автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.14, диссертация на тему:Технология интегральных микросхем истокового повторителя для преобразователей информации

На правах рукописи

НИКИТЛНОВ Сергей Валерьевич

ТЕХНОЛОГИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ ИСТОКОВОГО ПОВТОРИТЕЛЯ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ

Специальность 05.11.14 - Технология приборостроения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2

00345979 1

САРАНСК - 2009

003459791

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» на кафедре микроэлектроники.

Научный руководитель - кандидат физико-математических наук, доцент Падсров Виктор Петрович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Васильев Валерии Анатольевич;

кандидат технических наук Барииов Илья Николаевич.

Ведущая организация - ОАО «Орбита», (г. Саранск).

Защита диссертации состоится 19 февраля 2009 г., в 14 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.02 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет», автореферат размещен на сайте www.pnzgu.ru

Автореферат разослан « /У » О/_2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Светлов А. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К настоящему времени в технологии проектирования устройств преобразования информации произошли заметные изменения, связанные с появлением новой элементной базы микроэлектроники и новых типов первичных преобразователей информации. Одними из самых распространенных преобразователей информации на сегодняшний день стали малогабаритные электретные микрофоны ввиду высокой чувствительности и малых габаритов, что позволило использовать их в устройствах преобразования и усиления звуковой информации: радиомикрофоны, минигарнитуры, микропередатчики охранных устройств, слуховые аппараты. С появлением новых типов электрет-ных микрофонов, имеющих уменьшенные габариты, важной технической задачей является разработка микромощных согласующих интегральных микросхем, позволяющих сократить размеры, энергопотребление и улучшить характеристики устройств преобразования информации.

Электретные микрофоны имеют малую емкость мембраны (5-10 пФ) и обладают высоким выходным электрическим сопротивлением, для согласования которого с низким входным сопротивлением усилителя предназначена ИМС истокового повторителя. Основная функция ИМС - предварительное усиление электрического сигнала, вырабатываемого преобразователем информации. ИМС истокового повторителя характеризуется основным электрическим параметром - коэффициентом передачи по напряжению, который определяет главные электроакустические параметры электретного микрофона - его минимальную чувствительность и шумы. Коэффициент передачи зависит от характеристик основного элемента ИМС истокового повторителя - полевого транзистора с управляющим ^-«-переходом. Существующие ИМС истоковых повторителей (КБ1402УЕ1, КБ1403УЕ1), которые производились для электретных микрофонов серии М4 Тульского завода ОАО «Октава», имели коэффициент передачи по напряжению 0,35-0,4 при проходной емкости схемы измерения Cs = 10 пФ. Измерения показывают, что из-за недостаточно большого входного импеданса коэффициент передачи по напряжению этих микросхем резко падает при уменьшении эквивалентной проходной емкости Cv.

ИМС истокового повторителя работает от напряжения воздушно-цинковой батарейки или аккумулятора (1,2-1,5 В), на которых возникают пульсации напряжения питания вследствие больших токов в нагрузке ИМС-усилителя и конечного внутреннего сопротивления батарейки. Проникая на вход усилителя через электретный микрофон, пульсации увеличивают искажения выходного сигнала, и для их подавления применяют /?С-фильтр, который можно исключить, если запитывать истоковый повторитель от внутреннего стабилизатора ИМС-усилителя (0,9-0,95 В). При этом важно, чтобы ИМС истокового повторителя была работоспособна при напряжении питания 0,8-0,9 В.

В России и СНГ вопросы создания истоковых повторителей для малогабаритных электретных микрофонов решались Ивановым A.A., Семякиным Ф.В., Вяхиревым В.Б., Алексеевым В.Ф. Решением данных задач за рубежом посвящены работы P.C. Loizoïi, G.H. Armand, P. Bergveld, Van der Donk. В то же время возможности создания микросхем истоковых повторителей с улучшенными параметрами для преобразователей с малой ёмкостью мембраны до конца не

изучены, и в настоящее время в России и СНГ не производят ИМС истокового повторителя и малогабаритные электретные микрофоны, работающие при напряжении питания 0,9 В. В связи с разработкой на ОАО «Октава» новых элек-третных микрофонов (серии М2 и М7) для малогабаритных внутриканальных слуховых аппаратов, возникла необходимость в повышении звуковой чувствительности микрофонов и разработке новых ИМС истокового повторителя с высоким коэффициентом передачи по напряжению, способных работать при малой емкости мембраны электретного микрофона (5-10 пФ) и напряжении питания 0,8-0,9 В.

Цель работы состоит в разработке технологии проектирования и изготовления ИМС истокового повторителя с заданной совокупностью электрических параметров и характеристик для первичных преобразователей информации, в частности, для электретных микрофонов.

В соответствии с поставленной целью основными задачами настоящей диссертации являются:

- исследование и схемотехнический анализ существующих интегральных микросхем истокового повторителя, выбор принципиальной электрической схемы, физической структуры и технологического маршрута изготовления разрабатываемой ИМС с целью разработки технологических методов повышения коэффициента передачи по напряжению и снижения минимального напряжения питания ИМС до 0,9 В;

- разработка метода определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора по результатам измерений электрических параметров ИМС истокового повторителя с целью выработки требований к технологии производства ИМС без изготовления и измерения тестовых полевых транзисторов;

- разработка аналитической модели, устанавливающей связь между электрическими параметрами ИМС истокового повторителя и физико-топологическими параметрами канала полевого транзистора, выработка требований к геометрическим размерам канала полевого транзистора;

- установление зависимости электрических параметров ИМС от параметров элементов ИМС и геометрических размеров канала полевого транзистора на основе двухмерного физико-топологического моделирования полевого транзистора и принципиальной схемы ИМС истокового повторителя;

- разработка методики проектирования ИМС истокового повторителя и ее топологии на основе полученных аналитических соотношений и результатов моделирования;

- создание и экспериментальные исследования опытных образцов ИМС истокового повторителя для электретных микрофонов слуховых аппаратов, сравнение теоретических и экспериментальных результатов.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы схемотехнического анализа, линейной алгебры, математической статистики, численные методы решения дифференциальных уравнений. Моделирование проводилось с использованием пакета программ САПР TCAD фирмы ISE Integrated Systems Engineering AG, Швейцария. Экспериментальное исследование разработанной ИМС осуществлялось по стандартным методикам измерений.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработай метод определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора по результатам измерений электрических параметров ИМС истокового повторителя, учитывающий режим работы полевого транзистора в составе ИМС и позволяющий определять параметры модели с погрешностью от 3 до 24% без изготовления и измерения параметров тестовых полевых транзисторов;

- выведены аналитические соотношения и разработана аналитическая модель ИМС истокового повторителя, позволяющие сформулировать начальные требования к геометрическим размерам канала полевого транзистора в топологии ИМС;

- разработана методика проектирования ИМС истокового повторителя, устанавливающая критерии и последовательность выбора параметров элементов ИМС, что позволяет создавать микросхемы с требуемым набором электрических параметров и значительно улучшить их по сравнению с существующими аналогами: снизить минимальное напряжение питания до 0,9 В, более чем на 35% повысить коэффициент передачи по напряжению, в 2 раза увеличить входной импеданс, на 60% понизить выходное сопротивление.

Практическая значимость исследования. Полученные в диссертации теоретические и практические результаты позволяют создавать качественно новые приборы для медицины - слуховые аппараты, работающие при пониженном напряжении (до 0,9 В), для измерительной техники, осуществлять диагностику параметров ИМС:

- разработанный метод определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора Шихмана-Ходжеса позволяет экстрагировать параметры модели полевого транзистора (коэффициент, определяющий крутизну, пороговое напряжение, коэффициент модуляции длины канала, барьерные емкости р-II-переходов) в составе ИМС истокового повторителя без изготовления тестовых полевых транзисторов;

- разработанная физическая структура полевого транзистора в ИМС истокового повторителя позволяет получить пороговое напряжение в пределах 0,60,8 В, сохранить стабильность электрических параметров ИМС при понижении напряжения питания до 0,9 В, исключить дополнительные навесные элементы /?С-фильтра;

- разработанные двухмерная физико-топологическая модель полевого транзистора с неоднородно легированным каналом и аналитическая модель ИМС истокового повторителя позволяют реализовать технологию проектирования и изготовления микросхемы с заданной совокупностью электрических параметров.

Реализация н внедрение результатов работы. Рекомендации и результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены при разработке и производстве ИМС истокового повторителя на ООО «НПП «Инмикротех», г. Саранск (акт о внедрении в приложении к диссертации). Опытная партия электретных микрофонов серии М4 на основе разработанной ИМС была изготовлена и испытана на предприятии ОАО «Октава», г. Тула. Результаты испытаний показали, что электроакустические параметры микрофонов соответствуют предъявляемым к ним техническим нормам, а разработанная ИМС пригодна для их серийного производства (акт об испытаниях в приложении к диссертации).

