WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

ЧЕРЕМИСИНОВ АНДРЕЙ АНДРЕЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА

ТРЕХКОЛЛЕКТОРНОГО БИПОЛЯРНОГО

МАГНИТОТРАНЗИСТОРА С НИЗКИМ КОЛЛЕКТОРНЫМ

РАЗБАЛАНСОМ ДЛЯ РАБОТЫ В СЛАБЫХ И

ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

Специальность: 05.27.01 – Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2013

Работа выполнена на кафедре интегральной электроники и микросистем Национального исследовательского университета «МИЭТ»

Научный доктор технических наук, профессор кафедры руководитель: интегральной электроники и микросистем НИУ «МИЭТ»

Королев Михаил Александрович Официальные доктор технических наук, оппоненты: профессор, заведующий кафедрой электроники и наноэлектроники

МИЭМ НИУ ВШЭ

Петросянц Константин Орестович кандидат технических наук, генеральный директор ООО «ИЦНТ»

Крупнов Юрий Анатольевич Ведущая ОАО «НИИТАП»

организация:

Защита состоится «3» декабря 2013 года в 16 часов 00 минут в аудитории 3103 на заседании диссертационного совета Д 212.134.01 при НИУ «МИЭТ» по адресу 124498, г.Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИУ «МИЭТ».

Автореферат разослан «8» октября 2013 года.

Учёный секретарь диссертационного совета:

Доктор технических наук, профессор Крупкина Т.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы За последние полвека исследовано, апробировано и нашло свое серийное применение большое количество датчиков магнитного поля. Используются они как для измерения непосредственно величины и направления магнитного поля, так и для создания более сложных датчиков для регистрации перемещений, датчиков приближений, координаточувствительных датчиков, щелевых датчиков, датчиков угла поворота, скорости вращения, датчиков угла наклона, датчиков измерения тока и многих других. Также они используются для создания бесконтактных пусковых устройств, например в автомобиле. На работу таких устройств не влияют загрязнения и другие факторы, ухудшающие работу контактных развязок.





Основным элементом датчика магнитного поля является преобразователь магнитного поля. Наиболее используемыми в мире для создания датчиков магнитного поля преобразователями магнитного поля являются элементы Холла и магниторезисторы.

Основная доля производимых датчиков магнитного поля приходится на элементы Холла. Достаточно простые в изготовлении, дешевые, они работают в полях от 10-4 до 102 Тл.

Однако сложности при разработке элементов Холла и датчиков на их основе вносят термокомпенсация и остаточное напряжение на выходе.

Магниторезистивный эффект материалов был открыт еще в веке, но активное развитие исследования XIX магниторезистивных элементов началось после открытия в году гигантского магниторезистивного (ГМР) эффекта.

Магниторезисторы чувствительны к слабым полям до 10-9 Тл, но не работают в сильных полях. При создании магниторезистивных элементов необходимо создание сложных многослойных структур, содержащих ферромагнитные пленки. Наличие гистерезиса в магниторезисторах приводит к тому, что необходимо использовать дополнительные элементы для перемагничивания пленок с целью возврата в рабочую точку.

Также присутствует нелинейность выходных характеристик и затруднено интегральное исполнение магниторезисторов с дальнейшей схемой обработки сигнала.

магниторезисторам представляется использование магнитотранзисторов. К достоинствам магнитотранзисторов можно отнести достаточно простое изготовление при использовании стандартной КМОП технологии, работа в широком спектре магнитных полей, высокая чувствительность к магнитному полю, низкие токи потребления, маленькие размеры.

Однако серийное производство датчиков на основе магнитотранзисторов ограничено наличием начального коллекторного разбаланса. Также необходимо увеличивать магниточувствительность, как для увеличения величины дифференциального сигнала с коллекторов, так и для увеличения разрешающей способности. Для создания более сложных датчиков на основе магнитотранзисторов необходимо иметь представление о диапазоне магнитных полей, в котором чувствителен магнитотранзистор, оценить работу в переменном магнитном поле.

