автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Совершенствование создания тонкоплёночных микроэлектронных преобразователей и методов их технологического контроля

На правах рукописи

ВЛАСОВ Геннадий Сергеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СОЗДАНИЯ ТОНКОПЛЁНОЧНЫХ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И МЕТОДОВ ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Специальность 05.11.01 - Приборы и методы измерения (электрические величины)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических нау

ПЕНЗА 2004

Работа выполнена в Пензенском государственном университете.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ Ломтев Е. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шахов Э. К.;

Ведущее предприятие - Государственный научно-исследовательский институт электронно-механических приборов (НИИЭМП), г. Пенза.

Защита диссертации состоится 16 декабря 2004 г., в 14 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.02 в Пензенском государственном университете по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенского государственного университета.

Автореферат разослан 16 ноября 2004 г.

Ученый секретарь

доктор технических наук, профессор Абрамов Г. Н.;

доктор технических наук, профессор Чернявский £. А.

диссертационного совета к. т. н., профессор

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие электроники является свидетельством того, что именно микроэлектроника является базовым направлением научно-технического прогресса (НТП). Технологическая классификация интегральных микросхем (ИМС), учитывающая способ изготовления и получаемую при этом структуру, разделяет ИМС на полупроводниковые и гибридные (ГИС).

Тонкопленочная технология позволяет создавать прецизионные изделия, точностные характеристики которых могут на 1-гЗ порядка превышать таковые, полученные для аналогичных изделий полупроводниковой и толстопленочной технологий. Поэтому, несмотря на относительную дороговизну тонкопленочных микросхем по сравнению с другими типами, такие изделия все более необходимы и занимают с каждым годом все более широкий спектр как по точности, так и по назначению.

В период 1980-1990 гг. на базе тонкопленочной технологии впервые в нашей стране были разработаны гибридные интегральные схемы цифроана-логовых преобразователей 427ПА1, 427ПА2, 427ПАЗ, 427ПА4 для применения в авиационной, космической технике, системах обработки информации. Разработанные на рубеже XX в. ГИСы и сегодня идут на комплектование бортовой авиационной аппаратуры МИГов, ТУ и др. Автомобильная электроника, аппаратура нефтегазового комплекса и средств связи, контрольно-измерительная аппаратура и бытовая техника - далеко не полный перечень технических средств, где в настоящее время тонкопленочные ИМС находят высокую потребность благодаря незначительным габаритам, высокой точности и стабильности воспроизведения технических характеристик.

Таким образом, если объективно считать, что первостепенными параметрами тонкопленочных микросхем являются точностные, то разработчику следует рассматривать изделие тонкопленочной технологии как измерительный преобразователь, независимо от возможности его использования в других областях техники, например, в радиолокационных системах. Такая установка не принесет никакого вреда радиолокации, но позволит создать единый подход при разработке изделий тонкопленочной микроэлектроники, базирующейся не только на технологических исследованиях материалов и их пропорций, но и на достаточно разработанной теории метрологического и функционального анализа объектов измерительной техники.

Свойства тонких пленок существенно отличаются от свойств массивных материалов. В тонких слоях приобретают большое значение поверхностные эффекты, которые зависят от адгезии, равномерности состава материала и толщины покрытия. Кроме того, на свойства тонких пленок оказывают влияние внешняя температура, саморазогрев, механические напряжения, СКИН-эффект и др.

РОС

.НАЦИОНАЛЬНАЯ[ библиотека I

Все эффекты, изменяющие физические свойства тонких пленок, приводят, прежде всего, к изменению сопротивления тонкопленочной резистив-ной структуры, температурного коэффициента сопротивления (ТКС), скорости изменения этих параметров (временной стабильности).

В свою очередь, в результате действия этих факторов гибридные тонко-пленочные микросхемы изменяют свои многочисленные статические и динамические параметры.

Разработка новых ИМС не может проводиться без создания специализированных средств измерений (СИ), разработки методик использования серийных СИ, моделирования как самих тонкопленочных структур, так и процессов измерения и подгонки нормируемых параметров.

Указанные работы проводились с конца 70-х гг. НИИЭМП при непосредственном участии автора в качестве ведущего специалиста, а созданная в результате этих работ, в начале 80-х гг., первая тонкопленочная серийная ГИС ЦАП К427ПА до сих пор, судя по каталогам справочно-технической информации, является одной из лучших микросхем данного класса, превосходящая по многим техническим характеристикам более поздние отечественные и зарубежные разработки.

Особо важным является метрологический анализ для технологической операции подгонки (функциональной подгонки) тонкопленочных микросхем. Он способствует созданию оптимального алгоритма подгонки микросхем, позволяет определить при этом оптимальные области воздействия подгоночного инструмента для той или иной технологической структуры микросхемы, а кроме того, разрабатывать специальные типы топологий пленочных элементов с целью достижения быстродействия, требуемой точности и линейности подгонки.

Точностные параметры микросхем определяются многими технологическими факторами, в том числе электрофизическими характеристиками подложек и тонкопленочных материалов, качеством технологических операций напыления и подгонки, межоперационного и финишного контроля.

Установлено, что наиболее трудоемкими и дорогими операциями являются операции подгонки, межоперационного и финишного контроля. По опубликованным данным на них приходится около 70% всех трудозатрат.

Таким образом, объединение концепций метрологического и функционального анализа и исследования, а также совершенствования самих технологических операций и тонкопленочных технологий на базе анализа электрофизических свойств тонкопленочных материалов позволяет получить существенный технологический эффект как в создании микросхем с более высокими нормируемыми параметрами, так и в обеспечении высокоэффективным оборудованием функциональной подгонки и контроля.

Особо глубокие исследования проводились в группе наиболее функционально сложных гибридных тонкопленочных микросхем (ГИС) ЦАП и АЦП, включающих, кроме сложностей проектирования БИС, дополнительные подгоночные, метрологические и измерительные проблемы.

Прецизионные ГИС ЦАП и АЦП серии 427 требуют средства измерений (СИ) своих характеристик еще более высокого класса точности. Требования по точности к СИ и к аппаратуре функциональной подгонки, как правило, приближаются к предельно достижимым на современном этапе их возможностям. Разработка новых методов измерений нормируемых параметров, специализированных высокопрецизионных и производительных средств измерений и контроля тонкопленочных микросхем является актуальной задачей.

Следует отметить значительный вклад в исследования в данной области таких отечественных ученых, как Э. И. Гитис, В. Б. Смолов, В. М. Шлян-дин, Г. П. Шлыков, В. М. Терехов, В. П. Буц, А. Н. Лугин.

Цель работы. Разработка новых типов тонкопленочных микроэлектронных преобразователей и средств оценки их нормируемых параметров, отвечающих современным достижениям электроники и соответствующих лучшим мировым образцам, превышающих по ряду технических показателей достигнутый технический уровень.

Цель достигается решением следующих задач:

• анализом физических процессов и установлением факторов, ограничивающих соответствующие точностные характеристики;

• систематизацией технических характеристик различных типов тонко -пленочных микросхем путем составления классификаций самих ИМС, их точностных параметров, факторов влияния на значения определяемых характеристик;

• современным макромоделированием микросхем, средств измерения их параметров, комплексов, как совокупных объектов, включающих ИМС и СИ со средствами сопряжения, а также исследуемых характеристик, главным в которых является получение максимального подобия согласно поставленной цели;

• разработкой новых типов микроэлектронных устройств и оценкой их характеристик в результате метрологического анализа, лабораторных испытаний, аттестации с использованием эффективных методов статистической обработки результатов отдельных измерений;

• разработкой методов функциональной подгонки, включая подгонку одновременно по нескольким нормируемым параметрам;

• исследованием тенденций развития современной тонкопленочной микроэлектроники.

Методы исследований. Аналитические методы исследований базируются на использовании теории электрических цепей, матричного анализа, дифференциального и интегрального исчисления, статистической теории обработки результатов многократных измерений, теории систем автоматического регулирования, теории измерений и метрологии, основных положениях теории моделирования сложных систем и др.

Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем:

• разработаны методы оценки сопротивлений и ТКС, а также методика расчета сопротивлений пленочных резистивных структур с изменяющимся значением удельного поверхностного сопротивления в пределах геометрической области таких структур. Приведены примеры моделирования и расчета, учитывающие определенные ограничения как по топологии структур, так и по характеру изменения удельного поверхностного сопротивления в области резистивной структуры;

• проведен аналитический анализ возможностей создания пассивной тонкопленочной микросхемы с установленным номинальным сопротивлением и определенным или нулевым ТКС на базе сети расположенных на подложке отдельных резистивных чипов, что позволило разработать технологию прецизионного интегрального резистора "Термостабильная тонко-пленочная микросхема" по патенту № 2185007 РФ;

• установлены аналитические зависимости подгоняемых параметров для анализа и использования в целях функциональной подгонки микросхем различных типов;

• классифицированы тонкопленочные микроэлектронные преобразователи, установлены их общие свойства и существенные отличия, а также определены факторы, ограничивающие класс точности ГИС (например, так называемая погрешность суперпозиции микросхем серии 427);

• разработаны классификации точностных параметров тонкопленочных микросхем и составляющих инструментальной погрешности аналого-цифровых БИС на примере серии 427, и исследован вклад каждой составляющей в погрешность характеристики преобразования микроэлектронного преобразователя, а также в конкретный нормируемый точностной параметр;

• дано обоснование уровней макромоделирования на конкретные типы микросхем, согласно представленной в работе классификационной схеме, которая на этапах проектирования и разработки может быть ориентиром в плане привлечения экономических, интеллектуальных средств под конкретный инновационный проект, а также воссоздания степени его преемственности по отношению к известным образцам;

• предложены новые способы и алгоритмы функциональной подгонки нелинейности, сопротивления и ТКС, дифференциальной нелинейности, коэффициентов преобразования и деления, а также даны оценки преимущества предложенных способов подгонки;

• разработаны модели и алгоритмы определения точностных параметров интегральных микросхем, и даны их сравнительные оценки с известными;

• предложены методики оценки влияния погрешности суперпозиции аналого-цифровых БИС ЦАП и АЦП на общую погрешность и предельную точность их преобразования;

• предложен метод обработки результатов измерений в цеховых условиях, и доказана его эффективность, характеризующаяся высокой степенью фильтрации помех и повышением точности;

• разработаны устройства измерения как статических, так и динамических параметров тонкопленочных микросхем, как автономные, так и работающие в составе компьютеризованных комплексов, с компенсацией и самокоррекцией собственных погрешностей.

