Исследование и разработка полевого датчика Холла с повышенной магниточувствительностью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Девликанова Светлана Сергеевна

• Девликанова Светлана Сергеевна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Девликанова Светлана Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ДАТЧИКОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

1.1 Элементы Холла

1.2 Элементы Холла, созданные по технологии биполярных интегральных схем

1.3 Элементы Холла, созданные по МОП технологии

1.4 Беспереходной МОП транзистор, как аналог структуры КНИ ПДХ без контактов Холла

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ КНИ ПДХ

2.1 Разработка модели КНИ ПДХ

2.2 Выбор метода приборно-технологического моделирования и разработка принципиального маршрута

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КНИ ПДХ

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА

МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ КНИ ПДХ

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 5 АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ КНИ ПДХ

ВЫВОДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время развитие техники, науки и технологий является основополагающим условием для развития современного мира. Если заглянуть вглубь истории, то начавшаяся в 18 веке промышленная революция помогла человеку освободиться от ручного труда за счет появления разнообразных машин и механических устройств, а позднее благодаря созданию информационных технологий и электронной базы уровень жизни вышел на совершенно новый этап, электронные технологии помогают человеку взаимодействовать с окружающей средой, изучать ее, значительно расширяя интеллектуальную деятельность. Речь идет о разработках микроэлектронных датчиков и сенсорных систем на их основе, обеспечивающих получение информации о различных внешних воздействиях, в том числе и таких, которые не доступны органам чувств человека. Одним из таких воздействий является магнитное поле и именно созданию нового поколения микроэлектронных датчиков магнитного поля посвящена настоящая работа.

Многие происходящие вокруг нас процессы связаны с магнитным полем (МП). Влияние магнитных полей настолько велико, что весьма актуальными являются задачи по контролю МП, их изучению и эффективному применению в науке, технике, медицине, дефектоскопии, быту и т.д. Известно, лидерами по темпу роста и объёма производства среди различных отраслей промышленности являются микроэлектронные и наноэлектронные компоненты, среди которых лидирует производство датчиков и микросистем. Важно подчеркнуть, что разработка и освоение производства новых улучшенных типов датчиков и микросистем в сочетании с успехами информационных технологий является необходимым условием дальнейшего прогресса нынешнего этапа индустриальной революции [1-4].

Для измерения индукции магнитного поля и бесконтактного определения механических и электрических воздействий используются датчики магнитного

поля. На данный момент одним из самых распространенных видов магниточувствительных приборов являются датчики Холла (ДХ).

Развитие микроэлектроники предоставило возможность создания различных конструкций ДХ. Освоение новых базовых технологических процессов последовательно расширяло номенклатуру ДХ, улучшая их электрические характеристики. В наибольшей мере это отразилось на кремниевых ДХ, поскольку именно кремний является основным полупроводниковым материалом современной микроэлектроники, а другие материалы, такие как арсенид галлия (GaAs) и индий-сурьма в

производстве ДХ остались на втором плане, несмотря на то, что изначально эти материалы превосходили кремний по своим физическим характеристикам. В итоге разработчик аппаратуры теперь может применять не только дискретные кремниевые ДХ различной конструкции, но и аналоговые, и цифровые интегральные схемы, использующие ДХ в качестве чувствительных элементов.

Сейчас мировой объем производства элементов Холла и интегральных схем (ИС) на их основе насчитывается более миллиарда штук в год. Дальнейшее развитие элементов Холла не заставило себя ждать. Стремление повысить радиационную стойкость микроэлектронных приборов вызвало интерес к КНИ технологии. Известно, что ионизирующая радиация генерирует в облучаемых кристаллах избыточные электроны и дырки. При больших интенсивностях воздействия радиационно-индуцированный ток может существенно затруднить и даже полностью нарушить нормальное функционирование прибора. Если же элементы Холла разместить в слое кремния КНИ-структуры, то количество радиационно-индуцированных носителей сравнительно с таким же прибором, изготовленным в объеме кристалла кремния, будет во столько же раз меньше, во сколько толщина слоя кремния й меньше диффузионной длины Ь носителей в объемном кремнии. Характерные значения составляют: й = 0,1 мкм, Ь = 100 мкм, Ь/й = 103. Таким образом, КНИ технология изготовления микроэлектронных приборов

рассматривается экспертами в России и за рубежом как магистральное направление развития микроэлектроники на ближайшие 10 - 15 лет.