Цель диссертационного исследования Основной целью работы являлось исследование и разработка трехколлекторного биполярного магнитотранзистора (3КБМТБК) с высоким значением магниточувствительности и с низким значением начального коллекторного разбаланса, а также исследование его работы в слабых и переменных магнитных полях. Для этого решались следующие задачи:

1) Анализ существующих преобразователей магнитного поля и их применение для создания датчиков магнитного поля и более сложных датчиков на их основе. Оценка существующих видов магнитотранзисторов. Выбор типа магнитотранзистора для дальнейших исследований и улучшения характеристик по следующим критериям:





- возможность применения КМОП технологии;

- максимальная магниточувствительность;

- низкий начальный коллекторный разбаланс.

2) Создание в среде приборно-технологического трехколлекторного биполярного магнитотранзистора и оценка зависимости магниточувствительности от уровня подлегирования поверхности базы и поверхностной рекомбинации.

3) Исследование технологических возможностей снижения начального коллекторного разбаланса и изготовление партии трехколлекторных магнитотранзисторов на основе полученных решений.

магнитотранзисторных структур.

5) Исследование влияния включения p-n перехода базакарман в качестве третьего коллектора в магнитотранзисторе на магниточувствительность.

6) Разработка методики и исследование работы трехколлекторного биполярного магнитотранзистора в слабых магнитных полях.

7) Разработка макета датчика микроперемещений на основе трехколлекторного магнитотранзистора и исследование его работы в диапазоне частот 0,9-1,2 кГц.

Научная новизна 1) Исследование начального разбаланса при различных технологиях создания области базы показало, что низкая концентрация примеси вблизи поверхности, а также создание термического окисла с предварительным газофазным подтравливанием поверхности в среде 3% HCl позволяет снизить начальный коллекторный разбаланс трехколлекторного биполярного магнитотранзистора в 3,3 раза.

2) Впервые исследована работа трехколлекторного биполярного магнитотранзистора в слабых полях до 10-6 Тл.

Установлено, что 3КБМТБК имеет линейную зависимость изменения дифференциального сигнала коллекторов от величины магнитного поля.

3) Исследование внутренних шумов различных магнитотранзисторных структур показало, что создание дополнительного кармана в теле магнитотранзистора и использование его в качестве третьего коллектора приводит к снижению внутренних шумов в 15 раз.

Практическая значимость трехколлекторного биполярного магнитотранзистора (3КБМТБК) с низким разбалансом коллекторных напряжений.

2) Схема включения с использованием третьего коллектора позволяет увеличить магниточувствительность различных структур биполярных магнитотранзисторов в пределах от 3 до 100 раз.

3) Экспериментально подтверждено, что максимальная магниточувствительность трехколлекторного биполярного магнитотранзистора достигается при одинаковом потенциале на базе и на кармане (третьем коллекторе).

магнитотранзисторов в слабых магнитных полях с учетом начального разбаланса коллекторных напряжений. Показана возможность использования трехколлекторного биполярного магнитотранзистора в качестве датчика магнитного поля Земли.

5) Разработана и получена микросистема мехатронного магнитотранзисторным преобразователем магнитного поля для контроля линейных микроперемещений.

магнитотранзисторов в переменном магнитном поле с помощью микромеханической системы на основе кремниевой балки.

На защиту выносятся трехколлекторного биполярного магнитотранзистора с низким значением начального разбаланса коллекторных напряжений.

2) Методика исследования магнитотранзисторов в слабых магнитных полях с учетом влияния начального разбаланса коллекторных напряжений.

3) Методика исследования магнитотранзисторов в переменном магнитном поле с помощью микромеханической структуры на основе балки.

Апробация результатов работы Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1) IX научно-техническая конференция «Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА», Звенигород, Россия, 2010.

«Микроэлектроника и информатика–2011», Москва, Зеленоград, Россия, 2011.

3) IEEE 12th International Conference and Seminar of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM 2011), Erlagol, Altai, Russia, 2011.

4) 2-я Международная конференция «Технологии микро- и наноэлектроники в микро- и наносистемной технике», Москва, Зеленоград, Россия, 2011.

«Микроэлектроника и информатика–2012» Москва, Зеленоград, Россия, 2012.

6) 2nd International Conference on Materials and Applications for Sensors and Transducers (IC-MAST 2012), Budapest, Hungary, 2012.

Nanoelectronics – 2012” (ICMNE-2012), Zvenigorod, Russia, 2012.

конференция «Технологии микро- и наноэлектроники в микро- и наносистемной технике. Микроэлектроника и пассивная электронная компонентная база», Москва, Зеленоград, Россия, 2012.

техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика–2013» Москва, Зеленоград, Россия, 2013.

10) IEEE XXXIII International Scientific Conference Electronics and Nanotechnology, Kyiv, Ukraine, 2013.

Результаты диссертации опубликованы в 17 печатных работах, из которых 9 статей, в том числе 7 статей в изданиях, входящих в перечень ВАК, 8 тезисов докладов. Имеется 1 электронная публикация. По теме диссертации получены патент и 1 свидетельство об официальной регистрации топологии ИМС.

Структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 133 страницы текста, включая 8 таблиц, рисунков и список литературы из 81 наименования. В приложении приведены акты внедрения результатов работы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи диссертационного исследования.

В 1 главе проводится обзор существующих типов преобразователей магнитного поля, используемых в изделиях микромагнитоэлектроники. Показано, что датчики Холла и разрешающую способность, высокий уровень токопотребления, разброс чувствительности. Обоснован выбор магнитотранзистора в роли магниточувствительного элемента. Анализ ранее разработанных видов и структур магнитотранзисторов показал, что для реализации поставленной задачи больше всего подходит двухколлекторный латеральный биполярный магнитотранзистор с базой в кармане (БМТБК). Он обладает наибольшей магниточувствительностью, меньшим начальным коллекторным разбалансом, линейным выходом среди других видов магнитотранзисторов. Сделан вывод о необходимости улучшения технологии изготовления БМТБК для дальнейшего увеличения магниточувствительности и уменьшения начального разбаланса напряжений на коллекторах. В литературе встречается мало информации о диапазоне магнитных полей, в котором работают магнитотранзисторы. Необходимым также является исследование магнитотранзисторов в переменном магнитном поле для дальнейшей интеграции в датчики перемещения, угла наклона, скорости вращения.

2 глава посвящена разработке трехколлекторного биполярного магнитотранзистора(3КБМТБК), обладающего высокой магниточувствительностью и обладающим низким значением начального коллекторного разбаланса.

биполярного магнитотранзистора с базой в кармане в программе приборно-технологического моделирования Sentaurus.

Исследовалось влияние поверхностного подлегирования области базы и скорости поверхностной рекомбинации на относительную магниточувствительности использовалось следующее выражение:

где I к2, I к1 – токи коллекторов, B –магнитная индукция.

Дифференциальная чувствительность по току определялась при напряжении на коллекторах U К1 =U К2 =1,5 В и переменном смещении, подаваемом на контакты базы и кармана при магнитной индукции B= 0,12 Тл.

Рис. 1. Зависимость относительной токовой магниточувствительности S транзистора от напряжения база-эмиттер U бэ при легировании p+охраны D B =100 мкКл/см2 и поверхностной рекомбинации S sur =1000 см/с Результаты расчетов представлены на рис. 1. Ограничение тока коллектора слоем подлегирования приводит к сдвигу начала появления чувствительности и его росту при более высоком уровне инжекции. При этом из полученных характеристик видно, что на величину магниточувствительности поверхностная рекомбинация практически не влияет.

магнитотранзисторов, помимо магниточувствительности, является начальный коллекторный разбаланс. Данный параметр невозможно оценить с помощью программ приборнотехнологического моделирования. Необходимо создание тестовых кристаллов биполярных магнитотранзисторов.

Одним из возможных путей снижения начального коллекторного разбаланса является уменьшение поверхностной рекомбинации в области базы между эмиттером и коллекторами.

Проведена оптимизация технологии для уменьшения плотности поверхностных состояний на границе Si-SiO 2 в области базы.

Выращивание термического окисла – многоступенчатый процесс, включающий кроме роста окисла, подготовку поверхности, и отжиг в конце создания окисла. Большую роль на плотность поверхностных состояний оказывает подготовка поверхности.

Необходимым условием является предварительная отмывка пластин. После загрузки пластин в диффузионную печь и предварительного набора температуры происходит газофазное подтравливание поверхности в среде HCl 3% для уменьшения концентрации на поверхности щелочных металлов (K, Na), которые влияют на плотность поверхностных состояний.

На рис. 2 представлены вольт-фарадные характеристики слоев SiO 2, полученных с использованием газофазного подтравливания поверхности в HCl 3 % и без него. Плотность поверхностных состояний определялась с помощью дифференциального метода Термана:

где ox -относительная диэлектрическая проницаемость SiO 2, o - диэлектрическая постоянная, d ox - толщина диэлектрика, VG exp - экспериментальное напряжение на затворе, VGth - теоретическое напряжение на затворе, s - поверхностный потенциал.