Новизна результатов работы подтверждена 9 патентами РФ на изобретения, поддерживаемыми в настоящее время, 1 положительным решением на патент РФ и 36 авторскими свидетельствами.

Практическое значение. Полученные в диссертационной работе теоретические и практические результаты позволяют решать задачи на стадии разработки тонкопленочных микроэлектронных изделий различного класса, а также задачи, возникающие на технологических этапах изготовления микросхем, связанные с подгонкой электрических параметров, межоперационным и финишным контролем этих параметров.

В результате проведенных исследований разработаны и успешно используются:

• принципы и алгоритмы функциональной подгонки тонкопленочных интегральных микросхем;

• алгоритмы функционирования средств измерений точностных параметров интегральных микросхем;

• методы расчета оценок и алгоритмы обработки результатов измерений;

• методы расчёта оценок параметров точности СИ по результатам измерений, полученным в результате аттестации СИ;

• способы повышения точности функциональной подгонки;

• схемотехнические и технологические способы повышения точности интегральных тонкопленочных микросхем;

• схемотехнические способы повышения точности СИ параметров микросхем;

• методы моделирования на этапе проектирования новых типов тонкопленочных микроэлектронных устройств широкого назначения.

Реализаииярезультатов диссертаиионнойработы в промышленности.

Результаты настоящего исследования использованы в нескольких НИР и ОКР как по разработке новейших типов тонкопленочных микроэлектронных изделий, так и по разработке средств измерений их электрических параметров, а также функциональной подгонки, в том числе в НИР и ОКР: "Функция", "Функция-2", "Тестер", "Тестер-5С", "Функдия-6", "Иргиз", "Иргиз-1", "Иргиз-10", "Ангара", "Ангара-3", "Ангара-4", "Ангара-50", "Ангара-80", "Эльтон", "Иртыш" и др. - на предприятии НИИЭМП (г. Пенза).

Установка контроля статических параметров ЦАП с количеством разрядов до 18 ЮУМ 2.681.011, разработанная по ОКР "Иргиз-10", включающая устройство и программу измерительного алгоритма, выполненных по а. с. 1631723, НОЗМ1/10 "Способ измерения нелинейности ЦАП и устройство для его осуществления", БИ № 8,1991 г., внедрена на предприятии - научно-исследовательский и конструкторский институт радиоэлектронной техники (НИКИРЭТ, г. Заречный Пензенской обл., ГУП СНПО "Элерон").

Результаты докторской диссертации используются в госбюджетной НИР "Разработка и исследование измерительных и испытательных устройств", выполняемой кафедрой "Электроника и электротехника" Пензенской государственной технологической академии.

Апробаиияработы. Основные результаты диссертационной работы прошли апробацию при разработке новых технологий и конструкций тонкопленочных микросхем, новых типов средств измерений и функциональной подгонки микросхем различного назначения, в числе которых серийные микросхемы серий 427, 313 HP, ТРП 1-1, и др., серийные установки контроля и функциональной подгонки ЮМ 2.688004, ЮМ 2.688.005, ЮМ 2.681.011, ЮМ 2.681.001, УИЭ. НРЭ 110-044, при длительной эксплуатации в объектах различного народнохозяйственного назначения и в технологическом оборудовании на предприятиях электронной и радиоэлектронной промышленности.

Основные результаты диссертационной работы были представлены на международных научно-технических конференциях: "Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем" (г. Пенза, 1997, 1998), "Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации. Измерения-2000" (г. Пенза, 2000), "Надежность и качество, 2003" (г. Пенза, 2003), а также на всесоюзных и зональных конференциях: "Метрологическое обеспечение ИИС и АСУТП" (г. Львов, 1990), "Состояние элементной базы технологии производства и контроля изделий электронной техники" (г. Пенза, 1991).

Публикации. Материалы, отражающие основное содержание диссертации, опубликованы в 87 научных трудах, в том числе в 36 авторских свидетельствах, 9 патентах РФ и 3 решениях Федерального института промышленной собственности на выдачу патентов РФ (от 24.08.2004 и 28.09.2004).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 189 наименований и 5 приложений. Работа содержит 418 страниц машинописного текста, 151 рисунок и 16 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дана характеристика состояния вопроса, обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены общие методологические принципы построения, состава и характера тонкопленочных ИМС как автономных объектов, так и в режимах подгонки и контроля электрических параметров, с точки зрения приоритета параметров точности, определяющих позиции тонкопленочной технологии как динамично развивающегося направления современной микроэлектроники. На основании выбранного приоритетного свойства - точности - сделан вывод о том, что тонкопленочные ИМС следует рассматривать как измерительные преобразователи или, в более широком смысле, как средства измерений, с привлечением в процессе исследования теоретических наработок метрологии и измерительной техники.

Является установленным фактом, что качество разрабатываемых СИ и эффективность анализа свойств СИ определяются качеством математических, электрических, а также функциональных и метрологических моделей. В диссертационной работе была предпринята попытка разбить моделирование сложных тонкопленочных ИМС (ГИС), а также СИ параметров ИМС по уровням макромоделирования. В качестве основного признака разбиения взят уровень точности при сохранении таких основных принципов моделирования, как адекватность, цель (информативность), достаточность.

Анализ различных типов тонкопленочных микросхем и их свойств, определяющих качество, показал, что наиболее весомый технический эффект достигается в том случае, если все тонкопленочные ИМС, начиная от одиночного резистора и кончая большими интегральными микросхемами, типа ГИС АЦП или ЦАП, рассматривать в качестве измерительных преобразователей.

Основными приемами исследования в работе являются моделирование и последующий анализ моделей. Объекты моделирования - микросхемы, их свойства (характеристики), средства измерений (СИ) точностных параметров, свойства (характеристики) средств измерений и функциональной подгонки, совокупные объекты, включающие как ИМС соответствующего типа,

так и СИ, а также свойства совокупных объектов. Недоучёт каких-то факторов, например, саморазогрева ИМС, а следовательно, отсутствия мер, минимизирующих действие данного фактора, может существенно снизить точность ИМС.

На рис. 1 представлена статическая макромодель (её также можно отнести к структурной электрической модели) измерительной системы с объектом измерения (контроля) ГИС ЦАП с разрешающей способностью 16 двоичных разрядов. Согласно предложенной в диссертации классификации макромоделирования, такую макромодель можно отнести к третьему уровню, т. е. следует учесть переходные, входные и выходные сопротивления структурных узлов, сопротивления утечек, коммутирующих элементов, паразитные сопротивления проводников и т. п.

Рис. 1. Макромодель третьего уровня

Основные узлы макромодели рис. 1: контролируемая ГИС ЦАП (КЦАП), блок коррекции и калибровки (БКК), блок формирования напряжений и логических уровней (БФНУ), коммутатор аналоговых сигналов (КОМ), измерительный прибор (ИП), источники стабилизированных напряжений С/ць £/п29 {/пз! паразитные сопротивления г^ утечек; сопротивления г, токоведу-щих шин и проводников гт; входные Лвх и выходные Лвых сопротивления измерительных узлов, в том числе зависимые от преобразуемого кода И; контурные токи 1т отдельных источников напряжения. Математическое описание представленной макромодели во многом определяется состоянием коммутатора и значением преобразуемого ГИС ЦАП кода N т. е. является многомерной функцией. Анализ электрической макромодели позволяет определить частные методы коррекции погрешностей, вызванных паразитными сопротивлениями утечек, сопротивлениями токоведущих шин и проводников связей источников напряжения с измерительным узлом ЗА (земля аналоговая), переходными сопротивлениями коммутатора, входными и выходными сопротивлениями узлов измерительной системы, характеризующими ее статическое состояние. Удаленность (принципиальная) контактно-прижимного приспособления с контролируемой ГИС от основных узлов системы приводит к принципиально неустранимым погрешностям контроля, описание которых невозможно выполнить без создания адекватных электрических моделей работы ГИС во всех режимах испытаний: статика, динамика, функциональная подгонка.

Макромоделирование на любом уровне точности или сложности не предполагает исключения из рассмотрения наиболее простых моделей, например, типа «чёрного ящика», которые могут быть достаточно информативными с точки зрения определения реакции на входные (тестовые) воздействия II с учётом паразитных факторов >Гв виде наводок и помех (рис. 2, а,б,в).

Рис. 2. Динамическая макромодель: //(т,), Я(Т2) -весовые функции объекта измерений и средства измерений соответственно как физически подобных объектов; - помеха; Щ) -тестовый или измеряемый сигнал; £ - погрешность; - частотная характеристика объекта; РЦо) - спектральная мощность. Начало

Рис. 2. Окончание

Так как класс точности объекта измерений и СИ практически одинаков, то справедливы соотношения, представленные функционалами (1) (интегралами суперпозиции).

Я0 = /А(Т1М'-Т1)(1Т1+£1(0, о

00

0)

Переход от временной модели к частотной можно выполнить на основании преобразований Лапласа - Фурье, при этом спектральная мощность погрешности определяется выражениями (2).

(2)

ще = , на основании кото-

рых можно получить выражения (3)

е2(/,т) = Уг{1)-2тУ{1)и{1 ~1)+т2и2{1),

= т, для ГИС ЦАП серий 427 тах т = 1,

е2 (0 = (ш)|1 - (ю)1С(Уш)|2с1ш, (3)

и сделать следующие выводы:

1. Погрешность преобразования ГИС зависит от значения коэффициента преобразования т, т. е. от режима работы или преобразуемого кода N.

2. Погрешность СИ зависит от коэффициента преобразования СИ.

3. Указанные в (1) и (2) погрешности зависят от постоянных времени задержки объекта измерений и средства измерений.

4. В общем виде погрешность зависит от спектрального состава, мощности помехи, частотных характеристик ИМС и СИ.

5. Погрешность преобразования будет наблюдаться даже у идеальной ИМС из-за невозможности её испытания без подключения дополнительных электрических цепей от источников питания, источников тестовых сигналов, измерительных цепей.

