автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Интегральные полупроводниковые матричные преобразователи магнитного поля

На правах рукописи

р^а; од

ШУБИН СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТРИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

Специальность 05.27.01 • Твердотельная электроника, микроэлектроника и наноэлектроиика.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -2000 г.

Работа выполнена в НПК "Технологический Центр" Московского Государственного института электронной техники.

V; Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Ю А. Чаплыгин Научный консультант: кандидат технических наук А.И. Галушков Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В.И. Мурыгии кандидат технических наук, доцент Б.И. Подлепецкий

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт микроэлектроники и информационно-измерительной техники.

Защита состоится"_*_2000 г. в_ч._мин. на заседании

диссертационного совета Д.053.02.02 при Московском Государственном институте электронной техники по адресу: 103489, Москва К-489, МИЭТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Государственного института электронной техники.

Автореферат разослан "_" . 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.053.02.02 доктор технических наук, профессор

/

Д^сп^^ В.А. Волков

- /, л л - л"- ш] п

^ * г

• з.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. Актуальность темы.

В последнее время внимание разработчиков радиоэлектронной аппаратуры все чаще акцентируется на элементной базе для средств нераэрушиошего контроля качества различных материалов и изделий. Для получения визуального отображения дефектов внутренней структуры ферромагнитных материалов наиболее широко распространены магнитные методы, основанные на регистрации и отображении магнитных полей рассеяния от дефектов. В последние годы к известным методам диагностики ферромагнитных материалов, таким как магннтопорошковый и магнитографический, добавился метод магнитной интроскопии, основанный на электронном сканировании приповерхностного магнитного поля объекта контроля и отображении его на экране видеоконтрольного устройства или персонального компьютера. Достоинство магнитной интроскопии заключается в возможности проводить неразрушаю щий контроль ферромагнитных материалов, путем их локального намагничивания и регистрации карты распределенного магнитного поля от имеющихся структурных дефектов.

Линии магнитного поля рассеяния от дефектов в структуре ферромагнитного материала, имеют нормальную и тангенциальную составляющие вектора индукции В. С помощью нагричиого преобраювателя магнитных полей состоящего из сенсоров, чувствительных к нормальной составляющей вектора индукции В., можно определить

границы области дефекта, а с помощью матричного преобразователя магнитных полей состоящего из сенсоров, чувствительных к тангенциальной составляющей вектора 1Ц, можно определить центр области дефекта.

Известны матричные преобразователи магнитных полей из дискретных маги ито диодов или магннтотранзнсторов. Недостатками матричных преобразователей, состоящих из дискретных магннточувствителъных элементов является то, что они имеют не только большие габариты с большим количеством информационных выводов, но и низкую пространственную разрешающую способность, составляющую единицы миллиметров. Разориентация кристаллов магниточувствительных элементов, возникающая при их монтаже на плату, приводит к разбросу основного параметра - магнито чувствительности, что в свою очередь снижает точность диагностики. Известны также преобразователи магнитных полей в виде матрицы из ыагниторезисторов. Недостатками данных преобразователей является низкая пространственная разрешающая способность, большой ток потребления. Матричные преобразователи состоящие из элементов Холла имеют большое количество информационных выводов, что ведет к увеличению пассивной площади кристалла, занимаемой контактными площадками.

В связи с выше изложенным актуальной является задача разработки и комплексного исследования магричных преобразователей магнитного попя с высоким уровнем разрешения, малой потребляемой

мощностью, минимальным числом выводов, обладающих высокой надежностью, широким функциональным назначением.

Цель диссертационной работы - разработка и комплексное исследование интегральных полупроводниковых матричных преобразователей магаитного пол* с высоким уровнем пространственного разрешения, основанных на высокоэффективных магнитотранзнстрных элементах, реализуемых по КМОП-технологни ИС.

Научная новизна результатов, полученных в настоящей диссертационной работе, заключается в следующем:

1. Впервые получены результаты трехмерного моделирования двучколлекторного биполярного магнитотранэистора, с учетом влияния эффектов саморазогрева, поверхностной рекомбинации носителей, конструктивных и технологических факторов на значение магниточувствнтельности транзистора, а также влияние магнитного поля, внешних температурных условий и режима работы на электрофизические параметры магнитотранзнстора.

2. Показана возможность создания матричных преобразователей магнитного поля на основе МОП и биполярных транзисторов, обладающих низким уровнем собственных шумов (не выше 2 мкТлЛ/Гц), и повышенными значениями малшточувствмтсльностн и пространственного разрешения.

3. Предложен принцип построения интегральных полупроводниковых матричных преобразователей магнитного пол* на основе двухколлекториых

биполярных и двухстоковых МОП транзисторов, основанный на комбинации гальваномагнитных и электрофизических эффектов в одной структуре.

Практическая значимость.

1. Разработаны и изготовлены оригинальные конструкции преобразователей магнитного поля динамического типа с размерностью 30x30 н 16x8, на основе МОП и биполярных магнитотранзисторов с высоким уровнем разрешения, имеющие соответствующие входы, для выбора магниточувствительных ячеек, и два информационных выхода, для опроса ее состояния.

2. Использование разработанных преобразователей магнитного поля позволяет:

• измерять нормальную составляющую магнитного поля, путем блочно-координатного сканирования поверхности с дискретностью 300 мкм;

• измерять тангенциальную составляющую магнитного поля, путем построчно-координатного сканирования с дискретностью 200 мкм;

4. Полученные матричные преобразователи позволяют повысить разрешающую способность и надежность сканеров магнитных нн гроскопов.

, г

Реализация результатов работы.

Разработанные и изготовленные ИИМГ1 магнитного поля используются в Обнинском институте атомной энергетики, при построении сканеров для магнитного интроскопа с высокой разрешающей способностью, что подтверждено актом о внедрении. На защиту выносятся:

1. Новые конструкции интегральных полупроводниковых матричных преобразователей магнитного поля с улучшенными характеристиками по пространственной разрешающей способности (200 мкм). магниточувствительности (10 %/1'л) , разрешению по магнитному полю н малым уровнем собственных шумов (не выше 2 мк'ГлМ'ц).

2. Результаты моделирования двухколлскторного биполярного

магнитотранзистора, которое позволило провести расчет технологического

/

маршрута изготовления, а также электрофизических характеристик структуры с учетом влияния магнитного Поля и изменения температуры н выявить критические узлы структуры, что позволило провести оптимизацию разработанной конструкции магнитотранзистора, с целью получения минимального значения коэффициент температурной зависимости чувствительности.

3. Результаты экспериментальных исследований характеристик разработанных интегральных матричных преобразователей машитного поля, из которых следует, что:

-«-

• наибольшим значением пространственной разрешающей способности обладают преобразователи на основе биполярных магнитотранзисторов;

- наименьшим значением потребляемой мощности обладают матричные преобразователи на основе МОП-транзисторов;

- наибольшее значение относительной магниточувстсительности зафиксировано в конструкциях преобразователей на основе двухколлекторных биполярных маппгтотраизисторов.