На защиту выносятся:

- метод определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора по результатам измерений электрических параметров ИМС истокового повторителя с целью выработки требований к технологии производства ИМС с улучшенными электрическими параметрами без изготовления и измерения параметров тестовых полевых транзисторов;

- аналитические соотношения, устанавливающие связь электрических параметров ИМС истокового повторителя с физико-топологическими параметрами канала полевого транзистора и параметрами элементов ИМС;

- физическая структура полевого транзистора с управляющим р-н-переходом и технологический маршрут изготовления ИМС истокового повторителя, позволяющие получить пороговое напряжение полевого транзистора в пределах 0,6-0,8 В и сохранить стабильность электрических параметров ИМС при понижении напряжения питания до 0,9 В;

- методика проектирования ИМС истокового повторителя, которая устанавливает критерии н последовательность выбора параметров элементов ИМС и позволяет изготовлять новые качественные микросхемы для преобразователей информации;

- топология кристалла ИМС истокового повторителя с оптимальными параметрами элементов (размеры канала, площадь диода смещения, сопротивление нагрузки).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики» (г. Саранск, МГПИ, 2003 г.), ХХХШ-ХХХУ Огаревских чтениях Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева (г. Саранск, 2004-2007 г.г.), Международной научно-технической конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (г. Ульяновск, УлГУ, 2006 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (г. Саранск, МГУ им. Н.П. Огарева, 2005-2006 г.г.), Всероссийской научно-практической конференции «Электроника-2006» (г. Москва, МИЭТ, 2006 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Методы создания, исследования материалов, приборов и экономические аспекты микроэлектроники» (г. Пенза, ПГУ, 2006 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики полупроводников и источников света» (г. Саранск, МГПИ, 2007 г.), Конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева (г. Саранск, 2006, 2007 г.г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 16 публикациях, из них 1 статья в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 145 страниц. Основная часть работы изложена на 132 страницах, содержит 37 рисунков, 10 таблиц.

б

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоспоиана актуальность разработки ИМС истокового повторителя с улучшенными электрическими параметрами для электретных микрофонов слуховых аппаратов, сформулированы цель диссертационной работы, научная новизна, практическая значимость и положения, выносимые на защиту.

Первая глава носит обзорный характер и посвящена анализу существующих ИМС истокового повторителя, сравнению их электрических параметров, физической структуры и используемой технологии изготовления с целью разработки технологических методов повышения коэффициента передачи по напряжению и снижения минимального напряжения питания ИМС до 0,9 В. Рассмотрены 3 электрические принципиальные схемы существующих ИМС: с активной нагрузкой на полевом транзисторе, с полевым транзистором и резистором нагрузки, с полевым транзистором и двумя резисторами нагрузки.

При использовании схемы с активной нагрузкой в виде полевого транзистора, ИМС будет иметь большой разброс по электрическим параметрам, поскольку в такой схеме ток потребления сильно зависит от разброса параметров физической структуры и глубины канала а как !сс - а1. Это приводит к большому разбросу тока потребления на полупроводниковой пластине, что уменьшает процент выхода годных изделий. ИМС на основе источника тока имеет высокий коэффициент передачи по напряжению только при работе с большой нагрузкой (сотни кОм и более), который существенно снижается, если нагрузкой является низкое входное сопротивление усилителя (15-30 кОм). Использование принципиальной схемы с полевым транзистором и резистором нагрузки предпочтительнее схемы с активной нагрузкой, поскольку в такой схеме ток потребления зависит от глубины канала полевого транзистора как Ice ~ а2, при этом ИМС имеет меньший разброс по электрическим параметрам. Ток потребления определяется пороговым напряжением полевого транзистора и резистором нагрузки. Схема с одним резистором обладает низким выходным сопротивлением, низким минимальным напряжением питания, но меньшим коэффициентом передачи. В принципиальной схеме с полевым транзистором и двумя резисторами нагрузки наличие дополнительного резистора приводит к увеличению минимального напряжения питания ИМС. Например, ИМС КА1436УЕ1 с такой принципиальной схемой сохраняет параметры при напряжении выше 1,1В.

Проведен анализ двух физических структур полевого транзистора в существующих ИМС: формируемой в эпитаксиальном слое (ИМС П-94), формируемой методом двойной диффузии в подложку (ИМС КА1436УЕ1). Анализ показал, что первая структура ввиду большой погрешности воспроизведения глубины канала полевого транзистора не позволяет точно контролировать пороговое напряжение и ток потребления, что приводит к большому разбросу электрических параметров и низкому проценту выхода годных ИМС. Вторая структура предпочтительнее первой, поскольку метод двойной диффузии позволяет достаточно точно воспроизводить глубину канала полевого транзистора, получить высокий процент выхода годных изделий и пороговое напряжение не более 0,8 В. При этом стабильность электрических параметров ИМС сохраняется с понижением напряжения питания до 0,9 В.

В результате проведенного анализа для проектирования ИМС потокового повторителя с улучшенными параметрами выбрана принципиальная схема с полевым транзистором и одним резистором нагрузки, рекомендована физическая структура полевого транзистора и технологический маршрут изготовления ИМС, позволяющие получить стабильные параметры ИМС и пороговое напряжение не более 0,8 В. В конце главы сформулированы задачи настоящей диссертации.

Во второй главе предложен метод определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора по результатам измерений электрических параметров ИМС истокового повторителя с целью выработки требований к технологии производства ИМС, исключающей изготовление и измерение параметров тестовых полевых транзисторов. Моделирование ИМС с полученными параметрами модели позволяет установить их влияние на коэффициент передачи по напряжению и ток потребления, выработать требования к технологии изготовления ИМС. Погрешность определения отдельных параметров модели полевого транзистора на основе разработанного метода составляет от 3 до 24%.

Для полевых транзисторов с ¿»-«-переходом в программах схемотехнического моделирования использована типовая модель Шихмана-Ходжеса. Основными параметрами этой модели, влияющими на коэффициент передачи по напряжению и на ток потребления, являются: р - коэффициент, определяющий крутизну полевого транзистора; Уго - пороговое напряжение; к - коэффициент модуляции длины канала, определяющий выходную стоковую проводимость; Сх,1 - емкость перехода затвор-сток при нулевом смещении; СЛ,Л - емкость перехода затвор-исток при нулевом смещении; - ток насыщения р-н-перехода затвора; /¿те - параметр тока рекомбинации р-и-перехода затвора.

Схемотехнический анализ и вывод соотношений для выделения параметров модели полевого транзистора был проведен для эквивалентной схемы ИМС истокового повторителя, описывающей модели элементов, в совокупности с эквивалентным источником сигнала V,- (рис. 1). Паразитная емкость контактной площадки и металлических соединений на входе ИМС Ср, барьерная емкость диода С/0, а также барьерные емкости Ср/ и соответствующих р-н-переходов V/),,, и УОЛ„ полевого транзистора заменяются одной эквивалентной входной емкостью ИМС С,-. Для определения С, использована стандартная методика определения входного импеданса ИМС, в которой входная емкость рассчитывается на основе результатов измерения коэффициента передачи по напряжению ИМС при двух значениях проходной емкости схемы измерения С5. С учетом входной емкости полный коэффициент передачи по напряжению ИМС истокового повторителя можно представить как произведение двух коэффициентов передачи

питание

Л„=АгЛ2, (1)

гдсЛ/ - коэффициент передачи емкостного делителя на входе ИМС

<2>

в котором С, = С+СК< + Сд) + С,»; (3)

Аг - коэффициент передачи, обусловленный крутизной прямой передачи в модели Шихмана-Ходжеса ¿у,, выходным сопротивлением полевого транзистора г0, обратно пропорциональным gfS, и сопротивлением нагрузки Л;,

Из выражений (2) и (4) следует, что для увеличения коэффициента передачи по напряжению необходимо уменьшать С; в (2) и увеличивать ¡¡¡„ в (4).

Измерив коэффициент передачи по напряжению при проходной емкости Сн, много большей, чем входная емкость ИМС, можно выделить крутизну прямой передачи Цц или коэффициент передачи Д;>. Если выполняется условие С52 »С/, то коэффициент передачи емкостного делителя в (2) практически равен 1, и полный коэффициент передачи Д, = А,.

Коэффициент передачи, определяемый емкостным делителем на входе, рассчитывается после измерения коэффициента передачи по напряжению при номинальном значении разделительной емкости Сщ и при емкости С^, много большей С, :

А,=АУ(СХ1)/А,.(С„). (5)

Эквивалентная входная емкость ИМС определяется из выражения

А,

(6)

ч

По значению А? рассчитывается крутизна прямой передачи ^ из соотношения (4), а по значению крутизны прямой передачи и тока потребления /,/ - коэффициент р, определяющий крутизну, который выражается из уравнения для тока стока в модели Шихмана-Ходжеса как

2

Р = —Ли-- (7)

41, 0 +

где V,,, = Усс - К/. - напряжение сток-исток полевого транзистора.

Если в первом приближении принять, что модуляция длины канала отсутствует

и XV,/,« /, то (7) можно переписать

2

Р = (8)

41 о

Далее на основе р рассчитывается пороговое напряжение по соотношению

которое в первом приближении, если ХЛ/^, « 1, упрощается до соотношения

где Ко - падение напряжения на диоде смещения УО, которое определяется из анализа схемы замещения элементов ИМС моделями, описываемыми через простые аналитические функции. Обратный ток р-н-перехода затвора протекает в основном через неидеальный диод \Ф. Установлено, что падение напряжения на неидеальном диоде определяется соотношением площадей р-н-переходов затвора и диода Ля, Ао и коэффициентами генерации переходов затвор - исток и затвор - сток Кк„ Кк<!

А, IК„ + К,,) Ло

Далее определяется коэффициент модуляции длины канала на основе измерения коэффициента передачи по напряжению Ауь Ау2 и тока потребления /,/,, ¡.п при проходной емкости С.«. Расчет У02 и измерение указанных параметров проводится при двух значениях напряжения питания Уса, Усс2

1/\>2-1 ,

х =_ Ущ-Уго-!^,. _ (12)

Уса - '<нк1. - у-----ПГ 777-7 • \Усс2 - )

У О! - '10 ~ ',11 >4 ЬЛ1'1 - 1

С учетом полученного значения X уточняются параметры р и пороговое напряжение Уго по соотношениям (7) и (9), а также сам параметр X для лучшего соответствия экспериментальных результатов и результатов моделирования.