Во второй главе рассматриваются вопросы исследования типовых изделий тонкопленочной микроэлектроники, их свойства, определяющие основные метрологические характеристики. С этих позиций предложено рассматривать все тонкопленочные ИМС как группу измерительных преобразователей, что позволяет использовать при анализе указанных свойств основные положения и наработки измерительной техники и метрологии. Реализуемые в настоящее время тонкопленочной технологией основные типы микроэлек-

тронных преобразователей по функциональному назначению удобно разделить на семь групп: резисторы и наборы резисторов; терморезистивные преобразователи; тензорезистивные преобразователи; датчики газоанализаторов и влажности; делители напряжения и тока; ГИС ЦАП и АЦП; другие ТИС и БГИС-преобразователи. Каждая из этих групп имеет свой набор нормируемых параметров точности. Основные электрические параметры тонкопленочных резистивных структур: сопротивление, температурный коэффициент сопротивления, а также временная и температурная стабильность указанных параметров - зависят от ряда факторов, к которым можно отнести материал резистивной пленки, топологию пленочного резистора, толщину резистивно-го покрытия, гладкость диэлектрической подложки, температуру, механические напряжения и др. Проанализируем электрические процессы в тонкопленочном резистивном элементе, используя рис. 3.

б

Рис. 3. Резистивный тожоплёночный прямоугольный элемент, включенный в электрическую цепь (а); <Р1>ф2 , гдеч^Ифз - потенциалы в точках абсцисс х = О и х = ,х0; ¥й - скорость дрейфа. Графики (б) напряжённости электрического поля и напряжения вдоль направления тока при р2=0 и ф, = и0

Скорость дрейфа Vd определяется по формуле

eLE

Vd = -

2 mU

R = -

(5)

где m,e- масса и заряд электрона соответственно; L - средний путь между столкновениями; U- средняя скорость электронов проводимости. При этом сопротивление тонкоплёночной структуры можно определить следующим образом:

, _ Ф1 ~Ф2 _ 2mUx0 I Ne2LS '

где N- число электронов проводимости в единице объёма, имеет размерность [м ~3].

Из формулы (5) можно заключить, что если скорость U постоянна, то величина

р_ 2mU (6)

остаётся постоянной и является удельным сопротивлением.

Если для резистивного тонкоплёночного участка h = const, а участок является однородным р = const, то напряжённость Е, как количество силовых линий на единицу ширины участка (у0), является постоянной величиной. Разность потенциалов можно описать известной из физики формулой

Ф*"Ф1 =-\Edx , (7)

где 0 < х < Хо. Из формулы (7) следует, что падение напряжения на участке Ах = dx равно:

dU— — Endx, (8)

где Ех - проекция вектора Е на ось х. Для приведённого примера Е = Е, = const, поэтому графики Еи U, построенные согласно (8), имеют вид рис. 3,б.

Предположим, что на основании измерений сопротивления прямоугольного тонкоплёночного резистивного участка необходимо выполнить его подгонку в сторону увеличения сопротивления. Это можно выполнить путём удаления части резистивного материала площадью используя, например, такой подгоночный инструмент, как луч лазера (рис. 4,а). Однако для простоты будем считать, что напряжённость (количество силовых линий на единицу длины) на участке длины Дх в два раза выше, чем на остальном промежутке от 0 до Хц. Тогда график распределения напряжённости Е и напряжения по координате х будет иметь вид согласно рис. 4,б. Сравнивая графики распределения напряжённости и потенциалов вдоль оси х, по

линии тока (см. рис. 3,б и рис. 4,б), можно заключить, что удаление рези-стивного материала на площади Ъху\ приводит к полному изменению характера распределения потенциалов вдоль оси х, т. е. изменяются начальный и конечный углы наклона , а излом на абсциссе удаления

материала зависит от глубины реза, перпендикулярного направлению тока. При этом достигается максимальная чувствительность изменения сопротивления, т. е. быстродействие подгонки. Однако при приближении подгоняемого сопротивления к номинальному значению необходимо снижать чувствительность подгонки. В работе описаны способы, в том числе оригинальные, позволяющие это выполнить.

Рис. 4. Графическая модель электрического поля (а) и аппроксимированные графики (б) распределения Е и и после подгонки в результате поперечного реза прямоугольного пленочного элемента

Вместе с тем графики рис. 4 должны иметь не ступенчатые, а плавные переходы в точках перегиба. Если предположить, что удалённое в результате данного профиля подгонки значение сопротивления вдоль линии тока равно

то ответить на вопрос: какое стало сопротивление подогнанного подобным образом резистора? - практически невозможно. Однако можно дать приближенную оценку характера изменения сопротивления тонкопленочной структуры вдоль оси х. Так как напряженность электрического поля равна по модулю градиенту напряжения, а ее вектор касателен силовым линиям поля (см. рис. 4,а), то проекция Е на ось х определяет характер изменения удельного сопротивления вдоль оси х. Как видно из графиков (см. рис. 4), это изменение в поле подгонки носит нелинейный характер.

Сопротивление резистора, созданного на базе тонких или толстых пленок, можно рассчитать с учетом направления тока согласно классической формуте определения сопротивления проводника с током:

где Я - сопротивление проводника (резистивной пленочной структуры в направлении тока); £- длина проводника (длина пленочного резистора по направлению тока); 5 - сечение проводника (сечение резистивной пленочной структуры); - удельное сопротивление материала проводника

(удельное сопротивление резистивного материала). В микроэлектронике под удельным сопротивлением понимают сопротивление квадрата пленочной резистивной структуры, которое выражается в единицах

Сопротивление резистора с равномерным покрытием на подложке в виде правильного прямоугольника можно вычислить согласно формуле (10), подставив вместо 5 произведение hd:

где £ - длина; h - высота; d- ширина резистивной пленки. Отношение п = = Vd выражает количество квадратов поверхности резистивной пленки в направлении тока. Тогда есть удельное сопротивление резистивной пленки, выраженное в единицах Ом/а Поэтому формулу (11) можно с учетом изложенного переписать в виде

Д = р,и. (12)

где р; - удельное поверхностное сопротивление участка резистивной пленки; п - количество квадратов этой поверхности.

Удельное электрическое сопротивление р при температуре 20° С для многих материалов известно. Так, например, для нихрома р = 1,12-КТ6 Ом-м. Тонкопленочные резистивные слои из нихрома толщиной менее 0,1 мкм наносят вакуумным испарением и обеспечивают удельное поверхностное сопротивление р,- до 300 Ом/а, ТКС = 0,01%.

Считая, что р,-= р/А, А = 0,1 мкм = 10~7 м, получим, что р,- должно быть равно 11,2 Ом/□. Такое расхождение между эмпирическими данными и полученным значением р. =11,2 Ом/а можно объяснить либо неточностью формулы р,- =р/А, либо неточностью определения в эксперименте величины А в диапазоне толщин менее 1 мкм.

Величины р(- для различных участков резистивной структуры могут сильно различаться и зависят от локальных неровностей подложки этих участков, неравномерности вакуумного напыления и т. п.

Предположим, что тонкопленочный резистор состоит из 4 элементов с различным удельным сопротивлением и представляет собой тонкопленочную структуру, как это изображено на рис. 5,а. Окружность и полуокружности моделируют область их объединения между собой. Очевидно, что объединяющие области имеют некоторое собственное совокупное сопротивление, отличное от сопротивлений Р1...Р4

2

1 А -► . Рз . р4 Б

д 1 1

V Р2 Ау

1 / Ах ——>

а

Рис. 5. 4-элементная модель тонкопленочного резистора и его эквивалентная электрическая схема; 1 - элемент размером Ах х Ау, Ах = Ау\ 2 - контактные площадки; 3 - область объединения элементарных тонкопленочных элементов, имеющих различные сопротивления. Начало

Рис. 5. Окончание

• Подобная интерпретация позволяет перейти к электрической модели, представленной на рис. 5,б.

Полное сопротивление Лдб можно определить как

_ Рз Р1

> '2 '

_ РзР;

» 'з'

_ Р.Р5

где гх =

- - - ■ - " ------- -|+р3+р5

Модель тонкопленочной структуры, имеющей большое количество участков с различным удельным поверхностным сопротивлением р(-, представлена электрической схемой рис. 6.

Рис. 6. Электрическая модель пленочного резистивного элемента

Нахождение полного сопротивления схемы рис. 6 в общем виде или измерение этого сопротивления при действии определенного фактора влияния- довольно сложная задача. Однако в однородных тонкопленочных структурах удельное сопротивление по поверхности пленки изменяется, как правило, монотонно. В связи с этим большое количество задач оценки полного сопротивления можно свести к модели, основным свойством которой является отсутствие "поперечных" токов, т. е. токов вдоль координаты у. Это, например, тот случай, когда тонкопленочные элементы со сторонами квадрата имеют сопротивления, распределенные вдоль оси х (стороны по линии тока) по некоторой функциональной зависимости от координаты х, а вдоль координаты имеют одинаковое значение.

Получены следующие аналитические зависимости полного сопротивления прямоугольного участка тонкопленочной резистивной структуры.

А Вдоль стороны по линии тока удельное поверхностное сопротивление распределяется согласно линейной зависимости р(лс) = Ах, где А - некоторая константа, численно равная удельному поверхностному сопротивлению на начальном участке; удельное сопротивление элементарного квадрата вдоль стороны, параллельной оси у, - неизменно.

Б. Условие по п. А изменяется таким образом, что вдоль ординаты у сопротивление каждого следующего элементарного квадрата изменяется в В раз.

где - удельные сопротивления на противоположных

сторонах вдоль линии тока.

B. Вдоль ортогональных сторон резистивного прямоугольного участка удельное сопротивление изменяется линейно

ф + К(т-1)]' (14)

где т - у!Ду у- ширина резистивного участка; Ау - размер элементарного квадрата; К- коэффициент крутизны вдоль оси у.

Многие факторы, как, например, термонапряжения, СКИН-эффект и др., приводят к изменению состояния резистивной структуры в ее объеме, при этом толщины пленок, различающиеся порой в десятки раз (например, единицы мкм и десятые доли мкм), необходимо учитывать с целью повышения

точности оценки метрологической характеристики (например, стабильности сопротивления от действия нескольких влияющих факторов).

Моделирование пленочного участка в виде цилиндра, на который одновременно действуют термонапряжения и СКИН-эффекг, приводит к следующей зависимости (полного сопротивления) полной проводимости 0$

где Л в правой части выражения (15) есть радиус недеформированного цилиндра, а под удельным поверхностным сопротивлением, численно равным А, понимается его максимальное значение для данного резистивного материала минимальной толщины

В диссертационной работе также получена аналитическая оценка полного сопротивления для модели резистивного участка объемного вида типа параллелепипеда.

Дня оценки стабильности сопротивления тонкопленочной структуры следует вычислить, используя приведенные в работе формулы, разность полных сопротивлений при наличии факторов влияния и отсутствия таковых.

Подгонкой электрических параметров добиваются приближения функции преобразования каждой конкретной ИМС к номинальной.