Однако КНИ технология до сих пор, по существу, не нашла должного применения в разработке и производстве датчиков физических воздействий. Скрытый диэлектрик КНИ структуры и кремниевая подложка совместно с верхним затвором могут быть использованы как управляющая система, характерная для МДП транзисторов. Благодаря этому рабочий ток в КНИ ДХ, в отличие от обычного ДХ, можно изменять и, соответственно, регулировать магниточувствительность в широком диапазоне за счёт эффекта поля. С другой стороны, наличие скрытого диэлектрического слоя КНИ структуры, отделяющего КНИ ДХ от подложки, обеспечивает такому датчику существенное увеличение рабочей температуры и повышение радиационной стойкости к импульсному облучению. Более того, КНИ ДХ, в отличие от полевого транзистора, может содержать управляющую систему типа металл -диэлектрик - полупроводник - диэлектрик - металл (МДПДМ), что существенно расширяет схемные возможности регистрации и управления магнитоиндуцированным сигналом. Однако известные экспериментальные образцы КНИ ПДХ имеют недостаточный уровень магниточувствительности, что ограничивало диапазон их практического применения.

Поэтому разработка датчика ПДХ на основе структур КНИ, обладающих повышенной магниточувствительностью, является актуальной и своевременной задачей для исследований в области науки и техники.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка полевого датчика Холла с повышенной магниточувствительностью»

Цель работы

Основная цель работы состоит в исследовании и разработке КНИ полевого датчика Холла с повышенной магниточувствительностью с использованием современных методов конструктивно-технологического проектирования и технологических процессов микроэлектроники, направленных на практическую реализацию создания преобразователей магнитного поля этого типа.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Провести анализ факторов, определяющих магниточувствительность КНИ ПДХ в различных режимах его работы;

2. Разработать физическую и структурную модели КНИ ПДХ, а также маршрут приборно-технологического моделирования прибора;

3. Исследовать влияние основных конструктивно-технологических параметров структуры на электрические характеристики ПДХ и на его магниточувствительность;

4. Разработать конструктивно-технологические рекомендации для повышения магниточувствительности КНИ ПДХ;

5. Изготовить с учётом разработанных рекомендаций экспериментальные образцы КНИ ПДХ и провести анализ их характеристик.

Научная новизна работы:

1. Исследовано и объяснено появление области повышенной магниточувствительности (ОПМЧ) на холл-затворной характеристике МОП КНИ ПДХ при работе ПДХ в режиме неполного обеднения и предложена физическая модель КНИ ПДХ, объясняющая этот эффект;

2. Разработаны структурные модели и маршруты двухмерного и трехмерного моделирования МОП КНИ ПДХ в системе TCAD;

3. С помощью разработанных методов моделирования определены и объяснены закономерности влияния толщин рабочего тела и концентрации примеси в пленке кремния и толщины подзатворного диэлектрика на механизм образования ОПМЧ у КНИ ПДХ;

4. На основе разработанных моделей и маршрутов моделирования определены конструктивно-технологические параметры прибора, а также режим функционирования, обеспечивающие повышенную магниточувствительность МОП КНИ ПДХ.

Практическая значимость результатов диссертации:

1. Разработана структура МОП КНИ ПДХ и определены режимы работы КНИ ПДХ, обеспечивающие повышенную магниточувствительность;

2. Разработаны конструктивно - технологические рекомендации для формирования КНИ ПДХ с повышенной магниточувствительностью;

3. Исследования экспериментальных образцов КНИ ПДХ показали, что в области неполного обеднения по сравнению с известными КНИ ПДХ максимальное значение магнитоиндуцированного сигнала увеличивается более чем в 5 раз. При этом удельная магниточувствительность КНИ ПДХ может достигать значений более, чем 3 104 В/АТл, что существенно выше, чем у известных полевых датчиков Холла;

4. Применение рекомендованных конструктивно-технологических параметров ПДХ позволяет получить допустимый разброс значений потенциала затвора ± 15 %, что обеспечивает достаточно высокую воспроизводимость результатов измерения.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа функционирования МОП КНИ ПДХ и объяснение на основе разработанной физической модели прибора появление области повышенной магниточувствительности (ОПМЧ) на холл-затворной характеристике прибора при работе датчика в режиме неполного обеднения;

2. Структурные модели и маршруты двухмерного и трёхмерного моделирования МОП КНИ ПДХ в системе ТСЛБ;