Емкости в моделях полевого транзистора и диода смещения (С„,/, Сх,„ Сда) экстрагируются из значения эквивалентной входной емкости истокового повторителя С,-. Эквивалентная входная емкость, равная сумме всех емкостей, определяется по коэффициенту передачи емкостного делителя из выражения (6). Для вычисления емкостей р-н-переходов при нулевом смещении необходимо знать соотношение площадей р-н-переходов диода и затвора полевого транзистора Ад/Л8, определяемое по топологии кристалла ИМС. Если и диод, и затвор выполнены на однотипном р-н-переходе, их удельная емкость одинакова. Для вычисления емкостей при нулевом смещении СЛ), СЛ,„ С4„/ получено соотношение при условии, что площади переходов затвор - исток и затвор - сток равны

(Ао/А„)-С0 0,5(1 -Ап/Ак)-С0 0,5(1 —А0/Ая )-С0

Ям

- = С,-СР, (13)

где Со - общая емкость р-н-переходов затвора полевого транзистора УТ и диода УБ при нулевом смещении; рь - контактная разность потенциалов р-н-перехода.

Барьерные емкости Сю, Ск„ Сх,[ при нулевом смещении рассчитываются умножением Со на соответствующий долевой коэффициент. Остальные параметры модели полевого транзистора практически не влияют на электрические параметры ИМС истокового повторителя.

При проектировании ИМС истокового повторителя необходимо выработать требования к параметрам се элементов, от которых зависят конечные электрические параметры ИМС. Требуемые электрические параметры ИМС истокового повторителя могут варьироваться в зависимости от того, где применяются электретные микрофоны. Например, для электретных микрофонов слуховых аппаратов требуется, чтобы электрические параметры ИМС были стабильны при понижении напряжения питания до 0,9 В, ИМС имела высокий входной импеданс и низкое выходное сопротивление. Общее требование для микросхем истоковых повторителей - высокий коэффициент передачи по напряжению, от которого зависят минимальная чувствительность и шумы электретного микрофона. Поэтому для установления требований к параметрам элементов (полевой транзистор, диод смещения, резистор нагрузки) микросхемы необходимо разработать ее аналитическую модель.

Начальные требования к параметрам элементов ИМС истокового повторителя можно сформулировать на основе вывода аналитических соотношений, описывающих в первом приближении зависимости электрических параметров ИМС от параметров моделей элементов. На основе соотношений схемотехнической модели ИМС и анализа физической структуры полевого транзистора выведены аналитические соотношения, связывающие электрические параметры ИМС истокового повторителя с физико-топологическими параметрами канала полевого транзистора. Эти соотношения позволяют вырабатывать начальные требования к геометрическим размерам канала полевого транзистора при проектировании топологии кристалла ИМС.

При выводе аналитических соотношений использовались такие приближения как: однородно легированный и плавный канал полевого транзистора, резкие границы областей пространственного заряда, отсутствие модуляции длины канала полевого транзистора. Подразумевалось, что полевой транзистор в ИМС работает в режиме насыщения. На основе полученной аналитической модели ИМС истокового повторителя установлены критерии по выбору следующих параметров элементов ИМС, которые определяют коэффициент передачи по напряжению, ток потребления, входной импеданс и выходное сопротивление ИМС истокового повторителя:

1. Для увеличения коэффициента передачи по напряжению необходимо выбирать абсолютное значение порогового напряжения полевого транзистора наибольшим, но не превышающим минимального напряжения питания ИМС за минусом прямого падения напряжения на диоде смещения (У0):

\-Vto\ZVCC-V,,, (14)

2. Для уменьшения входной емкости ИМС должна выбираться минимальной не только площадь диода, но и соотношение площадей ¿»-«-переходов затвора и диода, которое выбирается таким, чтобы прямое падение напряжения на диоде было порядка 0,1 В и не сказывалось на увеличении минимального напряжения

Рис. 2.

питания. При УСс= 9 В и У0 = 0,1 В, пороговое напряжение полевого транзистора в ИМС истокового повторителя должно быть не более 0,8 В.

3. Ток потребления истокового повторителя можно определить из тока стока в модели Шихмана-Ходжеса, пренебрегая в первом приближении модуляцией длины канала:

V„-Vr,

_ о

(15)

/сс 7" Rl 2РК;

в формуле (15) второе слагаемое при Vro = - 0,8 В и ¡3min = 5-10"4 А/В2 составляет не более 30% от первого, из чего можно сделать вывод, что 1сс определяется в основном пороговым напряжением и сопротивлением нагрузки полевого транзистора, то есть

(16)

Ri. л.

4. Для увеличения коэффициента передачи по напряжению следует выбирать сопротивление нагрузки максимальным, и его можно определить из соотношения

1+.Í1+ 1

(17)

где И0 - выходное сопротивление ИМС истокового повторителя, которое по нормам не должно превышать 3,5 кОм.

Исходя из предельных значений для размеров канала полевого транзистора и минимального значения Р, определено значение сопротивления нагрузки Л,, = 59 кОм, при котором выходное сопротивление равно 3,5 кОм. При большем падает ток потребления и крутизна прямой передачи, а выходное сопротивление ИМС становится более 3,5 кОм. Минимальное ограничено максимальным током потребления ИМС (50 мкА) и составляет 18 кОм.

5. Для увеличения коэффициента передачи по напряжению (КПН) глубина канала я должна быть максимальной и ограничена пороговым напряжением \;То (0,8 В).

6. Для увеличения коэффициента (3 и КПН необходимо выбирать минимальную длину канала, которая ограничена минимальной проектной нормой. Параметр р можно выразить из начального тока стока и порогового напряжения в квазидвухмерной физической модели полевого транзистора:

о = 2це0е5 2 3 а-Ь

где ц - усредненная подвижность основных носителей заряда в канале; £о - диэлектрическая постоянная вакуума; е8 - относительная диэлектрическая проницаемость кремния; 2 - ширина канала, а - глубина канала, Ь - длина канала (рис. 2). В выражении (18) параметр р определяется только геометрическими размерами канала и подвижностью основных носителей заряда в канале полевого транзистора.

7. Для увеличения крутизны прямой передачи полевого транзистора и КПН необходимо увеличивать ширину канала, а для уменьшения барьерной емкости /;-н-перехода затвор - канал Се, которая зависит от удельной ёмкости р-п-

перехода С,ул. и площади канала (¿-2!), необходимо уменьшать ширину канала (оптимальное соотношение определяется путем физико-топологического моделирования полевого транзистора в составе ИМС). Коэффициент передачи емкостного делителя в (2) зависит от барьерной ёмкости р-п-перехода затвор - канал и имеет вид

_1_

С, ,„ ь-г+сР

-г » . ^ • (19>

1+-

С учетом (16) и (18) получено соотношение для крутизны прямой передачи полевого транзистора:

Ь'./.ч =л/4Ц N,^2 а/Ш К, ) (20)

и выражение для коэффициента передачи А2 :

где ц - заряд электрона; - усредненная концентрация донорной примеси в канале полевого транзистора.

Из анализа выражений (19) и (21) следует:

- уменьшение длины канала увеличивает как А/, так и А2, а значит и КПН ИМС, поэтому длина канала должна быть минимальной;

- глубина канала не влияет на А/, но с ее увеличением возрастает А?, поэтому глубина канала должна быть максимально возможной, но такой, чтобы пороговое напряжение не превышало 0,8 В;

- увеличение ширины канала приводит к уменьшению Л/ и к увеличению А2, поэтому для получения максимального КПН ширина канала 2 должна быть оптимальной (произведение А/ на А2 дает максимум в зависимости КПН от

Третья глава посвящена физико-топологическому и схемотехническому моделированию разрабатываемой ИМС в САПР ТСАГ) и поиску оптимальных геометрических размеров канала полевого транзистора, при которых можно получить максимальный коэффициент передачи по напряжению при токе потребления не более 50 мкА. При моделировании технологического маршрута изготовления ИМС КА1436УБ1 выбраны начальные электрофизические параметры моделируемой структуры полевого транзистора, позволяющие получить оптимальное сочетание параметров полевого транзистора: пороговое напряжение в пределах 0,6-0,8 В и ток потребления не более 50 мкА. Определены следующие параметры диффузионных профилей легирования в моделируемой структуре полевого транзистора: гауссовский профиль распределения примеси, максимальная концентрация легирующей примеси, глубина ^-»-перехода, проекция длины пробега и концентрация примеси на глубине залегания р-н-перехода. Для моделируемой структуры полевого транзистора задавались следующие геометрические размеры канала. Длина канала принималась равной длине донной части р-п-перехода затвор - канал и изменялась в пределах 1-г4 мкм. Глубина канала варьировалась в пределах 0,44-0,5 мкм (характеризует стандартный технологический процесс изготовления ИМС). Ширина канала X принималась

равной протяженности донной части р-п-пер с хода затвор - канал по оси Z, направленной перпендикулярно сечению структуры, и изменялась в пределах 0,2^-2,6 мм.

Поскольку структура полевого транзистора и канал симметричны относительно стока и истока по всей ширине затвора, в расчетах использовалась двухмерная модель. При этом ширина структуры в САПР TCAD задавалась умножающим коэффициентом Area, который не влияет на физические процессы, происходящие в приборе, и на сходимость результата при численном моделировании. Для учета физических эффектов, происходящих в активной области канала при работе поясного транзистора, была выбрана диффузионно-дрейфовая модель, которая описывается фундаментальной системой дифференциальных уравнений. Выбор данной модели был обусловлен тем, что I) активном режиме работы полевого транзистора в объеме канала отсутствует лавинная генерация и ударная ионизация носителей заряда, отсутствует саморазогрев и термоэлектрические эффекты в канале, поскольку протекающие токи создают мощность рассеяния не более 100 мкВт.