В общем виде задачу функциональной подгонки (ФП) на теоретическом уровне можно отнести к задачам оптимального управления (линейного или нелинейного программирования).

В зависимости от типа ИМС и подгоняемого параметра, задачу функциональной подгонки можно представить блок-схемой рис. 1,а. При этом в качестве целевых функций подгонки представлены нормируемые характеристики ИМС: коэффициенты деления и преобразования, входные и выходные сопротивления, ТКС, линейность или нелинейность как функция тонкопленочных сопротивлений или их отклонений, дифференциальная нели-

нейность. Могут быть, в том числе, и другие характеристики, как, например, смещение нуля и т. п. Их математические или иные описания будут являться идентификацией подгонки параметра в зависимости от типа ИМС.

Рис. 7. Блок-схема задачи функциональной подгонки (а) и методы её оптимизации (б)

Под критерием функциональной подгонки того или иного параметра характеристики преобразования понимается выполнение условия оптимизации этого параметра. Для вывода условий оптимизации необходимо разработать алгоритм достижения оптимума, а для выполнения критерия функциональной подгонки как оптимизации подгоняемого параметра с высокой степенью эффективности (малым временем и достаточной точностью) требуется разработать математическую модель целевой функции, произвести экспериментальные пробы с целью получения существенной информации о вариации целевой функции.

Алгоритм функциональной подгонки как задачи оптимизации может быть выбран согласно одному из методов оптимизации рис. 7. Например, подгонка линейности ГИС ЦАП с использованием лазерного оборудования подгонки легко реализуется с использованием алгоритма подгонки согласно методу Гаусса-Зайделя.

Методы подгонки тонкопленочных ИМС можно классифицировать по двум основным технологическим признакам - это изменение топологии (конфигурации) тонкопленочной структуры при подгонке и изменение морфологической структуры путем, например, уплотнения материала покрытия, выполнить которые можно различными способами.

Выбор того или иного технологического воздействия на тонкопленочную структуру сопровождается, как правило, необходимостью выбора типа средства измерения и разработки алгоритма его функционирования под тип этого воздействия, мгновенной или усредненной оценки результата воздействия и дальнейшего управления процессом подгонки на основании информации, полученной после измерения.

Рассмотрим чиповый интегральный тонкопленочный резистор, т. е. резистор, созданный из нескольких резисторов, расположенных на изолированных друг от друга подложках (кристаллах), укрепленных компаундом на основании ИМС, и предложенный автором метод его подгонки.

Если тонкопленочные резисторы каждого чипа соединить электрически некоторым образом, то полученное образование будет представлять собой некоторую резистивную сеть.

Предположим, что резисторы чипов созданы из разнородных резистив-ных материалов. Тогда ТКС интегрального резистора будет равен

<Х£ =к]а.-у+к2а.2+—+кпа.п,

где а£- интегральный ТКС; <Х|...ая- ТКС резистивных чипов; - коэффициенты влияния, определяющие структуру электрической сети.

Любая двух- или трехполюсная пассивная электрическая цепь, состоящая из п резистивных компонентов, может быть описана макромоделью с

параметрами П-образного или Y-образного канонического четырехполюсника, к которому можно привести эту цепь. Сопротивление любого из трёх элементов такого четырехполюсника является в первом приближении линейной функцией от температуры и описывается уравнением Считая, что для всех элементов четырехполюсника температура одинакова, и выполнив преобразования, определяющие его входное сопротивление при разомкнутом выходе, получим ТКС такого интегрального резистора:

(16)

где - соответствующие ТКС и сопротивления элементов

П-образного обратимого канонического четырехполюсника. Из выражения (16) следует, что коэффициенты влияния можно определить через сопротивления канонического четырехполюсника и что эти коэффициенты имеют положительный знак.

Отсюда можно сделать вывод, что никакая резистивная структура, объединенная в электрическую сеть, не сможет привести интегральный ТКС к нулю, если ТКС всех резистивных элементов имеют один и тот же знак, независимо от места включения (местоположения в электрической схеме).

Далее в диссертационной работе рассматриваются схемы термокомпенсации, а также подгонка сопротивления интегрального резистора к его номинальному значению и требуемому ТКС, за счет подключения резистивно-го подгоночного чипа в определенное место резистивной сети. При этом в качестве аппарата анализа используется теория четырехполюсников.

Интересные результаты дают резистивные структуры выполненные по схемам типа Я-2Я. Выведены формулы, позволяющие оценить влияние на интегральное сопротивление подключения определенного весового резистора при коммутации лишь одной перемычкой резистивной матрицы.

При подгонке тонкопленочного резистора неоднородной структуры по двум параметрам: сопротивлению и ТКС - можно, в зависимости от цели, получить либо термокомпенсированный резистор с ТКС, близким к нулю, либо линейный тонкопленочный преобразователь температуры.

Наиболее простые электрические схемы тонкопленочного резистора, с возможностью подгонки одновременно по двум параметрам, представлены на рис. 8.

Для обоих вариантов построения тонкопленочного резистора получены соотношения (17).

я

Л, _ а, -а0

Л2 а0-а2

(17)

а0"а!

где а0- ТКС интегрального резистора; а, - ТКС резистора Ль а2- ТКС резистора

Рис. 8. Простейшие модели интегральных пленочных резисторов

Соотношения (17) представляют собой критерии подгонки ИМС, технологический режим подгонки которых выбирается согласно рис. 6 с учетом типа соединения расположенных на подложке резисторов, причем требуемый ТКС

а0 интегрального (составного) резистора обеспечивается подгонкой сопротивлений и Л2 или их соотношений при заданных ТКС а, и а2- резистивных материалах составляющих компонентов.

Предположим, что требуется создать интегральный резистор с ТКС ,

равным нулю (что возможно, разумеется, только теоретически). Поставляя в формулы (17) значение а = 0, получим:

Так как левые части формул (18) всегда положительны, то это означает, что правые части формул также должны быть положительны. Последнее можно обеспечить лишь в случае выбора материалов, ТКС которых а] и 0С2

имеют разные знаки. Более широкие возможности вариации полного интегрального сопротивления и ТКС при подгонке интегральных резисторов, с учетом ограниченной номенклатуры резистивных материалов, как показано в работе, дают трехкомпонентные схемы параллельно-последовательной структуры. Кроме этого, рассмотренная методика подгонки применима для создания термокомпенсированных пленочных тензорезисторов и линейных термопреобразователей. Выполнен подробный анализ таких структур.

Основным точностным параметром для делителей напряжения является погрешность коэффициента деления. При этом определяющим фактором алгоритма подгонки ИМС, типа делителей напряжения является метод измерения коэффициента деления. Согласно проведенному анализу практическое применение нашли методы, включающие последовательное измерение сопротивлений плеч, последовательное измерение напряжений плеч; методы, связанные с предполагаемым значением коэффициента деления (метод переворота плеч); методы, основанные на определении разности напряжений между контрольными точками образцового и испытуемого делителя. В диссертационной работе описаны разработанные при непосредственном участии автора способы и устройства подгонки и контроля погрешностей коэффициентов деления различных типов делителей напряжения, в том числе различных типов декодирующих резистивных матриц для цифроана-логовых преобразователей.

На рис. 9 приведена в виде графа классификация инструментальных погрешностей ГИС ЦАП и АЦП. Идентификация составляющих инструментальной погрешности согласно факторам влияния позволяет разрабатывать алгоритм целенаправленного воздействия на элементы влияния с целью минимизации такой составляющей.

Составляющие инструментальной погрешности, вошедшие в блоки графа рис. 9, относятся к статическим погрешностям сложного объекта, каковым является ГИС. Некоторые составляющие инструментальной погрешности, относящиеся к погрешностям характеристики преобразования, не могут быть включены в полную погрешность преобразования путем алгебраического или геометрического суммирования с другими составляющими. Это погрешности линейности (нелинейности) и дифференциальной нелинейности ЦАП и АЦП. В то же время последние являются, как правило, нормируемыми статическими параметрами ГИС и подлежат обязательному контролю и подгонке. Хотя в нормативных документах ГОСТ 24736-81, ОСТ 110583-88, ОСТ 110078.1-84, а также в других библиографических источниках отсутствуют понятия весовой разрядной погрешности преобразования, погрешности суперпозиции ЦАП, АЦП, однако введение этих погрешностей в состав общей погрешности преобразования целесообразно.

Например, введение такого промежуточного точностного параметра, как весовая разрядная погрешность, позволяет разработать достаточно простые зависимости между нормируемой нелинейностью и дифференциальной нелинейностью ГИС ЦАП. Последнее же, в свою очередь, позволяет не только моделировать подгонку одного параметра через другой, но также применять подобные алгоритмы совокупных измерений на практике с повышением точности и производительности.

Рис. 9. Граф классификации инструментальных погрешностей IMC

Не учитывая погрешностей суперпозиции, нельзя ответить на вопрос о предельно достижимой точности (разрядности) преобразователей ЦАП и АЦП, а также о предельных возможностях подгонки таких нормируемых параметров, как линейность и дифференциальная нелинейность.

Классификационная таблица инструментальной погрешности позволяет осознанно вводить при создании адекватных электрических и других моделей вероятные неидеальности: остаточные сопротивления ключей, сопротивления проводящих шин, входные и выходные сопротивления источников электрических сигналов и др. элементы.

Разработаны модели обобщенных ЦАП, построенных на базе тонкопленочных резистивных матриц, включающие определенные типы неидеально-стей элементов, а также модели специализированных ЦАП, типа 427ПА1, 427ПАЗ, 572ПА1, 572ПА2 с неидеальностями элементов этих структур согласно графу рис. 9.

Для всех указанных типов ЦАП, на основании их электрических моделей, получены математические зависимости полных инструментальных погрешностей преобразования.

В последние годы привлекает особое внимание исследователей так называемая погрешность суперпозиции ЦАП, понятие которой до сих пор не введено ни в один нормативный документ. Однако по мере увеличения разрешающей способности разрабатываемых преобразователей данный тип погрешности может стать преобладающим для матричных резистивных ГИС ЦАП.

Полученные в процессе исследования погрешности данного типа результаты опубликованы автором в различных источниках, в том числе в описаниях на изобретения ЦАП, в которых осуществляется на определенном уровне коррекция погрешности суперпозиции. Можно заключить, что эта погрешность зависит от кода во всем диапазоне преобразования, носит нелинейный характер, и ее можно отнести к псевдослучайной или к квазислучайной из-за трудности формализации.

В электротехнике принцип суперпозиции формулируется следующим образом: реакция линейной цепи на сумму входных воздействий равна сумме реакций цепи на каждое отдельное входное воздействие.