4. Принцип построения интегральных полупроводниковых матричных преобразователей магнитного поля на основе двухколлекторных биполярных и двухстоховых МОП транзисторов, осиосаллый на комбинации гал&саном&пштных и электрофизических эффектов в одной структуре.

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы представлены двенадцатью докладами на следующих конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция "Датчики и преобразователи информации систем измерения , контроля и управления", (Крым, май 1998 г., 1999 г.); Всероссийская научно-тсхннческаа конференция с международным участием "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники". (Дивноморское. сентябрь 1998 г., 1999 г.). Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика" (Зеленоград 1997-1999 гг.)

Публикации.

Основные результаты работы отражены в четырех статьях, одном патенте на изобретение, и представлены двенадцатью докладами на научно-технических конференциях. Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 84 наименований. Объем диссертации составляет 131 страницу текста и включает 52 рисунка и 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении дается обоснование актуальности темы диссертационной работы, описываются цели, структура диссертации и ее краткое содержание.

В первой главе рассмотрены основные типы матричных преобразователей магнитного пол*, которые наиболее часто используются в составе устройств для контроля качества структуры ферромагнитных материалов. Проведен анализ современных конструкций матричных преобразователей магнитного поля на основе дискретны* элементов и в интегральном исполнении.

По результатам обзора матричных преобразователей магнитнши поля, был сделан вывод о том, что:

- полупроводниковый матричный преобразователь представляет собой, в общем случае, сложное микроэлсктроннос устройство,

. ю-

состоящее т первичных преобразователей, интегрированных на одном кристалле;

- большинство матричных преобразователей применяют конструктивно-технологическую интеграцию первичных преобразователей, в качестве которых часто используют элементы Холла и магниторезисторы;

- матричные преобразователи на основе дискретных элементов имеют большие габариты, низкую разрешающую способность, высокий уровень токопотрсбления, большое количество информационных выводов, разброс чувствительности, низкую надежность;

- основной проблемой в полупроводниковых матричных преобразователях остается повышение чувствительности и пространственной разрешающей способности;

- интегральные полупроводниковые матричные преобразователи, разработанные зарубежными специалистами, отличаются лучшими технико-экономическими показателями. Однако, из-за конструктивных особенностей такие преобразователи не применяются в средствах интроскопии;

- есть необходимость разработки интегральных полупроводниковых матричных преобразователей с высоким разрешением и низким уровнем потребления, основанных на высокоэффективных

гальваномагнитных элементах, для применения в средствах магнитной интроскопии.

С учетом вышеизложенного, в диссертационной работе были поставлены следующие основные задачи:

1. Разработать конструкции матричного преобразователя с высокой чувствительностью, - высокой пространственной разрешающей способностью, низким уровнем потребляемой мощности и высоким разрешением по магнитному полю на основе МОП и биполярных магнитотранзисторов.

2. Оптимизировать электрофизические характеристики структуры двухколлекторного биполярного магнитотранзистора с учетом влияния магнитного пол* и изменения температуры н выявить критические узлы структуры, с целью получения минимального значения коэффициента температурной зависимости чувствительности.

3. Изготовить образцы разработанных конструкций матричных преобразователей магнитного поля по стандартной КМОП технолог ий ИС и исследовать их основные характеристики.

Во второй главе рассмотрены особенности конструкции и технологии изготовления интегральных полупроводниковых матричны* преобразователей магнитного поля дм« регистрации нормальной и тангенциальной составляющей вектора магнитной индукции.

При разработке конструкций матричных преобразователей дзя регистрации отдельных компонент вектора магнитной индукции (В.. 1Ц).

были решены задачи по минимизации информационных выводов, тока потребления, исключения взаимовлияния магяиточувствительных ячеек и возможности получения безкорпусного варианта, в виде кристалла кремния с гибкими выводами или без них. Решение части задач по минимизации информационных выводов заключалось в динамическом принципе построения матричных преобразователей с размерностью ЫхМ, позволяющего проводить построчно-координатное или блочно-координатиое сканирование контролируемой поверхности.' Особенностью преобразователей магнитного поля на основе МОП-транзисторов является то, что при регистрации токов одной ячейки, или блока ячеек, происходит исключение их взаимовлияния, за счет ограничения по электрическому режиму включения.

Представлены конструктивные методы повышения пространственной разрешающей способности матричных преобразователей, путем организации ячеек в массив динамического типа. Также представлены технологические методы улучшения разрешающей способности по магнитному полю матричных преобразователей, путем ограничения рабочей области ячейки по технологии "ЛОКОС" или тонким окислом, применяемым для формирования изоляции затвора МОП транзисторов от кармана.

В третьей главе описываются результаты моделирования двухколлскторною биполярного магннтотранчнетора в системе прнборно-К'чнсиогичсского моделирования 1ЯК ТОЛ Г) (Швейцария), учитывающего в

совокупности : трехмерность структуры, эффект саморазогрева прибора, эффект поверхностной рекомбинации носителей, внешние температурные условна, режим работы и влияние внешнего магнитного поля на электрофизические параметры магнитотранзистора.

Исследуемый магнитотранзистор конструктивно представляет собой биполярный транзистор, состоящий из эмиттера, базы и двух измерительных коллекторов, расположенных в базовой области. Расчет электрических характеристик транзистора проводился в двумерном приближении на основе диффузионно'дрейфовой модели, включающей уравнения непрерывности для электронов и дырок, в также уравнение' Пуассона. Кинетические коэффициенты модели учитывают влияние концентрации легирующих примесей, электрического и магнитного поля, температуры решетки. Граничные условия учитывали влияние сосредоточенных резнстивных элемента, окружающих собственно чувствительный элемент. Расчеты проводились с помощью входящей в состав ISE TCAD (Швейцария) программы DKSS1S.

Необходимая для электрофизического моделирования информация о физической структуре прибора (геометрия слоев, распределение легирующих примесей) была получена ш основе днуиеркою моделирования технологического маршрута с помощью другою компонента ISE TCAD • программы DIOS. В свою очередь исходной информацией для DIOS явилось описание состава и режимов технологических операций, а также топологическая информация.

-14В данной работе первый этап моделирования - расчет физической структуры - не потребовал специальной настройки моделей, поскольку полученные результаты вполне соответствовали имеющимся данным о глубинах р-п переходов, сопротивлении слоев и концентрации примесей.

Второй этап моделирования - расчет электрических характеристик -потребовал уточнения скоростей поверхностной рекомбинации (включая их зависимость от температуры), что является типичным для биполярных приборов. В приводимых ниже расчетах скорость поверхностной рекомбинации для различных образцов изменялась в пределах 40000+70000 см/сек, а зависимость от температуры в исследуемом диапазоне (25+55 °С) считалась линейной с коэффициентом -1200 см/сек/°С. Кроме того, по экспериментальным данным была определена величина холловского коэффициента подвижности для электронов (1,3) к для дырок (0,9).