Для получения требуемых параметров модели полевого транзистора и электрических параметров ИМС исгокового повторителя необходимо выбрать оптимальные геометрические размеры канала. Главными параметрами, определяющими передаточную характеристику и крутизну полевого транзистора и влияющими на коэффициент передачи по напряжению ИМС, являются пороговое напряжение я ток стока при напряжении V^,, =0, которые сильно зависят от глубины канала. Дчя структур полевого транзистора с различной глубиной Канала, длиной канала L ~ 2 мкм и шириной канала Z - 1000 Мкм получено семейство характеристик ^JT^iy^^), по которому построена зависимость Vj0(a) (РйС. 3).

Подученная зависимость порогового напряжения от глубины канала полевого транзистора, имеющего неоднородное распределение примеси в канале, более близка к линейной, чем к квадратичной. Из полученной зависимости определено значение глубины канала (0,45 мкм), при котором абсолютное значение порогового напряжения полевого транзистора не превышает 0,8 В. В результате анализа моделируемых структур с различной глубиной канала определено, что при пороговом напряжении менее 0,45 В максимальная концентрация свободных электронов в канале меньше разностной концентрации доноров и акцепторов более чем в 2 раза, и в канале начинается сильное обеднение основных носителей заряда.

В результате физико-топологического моделирования полевого транзистора в составе принципиальной электрической схемы ИМС получены зависимости электрических параметров исгокового повторителя от геометрических размеров

v№ а

о .а г ом o,i4 o.4s о,17

Рис. 3,

канала полевого транзистора. На рис. 4-7 показаны зависимости электрических параметров ИМС A\iL. a, Z) и /<-,-(«). полученные по результатам моделирования - I (сплошные), и полученные па основе аналитических соотношений - 2 (пунктирные). При моделировании также получены зависимости коэффициента передачи по напряжению и тока потребления ИМС от значения сопротивления нагрузки (рис. 8, 9).

Лу 07

а—«^-О- -Л 2

0.5 0.4

0.4 0,42 0.44 0.46 0,48 а. мхм

Рис. 4

А*

0.7

0.65 0,6 0,55

0,4 0.42 0.44 0,46 0,48 МКМ

Рис. 5

1,5

Av 0.7

2,5 3 3,5 4 L, {ИКМ

Рис. 6

_ -! I

о.г as б,з m 1.4 и г 2.3 2.6 г, ям Рис. 7

15 20 25

Рис. 8

30 R,. кОм 10

зо К,, «On

Но результатам проведенного моделирования выбраны оптимальные геометрические размеры канала полевого транзистора и параметры элементов, которые позволяют максимально улучшить электрические параметры и сто ко во го повторителя и разработать топологию кристалла ИМС: глубина а - 0,45 икм, длина L = 2 мкм. ширина Z = I мм, сопротивление нагрузки R¡_ = 20 Юм, при которых получены следующие электрические параметры ИМС:

коэффициент передачи по напряжению - Av « 0,66; ток потребления - 1сс~ 35 мкА; минимальное напряжение питания - Vccmm ~ 0,8 В; входной импеданс -R¡ ~ 98 МОм; выходное сопротивление - R() ~ 1,2 кОм; напряжение шумов на выходе ИМС в полосе частот 50 Гц - 10 кГц - V„0 < 0,9 мкВ.

В результате проведенного схемотехнического анализа, с использованием выведенных аналитических соотношений и результатов физико-топологического моделирования принципиальной схемы ИМС истокового повторителя разработана методика проектирования, устанавливающая критерии и последовательность выбора параметров элементов ИМС. Методика универсальна, позволяет спроектировать ИМС истокового повторителя с требуемой совокупностью электрических параметров, и состоит в следующем.

1. Проектирование ИМС истокового повторителя начинается с выбора порогового напряжения полевого транзистора. Для получения максимального коэффициента передачи по напряжению абсолютное значение порогового напряжения должно быть наибольшим. Если пороговое напряжение менее 0,45 В, то коэффициент передачи по напряжению ИМС резко падает из-за начала сильного обеднения канала основными носителями заряда, как следует из результатов физико-топологического моделирования. Из условия стабильности электрических параметров истокового повторителя при понижении напряжения питания ИМС максимальное абсолютное значение порогового напряжения ограничено минимальным напряжением питания.

2. Исходя из требуемого порогового напряжения, определяется требование к глубине канала полевого транзистора и технологическому маршруту, при котором она может быть сформирована.

3. Сопротивление нагрузки полевого транзистора влияет на коэффициент передачи, ток потребления и выходное сопротивление ИМС. С увеличением сопротивления нагрузки растет коэффициент передачи по напряжению, падает ток потребления, но увеличивается выходное сопротивление, и максимальное значение сопротивления нагрузки ограничивается максимальным выходным сопротивлением ИМС. Минимальное значение сопротивления нагрузки задается пороговым напряжением полевого транзистора и максимальным током потребления ИМС. Таким образом, сопротивление нагрузки выбирается оптимальным, при котором выходное сопротивление и ток потребления не превышает заданных норм.

4. Основными параметрами диода смещения является его площадь, от которой зависит входная емкость ИМС, и прямое падение напряжения, от которого зависит минимальное напряжение питания ИМС. При увеличении площади диода растет входная емкость, а при уменьшении площади - растет прямое падение напряжения. Исходя из этого, площадь диода должна выбираться оптимальной, при которой прямое падение напряжения будет порядка 0,1 В и не будет существенно увеличено минимальное напряжение питания.

5. Далее при фиксированной глубине канала выбирается длина канала полевого транзистора. При уменьшении длины канала увеличивается крутизна полевого транзистора и коэффициент передачи по напряжению ИМС. Минимальная длина канала ограничивается минимальной проектной нормой предприятия-изготовителя, а также уменьшением коэффициента передачи при длине канала менее 2 мкм, что следует из результатов физико-топологического моделирования ИМС истокового повторителя. Таким образом, оптимальная длина

канала полевого транзистора выбирается по максимальному коэффициенту передачи из зависимости коэффициента передачи по напряжению от длины канала, полученной при физико-топологическом моделировании полевого транзистора в составе принципиальной схемы ИМС нстокового повторителя.

6. Последним шагом является выбор ширины канала, которая определяет крутизну полевого транзистора и входную емкость ИМС. На основе зависимостей, полученных из аналитических соотношений и из результатов моделирования, при увеличении ширины канала растет коэффициент передачи, обусловленный крутизной полевого транзистора, и падает коэффициент передачи емкостного делителя на входе ИМС. Поэтому максимальный коэффициент передачи наблюдается при некоторой оптимальной ширине канала. Оптимальная ширина канала полевого транзистора выбирается при достижении коэффициента передачи по напряжению максимального значения, и определяется из зависимости коэффициента передачи от ширины канала, полученной при физико-топологическом моделировании полевого транзистора в составе принципиальной схемы ИМС нстокового повторителя.

В четвертой глапе приводятся результаты экспериментальных исследовании изготовленной ИМС нстокового повторителя, спроектированной по рекомендациям главы 2 и методике, приведенной в главе 3. Проведен полный комплекс экспериментальных исследований разработанной ИМС нстокового повторителя, результаты которых проанализированы на предмет соответствия результатам физико-топологического и схемотехнического моделирования в САПР ТСАЕ). Из анализа измеренной зависимости коэффициента передачи по напряжению от напряжения питания следует, что изготовленная ИМС стабильно функционирует при пониженном напряжении питания УСс ~ 0,8 В, что позволяет использовать для питания ИМС напряжение внутреннего стабилизатора ИМС усилителя слухового аппарата (0,9-0,95 В) и исключить сглаживающий КС-фильтр по питанию электретного микрофона.

Проводя сравнение электрических параметров изготовленной ИМС нстокового повторителя с параметрами существующих аналогов, можно сделать вывод, что в разработанной ИМС они были значительно улучшены. Разработанная ИМС работает при напряжении питания от 0,8 В, средний коэффициент передачи по напряжению составил 0,58, что более чем на 35% выше по сравнению с существующими аналогами. Новая ИМС обладает повышенным входным импедансом, более чем в 2 раза превышая по этому параметру предыдущие ИМС. Выходное сопротивление уменьшено почти на 60% по сравнению с предыдущими аналогами. С использованием параметров модели полевого транзистора, определенных по методу, разработанному в главе 2, проведено схемотехническое моделирование разработанной ИМС истокового повторителя в САПР ТСЛО в соответствии с методиками измерения. Результаты моделирования соответствуют результатам экспериментального исследования с максимальным отклонением в: 3% по коэффициенту передачи по напряжению, 11% по току потребления, 23% по входному импедансу, 24% по выходному сопротивлению. Это подтверждает адекватность разработанной физико-топологической и схемотехнической моделей ИМС истокового повторителя, которые достаточно точно описывают электрические параметры разработанной ИМС.

В заключении перечислены полученные в диссертационной работе наиболее важные результаты и выводы.

В приложениях приведены документы о внедрении результатов диссертационной работы, документы об испытаниях партии микрофонов серии М4, разработанная топология кристалла ИМС истокового повторителя.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате работы решена технологическая проблема производства информационно-измерительных приборов и их элементов, заключающаяся в разработке технологии проектирования и изготовления ИМС истокового повторителя с заданной совокупностью электрических параметров и характеристик для первичных преобразователей информации, в частности, для электретных микрофонов. При этом получены следующие результаты и выводы.

1. Проанализированы существующие интегральные микросхемы истокового повторителя, выбрана принципиальная электрическая схема для разрабатываемой ИМС и определены критические параметры элементов, наиболее сильно влияющие на электрические параметры ИМС, выбрана физическая структура полевого транзистора, которая позволяет понизить напряжение питания до 0,9 В и получить стабильные электрические параметры, предложен технологический маршрут изготовления ИМС, при котором пороговое напряжение полевого транзистора не превышает 0,8 В.