Рис. 2. Вольт-фарадные характеристики МДП-структур на кремнии pтипа: 1 – с предварительным газофазным подтравливанием поверхности в HCl 3%, 2 - без предварительного подтравливания, 3 – с предварительным подтравливанием + ТЭОС (0,65 мкм).

Измерения показали, что предварительное газофазное подтравливание поверхности позволяет снизить плотность поверхностных состояний в 2 раза. Также необходимо было оценить изменение плотности поверхностных состояний после последующей операции осаждения тетраэтоксисилана (ТЭОС) в маршруте изготовления биполярных латеральных магнитотранзисторов. В результате измерений выяснилось, что дальнейшее осаждение ТЭОСа не вносит существенных изменений в плотность поверхностных состояний.

Проведена разработка структуры топологии и маршрута изготовления трехколлекторных биполярных магнитотранзисторов, исходя из полученных ранее результатов моделирования и отработки технологических процессов, с высокой магниточувствительностью и низким начальным коллекторным разбалансом.

Структура магнитотранзистора 3КБМТБК представлена на рис. 3:

Рис. 3. Трехколлекторный биполярный магнитотранзистор партии В подложке p-типа (КДБ-12) создается с помощью ионной имплантации и последующей разгонки фосфора создается карман n-типа глубиной 10 мкм. Далее создается область базы p-типа глубиной 2,3 мкм с помощью ионной имплантации с последующей разгонкой. Для уменьшения дефектности поверхности и поверхностной рекомбинации в области базы проводится термическое окисление 0,1 мкм с предварительным газофазным подтравливанием поверхности в среде HCl 3%. Затем осаждается и уплотняется ТЭОС 0,65 мкм. В структуре SiO +ТЭОС вытравливаются по фотолитографической маске окна для создания электродов подложки, кармана (третьего коллектора), коллекторов, базы, эмиттера. Далее с помощью ионной имплантации в одном процессе создаются электроды n-типа:

карман (третий коллектор, коллекторов, эмиттера). Так же в одном процессе создаются электроды p-типа: подложка, база.

осаждается и уплотняется ТЭОС 0,65 мкм. Потом вскрываются контактные окна к электродам и напыляется Al+Si 1 мкм. В конце структура пассивируется фосфоросиликатным стеклом (ФСС) 0,65 мкм + ТЭОС 0,65 мкм, и вскрываются контактные окна к контактным площадкам.

Для определения начального коллекторного разбаланса использовалась схема с общим эмиттером (ОЭ). Напряжение питания 9В. Входное напряжение выбиралось таким образом, чтобы обеспечить максимальную магниточувствительность магнитотранзисторов.

магнитотранзисторов партии 832-01, проводилось измерение разбаланса партии 83-01. Структура магнитотранзисторов партии магнитотранзисторов обладает рядом отличий от магнитотранзисторов партии 832-01:

- наличие поверхностного подлегирования в областях между коллектором и базой, базой и эмиттером;

- отсутствием кармана (3-го коллектора);

- диэлектрик между областями электродов создавался по технологии локального окисления.

Рис. 4. Структура магнитотранзистора партии 83-01.

Результаты исследования начального коллекторного разбаланса представлены на рис. 5. Производилась выборка магнитотранзисторов из каждой партии, и измерялся начальный коллекторный разбаланс.

140 dU, мВ Рис. 5. Начальный коллекторный разбаланс dU в партиях 832-01 и 83Сплошными линиями обозначены линии тренда.

Из графиков видно, что в партии с низкой поверхностной рекомбинацией, как и по величине, так и по разбросу начальный разбаланса меньше. Среднее значение начального коллекторного разбаланса в партии 832-01 составило 15,5 мВ, что в 3,3 раза меньше, чем в партии 83-01.

В 3 главе проводится исследование полученных магнитотранзисторов 3КБМТБК.

Большое значение имеет измерение внутренних шумов магнитотранзисторов. От уровня внутренних шумов магнитотранзисторов зависит разрешающая способность – минимальное магнитное поле B lim, которое способен детектировать магнитотранзистор:

где N –шум (ток или напряжение), S – соответствующая магниточувствительность.