Структура биполярного магнитотранзистора обладает одним существенным недостатком - зависимостью абсолютной

магииточувствительности (5а) от температуры. Ее температурный коэффициент (ТК 5а) составляет - 0,57 % /°С, при условии постоянного тока базы (1^), равного 200 мкА.

Поэтому важной задачей конструирования сенсора магнитного поля является снижение чувствительности его параметров к изменению внешних условий, в частности температу ры окружающей среды. Одним из приемов, уменьшающих ТК 5а. является использование компенсирующего внешнего сопротивления Кб в цепи баш. Номинал сопротивления влияет на

изменение базового тока от температуры. Поскольку чувствительность зависит как от температуры, так и от тока базы, оказывается возможным так подобрать номинал сопротивления чтобы изменение чувствительности 5а за счет температуры компенсировалось за счет изменения тока базы при постоянном внешнем напряжении ибо.

Рассмотрим, как изменяется чувствительность Ба с температурой при наличии в цепи базы сопротивления Яд Пусть

1б(иб>Т) - вольт. амперная характеристика транзистора,

Ба(иб>Т) - зависимость чувствительности от напряжения и53 и температуры.

ибО=Яб«1б+ибэ ~ не зависящее от температуры внешнее напряжение

базы.

В окрестности рабочей точки в линейном приближении имеем

¿е. = -—. + —-.ат

<Юв» с7Т

(1)

Лб ■ „, ¿Яв Шб» сТ

(2) (3)

Из приведенных уравнений находим изменение чувствительности $а от температуры.

¿Б« =

' ¿Я® ■

<*5. сТ

гт " Ш«* . 1 Д«

ч Ив Лг*.,

¿Т

(4)

Из последнего соотношения следует, что в окрестности рабочей точки изменение чувствительности от температуры обращается в нуль (т.е. сБа/(1Т = о), если сопротивление «б равно

При моделировании магнитотранзистора были рассчитаны зависимости 1б(иб>Т) и 8а(иб>Т), их производные, входящие в выражение (5), а также термокомпенеирующее сопрогивление Кб. Поскольку I'производные вычислялись численно, погрешность в полученной зависимости Кб оказалась высокой, что потребовало применения дополнительной обработки полученных результатов Учитывая, что экспериментально полученная зависимость £5 от |ц близка к линейной, рассчитанная с высокой погрешностью функция кб(|б) аппроксимировалась линейной функцией по методу наименьших квадратов.

Таким образом разработано модельное представление магмитотранзмстора с двумя коллекторами, позволяющее:

- рассчитывать значения токов, мапшточувствительности и ее температурных коэффициентов для двух областей ВАХ транзистора;

* учитывать влияние конезруктивиых и технологических факторов, на значение мапшточувсзвшслыюсти;

(5)

* г-

варьировать в широких пределах геометрическими и технологическими параметрами, с целью получения максимальной магниточувствителыюсти;

- представлять графически трехмерное изображение распределения эквипотенциальных и токовых линий в моделируемой области.

На основе результатов оптимизации, полученных с помощью пакета программ (БЕ ТСАО, была разработана и изготовлена конструкция двухколлекторного биполярного магннтотранзистора, имеющая значение абсолютной магниточувствительности 10 %Тл в оптимальном режиме работы.

В четвертой главе представлены результаты исследования основных характеристик матричных преобразователей и их ячеек на основе двухстоковых МОП- н двухколлекторных биполярных

магнитотранзисторах. В результате проведения сравнительного анализа их основных характеристик установлено, что пространственная разрешающая способность разработанных ИПМП на основе МОП магнитотранзисторов составляет 300 мкм, а потребляемая мощность н величина относительной магниточувствительности имеет значение 0,54 мВт к 4,0 %Тл, соответственно. ИПМП, разработанные на основе двухколлекторных

биполярных магнитотранзисторов имеют следующие параметры:

(

пространственная разрешающая способность составляет 200 мкм. Величина относительной магниточувствителыюсти и потребляемая мощность равны 10 '/Ля и 7,2 мВт, соответственно.

* >

-18В результате исследования макета строки из биполярных транзисторов установлено, что разработанные конструкции ИПМП с высокой разрешающей способностью могут применяться в контрольно* измерительной аппаратуре для неразрушаешего контроля качества ферромагнитных материалов н сооружений из них. Процесс изготовления по технологии ИС делает матричные преобразователи более надежными, недорогими позволяет избежать разброса основного параметра • магннточувствнтельности.

Основные результаты исследования параметров матричных преобразователей, конструкции которых были представлены я дайной главе, отражены в сравнительной таблице 1.

Из анализа результатов исследования конструкций матричных преобразователей, представленных в этой главе, следует, что; • ра)работанные конструктивно-технологические решения для создания интегральных преобразователей магнитных полей с высокой разрешающей способностью по КМОП технологии ИС могут быть использованы при построении сканеров магнитного поля в ннтроскопах для более точной и оперативной диагностики качества ферромагнитных материалов и сооружений из них. Кроме того, возможно построение на основе днашостических систем более надежных и недорогих устройств контроля доступа к информации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАВОТЫ:

1. Проведено моделирование биполярного магнитотранзистора на основе пакета программ [БЕ ТСУШ (Швейцария), позволяющее:

• рассчитывать значения токов, магниточувствительности и ее температурных коэффициентов для двух областей ВАХ магнитотранзистора;

- учитывать влияние конструктивных и технологических факторов, на значение магниточувствительности;

• оптимизировать электрофизические параметры магнитотранзистора для получения низкого значения температурного коэффициента магниточуствнтельности.

2. На основе результатов моделирования была разработана и изготовлена конструкция двухколлекторного биполярного ыагтютогранзнстора, имеющая значение относительной магниточувствительности 10 %/Тл.

. 20 - Таблица 1

Основные параметры интегральных матричных преобразователей.

Тип матричного преобразователе

Характеристики I 2 3 4

Эквивалентное поле шум: В«, мкТл/Гц"1 и 0,3

Уровень собственных шумов и.» мкВ/ Гц"3 0,4 0.3

Размер кристалла, мм х мм Ю х 9 27x3 7.2 х 8,7 2,1 К 2,0

Организация 30x30 16x8 32x32 4x4

Потребляемая мощность одного элемента Р, мВт 0,54 7.2 0,2 0,12

Пространственное разрешение, мкм 300 200 * *

Относительная магшггачувствшельн ость 5г, %/Тл А 10 1,4 1

Направление регистрируемого магнитного поля перпендикуляр но поверхности кристалла параллельно поверхности кристалла перпендикулярно поверхности кристалла перпендикулярно поверхности кристалла

Сфера применения Магнитная дефе ктосхопия. Нераэрушаюшнй контроль ферромагнитных материалов Неразрушающий контроль ферромагнитных материалов

Литература Разработка Разработка {26] {27)

- Значения вычислены из представленных в публикации данных.