3. Определённые в результате моделирования закономерности влияния толщин рабочего тела датчика, подзатворного диэлектрика и концентрации примеси в пленке кремния на механизм образования области повышенной магниточувствительности;

4. Конструктивно-технологические параметры прибора, обеспечивающие повышенную магниточувствительность КНИ ПДХ;

5. Результаты измерения экспериментальных образцов КНИ ПДХ, которые показали, что по сравнению с известными КНИ ПДХ максимальное значение магнитоиндуцированного сигнала увеличивается примерно в пять раз. При этом удельная магниточувствительность КНИ ПДХ может достигать значений более, чем 3^104 В/АТл, что по крайней мере, на порядок величины больше, чем удельная магниточувствительность ПДХ в режиме обогащения.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и одного приложения. Общий объем диссертации составляет 112 страниц, включая 72 рисунка, 1 таблицу, 86 библиографических ссылок. Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих восьми конференциях:

■ International scientific - ргасйса1 conference "Information Innovative Technologies", I2T. Prague - 2017;

■ IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus в 2018, 2019, 2020 годах;

■ Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» в 2015, 2016, 2017, 2019 годах.

По теме диссертации опубликована 31 работа в научных журналах и сборниках трудов международных и российских конференций, в том числе:

■ 10 работ, входящих в перечень рецензируемых научных изданий ВАК Минобрнауки РФ (из которых 8 работ, входящих в базу Scopus);

■ 5 тезисов, опубликованных в сборниках трудов международных конференций;

■ 16 статей в научно-технических журналах.

ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ДАТЧИКОВ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

1.1 Элементы Холла

Магнитные датчики - это твердотельные устройства, которые становятся

все более популярными, поскольку их можно использовать во многих различных областях, таких как определение положения, скорости или направленного движения. Это популярный выбор датчиков для разработчиков электроники из-за их бесконтактной работы без износа, низких эксплуатационных расходов, прочной конструкции и того, что герметичные устройства на эффекте Холла устойчивы к вибрации, пыли и воде.

Одно из основных применений магнитных датчиков - в автомобильных системах для определения положения, расстояния и скорости. Например, угловое положение коленчатого вала для угла зажигания свечей зажигания, положение автомобильных сидений и ремней безопасности для управления подушками безопасности или определение скорости вращения колес для антиблокировочной тормозной системы.

Магнитные датчики предназначены для реагирования на широкий спектр положительных и отрицательных магнитных полей в самых разных приложениях, и один тип магнитного датчика, выходной сигнал которого является функцией плотности магнитного поля вокруг него, называется датчиком эффекта Холла.

Датчики эффекта Холла - это устройства, которые активируются внешним магнитным полем. Мы знаем, что магнитное поле имеет две важные характеристики: плотность потока и полярность. Выходной сигнал датчика Холла является функцией плотности магнитного поля вокруг устройства. Когда плотность магнитного потока вокруг датчика превышает определённый предварительно установленный порог, датчик обнаруживает это и генерирует выходное напряжение, называемое напряжением Холла, Ун. Иллюстрация этого эффекта приведена на рисунке 1.

Согласно рисунку 1, по мере того, как эти электроны и дырки

перемещаются в стороны, между двумя сторонами полупроводникового материала создаётся разность потенциалов за счет накопления этих носителей заряда. Затем на движение электронов через полупроводниковый материал влияет присутствие внешнего магнитного поля, расположенного под прямым углом к нему, и этот эффект сильнее в плоском материале прямоугольной формы.

Рисунок 1 - Иллюстрация эффекта Холла Физически, в основе всех гальваномагнитных эффектов лежит действие силы Лоренца на заряженную частицу, движущуюся в электрическом и магнитном полях с определённой скоростью. Если магнитное поле приложено перпендикулярно направлению распространения тока, то возникает разность потенциалов на боковых поверхностях полупроводника, возникает напряжение Холла, величина которого пропорционально индукции магнитного поля (Эффект Холла). Если магнитное поле приложено параллельно направлению

тока, то изменяется сопротивление проводника пропорционально величине магнитной индукции (эффект Гаусса).

Проанализировав рынок датчиков, на основе эффекта Холла, учитывая влияние пандемии covid-19 на выручку от продаж, можно сделать вывод, что есть тенденция к растущей потребности в таких датчиках (Рис .2). Это связано с тем, что датчики на эффекте Холла находят все более широкое применение в солнечных инверторах, слежении за солнечными панелями, датчике тока двигателя, роботах, машинном оборудовании, конвейерных лентах, эскалаторах, движущихся кранах, устройствах бытовой электроники и автомобилестроении.