Исследовалось влияние создания областей базы и кармана на внутренние шумы. Измерялись три структуры:

1-магнитотранзистор, в котором областью базы является подложка; 2 – магнитотранзистор с областью базы, расположенной в подложке; 3 – магнитотранзистор с базой, расположенной в дополнительном кармане (третьем коллекторе).

Из полученных зависимостей (рис. 6) видно, что в области частот до 1 кГц, структура с двумя карманами обладает шумами в 15 раз меньшими, чем в структуре с одним карманом, и в 20 раз, чем структура, сформированная в подложке.

Рис. 6. Уровень внутренних шумов в различных структурах биполярных двухколлекторных магнитотранзисторов. БМТ - базой служит рподложка, БМТК – базой служит диффузионная область р-кармана в nподложке, БМТБК – диффузионный слой р-базы сформирован в nкармане на р-подложке.

Исследовалась дифференциальная чувствительность по напряжению при различных схемах включения кармана (третьего формуле:

Объектами исследования являлись магнитотранзисторы из партий 83-01, 83-03, 83-12, выполненных по единой технологии, и 832-01. Схемы включения представлены на рис.

7а,б.

Рис. 7. Исследование влияния включения кармана на магниточувствительность: а) схема включения с ОЭ, U вх =U б ; б) схема включения с ОЭ, U вх =U карм =U б ; в) зависимость дифференциальной магниточувствительности по напряжению от I вх в схеме «а»;

г) зависимость дифференциальной магниточувствительности по На рис. 7а напряжение подается только на базу, на 7б на базу и карман (третий коллектор). Нагрузочные сопротивления магниточувствительность растет по мере увеличения тока базы и достигает максимальных значений вблизи режима насыщения транзистора: на партии 83-12 S DA V = 1,7 B/Тл; на партии 83- S DA V = 2,1 B/Тл; на партии 83-03 S DA V = 2,3 B/Тл; на партии 832S DA V = 0,1 B/Тл (рис.7в). В этом режиме работы чувствительность магнитотранзисторов 832-01 существенно ниже, чем на других партиях. Это объясняется отсутствием подлегирования между областями базы и эмиттера, базы и коллектора, и малой скоростью поверхностной рекомбинации.

Одним из способов повышения магниточувствительности является использование диффузионного кармана в качестве третьего коллектора. Этот способ представлен на рис. 7б.

Магниточувствительность растет по мере увеличения тока базы и достигает максимальных значений вблизи режима насыщения транзистора: на партиях 83-01 S DA V = 7,2 B/Тл; 83-03 S DA V = 7, B/Тл; на партии 832-01 S DA V = 11 B/Тл. В этом режиме работы чувствительность магнитотранзисторов 832-01 выше. Изменение тока коллектора в магнитном поле при преобразовании тока эмиттера, экстрагируемого переходом карман-подложка, в ток коллектора при малой скорости поверхностной рекомбинации дает высокую магниточувствительность.

значениях токов базы и кармана показало, что чувствительность по напряжению максимальна при напряжении на кармане близком к напряжению смещения базы, т.е. схема с общим потенциалом на базе и кармане является наилучшей. Отсутствие смещения перехода база-карман приводит к уменьшению экстракции неосновных носителей заряда, вследствие этого магнитное поле дает наибольший вклад в изменение линий тока и максимальную чувствительность. За счет выбора схемы включения магнитотранзистора можно получить максимальное значение чувствительности или оптимизировать отношение чувствительности к разбалансу.

Ранее показано, что 3КБМТБК является прибором с низким уровнем шумов, порядка 0,1 мкВ при частоте 1 кГц.

Исходя из (3), 3КБМТБК способен детектировать магнитное поле вплоть до 10 нТл. Разработана методика экспериментальной оценки работы магнитотранзисторов в слабом магнитном поле, исключающая разогрев образца соленоидами, задающими магнитное поле, экранирование от внешних магнитных полей и использование прецизионных приборов для задания питания схемы и соленоида и съема дифференциального сигнала коллекторов.

Исследование показало, что от 10-6 до 10-3 Тл дифференциальный сигнал коллекторов линейно зависит от величины магнитного поля, и, следовательно, магниточувствительность постоянна на всем диапазоне. В магнитных полях от 10-7 до 10-6 Тл наблюдается рост магниточувствительности (рис. 8). Это связано с тем, что изменение дифференциального сигнала становится сопоставимым с шумами в схеме.