1 - На основе двухстоковых МОП магнитотранзисоров;

2 • На основе двухколлекторных биполярных магнитогранзисторов;

3 - На основе двухстоковых МОП магнитотранзисоров;

4 • На основе двухстоковых МОП магнитотранзисоров;

3. Разработаны, изготовлены и исследованы новые оригинальные конструкций интегральных полупроводниковых матричных преобразователей магнитных полей, а именно конструкции матричных преобразователей на основе двухстоковых МОП-транзисторов, чувствительных к составляющей магнитного поля перпендикулярной поверхности кристалла, и па основе двухколлекторных биполярных мапштотранзисторов, чувствительных к составляющей магнитного поля параллельной поверхности кристалла.

4. Проведен анализ и показана перспективность использования разработанных конструкций интегральных матричных преобразователей магнитного поля в средствах магнитной интроскопии. Предложен принцип построения шгтегральиого полупроводникового матричного преобразователя магнитного поля, позволяющий . снизить число информационных выходов до двух. На основе данного принципа разработан и изготовлен интегральный полупроводниковый матричный преобразователь магнитного поля, динамического типа с размерностью

30x30, на основе МОП-транзисторов имеющая 64 вывода и позволяющий измерять нормальную составляющую маши гного поля, путем блочно-координатного сканирования поверхности с дискретностью 300 мкм н областью захвата до 3 см. На основе данного принципа также разработана и изготовлена линейка, динамического типа с размерностью 16x8 имеющая 24 входа для выбора магниточувствителышй ячейки и два информационных выхода для опроса ее состояния. Разработанная линейка позволяет измерять тангенциальную составляющую магнитного поля, путем построчно-координатного сканирования с дискретностью 200 мкм.

5. В результате исследования двух конструкций, разработанных матричных преобразователей магнитного поля, показано, что наименьшим эквивалентным полем шума на центральной частоте I кГц обладает

" преобразователь на основе МОП-транзисторов с разделенным стоком - не выше 2 мкТл/ уГц. Наибольшей магнито чувствительностью величиной 10°УТл - преобразователи на основе биполярных транзисторов. Наилучшим пространственным разрешением обладают конструкции преобразователей на основе биполярных магнитогранзисторов - 200 мкм.

6. На основании качественных и количественных результатов исследования, выявлены зависимости магниточувствительности матричных преобразователей от режима работы, от изменения величины вектора магнитной индукции и от температуры.

Новизна и оригинальность разработанных в рамках диссертационной работы конструкций матричных преобразователей подтверждена патентом

( f

на изобретение. Практическая ценность подтверждена актами о внедрении и использовании матричных преобразователей при построении сканера магнитного поля на основе интегральных магнитотранзисторных элементах в Обнинском институте атомной энергетики.

Таким образом, в данной работе проведен комплекс исследований направленный на улучшение основных параметров матричных преобразователей магнитного поля и их ячеек. В результате чего, проведено моделирование биполярного магнитотранзисгора с двумя коллекторами, получены новые конструкции н результаты исследований изготовленных по стандартной КМОП технологии ИС преобразователей магнитного поля с низким уровнем собственных шумов, высоким разрешением по магнитному полю, низким током потребления и высоким пространственным разрешением.

Основные результаты диссертации спублнкованы о следующих работах:

1. Амеличев В.В., Чаплылш Ю.А., Шубин C.B. Интегральный сенсор магнитного поля с улучшенными характеристиками // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля н управления. X научно-техническая конференция. Тезисы докладов, Гурзуф. Май. 1998. Том 1. С.33-34.

t 1

-242. .Абакумов A.A., Абакумов А.А, Амеличев В В., Галушков А.И., Шорнн М.В., Шубин C.B. Магнитный иитроскоп для оперативного

обнаружения скрытых дефектов трубопроводов // Межотраслевой научно-технический сборник "Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России", М., ВИМИ, №3-4 1998, с.48-55.

3. Амеличев В.В., Галушков А.И., Чаплыгин Ю.А., Шубин C.B. Микроэлектронные датчики магнитного поля и интегральные схемы на их основе // Межотраслевой научно-технический сборник "Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России", М., ВИМИ, №3-4 ' 1998, с.46-48.

4. Амеличев В.В., Шубин С.В, Интегральные магниточувствительные матрицы и влияние методов сборки на их работу// Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов, ч, 1, с. 3, Москва, Зеленоград 1998

'5, Амеличев В.В., Чаплыгин Ю.А., Шубин C.B. Датчик линейных перемещений на основе биполярного магнитотранзистора // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники. VI всероссийская научно-техническая конференция с международным участием. Тезисы докладов. Дивноморское. 6-11 сентября 1999. С. 116,

6. Амеличев В.В., Галушкоа А.И., Миргородский Ю.Н., Тихомиров П.А.,

/

Чаплыгин Ю.А., Шубин C.B. Моделирование биполярного двухколлекториого магнитотранзистора для применения в составе интегральных мапшточувствнтельных матриц. // Актуальные проблемы

твердотельной электроники и микроэлектроники. VI всероссийская научно-техническая конференция с международным участием. Тезисы докладов. Дивноморское. 6-11 сентября 1999. С. 115.

7. Амеличев В.В., Галушков А.И., Чаплыгин Ю.А., Шорин М.В., Шубин C.B. Моделирование биполярного двухколлекторного магкитотранзистора и определение режима изменения чувствительности // Датчики и системы. 1999, №6, с.38-42.

8. Амеличев В.В., Галушков А.И., Чаплыгин Ю.А., Шубин С.В Интегральная ыашиточувствителгьная матрица для регистрации двухмерной карты магнитного поля // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления. XI научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Гурзуф. Май. 1999. С.139-140.

9. Абакумов А. А. Амеличев В.В., Галушков А.И., Чаплыгин ЮЛ., Шубин С.В Сканер магнитного поля на основе интегральной матрицы // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления. XI научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Гурзуф. Май. 1999. С. 138-139.

Ю.Абакумов А.А. Амеличев В.В., Галушков А.И., Чаплыгин Ю.А., Шубин С.В, Патент №2140117 от 24.12.98 г.. Интегральная магниточувствительная матрица патентообладатель МИЭТ.

Н.Амеличев ВВ., Галушков А.П., Чаплыгин Ю.А., Шубин С.В Интегральные нашито чувствительные матрицы с высоким уровнем разрешения // Известия вузов, Электроника, N2!, 2000г., стр. 45-50.

Заказ 262. Тираж 80. Формат 60x84 1/16. Объем 1.1 уч. Изд.л. Отпечатано в типографии МИЭТ (ТУ) 103498, Москва, МИЭТ.

Введение.