2. Разработан метод определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора по результатам измерений электрических параметров ИМС истокового повторителя с целью определения с высокой точностью параметров модели без использования тестовых полевых транзисторов, с учётом режима работы полевого транзистора в составе ИМС.

3. На основе выведенных аналитических соотношений построены зависимости электрических параметров ИМС истокового повторителя от геометрических размеров канала полевого транзистора, из которых следует: для получения максимального коэффициента передачи ИМС по напряжению полевой транзистор должен иметь максимальную глубину канала, минимальную длину и оптимальную ширину канала (установленную из зависимости коэффициента передачи по напряжению от ширины канала).

4. По результатам двухмерного физико-топологического моделирования ИМС истокового повторителя получены зависимости электрических параметров ИМС от геометрических размеров канала, из которых следует, что все размеры канала полевого транзистора для получения максимального коэффициента передачи по напряжению ИМС должны выбираться оптимальными (глубина канала -0,45 мкм, длина канала ~2 мкм, ширина канала ~1 мм). Установленные оптимальные геометрические размеры канала полевого транзистора позволяют создавать более совершенные ИМС истокового повторителя для преобразователей информации, в частности, для электретных микрофонов слуховых аппаратов.

5. Предложена физическая структура полевого транзистора в ИМС истокового повторителя и параметры технологического маршрута изготовления ИМС, которые позволяют получить пороговое напряжение полевого транзистора в

пределах 0,6-0,8 В и сохранить работоспособность ИМС при понижении напряжения питания до 0,9 В.

6. Разработанная методика проектирования ИМС истокового повторителя, основанная на схемотехнической и физико-топологической моделях ИМС, позволяет проектировать микросхемы с заданной совокупностью электрических параметров для информационно-измерительных приборов.

7. Разработанная топология ИМС с установленными оптимальными параметрами канала полевого транзистора обеспечивает получение новых качественных свойств преобразователей информации - малогабаритных электретных микрофонов слуховых аппаратов.

8. Экспериментальные исследования ИМС подтвердили теоретические выводы и адекватность разработанных физико-топологической и схемотехнической моделей ИМС истокового повторителя.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ В изданиях, рекомендованных ВАК РФ, опубликовано:

1. Никитанов C.B. Влияние параметров канала полевого транзистора на характеристики интегральной микросхемы истокового повторителя / В.П. Паде-ров, C.B. Никитанов // Известия высших учебных заведений. Электроника. -М.: МИЭТ, 2007. -№3. - С. 30-35.

Публикации в других изданиях:

2. Никитанов C.B. Расчет параметров модели полевого транзистора в ИМС истокового повторителя для слухового аппарата / В.П. Падеров, Д.П. Владимиров, C.B. Никитанов // Электроника и информационные технологии - 2002: Сборник научных трудов. - Саранск : СВМО, 2002. - С. 147-152.

3. Никитанов C.B. Метод экстракции параметров модели полевого транзистора из измерений характеристик ИМС истокового повторителя / В.П. Падеров, Д.П. Владимиров, C.B. Никитанов // Фундаментальные и прикладные проблемы физики: Тез. докл. 4 Междунар. конф.; Мордов. гос. пед. ин-т. - Саранск, 2003.-С. 108.

4. Никитанов C.B. Экстракция параметров модели полевого транзистора из измерений коэффициента передачи интегральной микросхемы истокового повторителя / В.П. Падеров, Д.П. Владимиров, C.B. Никитанов // Полупроводниковые и газоразрядные приборы. - 2003. -№ 1.- С. 23-27.

5. Никитанов C.B. Метод экстракции параметров моделей элементов ИМС истокового повторителя / В.П. Падеров, C.B. Никитанов // «Электроника». Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция: Тезисы докладов. - М., МИЭТ, 2003. - С. 91-92.

6. Никитанов C.B. Методика проектирования ИМС истокового повторителя / C.B. Никитанов, В.П. Падеров // XXXIII Огаревские чтения. Материалы науч. конф. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2005. - С. 237-238.

7. Никитанов C.B. Оптимизация геометрических размеров ПТУП в ИМС истокового повторителя / C.B. Никитанов, В.П. Падеров, Ю.В. Горячкин // XXXIV Огаревские чтения: материалы науч. конф. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2006.-С. 221-222.

8. Никитанов C.B. Увеличение коэффициента передачи ИМС потокового повторителя / C.B. Никитанов, В.П. Падеров // Материалы нано-, микро- и опто-электроники: физические свойства и применение: сб. тр. 4-й межрегион, молодежной науч. шк. Саранск, 5-7 окт. 2005 г. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2005.-С. 174.

9. Никитанов C.B. Зависимость параметров ИМС истокового повторителя от геометрических размеров полевого транзистора / C.B. Никитанов, В.П. Падеров, A.B. Бочкарев // Материалы XI научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного ун-та им. Н.П. Огарева. -Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - С. 5-6.

10. Никитанов C.B. Новая ИМС истокового повторителя для малогабаритных электретных микрофонов / C.B. Никитанов, В.П. Падеров // Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение: сб. тр. 5-й Всероссийской молодежной науч. шк., Саранск, 3-6 окт. 2006 г. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - С. 155.

11. Никитанов C.B. Моделирование влияния параметров канала полевого транзистора на параметры ИМС истокового повторителя / C.B. Никитанов, В.П. Падеров // Методы создания, исследования материалов, приборов и экономические аспекты микроэлектроники: сбор, статей Всероссийской науч.-техн. конф. - Пенза, 2006. - С. 53-58.

12. Никитанов C.B. Влияние параметров канала на характеристики ИМС истокового повторителя / C.B. Никитанов, В.П. Падеров // Опто, наноэлектрони-ка, нанотехнологии и микросистемы: Труды VIII международной конференции. - Ульяновск : УлГУ, 2006. - С. 117.

13. Никитанов C.B. Разработка ИМС истокового повторителя для малогабаритных электретных микрофонов / C.B. Никитанов, В.П. Падеров // Наука и инновации в Республике Мордовия: материалы V респ. науч.-практ. конф., Саранск, 8-9 фев. 2006 г. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - С. 549-550.

14. Никитанов C.B. Разработка интегральной микросхемы истокового повторителя для малогабаритных электретных микрофонов / C.B. Никитанов, В.П. Падеров // Всероссийский молодежный научно-инновационный конкурс-конференция «Электроника-2006»: тезисы докладов конференции. - М., МИЭТ, 2006. - С. 52.

15. Никитанов C.B. Моделирование истокового повторителя / C.B. Никита-нов, В.П. Падеров // Фундаментальные и прикладные проблемы физики полупроводников и источников света: тез. докл. V Всероссийской конф. / под ред. В.К. Свешникова; Мордовс. гос. пед. ин-т. - Саранск, 2007. - С. 113.

16. Никитанов C.B. Исследование ИМС истокового повторителя / C.B. Никитанов, В.П. Падеров // XXXV Огаревские чтения: материалы науч. конф. -Саранск : Изд-во Мордов. ун-та 2007. - С. 245-246.

Подписано п печать 11.01.09. Объем 1,25 п. л. Тираж 100 экз. Заказ „\Г° 3. Типография Издатсльстпа Мордовского университета 430005, г. Саранск, ул. Советская, 24

Введение

Глава 1. Исследование существующих ИМС истокового повторителя и постановка задачи

1.1. Особенности работы ИМС истокового повторителя с малогабаритными электретными микрофонами

1.2. Сравнительный анализ существующих ИМС истокового повторителя

1.3. Сравнительный анализ физической структуры и технологии изготовления существующих ИМС истокового повторителя 24 Основные выводы и постановка задачи

Глава 2. Разработка аналитической модели ИМС истокового повторителя

2.1. Метод определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора в ИМС истокового повторителя

2.1.1. Вывод соотношений для определения параметров модели полевого транзистора

2.2. Вывод аналитических соотношений для формулирования требований к параметрам элементов ИМС

2.2.1. Выбор порогового напряжения полевого транзистора и площади диода смещения

2.2.2. Выбор сопротивления нагрузки полевого транзистора

2.3. Определение требований к геометрическим размерам канала полевого транзистора 57 Выводы

Глава 3. Технологическое и физико-топологическое моделирование разрабатываемой ИМС истокового повторителя

3.1. Моделирование технологического маршрута изготовления ИМС истокового повторителя

3.2. Исходные параметры диффузионных профилей легирования структуры полевого транзистора

3.3. Геометрические размеры структуры полевого транзистора

3.4. Учет физических эффектов, происходящих в канале полевого транзистора, и выбор модели для численного расчета

3.5. Выбор глубины канала структуры полевого транзистора

3.6. Физико-топологическое моделирование полевого транзистора в составе электрической принципиальной схемы ИМС

3.6.1. Учет параметров диода смещения при моделировании принципиальной схемы ИМС

3.6.2. Моделирование влияния геометрических размеров канала полевого транзистора на коэффициент передачи по напряжению и 91 ток потребления ИМС

3.7. Определение минимального напряжения питания ИМС

3.8. Моделирование входного импеданса и выходного сопротивления ИМС

3.9. Моделирование напряжения шумов на выходе ИМС

3.10. Методика проектирования и выбора параметров элементов

ИМС истокового повторителя

Выводы

Глава 4. Экспериментальное исследование разработанной ИМС истокового повторителя

4.1. Измерения электрических параметров ИМС истокового повторителя

4.2. Сравнение результатов экспериментальных исследований и физико-топологического моделирования ИМС

4.3. Сравнение результатов экспериментальных исследований и схемотехнического моделирования ИМС

Выводы

Актуальность темы. К настоящему времени в технологии проектирования устройств преобразования информации произошли заметные изменения, связанные с появлением новой элементной базы микроэлектроники и новых типов первичных преобразователей информации. Одними из самых распространенных преобразователей информации на сегодняшний день стали малогабаритные электретные микрофоны ввиду высокой чувствительности и малых габаритов, что позволило использовать их в устройствах преобразования и усиления звуковой информации: радиомикрофоны, минигарнитуры, микропередатчики охранных устройств, слуховые аппараты. С появлением новых типов электретных микрофонов, имеющих уменьшенные габариты, важной технической задачей является разработка микромощных согласующих интегральных микросхем, позволяющих сократить размеры, энергопотребление и улучшить характеристики устройств преобразования информации.