Цифроаналоговый преобразователь нельзя отнести к линейной цепи, однако в каждом своем состоянии ЦАП, построенный на базе какой-либо ре-зистивной матрицы, можно считать линейной цепью (квазилинейной или условно линейной).

Само математическое выражение функции преобразования, например, двоичного ЦАП

где и - разрядность ЦАП; = {О; 1}, уже включает в себя принцип суперпозиции.

Если выражение (19) выполняется нестрого при абсолютно строгом выполнении весовых разрядных соотношений иоп • 2~', т. е. с некоторой погрешностью, своей, как правило, в каждом состоянии ЦАП, то имеет место погрешность, названная погрешностью суперпозиции.

Исследования показали, что данная погрешность многолика, так как определяется многими факторами, т. е. для каждого типа преобразователя эта погрешность имеет свой характер и свое предельное значение.

В диссертационной работе показано, что погрешность суперпозиции ГИС ЦАП кодозависима, полностью не устранима, так как не может быть равным нулю внутреннее сопротивление источника опорного напряжения или сопротивление токоподводящих шин ИМС и пр.

Так как ЦАП, выполненный на базе резистивной декодирующей матрицы - основы тонкопленочных ГИС, может как угодно долго находиться в статическом состоянии, то в каждой конкретной точке характеристики преобразования представляет собой конкретную линейную электрическую цепь. Поэтому ГИС ЦАП удобно моделировать линейными электрическими цепями с включением в состав явных и неявных элементов (резисторов, конденсаторов и др.), параметры которых находятся в функциональной зависимости от преобразуемого кода.

Какие дополнительные элементы следует вводить в модель - определяют в ходе экспериментальных исследований и теоретического анализа. Вариантов моделирования много, начиная с полных схем, где учитываются все возможные связи и неидеальности элементов (так называемые классические модели) до различных макромоделей, в которых отдельные узлы или элементы имеют характер обобщенных или виртуальных объектов. Подобные электрические макромодели могут быть абсолютно непохожими на принципиальные или функциональные схемы моделируемых устройств, однако позволяют на определенном уровне достаточности определить выражение целевой функции моделирования.

Классические модели ГИС ЦАП можно рассчитать по всем параметрам, включая погрешность преобразования, с использованием матричного исчисления, законов Ома и Кирхгофа в матричном выражении, принципа взаимности и таких классических понятий, как, например, передаточная проводимость и т. д.

В диссертационной работе приведен расчет классическим матричным методом 2я+4 полюсной модели ГИС ЦАП, где п - разрядность преобразователя, с учетом неидеальностей аналоговых ключей, токоподводящих и

токоотводящих шин, источников входных и выходных сигналов. С использованием разложения в ряд Тейлора определена в общем виде чувствительность функции преобразования к изменению введенного в электрическую модель параметра, которую можно использовать в качестве целевой функции подгонки линейности преобразователя.

Макромодели микроэлектронных ГИС ЦАП серий 427,572 и им подобные, с обращенной резисторной матрицей К-2Я, могут быть представлены тремя последовательными элементами I, II, Ш (рис. 10).

(20)

Макромодель ЦАП с четырехполюсником, замещающим резистивную матрицу R-2R, представлена на рис. 10,а: I - источник опорного напряжения; II - четырехполюсник (резистивная матрица R-2R); III - преобразователь ток/напряжение. Rm Rw, Rw - кодозависимые сопротивления обратимого канонического четырехполюсника П, полностью определяющие его параметры. Формулы (20) выведены путем преобразований электрической цепи (декодирующей резистивной матрицы R-2R) в режиме работы ЦАП с включенным одним г'-м разрядом.

Выясним характер входного Rab и выходного RSB сопротивлений четырехполюсника II на всей шкале преобразуемых кодов.

Так как точка В согласно рис. 10,а является суммирующей точкой операционного усилителя выходного каскада ЦАП и находится под потенциалом "земли" (виртуальной), то RAS = RlN// R2n=R. Следовательно, входное сопротивление Rab не зависит от преобразуемого кода #при подключенном выходном каскаде III.

Если выходной каскад III отключить от клемм Б и В четырехполюсника, то выходное сопротивление оставшейся части схемы можно определить как

3-22"'

(25'4 +1)'

которое является, в свою очередь, кодозависимым, а его подключение к входам операционного усилителя будет оказывать влияние на статическую погрешность преобразования функционально законченного ЦАП в диапазоне преобразуемых кодов. Как отмечалось выше, выражения (20) соответствуют включению лишь одного разряда ЦАП, т. е. когда преобразуемый код #имеет лишь одну единицу в i'-m разряде.

(21)

а

б

3

в

Рис. 10. Макромодели ЦАП (а, в); графики 0(№) (б)

Более полные формулы, определяющие параметры структуры, имеют

вид

где п - количество разрядов ЦАП; д(- = {О; 1} - 0 соответствует выключенному, а 1 - включенному разряду; / - номер включенного разряда, начиная со старшего.

ч2п-1

(23)

где - зависящий от преобразуемого кода N многочлен.

Многочлен определяется следующей, полученной автором, трансцендентной зависимостью:

2*-'(2* 1)(2г-1К2М-1) , (2*~' -\)(2к -1)

(24)

где г - количество знаков в левой части преобразуемого кода, включая первую единицу, соответствующую включению разряда; к- количество единиц, идущих подряд в преобразуемом коде; р - количество нулей в правой части преобразуемого кода, идущих подряд после единиц.

В остальных случаях, не подпадающих под условия (24), многочлен Q(N) можно доопределить графически, как это показано в диссертации.

Выведенные в результате проведенного анализа зависимости (20-24) позволяют рассчитать значение функции преобразования ЦАП как линейного устройства в любой точке характеристики преобразования, определять отклонения от ее номинальных значений с учетом реальных параметров нагрузок и источника входного аналогового сигнала КУД.

На рис. 10,5 представлены полученные автором графики 62, {2з, Я*, £?5 графики многочлена Q(N): 2-, 3-,... 5-разрядного ЦАП как функции от разрядности ЦАП и преобразуемого кода.

Во второй главе диссертации также выполнен анализ динамических характеристик ГИС ЦАП, модель которого соответствует структуре преобразователей типа К427ПА, К572ПА. В результате анализа установлены зави-

симости быстродействия от разрядности и свойств переключателей разрядных токов.

Исследование тонкопленочных микроэлектронных преобразователей температуры позволило автору разработать линейные датчики температуры, а также термостабильные ИМС (например, патенты РФ №2120679, РФ №2129741).

В третьей главе рассмотрены основные точностные параметры тонкопленочных ИМС.

Каждый исследуемый параметр (погрешность или свойство, как ТКС) имеет собственное математическое описание, требует собственного средства измерения для получения экспериментальной оценки, собственного алгоритма и критерия подгонки к номинальному значению.

Отмечено, что между определенными параметрами точности существует непосредственная связь. Для осуществления подгонки конкретного параметра необходимо определить, какие именно компоненты данной ИМС должны оказаться под воздействием инструмента подгонки и в какой степени окажет влияние на подгоняемый параметр элементарное воздействие (например, цикл из 10 импульсов лазерного луча). Поэтому для подгонки ИМС по заданному параметру необходимо разработать математическое описание этого параметра, которое включало бы сопротивления тонкопленочной структуры ИМС, и определить, при каких соотношениях этих сопротивлений (критерий подгонки) будет достигнут оптимум подгоняемого параметра, а также не будет ли оказано при этом отрицательное влияние -смещение других нормированных характеристик (параметров).

Например, для ЦАП, построенного на базе обращенного кодоуправляе-мого делителя, получена математическая модель дифференциальной нелинейности в точке характеристики преобразования, соответствующей /-му разряду преобразуемого кода:

днг = [С4(оЧ£4(ЕГ1/в(0))Ь<7 = )№-^(0)]=

= [1-б(Л*Жо], (25)

где,

Щ Ж Л.1Л

Если эталон подгонки равен значению младшего значения разряда (МЗР), то второе слагаемое правой части (25) будет равно нулю. При этом равенство нулю первого слагаемого правой части выражения (25) можно считать критерием подгонки дифференциальной нелинейной ЦАП. То же

ГОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ ( СИБЛИОТСКА |

09 М нт |

------—д

самое будет относиться к ГИС АЦП, если ЦАП является элементом его обратной связи.

Из формулы (25) следует, что устранить дифференциальную нелинейность (по крайней мере, подогнать к нормируемому уровню), а следовательно, и нелинейность (это взаимосвязанные параметры) ЦАП можно, последовательно выравнивая значения сопротивлений /-го разряда и совокупного сопротивления всех более младших.

Такой режим подгонки требует поочередного переключения указанных сопротивлений. Проведенные эксперименты (режим переключения от 0,1 до 10 кГц) показали, что данный режим для функционально законченного ЦАП приводит к существенной динамической погрешности (глитчи на выходе ЦАП неодинаковой вольт-секундной площади), которую очень сложно отделить от полезного сигнала либо скорректировать. Кроме того, такой режим проблематично использовать для подгонки функционально законченной ГИС АЦП, содержащей ЦАП в качестве компенсатора входного сигнала.

Поэтому был предложен способ подгонки ГИС ЦАП, а также ГИС АЦП последовательных приближений, который можно осуществить в статическом режиме работы ЦАП.

Суть этого способа можно пояснить на следующем простом примере. Предположим, имеется некоторая электрическая цепь, в которой два разных по сопротивлению резистора подключены каждый своим выводом к одному узлу, причем изменение номинала одного из них приводит к изменению значения узлового потенциала данного узла. Предположим также, что начальные токи через резисторы известны.

Ставится задача: изменить настолько сопротивление одного из резисторов, чтобы токи, протекающие через них, были бы одинаковы (неважно, какого значения). Задача может решаться с использованием случайного или неслучайного перебора номиналов одного из резисторов. Но при подгонке ГИС такой метод непригоден, в частности, потому, что подгонка лазерным или иным инструментом может проводиться лишь в одну сторону (как правило, в сторону увеличения сопротивления).

Поэтому был предложен способ подгонки, основанный на предварительном расчете (определении) контрольного значения тока (напряжения в узле на выходе ЦАП), к которому надо стремиться.

Для функционально законченной ГИС ЦАП задача решается с использованием её макромодели рис. 10,в, в состав которой входят не три, как на рис. 10,а, а пять кодозависимых элементов.