1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТРИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

1.1 Основные типы полупроводниковых матричных преобразователей магнитного поля.

1.1.1 Полупроводниковые матричные преобразователи магнитного поля на основе дискретных магниточувствительных элементов.

1.1.1.1 Полупроводниковые матричные преобразователи магнитного поля на основе магниторезисторов.

1.1.1.2 Полупроводниковые матричные преобразователи магнитного поля на основе магнитодиодов.

1.1.1.3 Полупроводниковые матричные преобразователи магнитного поля на основе элементов Холла.

1.1.1.4 Полупроводниковые матричные преобразователи магнитного поля на основе магнитотранзисторов.

1.1.2 Полупроводниковые матричные преобразователи магнитного поля в интегральном исполнении.

1.2 Применение матричных преобразователей магнитного поля.

1.2.1 Обнаружение скрытых дефектов ферромагнитных материалов с помощью интегральных матричных преобразователей.

1.2.2 Контроль за эволюцией трещин ферромагнитных материалов с помощью интегральных матричных преобразователей.

1.3 Основные требования к полупроводниковым матричным преобразователям магнитного поля.

1.4 Выводы и постановка задачи.

2. КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТРИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

2.1 Варианты конструкций матричных преобразователей.

2.1.1 Преобразователи на основе МОП-магнитотранзисторов

2.1.2 Преобразователи на основе биполярных магнитотранзисторов.

2.2 Технология изготовления интегральных преобразователей

2.2.1 Формирование активных и пассивных элементов.

2.2.2 Варианты формирования массива биполярных магнитотранзисторов

2.2.2.1. Изготовление матричных преобразователей по

КМОП-технологии.

2.2.2.2. Изготовление матричных преобразователей по модифицированной КМОП-технологии.

2.3 Особенности в технологии изготовления интегральных матричных преобразователей магнитного поля.6(

2.4 Выводы.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ДВУХКОЛЛЕКТОРНОГО МАГНИТОТРАНЗИСТОРА НА ОСНОВЕ САПР ISE TCAD.

3.1 Физическая модель двухколлекторного биполярного магнитотранзистора.

3.2 Результаты моделирования режима работы двухколлекторного биполярного магнитотранзистора.

3.4 Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЯЧЕЕК ИНТЕГРАЛЬНЫХ МАТРИЧНЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

41 Преобразователи на основе МОП-магнитотранзисторов.

4 2 Преобразователи на основе биполярных магнитотранзисторов %

4 3 Сборка преобразователей в немагнитный корпус.юб

4.4 Выводы.

В последнее время внимание разработчиков радиоэлектронной аппаратуры все чаще акцентируется на элементной базе для средств неразрушающего контроля качества различных материалов и изделий. Для получения визуального отображения дефектов внутренней структуры ферромагнитных материалов наиболее широко распространены магнитные методы, основанные на регистрации и отображении магнитных полей рассеяния от дефектов. В последние годы к известным методам диагностики ферромагнитных материалов, таким как магнитопороппсовый и магнитографический, добавился метод магнитной интроскопии, основанный на электронном сканировании приповерхностного магнитного поля объекта контроля и отображении его на экране видеоконтрольного устройства или персонального компьютера [1-4]. Достоинство магнитной интроскопии заключается в возможности проводить неразрушающий контроль ферромагнитных материалов, путем их локального намагничивания и регистрации карты распределенного магнитного поля от имеющихся структурных дефектов.

Линии магнитного поля, огибающие дефект в структуре ферромагнитного материала, имеют нормальную и тангенциальную составляющие вектора индукции В. С помощью матричного преобразователя магнитных полей состоящего из сенсоров, чувствительных к нормальной составляющей вектора индукции В„, можно определить границы области дефекта, а с помощью матричного преобразователя магнитных полей состоящего из сенсоров, чувствительных к тангенциальной составляющей вектора Вт, можно определитъ центр области дефекта. Для полной характеристики структурного дефекта необходимы матричные преобразователи магнитных полей, состоящие из сенсоров чувствительных ко всем » составляющим вектора магнитной индукции В.

Магнитный интроскоп для визуализации структурных дефектов ферромагнитных материалов, состоит из передвижного намагничивающего устройства, сканера распределенного магнитного поля, системы обработки и отображения информации на экране монитора или жидкокристаллическом индикаторе. Ядром сканера магнитного поля, является матричный преобразователь (МП) магнитного поля. Известны матричные преобразователи магнитных полей из дискретных магнитодиодов или магнитотранзисторов [5-7]. Недостатками МП, состоящих из дискретных магниточувствительных элементов (МЧЭ) является то, что они имеют не только большие габариты с большим количеством информационных выводов, но и низкую пространственную разрешающую способность, составляющую единицы миллиметров [5-7]. Разориентация кристаллов МЧЭ, возникающая при их монтаже на плату, приводит к разбросу основного параметра - магниточувствительности, что в свою очередь снижает точность диагностики. Известны также МП магнитных полей в виде матрицы из магниторезисторов [5]. Недостатками данных преобразователей является низкая пространственная разрешающая способность, большой ток потребления. МП состоящие из элементов Холла [7] имеют большое количество информационных выводов, что ведет к увеличению пассивной площади кристалла, занимаемой контактными площадками.

-7В связи с выше изложенным актуальной является задача разработки и комплексного исследования МП магнитного поля с высоким уровнем разрешения, малой потребляемой мощностью, минимальным числом выводов, обладающих высокой надежностью и низкой стоимостью.

Цель диссертационной работы - разработка и комплексное исследование интегральных полупроводниковых матричных преобразователей магнитного поля с высоким уровнем разрешения, основанных на высокоэффективных манитотранзистрных элементах, реализуемых по КМОП-технологии ИС.

В первой главе рассмотрены основные типы матричных преобразователей (МП) магнитного поля, которые наиболее часто используются в составе устройств для контроля качества структуры ферромагнитных материалов. Проведен анализ современных конструкций МП магнитного поля на основе дискретных элементов и в интегральном исполнении. Установлено, что наиболее часто в качестве чувствительных элементов в МП используются дискретные элементы Холла и магниторезисторы [5-7]. Показано, что МП на основе дискретных элементов имеют большие габариты, низкую разрешающую способность, высокий уровень токопотребления, большое количество информационных выводов, разброс чувствительности, низкую надежность. Совокупность всех этих недостатков является основным препятствием в разработке нового контрольно-измерительного оборудования для неразрушающего контроля [6, 8, 9]. Известны также интегральные полупроводниковые матричные преобразователи (ИПМП) [10-13], разработанные зарубежными специалистами, отличающиеся лучшими технико-экономическими показателями. Однако они имеют высокий уровень потребления. Сделан вывод о необходимости разработки интегральных полупроводниковых матричных преобразователей с высоким разрешением и низким уровнем потребления, основанных на высокоэффективных гальваномагнитных элементах, для применения в средствах магнитной интроскопии.