Ввиду малой емкости преобразователя - мембраны (5-10 пФ) электретные микрофоны обладают повышенным выходным электрическим сопротивлением, для согласования которого с низким входным сопротивлением усилителя предназначена ИМС истокового повторителя. Основная функция ИМС - предварительное усиление электрического сигнала, вырабатываемого преобразователем информации. ИМС истокового повторителя характеризуется основным электрическим параметром - коэффициентом передачи по напряжению, который определяет главные электроакустические параметры электретного микрофона - его минимальную чувствительность и шумы. Коэффициент передачи в идеальном случае должен стремиться к единице и зависит от характеристик основного элемента ИМС истокового повторителя - полевого транзистора с управляющим /?-я~переходом. Существующие ИМС истоковых повторителей (КБ1402УЕ1 и КБ1403УЕ1), которые производились для электретных микрофонов серии М4 Тульского завода ОАО «Октава», имели коэффициент передачи по напряжению 0,35-0,4 при проходной емкости схемы измерения С5 = 10 пФ. Измерения показывают, что из-за недостаточно большого входного импеданса коэффициент передачи по напряжению этих микросхем резко падает при уменьшении эквивалентной проходной емкости С^ (рис. 1).

Q питание

Cs V, вход -О

VT

С;

Лч/

VVD выход -О 2

R, общий

Рис. 1. Принципиальная схема ИМС истокового повторителя с эквивалентным источником сигнала на входе

ИМС истокового повторителя работает от напряжения воздушно-цинковой батарейки или аккумулятора (1,2-1,5 В), на которых возникают пульсации напряжения питания вследствие больших токов в нагрузке ИМС-усилителя и конечного внутреннего сопротивления батарейки. Проникая на вход усилителя через электретный микрофон, пульсации увеличивают искажения выходного сигнала, и для их подавления применяют ЯС-фильтр, который можно исключить, если запитывать истоковый повторитель от внутреннего стабилизатора ИМС-усилителя (0,9-0,95 В). При этом важно, чтобы ИМС истокового повторителя была работоспособна при напряжении питания 0,8-0,9 В.

В России и СНГ вопросы создания истоковых повторителей для малогабаритных электретных микрофонов решались Ивановым A.A., Семяки-ным Ф.В., Вяхиревым В.Б., Алексеевым В.Ф. Решением данных задач за рубежом посвящены работы Р. С. Loizou, G.H. ArmandP. Bergveld, Van der Donk. В то же время возможности создания микросхем истоковых повторителей с улучшенными параметрами для преобразователей с малой емкостью мембраны до конца не изучены, и в настоящее время в России и СНГ не производят ИМС истокового повторителя и малогабаритные электретные микрофоны, работающие при напряжении питания 0,9 В. В связи с разработкой на ОАО «Октава» новых электретных микрофонов (серии М2 и М7) для малогабаритных внутри-канальных слуховых аппаратов, возникла необходимость в повышении их звуковой чувствительности и разработке новой ИМС истокового повторителя с высоким коэффициентом передачи по напряжению, способной работать при малой ёмкости мембраны (около 5 пФ) и напряжении питания 0,8-0,9 В.

Цель работы состоит в разработке технологии проектирования и изготовления ИМС истокового повторителя с заданной совокупностью электрических параметров и характеристик для первичных преобразователей информации, в частности, для электретных микрофонов.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы схемотехнического анализа, линейной алгебры, математической статистики, численные методы решения дифференциальных уравнений. Моделирование проводилось с использованием пакета программ САПР TCAD фирмы ISE Integrated Systems Engineering AG, Швейцария. Экспериментальное исследование разработанной ИМС осуществлялось по стандартным методикам измерений.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработан метод определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора по результатам измерений электрических параметров ИМС истокового повторителя, учитывающий режим работы полевого транзистора в составе ИМС и позволяющий определять параметры модели с погрешностью от 3 до 24% без изготовления и измерения параметров тестовых полевых транзисторов;

- выведены аналитические соотношения и разработана аналитическая модель ИМС истокового повторителя, позволяющие сформулировать начальные требования к геометрическим размерам канала полевого транзистора в топологии ИМС;

- разработана методика проектирования ИМС истокового повторителя, устанавливающая критерии и последовательность выбора параметров элементов ИМС, что позволяет создавать микросхемы с требуемым набором электрических параметров и значительно улучшить их по сравнению с существующими аналогами: снизить минимальное напряжение питания до 0,9 В, более чем на 35% повысить коэффициент передачи по напряжению, в 2 раза увеличить входной импеданс, на 60% понизить выходное сопротивление.

Практическая значимость исследования. Полученные в диссертации теоретические и практические результаты позволяют создавать качественно новые приборы для медицины - слуховые аппараты, работающие при пониженном напряжении (до 0,9 В), для измерительной техники, осуществлять диагностику параметров ИМС:

- разработанный метод определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора Шихмана-Ходжеса позволяет экстрагировать параметры модели полевого транзистора (коэффициент, определяющий крутизну, пороговое напряжение, коэффициент модуляции длины канала, барьерные ёмкости /»-«-переходов) в составе ИМС истокового повторителя без изготовления тестовых полевых транзисторов;

- разработанная физическая структура полевого транзистора в ИМС истокового повторителя позволяет получить пороговое напряжение в пределах 0,6-0,8 В, сохранить стабильность электрических параметров ИМС при понижении напряжения питания до 0,9 В, исключить дополнительные навесные элементы .К С-фильтра;

- разработанные двухмерная физико-топологическая модель полевого транзистора с неоднородно легированным каналом и аналитическая модель ИМС истокового повторителя позволяют реализовать технологию проектирования и изготовления микросхемы с заданной совокупностью электрических параметров.

Реализация и внедрение результатов работы. Рекомендации и результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены при разработке и производстве ИМС истокового повторителя на ООО «НЛП «Инмикротех», г. Саранск (акт о внедрении в приложении к диссертации). Опытная партия электретных микрофонов серии М4 на основе разработанной ИМС была изготовлена и испытана на предприятии ОАО «Октава», г. Тула. Результаты испытаний показали, что электроакустические параметры микрофонов соответствуют предъявляемым к ним техническим нормам, а разработанная ИМС пригодна для их серийного производства (акт об испытаниях в приложении к диссертации).

На защиту выносятся:

- метод определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора по результатам измерений электрических параметров ИМС истокового повторителя с целью выработки требований к технологии производства ИМС с улучшенными электрическими параметрами без изготовления и измерения параметров тестовых полевых транзисторов;

- аналитические соотношения, устанавливающие связь электрических параметров ИМС истокового повторителя с физико-топологическими параметрами канала полевого транзистора и параметрами элементов ИМС;

- физическая структура полевого транзистора с управляющим р-п-переходом и технологический маршрут изготовления ИМС истокового повторителя, позволяющие получить пороговое напряжение полевого транзистора в пределах 0,6-0,8 В и сохранить стабильность электрических параметров ИМС при понижении напряжения питания до 0,9 В;

- методика проектирования ИМС истокового повторителя, которая устанавливает критерии и последовательность выбора параметров элементов ИМС и позволяет изготовлять новые качественные микросхемы для преобразователей информации;

- топология кристалла ИМС истокового повторителя с оптимальными параметрами элементов (размеры канала, площадь диода смещения, сопротивление нагрузки).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики» (г. Саранск, МГПИ, 2003 г.), ХХХ1П-ХХХУ Огаревских чтениях Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева (г. Саранск, 2004-2007 г.г.), Международной научно-технической конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (г. Ульяновск, УлГУ, 2006 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (г. Саранск, МГУ им. Н.П. Огарева, 2005-2006 г.г.), Всероссийской научно-практической конференции «Электроника-2006» (г. Москва, МИЭТ, 2006 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Методы создания, исследования материалов, приборов и экономические аспекты микроэлектроники» (г. Пенза, ПТУ, 2006 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики полупроводников и источников света» (г. Саранск, МГПИ, 2007 г.), Конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева (г. Саранск, 2006, 2007 г.г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 16 публикациях, из них 1 статья в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Выводы

1. Сравнение электрических параметров изготовленной ИМС истокового повторителя и существующих аналогов показало, что в разработанной ИМС они были значительно улучшены. Разработанная ИМС функционирует при напряжении питания от 0,8 В, имеет средний коэффициент передачи по напряжению 0,58, что на 35% больше чем в ИМС КБ1402УЕ1 и на 41% - чем в ИМС КА1436УЕ1. Новая ИМС обладает повышенным входным импедансом, превышая по этому параметру существующие аналоги не менее чем в 2 раза. Выходное сопротивление уменьшено почти на 60% по сравнению с аналогами. Электрические параметры разработанной ИМС позволяют улучшить параметры малогабаритных электретных микрофонов для слуховых аппаратов.

2. Пониженное минимальное напряжение питания 0,8 В разработанной ИМС позволяет использовать для питания малогабаритных электретных микрофонов напряжение внутреннего стабилизатора усилителя слухового аппарата (0,9-0,95 В). Это позволяет снизить искажения на выходе усилителя слухового аппарата и исключить дополнительные навесные элементы ЫС-фильтра.