Рис. 8. Зависимость магниточувствительности от величины магнитного Магнитотранзистор 3КБМТБК полностью перекрывает диапазон магнитного поля Земли (~30-60 мкТл) и может быть использован для его определения.

В 4 главе проводится разработка макета микросистемы мехатронного устройства с МЭМС датчиками вибраций и магнитотранзисторными преобразователями магнитного поля для контроля линейных микроперемещений на основе магнитотранзистора 3КБМБТК и методики измерения магнитотранзисторов в переменном магнитном поле. Принцип построения данных элементов основан на перемещении источника магнитного поля (например, постоянного магнита) относительно магнитотранзистора. В качестве элемента, чувствительного к микроперемещениям, используется кремниевая консоль. На крайнюю сторону длинной части консоли приклеивается микромагнит. Взаимное расположение микромагнита, консоли и магнитотранзистора на монтажной печатной плате показано на рис. 9. Такое расположение выбрано с учетом распределения магнитного поля в плоских микромагнитах и позволяет получить максимальный сигнал (изменение напряжения на коллекторах) при перемещении балки с магнитом.

Рис. 9 – Схема оптимизированного расположения магнитотранзистора в магнитном поле микромагнита на консоли Электрическая схема преобразователя магнитного поля на основе магнитотранзистора представляет собой схему с ОЭ.

Измерения проводились при напряжении питания Е пит = 9 В и сопротивлении в нагрузке коллекторов R н = 213 кОм. В цепь смещения базы и кармана задается ток I бк = 8,0 мА, который практически является током потребления схемы. Данные параметры оптимизированы для получения максимальной магниточувствительности, которая составляет 11 В/Тл.

Магнитное поле микромагнита имеет величину до 0,15 Тл. При перемещении микромагнита на консоли в месте расположения магнитотранзистора магнитная индукция может изменяется в диапазоне В=10-5–0,15 Тл. Образцы крепились на вибростенд, частота колебаний задавалась близкой к резонансной частоте кремниевой консоли. Дифференциальный сигнал с коллекторов снимался с помощью осциллографа, и определялась разница напряжений между минимумом и максимумом сигнала U pk-pk.

Результаты измерений приведены в табл. 1.

Табл.1. Результаты измерений макетов датчика линейных перемещений Образцы имели резонансную частоту в диапазоне от до 1270 Гц. На основе данных исследований сделан вывод о возможности применение магнитотранзисторов для построения датчиков перемещения.

В заключении приведены основные результаты и выводы диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1) С помощью программы Synopsys Sentaurus TCAD магнитотранзистора. Проведено исследование влияния поверхностной рекомбинации и подлегирования поверхности на магниточувствительность. Показано, что изменение скорости поверхностной рекомбинации в диапазоне от 0 до 1000 см/c не влияет на магниточувствительность. Введение примеси на этапе поверхностного подлегирования с дозой 100 мкКл/см происходит увеличение магниточувствительности в 2,5 раза.

2) Для создания магнитотранзистора с уменьшенным значением начального коллекторного разбаланса исследованы технологические решения создания границы Si-Si0 2 c низкой скоростью поверхностной рекомбинации между областями эмиттера и базы. Показано, что оптимальным является создание на поверхности термического окисла с предварительным подтравливанием поверхности в 3% HCl.

3) Изготовлена партия биполярных трехколлекторных магнитотранзисторов на основе проведенного ранее магниточувствительности и исследования технологии создания границы Si-SiO 2 для уменьшения поверхностной рекомбинации.

4) Уменьшение поверхностной рекомбинации на магнитотранзисторах привело к снижению начального коллекторного разбаланса в 3,3 раза.

структур магнитотранзисторов показали, что наименьшем значением шума обладает магнитотранзистор, сформированный в двойном кармане.

использование третьего коллектора (кармана) увеличивает магниточувствительность в различных структурах в пределах от 3 до 100 раз. Максимальная магниточувствительность достигается при одинаковом потенциале на базе и третьем коллекторе (кармане).

магнитотранзисторов в слабом магнитном поле. Исследования 3КБМТБК в слабых магнитных полях показали, что магнитотранзистор обладает линейной зависимостью дифференциального коллекторного сигнала в магнитных полях вплоть до 10-6 Тл. В более слабых полях изменение дифференциального сигнала того же порядка, что и внутренние шумы.