Во второй главе рассмотрены особенности конструкции и технологии изготовления ИПМП для регистрации нормальной и тангенциальной составляющей вектора магнитной индукции. При разработке конструкций ИПМП для регистрации отдельных компонент вектора магнитной индукции (Вш Вх), были решены задачи по минимизации информационных выводов, тока потребления, исключения взаимовлияния магниточувствительных ячеек и возможности получения безкорпусного варианта, в виде кристалла кремния с гибкими выводами или без них. Решение части задач по минимизации информационных выводов заключено в динамическом принципе построения ИПМП с размерностью КхМ, позволяющего проводить построчно-координатное или блочно-координатное сканирование контролируемой поверхности. Особенностью ИПМП на основе МОП-транзисторов является то, что при регистрации токов одной ячейки, или блока ячеек, происходит исключение их взаимовлияния, за счет ограничения по электрическому режиму включения. Представлены конструктивные методы повышения пространственной разрешающей способности ИПМП, путем организации ячеек в массив динамического типа. Также представлены технологические методы улучшения разрешающей способности по магнитному полю ИПМП, путем ограничения рабочей области ячейки по технологии "ЛОКОС" или тонким окислом, применяемым для формирования изоляции затвора МОП транзисторов от канала.

В третьей главе представлены результаты трехмерного моделирования двухколлекторного биполярного магнитотранзистора, с учетом влияния эффектов саморазогрева, поверхностной рекомбинации носителей, конструктивных и технологических факторов на значение магниточувствительности транзистора, а также влияние магнитного поля, внешних температурных условий и режима работы на электрофизические параметры магнитотранзистора.

В результате моделирования найден оптимальный режим включения БМТ, позволяющий избежать прямого смещения р-п перехода карман-подложка на величину напряжения, при котором возникает нестабильность работы БМТ. За счет настройки физических (времена жизни носителей заряда, скорости поверхностной рекомбинации, холловский коэффициент подвижности и т.п.) и геометрических параметров удалось добиться того, что отличие между экспериментальными и расчетными характеристиками БМТ не превышало 10 -15%.

В четвертой главе представлены результаты исследования основных характеристик ИПМП и их ячеек на основе двухстоковых МОП- и двухколлекторных биполярных магнитотранзисторах. В результате проведения сравнительного анализа их основных характеристик установлено, что пространственная разрешающая способность разработанных ИПМП на основе МОП магнитотранзисторов составляет 300 мкм, а потребляемая мощность и величина относительной магниточувствительности имеет значение 0,54 мВт и 4,0 %/Тл, соответственно. ИПМП, разработанные на основе двухколлекторных биполярных магнитотранзисторов имеют следующие параметры: пространственная разрешающая способность составляет 200 мкм, при температуре 300 К. Величина относительной магниточувствительности и потребляемая мощность равны 10 %/Тл и 7,2 мВт, соответственно.

В результате исследования макета строки из биполярных транзисторов установлено, что разработанные конструкции ИПМП с высокой разрешающей способностью могут применяться з контрольно-измерительной аппаратуре для неразрушающего контроля качества ферромагнитных материалов и сооружений из них.

Научная новизна результатов, полученных в настоящей диссертационной работе, заключается в следующем:

1. Впервые получены результаты трехмерного моделирования двухколлекторного биполярного магнитотранзистора, с учетом влияния эффектов саморазогрева, поверхностной рекомбинации носителей, конструктивных и технологических факторов на значение магниточувствительности транзистора, а также влияние магнитного поля, внешних температурных условий и режима работы на электрофизические параметры магнитотранзистора.

2. Показана возможность создания матричных преобразователей магнитного поля на основе МОП и биполярных транзисторов, обладающих низким уровнем собственных шумов (не выше 2 мкТл/\/Гц), и повышенными значениями магниточувствительности и пространственного разрешения.

3. Предложен принцип построения интегральных полупроводниковых матричных преобразователей магнитного поля на основе двухколлекторных биполярных и двухстоковых МОП транзисторов, основанный на комбинации галъваномагнитных и электрофизических эффектов в одной структуре.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработаны и изготовлены оригинальные конструкции преобразователей магнитного поля динамического типа с размерностью 30x30 и 1x128, на основе МОП и биполярных магнитотранзисторов с высоким уровнем разрешения, имеющие соответствующие входы, для выбора магниточувствительных ячеек, и два информационных выхода, для опроса ее состояния.

2. Использование разработанных преобразователей магнитного поля позволяет:

- измерять нормальную составляющую магнитного поля, путем блочно-координатного сканирования поверхности с дискретностью 300 мкм;

- измерять тангенциальную составляющую магнитного поля, путем построчно-координатного сканирования с дискретностью 200 мкм;

-124. Полученные матричные преобразователи позволяют повысить разрешающую способность и надежность сканеров магнитных интроскопов.

Основные результаты работы отражены в шести статьях, одном патенте на изобретение и представлены двенадцатью докладами на следующих конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления", (Крым, май 1998 г., 1999 г.); Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники". (Дивноморское. сентябрь 1998 г., 1999 г.). Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика" (Зеленоград 1997-1999 гг.)

Основные результаты исследования параметров ИПМП, конструкции которых были представлены в данной главе, отражены в сравнительной таблице 4.2.

3. Из анализа результатов исследования конструкций КПМП, представленных в этой главе, следует, что:

- разработанные конструктивно-технологические решения для создания интегральных преобразователей магнитных полей по КМОП технологии ИС, имеющих высокую разрешающую способность, могут быть использованы при построении сканеров магнитного поля в интроскопах для более точной и оперативной диагностики качества ферромагнитных материалов и сооружений из них. Кроме того, возможно построение на основе диагностических систем более надежных и недорогих устройств контроля доступа к информации.

4. Разработанные конструктивно-технологические решения позволяют получать безкорпусные варианты интегральных магниточувствительных матриц. В случае монтажа кристалла магниточувствительной линейки на плату или в специальный корпус, к контактной площадке имеется возможность развариться алюминиевой проволокой или припаять гибкие изолированные проводники [8].

5. Разработанные конструктивно-технологические решения позволяют проводить сборку с использованием немагнитных материалов, что существенно снижает искажения измеряемого магнитного поля с помощью ИПМП.

-115-ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Разработка и комплексное исследование интегральных полупроводниковых матричных преобразователей магнитного поля позволили получить следующие основные результаты:

1. Проведено моделирование биполярного магнитотранзистора на основе пакета программ 1БЕ ТС АО (Швейцария), позволяющее:

- рассчитывать значения токов, магниточувствительности и ее температурных коэффициентов для двух областей ВАХ магнитотранзистора;

- учитывать влияние конструктивных и технологических факторов, на значение магниточувствительности; оптимизировать электрофизические параметры магнитотранзистора для получения низкого значения температурного коэффициента магниточувствительности.