3. Проведены экспериментальные исследования разработанной ИМС ис-токового повторителя и испытания партии электретных микрофонов серии М4, собранных на основе изготовленных ИМС, на предприятии ОАО «Октава», г. Тула. Положительные результаты испытаний микрофонов подтверждаются соответствующими документами (прил. 2).

4. С использованием метода, разработанного в главе 2, определены параметры схемотехнической модели полевого транзистора изготовленной ИМС истокового повторителя, которые использованы при её схемотехническом моделировании в САПР ТСАХ). Относительная погрешность между значениями параметров, полученными по результатам измерений и моделирования, не превышает 11%, что подтверждает точность и адекватность разработанного метода.

5. Сравнение результатов экспериментальных исследований и физико-топологического и схемотехнического моделирования в САПР ТСАО показали, что максимальное расхождение по параметрам составляет: 3% по коэффициенту передачи по напряжению, 11% по току потребления, 23% по входному импедансу, 24% по выходному сопротивлению. Это подтверждает адекватность разработанной физико-топологической и схемотехнической моделей ИМС истокового повторителя, которые достаточно точно описывают электрические параметры разработанной ИМС.

Заключение

В результате работы решена технологическая проблема производства информационно-измерительных приборов и их элементов, заключающаяся в разработке технологии проектирования и изготовления ИМС истокового повторителя с заданной совокупностью электрических параметров и характеристик для первичных преобразователей информации, в частности, для электретных микрофонов. При этом получены следующие результаты и выводы.

1. Проанализированы существующие интегральные микросхемы истокового повторителя, выбрана принципиальная электрическая схема для разрабатываемой ИМС и определены критические параметры элементов, наиболее сильно влияющие на электрические параметры ИМС, выбрана физическая структура полевого транзистора, которая позволяет понизить напряжение питания до 0,9 В и получить стабильные электрические параметры, предложен технологический маршрут изготовления ИМС, при котором пороговое напряжение полевого транзистора не превышает 0,8 В.

2. Разработан метод определения параметров схемотехнической модели полевого транзистора по результатам измерений электрических параметров ИМС истокового повторителя с целью определения с высокой точностью параметров модели без использования тестовых полевых транзисторов, с учётом режима работы полевого транзистора в составе ИМС.

3. На основе выведенных аналитических соотношений построены зависимости электрических параметров ИМС истокового повторителя от геометрических размеров канала полевого транзистора, из которых следует: для получения максимального коэффициента передачи ИМС по напряжению полевой транзистор должен иметь максимальную глубину канала, минимальную длину и оптимальную ширину канала (установленную из зависимости коэффициента передачи по напряжению от ширины канала).

4. По результатам двухмерного физико-топологического моделирования ИМС истокового повторителя получены зависимости электрических параметров ИМС от геометрических размеров канала, из которых следует, что все размеры канала полевого транзистора для получения максимального коэффициента передачи по напряжению ИМС должны выбираться оптимальными (глубина канала -0,45 мкм длина канала ~2 мкм, ширина канала ~1 мм). Установленные оптимальные геометрические размеры канала полевого транзистора позволяют создавать более совершенные ИМС истокового повторителя для преобразователей информации, в частности, для электретных микрофонов слуховых аппаратов.

5. Предложена физическая структура полевого транзистора в ИМС истокового повторителя и параметры технологического маршрута изготовления ИМС, которые позволяют получить пороговое напряжение полевого транзистора в пределах 0,6-0,8 В и сохранить работоспособность ИМС при понижении напряжения питания до 0,9 В.

6. Разработанная методика проектирования ИМС истокового повторителя, основанная на схемотехнической и физико-топологической моделях ИМС, позволяет проектировать микросхемы с заданной совокупностью электрических параметров для информационно-измерительных приборов.

7. Разработанная топология ИМС с установленными оптимальными параметрами канала полевого транзистора обеспечивает получение новых качественных свойств преобразователей информации - малогабаритных электретных микрофонов слуховых аппаратов.

8. Экспериментальные исследования ИМС подтвердили теоретические выводы и адекватность разработанной физико-топологической и схемотехнической моделей ИМС истокового повторителя.

Публикации по теме диссертационной работы

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ, опубликовано:

1. Никитанов C.B. Влияние параметров канала полевого транзистора на характеристики интегральной микросхемы истокового повторителя / В.П.Паде-ров, С.В.Никитанов // Известия высших учебных заведений. Электроника. — М. : МИЭТ, 2007. - №3. - С. 30-35.

Публикации в других изданиях:

2. Никитанов C.B. Расчет параметров модели полевого транзистора в ИМС истокового повторителя для слухового аппарата / В.П.Падеров, Д.П.Владимиров, С.В .Никитанов // Электроника и информационные технологии - 2002: Сборник научных трудов. - Саранск: СВМО, 2002. - С. 147-152.

3. Никитанов С.В. Метод экстракции параметров модели полевого транзистора из измерений характеристик ИМС истокового повторителя / В.П.Падеров, Д.П.Владимиров, С.В .Никитанов // Фундаментальные и прикладные проблемы физики: Тез. докл. 4 Междунар. конф.; Мордов. гос. пед. ин-т. - Саранск, 2003.-С. 108.

4. Никитанов С.В. Экстракция параметров модели полевого транзистора из измерений коэффициента передачи интегральной микросхемы истокового повторителя / В.П.Падеров, Д.П.Владимиров, С.В .Никитанов // Полупроводниковые и газоразрядные приборы. - 2003. - № 1. - С. 23-27.

5. Никитанов С.В. Метод экстракции параметров моделей элементов ИМС истокового повторителя / В.П.Падеров, С.В.Никитанов // «Электроника». Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция: Тезисы докладов / МИЭТ. -М., 2003. - С. 91-92.

6. Никитанов С.В. Методика проектирования ИМС истокового повторителя / С.В.Никитанов, В.П.Падеров // XXXIII Огаревские чтения. Материалы науч. конф.: в 2-х ч. - Саранск, 2005. - С. 237-238.

7. Никитанов C.B. Оптимизация геометрических размеров ПТУП в ИМС истокового повторителя / С.В.Никитанов, В.П.Падеров, Ю.В.Горячкин // XXXIV Огаревские чтения: материалы науч. конф.: в 2 ч. — Саранск, 2006. — С. 221-222.

8. Никитанов C.B. Увеличение коэффициента передачи ИМС истокового повторителя / С.В .Никитанов, В.П.Падеров // Материалы нано-, микро- и опто-электроники: физические свойства и применение: сб. тр. 4-й межрегион, молодежной науч. шк. Саранск, 5-7 окт. 2005 г. - Саранск, 2005. - С. 174.

9. Никитанов C.B. Зависимость параметров ИМС истокового повторителя от геометрических размеров полевого транзистора / С.В.Никитанов, В.П.Падеров, А.В.Бочкарев // Материалы XI научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного ун-та им. Н.П.Огарева. - Саранск, 2006. - С. 5-6.

10. Никитанов C.B. Новая ИМС истокового повторителя для малогабаритных электретных микрофонов / C.B.Никитанов, В.П.Падеров // Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение: сб. тр. 5-й Всероссийской молодежной науч. шк., Саранск, 3-6 окт. 2006 г. - Саранск, 2006. - С. 155.

11. Никитанов C.B. Моделирование влияния параметров канала полевого транзистора на параметры ИМС истокового повторителя / С.В.Никитанов, В.П.Падеров // Методы создания, исследования материалов, приборов и экономические аспекты микроэлектроники: сбор, статей Всероссийской науч.-техн. конф. - Пенза, 2006. - С. 53-58.

12. Никитанов C.B. Влияние параметров канала на характеристики ИМС истокового повторителя / С.В.Никитанов, В.П.Падеров // Опто, наноэлектрони-ка, нанотехнологии и микросистемы: Труды VIII международной конференции. - Ульяновск, 2006. - С. 117.

13. Никитанов C.B. Разработка ИМС истокового повторителя для малогабаритных электретных микрофонов / С.В.Никитанов, В.П.Падеров // Наука и инновации в Республике Мордовия: материалы V респ. науч.-практ. конф., Саранск, 8-9 фев. 2006 г. - Саранск, 2006. - С. 549-550.

14. Никитанов C.B. Разработка интегральной микросхемы истокового повторителя для малогабаритных электретных микрофонов / C.B.Никитанов, В.П.Падеров // Всероссийский молодежный научно-инновационный конкурс-конференция «Электроника - 2006»: тезисы докладов конференции / МИЭТ. — М., 2006.-С. 52.

15. Никитанов C.B. Моделирование истокового повторителя / С.В.Ники-танов, В.П.Падеров // Фундаментальные и прикладные проблемы физики полупроводников и источников света: тез. докл. V Всероссийской конф. / под ред.

B.К. Свешникова; Мордовс. гос. пед. ин-т. - Саранск, 2007. - С. 113.

16. Никитанов C.B. Исследование ИМС истокового повторителя /

C.В.Никитанов, В.П.Падеров // XXXV Огаревские чтения: материалы науч. конф.: в 2 ч. - Саранск, 2007. - С. 245-246.

1. Вахитов Ш. Российские микрофоны для профессионалов / Ш.Вахитов // Техника кино и телевидения. 2005. - № 1-2. - С. 53-55.

2. Иванов А.А. Исследование работы емкостных микрофонов / А.А.Иванов, Ф.В.Семякин // Техника средств связи. Сер. «Техника проводной связи». 1984. - № 3. - С. 35-^3.

3. Газета «ЭРА» Online Электронный ресурс. / Научно-Производственная Компания «ЭРА». М., [200-]. - Режим доступа: http://www.era-tv.ru/erapress/200206/4.asp. - Загл. с экрана.