Для данной схемы параметры четырехполюсника 1, являющейся частью матрицы типа Я-2Я, определяются следующими формулами:

к\и~——л,

22<Н) -1

к -2(М)+1» 2 -1

(26)

2' -1 2'~2 • 3

а контрольное значение тока и напряжения на выходе ЦАП будет равно

где А/ - относительная величина начального разбаланса, выраженная в %, а коэффициенты А( и В,-равны

221-1

(28)

3 • 2'"2

В диссертационной работе описаны дальнейшие пути усовершенствования метода подгонки функционально законченного ЦАП в статическом режиме (двухэтапный метод подгонки, исключающий неидеальности параметров неподогнанной части резистивной матрицы), получены формулы коэффициентов А( и В„ определяющие согласно выражениям (27) контрольные значения токов и напряжений на выходе двоично-десятичного ЦАП, типа (1-2-2-4):

А,<1ес (1-2-2-4) = 1; 2; 4;

N

В,Лес (1-2-2-4)=А,-10"-3,6 £ 100

ЛМ

(29)

где N номер тетрады (1, 2, 3).

С целью подтверждения полученных результатов проведены экспериментальные испытания макета ЦАП, а также имитационное моделирование подгонки с использованием формул (26-28) и имитационной модели, описанной в диссертационной работе.

В четвертой главе рассматриваются вопросы проектирования и разработки специализированных средств измерения - СИ точностных параметров тонкопленочных ИМС. Так как тонкопленочные микроэлектронные преобразователи занимают в электронной технике область наиболее прецизионных изделий, которая, как правило, определяется классом точности не более чем 0,01, то СИ параметров таких изделий должны иметь точность в 3...10 раз выше.

Обеспечить такую точность СИ довольно сложно, особенно когда требуется контролировать (измерять) параметры таких тонкопленочных ГИС, как ЦАП и АЦП с разрешающей способностью 14 и более разрядов (микросхемы серии 427) или делителей напряжения классов не более чем 0,005.

В четвертой главе показано, что погрешность измерения подгоняемого параметра входит полным весом в погрешность подгонки, которая в конечном итоге определяет класс ИМС.

Если, например, погрешность подгонки электрического параметра 0,001%, то с учетом временной нестабильности и старения такую ИМС, как правило, можно отнести по данному параметру к 0,002 классу точности, а составляющая погрешности измерения при подгонке должна быть, по крайней мере, менее 0,001%. При этом полную погрешность при подгонке можно рассчитать как геометрическую сумму погрешности измерения и функции влияния от удаляемой между последовательными измерениями порции резистивного материала.

Для объектов такого класса, каковыми являются тонкопленочные ИМС, невыполнимо такое благое положение, как, например, требование точности подгонки в 100 раз выше, чем нормированное значение подгоняемого точностного параметра.

СИ параметров ИМС, особенно сложных, в частности, ГИС, должны функционировать, как правило, в измерительной системе, включающей такие измерительные узлы, как удаленное от СИ контактно-прижимное приспособление с ИМС, источники тестовых сигналов, каналы сопряжения с ЭВМ и другие автономные устройства, организующиеся в специализированный измеритель конкретного электрического параметра по заранее разработанной программе. К таким узлам могут быть причислены серийные средства измерений, например, цифровые вольтметры, которые имеют возможность быть встроенными в измерительную систему. Созданное таким образом (программной коммутацией) специализированное СИ (измерительный канал) должно быть исследовано в плане метрологических свойств.

Результатом же такого анализа должна быть оценка погрешности измерительного канала определенной организации.

Исследовательская задача на данном этапе решается также с помощью моделирования, метрологического и функционального анализа с привлечением экспериментальных данных и опытных знаний, кроме того, требуется детальное изучение свойств самих ИМС как объектов измерений. Так, например, оценка погрешности коэффициента преобразования умножающего ЦАП должна быть проведена при режимах его работы во всех 4 квадрантах, причем некоторые типы ЦАП, как, например, К427ПА1, кроме основного коэффициента преобразования, равного по модулю единице, имеют дополнительный нормируемый коэффициент, равный по модулю десяти.

Все эти дополнительные свойства ИМС требуют организации собственных измерительных каналов, а значит, собственных моделей оценки погрешностей измерений.

Разработкой средств измерений параметров радиоэлектронных изделий в нашей стране занимались и занимаются многие школы, имеются многочисленные публикации, в том числе и зарубежные, описывающие различные методы и устройства измерения электрических параметров. Достоинства и не-

достатки всех известных технических решений невозможно проанализировать полностью в данной работе.

Поэтому в данной главе автора приводит только те технические решения СИ и способов измерений электрических параметров тонкопленочных ИМС, в разработке которых принимал непосредственное участие и которые, как правило, прошли экспертизу ГОСКОМИЗОБРЕТЕНИЙ на предмет новизны, неочевидности, существенных отличий при наличии на момент опубликования определенного технического эффекта. Многие технические решения внедрены в конкретные установки по измерению параметров ИМС как в процессе функциональной подгонки, так и в режиме измерения статических и динамических параметров.

Особое место в плане повышения точности физических и метрологических параметров: сопротивления, коэффициентов деления и преобразования, абсолютной погрешности преобразования, нелинейности различных типов прецизионных ИМС - принадлежит образцовым рабочим мерам, в частности, управляемым калибраторам напряжения.

Поэтому в данной главе уделено значительное место разработке новых типов калибраторов с самокоррекцией различных составляющих погрешности, выполненных как на базе прецизионных ГИС ЦАП, так и по принципу ШИМ-модуляции, сравнимых по точности с лучшими образцами калибраторов таких зарубежным фирм, как Solartron, Fluke, Datron. Полное описание всех технических решений СИ, являющихся неотъемлемыми объектами таких операций тонкопленочной технологии, как подгонка, межоперационный контроль (например, после электротермотренировки), финишный контроль, в значительной степени определяющих стоимость тонкопленочных ИМС, содержится в библиографии к данному реферату.

В диссертационной работе приводится классификация средств технологических измерений параметров микросхем, включая и функциональную подгонку. Основная сложность в разработке таких СИ, кроме требований высокой прецизионности (высокого класса точности), заключается в том, что измерения в процессе функциональной подгонки соседствуют, как правило, с процессом воздействия подгоночного инструмента на компонент, который оказывает влияние на поведение целевой функции (значение подгоняемого параметра); измерение нелинейности ГИС ЦАП и АЦП, а также дифференциальной нелинейности сопровождается требованием получения информации о значении выходного (входного для АЦП) сигнала на всех кодовых переходах шкалы преобразования; измерение динамических параметров, например, времени установления ЦАП, требует высокого быстродействия СИ, а также статической прецизионности.

В пятой главе описаны процессы измерения статических точностных параметров тонкопленочных микросхем, ТКС и сопротивления в широком температурном диапазоне, с обработкой экспериментальных данных на ЭВМ.

Показано, что прецизионные измерения в цеховых условиях требуют не только внедрения всех технических мер борьбы с цеховыми шумами и помехами, но и использования нетрадиционных оценок самих измеряемых параметров. Различные цеховые помехи, в частности, сетевые, могут приводить процесс к нестационарному типу. Показано, что при использовании такой статистической оценки по совокупности, как медианной, достигаются значительная стабильность и повторяемость результатов, а размер обрабатываемой совокупности может быть значительно снижен, что ведет к существенному повышению производительности на данном технологическом этапе. При этом использовано теоретическое положение о том, что для стационарного процесса, случайная величина которого подчиняется нормальному закону распределения, математическое ожидание и медианная оценка просто совпадают. Лабораторные и цеховые испытания подтверждают правильность этих выводов.

В данной главе показаны также примеры новейших подходов в разработке тонкопленочных микросхем, тенденции и перспективность развития новой номенклатуры изделий тонкопленочной микроэлектроники. Описаны методы расчета параметров микроэлектронных тонкопленочных преобразователей: термокомпенсированного тензорезистора, активных термопреобразователей. Предложена методика расчета термопреобразователя с линеаризацией его характеристики. Приведены типы конструкций ИМС, внедренных в производство и защищенных патентами РФ.

Результаты испытаний и эксплуатации серийных изделий тонкопленочной микроэлектроники серий: НР 313, 427, ТРП и др., а также серийных установок функциональной подгонки и контроля, разработанных при непосредственном участии автора, показали эффективность предложенных технических решений.

Приложения 1-5 содержат описания запатентованных автором устройств и документы, подтверждающие внедрение результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате выполнения теоретических и экспериментальных исследований решена крупная научная проблема, имеющая важное хозяйственное и социальное значение в области разработки микроэлектронных преобразователей с высокой конкурентной способностью на мировом рынке.

На базе исследования метрологических свойств тонкопленочных ИМС разработаны новые структуры микроэлектронных преобразователей, обоб-

щены, классифицированы и предложены новые методы контроля и подгонки ИМС.

В ходе исследования выполнен анализ физических процессов, протекающих в тонких пленках и на границах раздела с диэлектрической подложкой и окружающей средой, а также проанализированы многочисленные факторы влияния, определяющие метрологическое качество тонкопленочных ИМС.

Выполнены классификации многочисленных параметров различных микроэлектронных преобразователей, позволяющие определить взаимозависимые характеристики, провести их систематизацию и наметить методы оценки нормируемых параметров точности.

Доработаны и расширены основные положения теории макромоделирования для объектов класса микроэлектронных преобразователей и средств оценки их точности. Разработаны модели различных уровней средств измерений, а также конкретных изделий серий НР, 427, ТРП и др.

Разработаны методы оценки сопротивления тонкопленочной резистивной структуры с переменным значением удельного поверхностного сопротивления в области пленочных структур, а также при воздействии таких влияющих факторов, как подгонка путем удаления резистивного материала, механические и термонапряжения, СКИН-эффект.

Разработаны средства измерения нормируемых точностных параметров ИМС на технологических этапах межоперационного и финишного контроля, функциональной подгонки как автономно, так и в составе программно коммутируемых измерительных каналов.

На базе теоретических и экспериментальных исследований стабильности метрологических характеристик от таких факторов влияния, как саморазогрев ИМС в диапазоне допустимых рабочих токов, механических нагрузок и термонапряжений, разработаны и внедрены в производство новые типы конструкций ИМС: "Эльтон", "Иртыш" и др.

Внедрены многие технические решения, подтвержденные авторскими свидетельствами и патентами, на базе которых при непосредственном участии автора созданы промышленные установки контроля и функциональной подгонки (таблица).

Теоретически обоснована, разработана и внедрена методика обработки многоразовых измерений, отличающаяся высокой степенью подавления нерегулярной цеховой помехи и представляющая собой программно организованный фильтр случайного сигнала.