2. Разработаны, получены и исследованы новые оригинальные конструкции интегральных полупроводниковых матричных преобразователей магнитных полей, а именно конструкции ИПМП на основе двухстоковых МОП-транзисторов, чувствительных к составляющей магнитного поля перпендикулярной поверхности кристалла, и на основе двухколлекторных биполярных магнитотранзисторов, чувствительных к составляющей магнитного поля параллельной поверхности кристалла.

3. Проведен анализ и показана перспективность использования разработанных конструкций ИПМП в средствах магнитной интроскопии.

-1164. В результате исследования двух конструкций, разработанных

ИПМП, показано, что наименьшим эквивалентным полем шума на центральной частоте 1 кГц обладает преобразователь на основе МОПтранзисторов с разделенным стоком - не выше 2 мкТлУ "/Гц. Наибольшей магниточувствительностью величиной 10%/Тл - преобразователи на основе биполярных транзисторов. Наилучшим пространственным разрешением обладают конструкции преобразователей на основе БМТ

200 мкм.

5. Предложен новый принцип построения интегрального полупроводникового матричного преобразователя магнитного поля позволяющий снизить число информационных выходов до двух. На основе данного принципа разработан и изготовлен ИПМП, динамического типа с размерностью 30x30, на основе МОП-транзисторов имеющая 64 вывода и позволяющий измерять нормальную составляющую магнитного поля, путем блочно-координатного сканирования поверхности с дискретностью 300 мкм и областью захвата до 3 см. На основе данного принципа также разработана и изготовлена линейка, динамического типа с размерностью 8x16 имеющая 24 входа для выбора магниточувствительной ячейки и два информационных выхода для опроса ее состояния. Разработанная линейка позволяет измерять тангенциальную составляющую магнитного поля, путем построчно-координатного сканирования с дискретностью 200 мкм.

6. На основании качественных и количественных результатов исследования, выявлены зависимости магниточувствительности матричных преобразователей от режима работы, от изменения величины вектора магнитной индукции и от температуры.

Новизна и оригинальность разработанных в рамках диссертационной работы конструкций ИПМП подтверждена патентом на изобретение. Практическая ценность подтверждена актами о внедрении (приложение 1, приложение 2) и использовании ИПМП при построении сканера магнитного поля на основе интегральных магнитотранзисторных элементах в Обнинском институте атомной энергетики.

Таким образом, в данной работе проведен комплекс исследований направленный на улучшение основных параметров матричных преобразователей магнитного поля и их ячеек. В результате чего, впервые получены результаты трехмерного моделирования двухколлекторного биполярного магнитотранзистора, с учетом влияния эффектов саморазогрева, поверхностной рекомбинации носителей, конструктивных и технологических факторов на значение магниточувствительности транзистора, а также влияние магнитного поля, внешних температурных условий и режима работы на электрофизические параметры магнитотранзистора. Получены новые конструкции и результаты исследований изготовленных по стандартной КМОП технологии ИС преобразователей магнитного поля с низким уровнем собственных шумов, высоким разрешением по магнитному полю, низким током потребления и высоким пространственным разрешением.

1. Неразрушающий контроль и диагностика, Справочник. Под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1995, 488 е.;

2. Шелихов Г.С. Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов. -М.: ГПНТЦ «Эксперт», 1995, 224 с.;

3. Хусанов М.Х. Магнитографический контроль сварных швов. М.: Недра, 1973, 216с.;

4. Сухоруков В.В., Вайнберг Э.И., Кажис Р-Й.Ю., Абакумов A.A. Неразрушающий контроль. В 5 . кн. Кн. 5. Интроскопия и автоматизация неразрушающего контроля: Практ. пособие. Под ред. Сухорукова В.В.- М.: Высш. шк., 1993, с. 290-322.

5. Амеличев В.В., Галушков А.И., Романов И.М., Чаплыгин Ю.А., Патент N2055422 от 11.04.96 г., "Двухстоковый МОП-магнитотранзистор", патентообладатель МИЭТ.

6. Амеличев В.В., Галушков А.И., Чаплыгин Ю.А., Шубин С.В Интегральные магниточувствительные матрицы с высоким уровнем разрешения // Известия вузов, Электроника, №1, 2000г., стр. 45-50.

7. Абакумов A.A. Амеличев В.В., Галушков А.И., Чаплыгин Ю.А., Шубин С.В, Патент N2140117 от 24.12.98 г., Интегральная магниточувствительная матрица патентообладатель МИЭТ.

8. Г.П. Балтес, P.C. Попович, "Интегральные полупроводниковые датчики магнитного поля", ТИИЭР, 1986, N8, с.60-90.

9. Г. Вайс, "Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов и их применение", пер. с нем. М., Энергия, 1974.

10. Описание изобретения к авторскому свидетельству №849865.

11. Описание изобретения к патенту RU №2006850 С1.

12. Описание изобретения к авторскому свидетельству №616860.

13. Е.В. Кучис, Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования, Москва, Радио и связь, с. 137-144, 1990.16. . Описание изобретения к авторскому свидетельству №859904.

14. United States Patent №5764054.

15. F. Jeffeers, Proc. IEEE, vol. 74, no. 11, pp. 1540-1556, Nov. 1986.

16. F. Jeffers, et al., IEEE Trans. Magnetics, vol. 18, no. 6, pp. 1146-1148, Nov. 1982.

17. R. A. Philpolt, et al., IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 29, no. 3, pp. 177184, March 1994.

18. A.A. Абакумов, Магнитная интроскопия, M., Энергоатомиздат 1996.

19. Абакумов A.A., Абакумов A.A. (мл.), Галушков А.И., Чаплыгин Ю.А. Полупроводниковые сканеры распределенного магнитного поля.// н-т. журнал "Известия вузов", Электроника, 1997, № 3-4, с. 117-125.

20. P.P. Хакимьянов, М.Х. Хусанов, И.Е. Нейфельд и др., Контроль качества сварных соединений трубопроводов нефти и газа, М., Недра, 1981.

21. А.Б. Сапожников, Теоретические основыэлектромагнитной дефектоскопии металлических тел, т. 1, томск: ТГУ, 1980.

22. Амеличев В.В., Чаплыгин Ю.А., Шубин C.B. Микроэлектронные датчики магнитного поля и интегральные схемы на их основе // Межотраслевой научно-технический сборник "Оборонный комплекс -научно-техническому прогрессу России", М., ВИМИ, №3-4 1998, с.46-48.

23. A.A. Абакумов, Феррозонды в магнитной интроскопии, Обнинск: ИАТЭ, 1992.

24. Г.А. Егиазарян, В.И. Стафеев, Магнитодиоды, магнитотранзисторы и их применение, М.: Радио и связь, 1987.

25. И.М.Викулин, ЛФ.Викулина , В.И. Стафеев, Гальваномагнитные приборы, М.: Радио и связь, 1983.