4. Subminiature Silicon Integrated Electret Capacitor Microphone / Murphy et. al. // IEEE Transaction on Electrical Insulation. 1989 - vol. 24. - No. 3, June. -pp. 495-498.

5. Miniature Electret Microphones / Fraim et. al. // Journal of the Audio Engineering Society. 1970. - vol. 18. - No. 5, Oct. - pp. 511-517.

6. Electrets in Miniature Microphones / Fraim et. al. // Journal of the Acoustical Society of America. 1973.-vol. 53.-No. 6.-pp. 1601-1608.

7. Subminiature Hearing Aid Microphones / Murphy et. al. // 1985 IEEE. Rethprinted with permission from 5 Int'l. Symposium on Electrets, (IS5). Heidelberg, West Germany, 1985. - Sep. 4-6. - pp. 732-737.

8. Основы аудиологии и слухопротезирования / В.Г.Базров и др.. М. : Медицина, 1984.-256 с.

9. ГОСТ 10893-87 1987. Аппараты слуховые электронные. Общие технические условия. Введ. 1987-07-01. - М. : Госстандарт СССР: Издательство стандартов, 1987. -V, 49 е.: ил.

10. ГОСТ Р51024-97 1997. Аппараты слуховые электронные реабилитационные. Общие технические условия. Введ. 1997-07-01. - М. : Госстандарт России: Издательство стандартов, 1997. - V, 87 е.: ил.

11. DeafNet.Ru Сеть глухих, слабослышащих и всех Электронный ресурс. / Институт Открытое Общество - фонда Сороса. - М., [199-]. - Режим доступа: http://www.deafnet.ru. - Загл. с экрана.

12. Loizou P.C. Introduction to Cochlear Implants / P.C. Loizou // IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 1999. - vol. 18, Jan.-Feb. - pp. 32-42.

13. Вяхирев В.Б. Согласующие ИС для миниатюрных электретных микрофонов / В.Б.Вяхирев, В.А.Гудков, М.П.Духновский, А.Ю.Печенин // Электронная промышленность. 1995. - №6. - С.33-35.

14. Познанский А.З. Истоковый повторитель микрофонный предусилитель КБ1402УЕ1-1 / А.З. Познанский, Т.Р.Попкович, А.А.Саганенко, А.А.Шибин. // Электронная промышленность. - 1983. - вып. 4. - С. 18.

15. Микросхемы интегральные бескорпусные типа П-94. Технические условия. 1994. Введ. 01.04.1994. - Саранск, 1994. - 6 с.

16. Маллер Р. Элементы интегральных схем / Р.Маллер, Т.Кейминс; пер. с англ. М. : Мир, 1989. - 630 с.

17. Гребен А.Б. Проектирование аналоговых интегральных схем /

18. A.Б.Гребен; пер. с англ. — М. : Энергия, 1976. 256 е.: ил.

19. Хоровиц П. Искусство схемотехники: В 2-х томах / П.Хоровиц, У.Хилл; пер. с англ. -М. : Мир, 1983.-Т. 1.-598 с.

20. Martson R. Principles and Circuits. Part 2. Field-effect Transistors / R.Martson // Nuts & Volts Magazine. 2000. - vol.6, June. - pp. 1-3.

21. Разработка серии специализированных аналоговых интегральных микросхем для слуховых аппаратов: Отчет о НИР (промежут.) / Мордов. ун-т; Рук.

22. B.П.Падеров. № ГР 01200200126. Саранск, 2003. - 39 с.

23. Никитанов C.B. Методика проектирования ИМС истокового повторителя / С.В .Никитанов, В.П.Падеров // XXXIII Огаревские чтения. Материалы науч. конф.: в 2-х ч. Ч. 2. Естественные и технические науки. Саранск, 2005. -С. 237-238.

24. Воздушно-цинковые батарейки // Исток-Аудио 10 лет. 2005. — сен. (№ 3). - С. 26-27.

25. Алексеев В.Ф. Монолитный истоковый повторитель с гигаомным входным сопротивлением / В.Ф.Алексеев, О.В.Дворников. Минск : БГУИР : Минск, науч.-иссл. приборостр. ин-т, 1996. - 7 с.

26. Дворников О.В. Схемотехника биполярно-полевых аналоговых микросхем. Часть 6. Составные схемы включения биполярных и полевых транзисторов / О.В.Дворников // Журнал Chip News/Инженерная микроэлектроника. -2005.-№6.-С. 42-49.

27. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с англ. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Мир, 1984. - 456 с.

28. Курносов А. И. Технология производства полупроводниковых и интегральных микросхем / А.И.Курносов, В.В.Юдин М. : Высшая школа, 1986. -368 с.

29. Матсон Э.А. Конструкция и технология микросхем: учеб. пособие для радиотехнических специальностей вузов / Э.А.Матсон. Минск : Выш.шк., 1985.-207 с.

30. Березин A.C. Технология и конструирование интегральных микросхем: учеб. пособие для вузов / А.С.Березин, О.Р.Мочалкина. 2-е изд., перераб и доп. - М. : Радио и связь, 1992. - 320 е.: ил.

31. Massobrio G. Semiconductor Device Modeling with SPICE / G.Massobrio, P.Antognetti; Second Edition. McGraw-Hill, Inc., 1988. - 479 p.

32. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0 /В.Д.Разевиг. М. : Солон, 1999. - 698 с.

33. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования OrCAD 9.2 / В.Д.Разевиг. М. : Солон-Р, 2001. - 519 с.

34. Архангельский А.Я. PSpice и Design Center. В 2-х ч. Часть 1. Схемотехническое моделирование. Модели элементов. Макромоделирование: Учебное пособие / А.Я.Архангельский. М. : МИФИ, 1996. - 236 с.

35. Архангельский А.Я. PSpice и Design Center. В 2-х ч. Часть 2. Модели цифровых и аналого-цифровых устройств. Идентификация параметров моделей. Графические редакторы: Учебное пособие / А.Я.Архангельский. М. : МИФИ, 1996.-212 с.

36. ISE-TCAD Release 7.0: User's Manual. ISE-AG Inc, 2000.

37. ГОСТ 19799 1974. Микросхемы интегральные аналоговые. Методы измерения электрических параметров и определения характеристик. — Введ. 1974-05-15. - М.: Госстандарт СССР : Изд-во стандартов, 1992. - V, 68 с.

38. Падеров В.П. Метод экстракции параметров моделей элементов ИМС истокового повторителя / В.П.Падеров, С.В.Никитанов // «Электроника». Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция: Тезисы докладов / МИЭТ. М, 2003. - С. 91-92.

39. Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы / С.Соклоф; пер. с англ. — М.: Мир, 1988.-583 с.

40. Достал И. Операционные усилители / И.Достал; пер. с англ. М. : Мир, 1982.-512 с.

41. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники / И.П.Степаненко. М. : Сов. радио, 1980. - 424 с.

42. Никитанов С.В. Влияние параметров канала на характеристики ИМС истокового повторителя / С.В.Никитанов, В.П.Падеров // Опто, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: Труды VIII международной конференции. — Ульяновск, 2006. С. 117.

43. Горячкин Ю.В. TCAD 7.0. Книга 1: Структура и состав ISE TCAD 7.0. Графический интерфейс GENESISe: учебное пособие / Ю.В.Горячкин, С.А.Нестеров, Б.П.Сурин Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2003. - 72 с.

44. Горячкин Ю.В. Физико-топологическое моделирование в САПР TCAD / Ю.В.Горячкин, С.А.Нестеров, Б.П.Сурин. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - 124 с.

45. Горячкин Ю.В. Технологическое моделирование в САПР TCAD / Ю.В.Горячкин. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2007. - 40 с.

46. MDRAW ISE-TCAD 7.0: User's Manual / ISE-AG Inc. 2000. - No. 9. -132 p.

47. DESSIS ISE-TCAD 7.0: User's Manual. ISE-AG Inc, 2000. - No. 12. -432 p.

48. Bank R.E. Numerical Methods for Semiconductor Device Simulation / R.E.Bank, DJ.Rose, W.Fichtner // IEEE Trans, on Electron Devices. 1983. — Vol. ED-30. - pp. 1031-1041.

49. Bank R.E. Global Approximate Newton Methods / R.E.Bank, D J.Rose // Numer. Math. 1981. - Vol. 37. - pp. 279-295.

50. Bank R.E. Transient Simulation of Silicon Devices and Circuits / R.E.Bank, W.M.Coughran, W.Fichtner, E.H.Grosse, D.J.Rose, R.K.Smith // IEEE Trans, on Electron Devices. 1985. - Vol. CAD-4. - pp. 436^151.

51. Падеров В.П. Влияние параметров канала полевого транзистора на характеристики интегральной микросхемы истокового повторителя / В.П.Падеров, С.В.Никитанов // Известия высших учебных заведений. Электроника. — М. : МИЭТ, 2007. №3. - С. 30-35.

52. Armand G.H. General Considerations of Noise in Microphone Preamplifiers / G.H.Armand, Van der Donk, J.A. Voorthuyzen, P. Bergveld // Sensors and Actuators. 1991-A, 25-27.-pp. 515-520.

53. Никитанов C.B. Разработка интегральной микросхемы истокового повторителя для малогабаритных электретных микрофонов / С.В.Никитанов,

54. B.П.Падеров // Всероссийский молодежный научно-инновационный конкурс-конференция «Электроника 2006»: тезисы докладов конференции / МИЭТ. -М., 2006.-С. 52.

55. Никитанов C.B. Исследование ИМС истокового повторителя /

56. C.В.Никитанов, В.П.Падеров // XXXV Огаревские чтения: материалы науч. конф.: в 2 ч. Ч. 2. Естественные и технические науки; отв. за вып. В.Д. Черкасов. Саранск, 2007. - С. 245-246.