Результаты проведенной работы явились существенным вкладом в промышленное освоение и серийный выпуск изделий: 313НР210, НР1-16, НР1-27, НР1-43, НР1-48, 427ПА1, 427ПА2, 427ПАЗ, 427ПА4, 427ПА6, 427ПВ1, ТРП1-1, ТРП1-2, ТРП1-3, ТРП1-4.

Номер разработки ТипИМС Разрешающая способность 5%. нелин. 5%, диф.н. 5%, напр.см. 6%, коэф. 5%, к, ткс

ЮУМ 2.681.001 НР313, 316 16 - - - 10й -

ЮУМ 2.688.004 427 ПА1 16 1310^ 4-КГ4 15-10Г* - -

ЮУМ 2.688.005 427 ПА1 16 2-Ю"3 ю-3 10"4 - -

ЮУМ 2.681.011 427 ПА6 18 4-1О"4 15-10Г5 КГ* - -

УИЭ.НРЭ-110-044 НР - - - - - Ю-3

Внесен значительный вклад в развитие теории макромоделирования сложных объектов, каковыми являются ГИС и их свойства, а также в теорию анализа и схемотехнический синтез микроалекгронных измерительных преобразователей и средств измерения их электрических параметров.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕДИССЕРТАЦИИ

1. Власов Г. С. Исследование метрологических характеристик тонкопленочных микросхем и разработка методов и средств их функциональной подгонки и контроля: Монография: В 2 ч. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2003.- Ч.1. -280 с; Ч.2. -216 с.

2. Власов Г. С. Аналого-цифровые преобразователи технических систем управления и информации: Учеб. пособие. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002. -152 с.

3. Власов Г. С. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. пособие / Г. С. Власов, Л. М. Вдовина. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. академии, 2004. -166 с.

4. Власов Г. С. Создание резистивных компонентов измерительных схем с заданными свойствами // Измерительная техника. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - № 5. - С. 36-38.

5. Власов Г. С. Линейные измерительные преобразователи температуры на базе тонкопленочных элементов // Измерительная техника. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - № 8. - С. 39-43.

6. Власов Г. С. Тонкопленочные термокомпенсированные преобразователи // Датчики и системы. - М., 2004. - № 6.

7. Власов Г. С. Метод измерения сопротивлений через интерфейсный канал ЭВМ / Г. С. Власов, Е. А. Ломтев II Новые промышленные технологии. - М., 2004.-№ 6.

8. Власов Г. С. Аналого-цифровые преобразователи для информационных вычислительных систем / Г. С. Власов, Е. А. Ломтев II Информационные системы. - М., 2004. - № 6.

9. Власов Г. С. Выбор модели и анализ методов функциональной подгонки микроэлектронных ЦАП // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. - М., 1984. - Вып. 2(108). - С. 59-65.

10. Власов Г. С. Точностные параметры и критерии линейности циф-роаналоговых преобразователей /Г. С. Власов, М. И. Лернер//Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. - М., 1986. - Вып.2 (118). - С. 104-110.

11. Власов Г. С. Анализ суперпозиционной погрешности микроэлектронных ЦАП // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. - М., 1988. - Вып. 4 (128). - С. 35-39.

12. Власов Г. С. Электрическая модель объекта контроля - функционально законченного ЦАП - и ее свойства // Электронная техника. Сер. 10. Микроэлектронные устройства. - М., 1989. - Вып. 4 (76). - С. 22-27.

13. Власов Г. С. О возможности функциональной подгонки микроэлектронных ЦАП в статическом режиме / Г. С Власов, С. Н. Ситников IIЭлектронная техника. Сер. 10. Микроэлектронные устройства. - М., 1989. -Вып. 1(73).-С. 7-12.

14. Власов Г. С. Измерение коэффициента передачи в процессе подгонки интегральных ЦАП // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. - М., 1989. - Вып. 2 (199). - № 4935.

15. Власов Г. С. Моделирование объекта измерения в составе системы контроля точностных параметров ЦАП // Электронная техника. Сер. 10 Микроэлектронные устройства. - М.: ЦНИИ "Электроника", 1991. - Вып. 2 (86). -С. 21-26.

16. Власов Г. С. Анализ макромоделей устройств измерения коэффициента преобразования умножающих прецизионных ЦАП / Информационно-измерительная техника: Межвуз. сб. науч.тр. - Пенза: Пенз. политехн. ин-т, 1991.-Вып. 20.- 158 с.-С. 53-60.

17. Власов Г. С. Анализ результатов подгонки пленочных резистивных преобразователей и создание устройств измерения и контроля сопротивления / Г. С. Власов, Е. А. Ломтев //Актуальные проблемы науки и образования: Тр. Междунар. юбилейного симпозиума: В 2 т. - Т. 2 / Под ред. д.т.н., проф. М. А. Щербакова. - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2003. - С. 227-231.

18. Власов Г. С. Современные тенденции в области разработки микросхем тонкопленочной технологии / Г. С. Власов, А. Н. Лугин ://Надежность и качество, 2003: Тр. Междунар. симпозиума. - Пенза, 2003. - С. 402.

19. Власов Г. С. Высокоомные резисторы с заданным значением сопротивления и ТКС / Г. С. Власов, А. Н. Лугин// Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 2000. - С. 87-88.

20. Власов Г. С. Линейный тонкопленочный резистивный датчик температуры/ Г. С. Власов, А. Н. Лугин // Электронная промышленность, 2001. -№4.-С. 40-44.

21. Власов Г. С. Способы достижения требуемых метрологических характеристик тонкопленочных микросхем типа HP и ТПР / Г. С. Власов, А. Н. Лу-гин // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 2000. - С. 76-78.

22. Власов Г. С. Установка контроля статических параметров многоразрядных ЦАП / Г. С. Власов, А. Н. Пугин // Электронная промышленность, 1995. - № 1 .- С. 57-58.

23. Власов Г. С. Автоматизированная установка контроля статических параметров ЦАП с числом разрядов до 18 /Л С. Власов, А. Н. Лугин // Электронная промышленность, 1995. - № 4. - С. 41-42.

24. Власов Г. С. Многофункциональная модель и алгоритмы поверки автоматизированной установки контроля параметров прецизионных ЦАП / Г. С. Власов, Н. И. Чернышев // Метрологическое обеспечение ИИС и АСУТП: Тез. докл. 111-й Всесоюз. конф. - Львов, 1990. - С. 206-207.

25. Власов Г. С. Управляемые опорные меры автоматизированных установок контроля параметров интегральных ЦАП и других компонентов РЭА// Состояние элементной базы технологии производства и контроля изделий электронной техники: Тез. докл. зональной конф. - Пенза: При-волж. дом науч.-техн. пропаганды. -1991, 29 июня. - С. 73-74.

26. Власов Г. С. Использование принципов макромоделирования для анализа процесса функциональной подгонки параметров ГИС ЦАП (АЦП). - М., 1997. -11 с. - Деп. в РАН 04.07.97, № 2193 - В97.

27. Власов Г. С. Оценка результатов обработки технологических измерений параметров тонкопленочных микросхем // Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. унта, 1998. - С. 271-272.

28. Власов Г. С. Исследование метрологической надежности функционально законченного ЦАП // Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза: Пенз. гос. техн. ун-та, 1997. - С. 49-50.

29. Власов Г. С. Тонкопленочные микроэлектронные компоненты как средство измерений физических величин// Актуальные проблемы анализа и

обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: Тез. докл. Межунар. научн.-техн. конф. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 1998. - С. 271.

30. Власов Г. С. Принципы моделирования для технологии гибридных интегральных схем (ГИС). - М., 1997. -11 с. - Деп. в РАН 07.07.97, № 2195 - В97.

31. Власов Г. С. Идентификация параметров контролируемой ГИС на основе макромоделирования. - М, 1997. -11 с. - Деп. в РАН 07.07.97, № 2194 -В97.

32. Власов Г. С. Кварцевые генераторы на интегральных микросхемах в ТТЛ-базисе / Г. С. Власов, И. А. Ермолаев, Ю. А. Смагин. - М., 1998. -7 с. - Деп. в ВИНИТИ № 792 - В98.

33. Власов Г. С. Тонкопленочные микросхемы: преобразователи информации и физических величин, как СИ. - М., 1998. - 8 с. - Деп. в ВИНИТИ, №1476-В98.

34. Власов Г. С. Технологические измерения и макромоделирование для тонкопленочных микросхем. - М., 1998. -10 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 1475 - В98.

35. Власов Г. С. Макромоделирование компонент тонкопленочных микросхем и сенсорных структур. - М, 1998. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ, №1474-В98.

36. Власов Г. С. Функциональная подгонка для микроэлектронных тонкопленочных компонентов / Г. С. Власов, Н. А. Ермолаев. - М., 1998. -12 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 1970 - В98.

37. Власов Г. С. Линейный тонкопленочный датчик температуры. - М., 1998. - 9 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 1969- В98.

38. Власов Г. С. Обработка результатов технологических измерений параметров тонкопленочных микросхем. - М., 1998. - 8 с. - Деп. в ВИНИТИ, №1971-В98.

39. Власов Г. С. Исследование погрешностей аппаратных средств аналого-цифровых преобразователей (АЦП) /Г. С. Власов, Ю. А. Смагин, Е. Ф. Трифонов. - М., 1999. - 32 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 1920 - В99.

40. А. с. 930131 СССР, в01Я 17/10. Способ контроля погрешностей делителей напряжения IГ. С. Власов, В. Е. Гутторов, М. И. Голубев, Н. И. Чернышев. -Опубл. 1982, бюл.№ 19.

41. А. с. 907452 СССР, в01Я 19/165. Устройство для измерения электрических параметров пороговых элементов / Г. С. Власов, В. Е. Гутторов, Л. В. Легошина, Н. И. Чернышев. - Опубл. 1982, бюл. № 47.

42. А. с. 142565 СССР, НОЗМ 1/10. Устройство контроля аналого-цифровых преобразователей /Г. С. Власов, Н. А. Ермолаев. - Опубл. 1988, бюл. № 36.

43. А. с. 1481890 СССР, НОЗМ 1/66. Цифроаналоговый преобразователь/Г. С Власов, С. Е. Лях. - Опубл. 1989, бюл. № 19.

44. А. с. 1192143 СССР, НОЗМ 1/66. Цифроаналоговый преобразователь / Г. С. Власов, М. И. Голубев. - Опубл. 1985, бюл. № 42.