26. Амеличев В.В., Шубин C.B. Интегральные магниточувствительные матрицы и влияние методов сборки на их работу// Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов, Тезисы докладов, ч. 1, с. 3, Москва, Зеленоград 1998

27. С. Riccobene, К. Gartner, G. Wachutka, Н. Baltes, W. Fichtner, "Full three-dimensional numerical analysis of multi-collector magnetotransistors with directional sensitivity", Sensor and Actuator A46-47, pp. 289-293,1995.

28. Патент на изобретение РФ N2055419 от 25.01.94г. // Магниточувствительный биполярный транзистор, авторы Галушков А.И., Сауров А.Н., Чаплыгин Ю.А.

29. В.В. Амеличев, С.И. Волков, А.И. Галушков, Ю.А. Чаплыгин, "Способ температурной компенсации магниточувствительности биполярного магнитотранзистора", Всероссийская научно-техническая конференция

30. Электроника и информатика 95", Тезисы докладов, с. 40, Зеленоград, ноябрь, 1995 г.

31. ISETCAD Manuals. Release 5.0. Vol.2,3, 1997.

32. Галушков А.И., Амеличев В.В., Чаплыгин Ю.А., Зубенко Ф.Г. Биполярный магнитотранзистор, изготовленный по самосовмещенной КМОП технологии., //"Электронная промышленность", 1992г.,№3,стр.58-59.

33. Галушков А.И., Амеличев В.В., Чаплыгин Ю.А., Волков С.И. Магнетометр малых полей на основе биполярного магнитотранзистора., //VI Научно-техническая конференция, Тез. Док. г.Гурзуф, май, 1994г., стр. 139-140.

34. Галушков А.И., Миргородский Ю.Н., Тихомиров П.А., Чаплыгин Ю.А. "Моделирование магниточувствительного элемента на основе двухстокового МОП-транзистора" // "Микроэлектроника", 1995, том 24, с.63-67

35. Галушков А.И., Миргородский Ю.Н., Тихомиров П.А., Чаплыгин Ю.А "Моделирование сенсора магнитного поля на основе МОП-элемента Холла" // материалы 10-й научно-технической конференции "Датчик-98", Гурзуф, 1998, том 1, с.25-27

36. Амеличев В.В., Галушков А.И., Касаткин С.И., Муравьев A.M., Пудонйн Ф.А., Чаплыгин Ю.А., Шубин C.B. Биполярный магнитотранзистор с многослойным пермаллоевым концентратором магнитного поля // Датчики и системы, 1999, №3, с. 14-18.

37. Шубин C.B. Интегральная магниточувствительная матрица для регистрации вектора магнитной индукции // Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов, Тезисы докладов, с. 26, Москва, Зеленоград 1999

38. Амеличев В.В., Галушков А.И., Миргородский Ю.Н., Тихомиров П.А., Чаплыгин Ю.А., Шубин C.B. Физико-математическое моделирование интегрального элемента Холла на основе МОП-структуры // Микроэлектроника, т.29, №1, 2000г., стр. 48-58.

39. А. А. Абакумов, А. А. Абакумов (мл.), Ю. А. Чаплыгин, А. И. Галушков, "Оценка погрешности, калибровка и градуировка полупроводниковых матричных сканеров распределенных магнитных полей".

40. Multichip Modules for Today's VLSI Circuits // Suss report, Q-l, 1992, pp. 5-10.

41. А. А. Абакумов (мл.), "Система визуализации дефектов внутренней структуры ферромагнитных объектов", "Приборы и системы управления", 1997, №10, с.32-35.

42. Е. Muller, S. Koch, P. Woias, "An Integrated ISFET-Sensorarray with a CMOS Signal-Processing Circuits", pp. 675-680.

43. Гасанов Л.С., Зубенко Ф.Г., Мурыгин В.И., Фаттахдинов А.У., "Магнитодиоды и магнитотранзисторы из высокоомного кремния", Электронная промышленность, 1995, N4-5, с. 102-106.

44. C.B. Гуменюк, Б.И. Подлепецкий, "Интегральные полупроводниковые магниточувствительные датчики", Зарубежная электронная техника, 1989, N12, с.3-48.

45. Н. Pfleiderer, "Magnetodiode model", Solid-State Electron., vol. 15, pp. 335-353,1972.-12767. S. Cristoloveanu, "Magnetic field and surface influences on double injection phenomena in semiconductors", Phys. Status, Solidi (a), vol. 65, pp. 281292,1981.

46. S. Takamiya and K. Fujikawa, "Differential amplification magnetic sensors", IEEE Trans. Electron Devices, vol. ED-19, pp.1085-1090, 1972

47. A.W. Vinal, "Considiretions for applying solid state sensors to hig density magnetic disc recording", IEEE Trans. Magn., vol. MAG-20, pp. 681-686, 1984.

48. S. Kataoka, "New magnetoresistive sensors", Sensors and Actuators, vol. 5, pp. 353-357,1986.

49. T. Usuki, S. Sugiyama, M. Takeuchi, T. TakeucW, I.Igarashi "Integrated magnetic sensor" in Proc. 2nd Sensor Symp., 1982, S. Kataoka, Ed. (Tokyo, Japan), pp. 215-217,1982.

50. A.G. Andreou and C.R. Westgate, " The magnetotransistor effect", Electron Lett., vol.20, pp.699-701,1984.

51. S. Kataoka, "Recent developments of magnetoresistive devices and applications", Circulars Electrotech. Lab., no. 182, (Tokyo, Japan, Electrotech. Lab.), 1974.

52. J.E. Lenz, "Magnetic sensors", Scientific Honeyweller, vol. 6, no. 1, pp. 1625,1985.

53. L. ANDOR, H.P. BALTERS, A. NATHAN, H.G. SCHMIDT-WEINMAR, "Numerical Modeling of Magnetic-Field-Sensitive Semiconductor Devices", IEEE Transactions on Electron Devices, vol. ED-32, NO. 7, pp. 1224-1230, July 1985.

54. A. NATHAN et al, "Modeling of Sensors in CMOS Technology", IEEE Transactions on Electron Devices, vol. ED-32, NO. 7, pp.1213-1217, July 1985.

55. R. S. Popovic, H.P. Baltes, "A CMOS magnetic field sensor", IEEE J. SolidState Circuits, vol. SC-18, pp. 426-428,1983.

56. M. Hirata and S. Suzuki, "Integrated magnetic sensor", in Proc. 1st. Sensor Symp., S. Kataoka, Ed. (Tokyo, Japan, Inst. Elec. Eng. of Japan, 1982) pp. 37-40.

57. A.W. Vinal, N.A. masnasi, "Bipolar Magnetic Sensor", in IEDM Tech. Dig., pp.308-311, Dec.1982.

58. B.B. Амеличев, С.В. Шубин, "Исследование влияния топологии элемента Холла на его электрофизические параметры", Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов, Тезисы докладов, Москва, Зеленоград, 1997