8) Диапазон чувствительности 3КБМТБК полностью перекрывает значения магнитного поля Земли и может быть использован в качестве преобразователя в магнитном компасе.

9) Разработана и получена микросистема мехатронного магнитотранзисторным преобразователем магнитного поля для контроля линейных микроперемещений.

магнитотранзисторов в переменном магнитном поле с помощью резонансной структуры на основе кремниевой балки.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А. / Новый магнитоконцентрационный эффект - магнитоконцентрационная модуляция рn- перехода // Материалы IX научно-технической конференции «Пульсар-2010» 1-3 декабря 2010, Звенигород, c.147-149.

2. Козлов А.В., Королев М.А., Поломошнов С.А., Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А. / Способы повышения разрешающей способности элементов микросистемной техники // Материалы IX научно-технической конференции «Пульсар-2010»

1-3 декабря 2010, Звенигород, c. 208-210.

3. Черемисинов А.А. / Методика исследования частотных характеристик магниточувствительного двухколлекторного транзистора // Сборник тезисов докладов 18-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика– 2011» Зеленоград, 19 – 21 апреля 2011, с. 93.

4. Kozlov A.V., Cheremisinov A.A., Polomoshnov S.A., Tikhonov R.D., Shamanaev S.V. / Model of effect of pn-junction magnetic field modulation // «Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM)» International Conference and Seminar of Young Specialists, June 30 -July 4, 2011, Erlagol, Altai, Book of abstracts, p 137 – 139.

5. Козлов А.В., Королев М.А., Поломошнов С.А., Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А., Шаманаев С.В. / Конструктивные и схемотехнические способы повышения чувствительности биполярных магнитотранзисторов для прецизионного контроля перемещений микромеханических элементов // Нано- и микросистемная техника, № 12, 2011, с. 19Черемисинов А.А. / Сравнение схем включения магнитотранзистора // Сборник тезисов докладов 19-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика– 2012», 20 – 22 апреля 2012, с. 90.

7. Козлов А.В., Королев М.А., Поломошнов С.А., Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А., Шаманаев С.В. / Приборнотехнологическое моделирование чувствительности биполярных магнитотранзисторов для прецизионного контроля перемещений микромеханических элементов. // Известия вузов. Электроника, №2, 2012, с. 90-92.

8. Козлов А.В., Королев М.А., Шаманаев С.В., Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А. / Трехколлекторный магнитотранзистор:

механизм чувствительности с отклонением двух потоков носителей заряда. // Радиопромышленность №3, 2012, с. 58-66.

9. Amelichev V.V., Cheremisinov A.A., Polomoshnov S.A., Tikhonov R.D. / Mechanism of sensitivity of a three-collector magnetotransistor // International Conference “Micro- and Nanoelectronics -2012”(MNE-2012), Book of Abstracts, 1-5 October 2012, Moscow-Zvenigorod, Russia, p. P1-36.

10. Козлов А.В., Королев М.А., Черемисинов А.А., Жуков А.А., Тихонов Р.Д. / Влияние конструктивнотехнологических параметров на характеристики трехколлекторного биполярного магнитотранзистора // Известия высших учебных заведений «Электроника», №6, 2012, с. 43-50.

11. Amelichev V.V., Cheremisinov A.A., Polomoshnov S.A., Tikhonov R.D. / Mechanism of sensitivity of a three-collector http://dx.doi.org/10.1117/12.2018388.

12. Амеличев В.В., Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А. / Исследование влияния схемы включения на характеристики трехколлекторного магнитотранзистора // Измерительная техника, 2013, № 3, с. 40-43.

13. Красюков А.Ю., Черемисинов А.А, Тихонов Р.Д. / Зависимость чувствительности магнитотранзистора от легирования базы // Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России, №2, 2013, с. 45-50.

14. Черемисинов А.А., Григорьев Д.М., Завражина А.Ю.

трехколлекторного магнитотранзистора в переменном магнитном поле // Сборник тезисов докладов 20-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика–2013»

Зеленоград, 17 – 19 апреля 2013, с. 119.

15. Amelichev V.V., Tikhonov R.D., Cheremisinov A.A. / The three-collector magnetotransistor: variable sensitivity // IEEE XXXIII International Scientific Conference Electronics and Nanotechnology, April 16-19, 2013, Kyiv, Ukraine, p. 99 – 103.

