла.

Такая конструкция применяется в матричных БИС. Необходимые соединения элементов матрицы осуществляются на заводе изготовителя в приповерхностном слое, а алюминиевая разводка в соответствии с принципиальной схемой устройства выполняется самим потребителем на поверхности кристалла.

Многоуровневая разводка используется в БИС и позволяет резко сократить площадь кристалла засчет площади, отводимой под разводку. Многоуровневая разводка позволяет также сократить длину межэлементных связей и задержку распространения сигналов.

Для межуровневой металлизации в основном используют алюминий. Изоляция слоев осуществляется обычно при помощи окиси кремния, фосфороселикатного стекла или полиамидного лака (выдерживающий температуру до 400 ºС).

Основная опасность при производстве многослойной разводке - это возможность дефектов диэлектрика и утончения в металлических пленках на ступеньках диэлектрических слоев.

Для устранения дефектов используют двукратное осаждение диэлектрика. Для устранения утончений используют следующие конструктивные меры:

1. отношение толщины окисла к металлу – 1 к 3;

2. сглаживание ступенек в диэлектрике у сквозных отверстий и на пересечении металлических дорожек разных уровней;

3. увеличение толщины металлических проводников более высоких уровней.

Полиамидные пленки имеют высокую механическую и радиационную стойкость и позволяют уменьшить число разрывов металлизации на ступеньках, однако полиамидная пленка дорога, поэтому используется в интегральных схемах повышенной надежности.