45. А. с. 1339889 СССР, НОЗМ 1/56. Способ функциональной подгонки ЦАП / Г. С. Власов, С. Н. Ситников, В. Е. Гутторов.- Опубл.1987, бюл. №35.

46. А. с. 1061259 СССР, НОЗК 13/02. Устройство контроля коэффициента передачи ЦАП / Г. С. Власов, В. Е. Гутторов, С. Е. Лях. - Опубл. 1983, бюл. № 46.

47. А. с. 1488957 СССР, НОЗМ 1/10. Способ измерения погрешности коэффициента преобразования умножающих ЦАП / Г. С. Власов, Н. А. Ер-молаев;С.Е.Лях,Н.И. Чернышев. - Опубл.1989, бюл. № 38.

48. А. с. 1599990 СССР, НОЗМ 1/10. Устройство контроля коэффициента передачи ЦАП / Г. С. Власов, С. Е. Лях. - Опубл.1990, бюл. № 38.

49. А. с. 1282323 СССР, НОЗМ 1/10. Устройство для измерения дифференциальной нелинейности быстродействующих АЦП / Г. С. Власов, А. И. Диянов, В. Л. Полковое. - Опубл.1987, бюл. № 1.

50. А. с. 1317657 СССР, НОЗМ 1/10. Способ калибровки линейности умножающих цифроаналоговых преобразователей / Г. С. Власов, Ю. А. Князев. - Опубл. 1987, бюл. № 22.

51. А. с. 1336233, НОЗМ 1/10. Устройство для измерения дифференциальной нелинейности ЦАП/ Г. С. Власов, Ю. А. Князев. - Опубл.1987, бюл. №33.

52. А. с. 1352647 СССР, НОЗМ 1/10. Устройство для контроля статических параметров ЦАП /Г. С. Власов, В. Г. Сараев. - Опубл. 1987, бюл. № 42.

53. А. с. 1631723 СССР, НОЗМ 1/10. Способ измерения нелинейности ЦАП и устройство для его осуществления / В. А. Алексеенко, Г. С. Власов, Т.И. Ольховая, Н. И. Чернышев.-Опубл.1991, бюл.№ 8.

54. А. с. 1550623 СССР, НОЗМ 1/66. Преобразователь напряжение -ток/Г. С. Власов, В. Г. Сараев. - Опубл.1990, бюл. № 10.

55. А. с. 1335887 СССР, СОШ. 19/165. Компаратор нулевого уровня / Г. С. Власов, Ю. А. Князев. - Опубл.1988, бюл. № 4.

56. А. с. 1691963 СССР, НОЗМ 1/66. Цифроаналоговый преобразователь/Г. С. Власов, С. Е. Лях, В. Г. Сараев. - Опубл. 1991, бюл. № 42.

57. А. с. 1370756 СССР, НОЗК 5/01, в05В 1/1. Сравнивающее устройство/Г. С. Власов, Ю. А. Князев. - Опубл.1988, бюл. № 4.

58. А. с. 1554129 СССР, НОЗК 5/24, в05В 1/01. Сравнивающее устройство / Г. С. Власов, В. Н. Кожухов:- Опубл.1990, бюл. № 12.

59. А. с. 1064455 СССР, НОЗК 13/02. Устройство контроля и управления функциональной подгонкой резисторных сеток ЦАП / Г. С. Власов, С. Е. Лях. - Опубл. 1983, бюл. № 48.

60. А. с. 993343 СССР, Н01С 17/24 . Способ функциональной подгонки резисторных сеток ЦАП / Г. С. Власов, В. Е. Гутторов, С. Е. Лях. -Опубл.1983,бюл.№4.

61. А. с. 1352647 СССР, НОЗМ 1/10. Устройства для контроля статических параметров ЦАП / Г. С. Власов, В. Г. Сараев. - Опубл. 1987, бюл. № 42.

62. А. с. 1755373 СССР, НОЗМ 1/10. Способ калибровки линейности ЦАП/ Г. С. Власов, А. П. Воронов, Г. П. Шлыков// Изобретения (Заявки и патенты).-Опубл.1992, бюл. №30.

63. А. с. 1777238 СССР, НОЗМ 1/10. Устройство контроля ЦАП / Л С. Власов, А. Н. Пугин, Н. И. Чернышев, Г. П. Шлыков///Изобретения (Заявки и патенты). - Опубл.1992, бюл. № 43.

64. А. с. 1282323 СССР, НОЗМ 1/10. Устройство для измерения дифференциальной нелинейности быстродействующих АЦП / Г. С. Власов, А. И. Диянов, В. Л. Полковое. - Опубл. 1987, бюл. № 1.

65. А. с. 1226666 СССР, НОЗМ 1/48. Адаптивный аналого-цифровой преобразователь / Г. С. Власов, А. И. Диянов, В. Г. Сараев. - Опубл. 1986, бюл. №15.

66. А. с. 1488959 СССР, НОЗМ 1/48. Адаптивный аналого-цифровой преобразователь /Г. С. Власов, В. Г. Сараев. - Опубл. 1989, бюл. № 23.

67. А. с. 907475, вОЖ 31/ 28 . Устройство для контроля коэффициентов передачи двоичных делителей напряжения / Г. С. Власов, В. Е. Гутторов, Л. В. Легошина, Н. И. Чернышев. - Опубл. 1982, бюл. № 7.

68. А. с. 966897, НОЗК 17/00 . Аналоговый ключ / Г. С. Власов, Н. Я. Рожко, В. Е. Гутторов, С. Е. Лях. - Опубл. 1982, бюл. № 38.

69. А. с. 1019633, НОЗК 17/00. Электронный коммутатор аналоговых сигналов / Г. С. Власов, М. И. Голубев, С. Е. Лях, В. И. Кожухов. -Опубл.1983,бюл.№19.

70. А. с. 1223366, НОЗМ 1/10. Устройство для измерения времени установления цифроаналоговых преобразователей / Г. С. Власов, С. Е. Лях. -Опубл. 1986, бюл. № 13.

71. А. с. 822377, НОЗК 23/00. Делитель частоты следования импульсов с переменным коэффициентом деления / Г. С. Власов, Л. Д. Гарин, Д. Г. Добро -винская, О. Ф. Павленков. - Опубл. 1981, бюл. № 14.

72. А. с. 1124251, в05В 19/18. Устройство для числового программного управления / Г. С Власов, В. Г. Сараев, В. П. Проворов. - Опубл. 1984, бюл. №42.

73. А. с. 1242916, в05В 19/18. Устройство для числового программного управления I Г. С. Власов, В. Г. Сараев. - Опубл. 1986, бюл. № 25.

74. А. с. 1275373, в05В 19/18. Устройство для программного управления / Г. С. Власов, В. Г. Сараев. - Опубл. 1986, бюл. № 45.

75. А. с. 1798748, НОЗМ 1/10 . Способ контроля погрешностей двоичных делителей напряжения и устройство для его осуществления / Г. С. Власов, А. Н. Лугин И Изобретения (Заявки и патенты). - Опубл. 1993, бюл. № 8.

76. Пат. РФ № 2133514. Способ изготовления тонкопленочного терморезистора // Изобретения (Заявки и патенты). - Опубл. 1999, бюл. № 20.

77. Пат. РФ № 2079210. Резисторная тонкопленочная микросхема для поверхностного монтажа / Г. С. Власов, А. Н. Лугин//Изобретения (Заявки и патенты). - Опубл. 1997, бюл. № 13.

78. Пат. РФ № 2120679. Тонкопленочный терморезистор / Г. С. Власов, А. Н. Лугин, А. С. Проскурин, С. В. Шутенко//Изобретения (Заявки и патенты). - Опубл. 1998, бюл. № 29.

79. Пат. РФ № 2129741. Термостабильная тонкопленочная микросхема/Г. С. Власов, А. Н. Лугин, А. Н. Литвинов///Изобретения (Заявки и патенты). - Опубл.1999, бюл. № 12.

80. Пат. РФ № 2185007. Термостабильная тонкопленочная микросхема/ А. Н. Лугин, Г. С. Власов // Изобретения (Заявки и патенты). - Опубл. 2002, бюл. №19.

81. Пат. РФ № 2208256. Способ изготовления тонкопленочного резистора / Г. С. Власов, А. Н. Лугин II Изобретения (Заявки и патенты). -Опубл. 2003, бюл. № 19.

82. Пат. РФ № 2231151. Способ изготовления подстраиваемого тонкопленочного резистора / А. Н. Лугин, Г. С. Власов, В. В. Лугина // Изобретения (Заявки и патенты). - Опубл. 2004, бюл. № 17.

83. Пат. РФ № 2231237. Способ изготовления контактной площадки тонкопленочной микросхемы 1А. Н. Лугин, Г. С. Власов, В. В. Лугина//Изо-бретения (Заявки и патенты). - Опубл. 2004, бюл. № 17.

84. Пат. РФ № 2232441. Способ лазерной подгонки пленочных элементов интегральных схем / А. Н. Лугин, Г. С. Власов, В. В. Лугина^//Изобретения (Заявки и патенты). - Опубл. 2004, бюл. № 19.

85. Способ изготовления подстраиваемого тонкопленочного резистора / Г. С. Власов, А. Н. Лугин II Решение ФИПС о выдаче патента по заявке № 2003114595/09(015491) от 24.08.2004 г.

86. Цифровое устройство для измерения сопротивления и приращения сопротивления / В. М. Терехов, В. П. Буи, А. Н. Лугин, Г. С. Власов//Решение ФИПС о выдаче патента по заявке № 2003127919/28(029874) от 28.09. 2004 г.

87. Способ измерения и подгонки величины сопротивления резисторов / В. М. Терехов, В. П. Буц, А. Н. Лугин, Г. С. Власов//Решение ФИПС о выдаче патента по заявке № 2003127918/28(029873) от 28.09.2004 г.

ВЛАСОВ Геннадий Сергеевич

Совершенствование создания тонкоплёночных микроэлектронных преобразователей и методов их технологического контроля

Специальность 05.11.01 - Приборы и методы измерения (электрические величины)

Редактор Т. Н. Судовчихина Технический редактор Н. А. Вьялкова

Корректор Н. А. Сидельникова Компьютерная верстка М. Б. Жучковой

ИД №06494 от 26.12.01 Сдано в производство 25.10.2004. Формат 60x84 '/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,56. Заказ № 668. Тираж 100.

Издательство Пензенского государственного университета. 440026, Пенза, Красная, 40. Отпечатано в типографии ПГУ

Р2 64 7 7