16. Никифоров С.В., Поломошнов С.А., Тихонов Р.Д., использованием преобразователя магнитного поля // Нано- и микросистемная техника, № 4, 2013, с. 36-37.

17. Krasyukov A.Yu., Tikhonov R.D., Cheremisinov A.A. / Influence of doping the base surface on parameters of a bipolar dualcollector lateral magnetotransistor // Russian Microelectronics, 2013, Vol. 42, No. 4, p. 220–229.

18. Красюков А.Ю., Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А. / Влияние легирования поверхности базы на параметры магнитотранзистора // Микроэлектроника, т. 42, № 4, 2013, c. 279Планарный биполярный магнитотранзистор : пат.

2439748 Рос. Федерация : МПК51 H 01 L 29/82 / Козлов А.В., Королев М.А, Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ). – № 2010140872/28 ; заявл. 07.10.2010 ; опубл.

10.01.2012, Бюл. №1. – 14 с.

20. Преобразователь магнитного поля для контроля вектора магнитной индукции на основе магнитотранзисторной структуры : топология интегральной микросхемы № Рос. Федерация / Суханов В.С., Прокофьев И.В., Тихонов Р.Д., Черемисинов А.А.; заявитель и правообладатель федеральное государственное бюджетное учреждение «Научнопроизводственный комплекс «Технологический центр» МИЭТ» заявл. 27.11.2012; опубл. 09.01.2013.

Автореферат Черемисинов Андрей Андреевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА

ТРЕХКОЛЛЕКТОРНОГО БИПОЛЯРНОГО

МАГНИТОТРАНЗИСТОРА С НИЗКИМ КОЛЛЕКТОРНЫМ

РАЗБАЛАНСОМ ДЛЯ РАБОТЫ В СЛАБЫХ И

ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

Подписано в печать:

Формат 60.84 1/16. Уч.-изд. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ № Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ.

124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5, МИЭТ.



 
Похожие работы:

«ШУМИЛОВ АНДРЕЙ СТАНИСЛАВОВИЧ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ГЛУБОКИХ КАНАВОК В КРЕМНИИ В BOSCH-ПРОЦЕССЕ Специальность 05.27.01. – твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2009 1 Работа выполнена в Ярославском филиале Учреждения Российской академии наук Физико-технологический институт (ФТИАН) Научный руководитель :...»

«Гавриченко Александр Константинович ТОМОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ В ЗАДАЧАХ КВАНТОВОЙ ИНФОРМАТИКИ Специальность 05.27.01 — твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва, 2013 г. Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Физико-технологическом институте РАН (ФТИАН РАН) Научный...»

«Молдавская Любовь Давидовна СТРУКТУРА, ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА И ИК ФОТОПРОВОДИМОСТЬ МНОГОСЛОЙНЫХ ГЕТЕРОСИСТЕМ InGaAs/GaAs С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ 05.27.01 — твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Нижний Новгород – 2007 Работа выполнена в Институте физики микроструктур РАН Научный руководитель : кандидат...»

«Звидрина Мария Павловна Профессиональные компетенции аналитика информационных ресурсов Специальность 05.25.03 – Библиотековедение, библиографоведение и книговедение Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Санкт-Петербург – 2013 2 Работа выполнена на кафедре документоведения и информационной аналитики ФГБОО ВПО Санкт-Петербургский государственный университет культуры и искусств. Научный руководитель : доктор педагогических наук,...»

«ЮШКОВ Александр Николаевич Повышение эффективности работы гидропривода лесных машин путем совершенствования технического обслуживания и ремонта 05.21.01- Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2009 Работа выполнена ГОУ ВПО Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им....»

«Балан Никита Николаевич РАЗРАБОТКА И ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ТУННЕЛЬНЫХ НАНОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Специальности: 05.27.01 – Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах; 05.27.06 – Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2011 Работа...»

«Курилкин Александр Александрович РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УСКОРЕННОГО ФОРМИРОВАНИЯ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ 05.17.01 – Технология неорганических веществ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Москва – 2013 Работа выполнена в ОАО Электростальское научно-производственное объединение Неорганика доктор технических наук, профессор Научный руководитель : Мухин Виктор Михайлович, начальник лаборатории активных углей, эластичных...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.