Факторами роста мирового рынка датчиков на эффекте Холла являются непрерывное технологическое развитие, растущее использование полностью интегрированных и программируемых датчиков тока, преимущество датчиков тока на основе эффекта Холла на основе гальванической развязки и растущий спрос на интеллектуальные датчики Холла.

По прогнозам, отрасль промышленной автоматизации будет занимать наибольшую долю рынка в течение прогнозируемого периода, так как возрастающая потребность в измерениях тока вызвала спрос на датчики тока на эффекте Холла.

2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027

■ North Am erica ■ Europe ■ Asia Pacific ■ Middle East & Africa ■ South America

Рисунок 2 - Динамика мирового рынка датчиков, основанных на эффекте Холла

с 2019 по 2027 годы. Мировой рынок магнитных датчиков был оценён в 2283 миллиона долларов США в 2019 году, и ожидается, что к 2025 году он достигнет 3258,12

миллиона долларов США (рис. 3). Широкое использование магнитных датчиков в новых навигационных устройствах, медицина и автомобильный сектор приводят к смене парадигмы на рынке магнитных датчиков во всём мире.

2014 2015 201 е 2017 201$ 2019 2020 2021 202? 2023 2024 2025 ■ Hall Effect ■ AMR ■ GMR ■ TMR ■ Others

Рисунок 3 - Денежный объем производства (млн. долл.) магнитосенсоров в США в период с 2014 и прогнозируемый в 2021-2025 годах.

Однако недавняя вспышка COVID-19 влияет как на спрос, так и на производство в полупроводниковой промышленности, но даже в условиях пандемии наблюдается уверенный рост [5-11].

Таким образом, наиболее распространенный тип преобразователей магнитного поля - датчики Холла [12-14].

В основу работы датчиков Холла (ДХ) положен названный именем первооткрывателя эффект возникновения поперечной разности потенциалов UH в полупроводнике, по которому протекает ток, при воздействии на него перпендикулярного к направлению тока магнитного поля [15-20]. Чувствительным элементом служит тонкая, обычно прямоугольная, пластинка из полупроводникового материала со сравнительно высоким удельным сопротивлением и четырьмя выводами, расположенными симметрично со всех четырех сторон пластины (Рис. 4)

Рисунок 4 - Иллюстрация ДХ t - толщина пластины, I - длина пластины, w - ширина пластины, 8 - длина контакта, у - расстояние от края пластины до контакта. Напряжение Холла иН, возникающее между контактами датчика Б1 и Б2, находится по формуле 1:

УН = ^о (I, А, У, ф н) В1

г I , (1)

где t, I, w, 8, у - размеры, указанные на рисунке, фн - угол Холла, О -поправочный коэффициент на геометрию прибора, В - величина магнитного

*н =* = -

поля, I - ток прибора, а вп (коэффициент Холла).

Датчики Холла работают обычно в условиях ярко выраженной примесной проводимости, например, п>> р, так что применимо уравнение:

г

виг , (2)

где в числителе Гп - это фактор рассеяния электрона.

Поправочный коэффициент представляет собой отношение напряжений

Холла в элементах бесконечной (11 ^ ^^) и конечной длины:

1 5 У „

Офн)

™ ™ 1 . (3)

Этот коэффициент учитывает эффекты короткого замыкания, вносимые контактами датчика. При очень малых углах Холла, коротких образцах (I < w), точечных холловских контактах и у = 1/2 функцию G можно представить как:

С ад 0,74^ ^

Из формулы (2) видно, что величина УН обратно пропорциональна толщине тела датчика. Также эффективность датчиков Холла растет с увеличением подвижности носителей заряда и уменьшением их концентрации [21].

Как известно, к основным параметрам ДХ относятся:

- магниточувствительность;

- шумы;

- остаточное напряжение или разбаланс;

- линейность характеристики иН (В);

- температурный коэффициент чувствительности.

Конструктивное оформление элемента Холла зависит от используемого

исходного полупроводникового материала и от технологии изготовления.

Магниточувствительный элемент преобразователя Холла может быть изготовлен с использованием любой современной технологии микроэлектроники: полупроводниковый биполярный и эпиполярный, пленочный, МОП, КНС, КНИ и др.

В последнее время кристаллические элементы заменяются интегральными и тонкопленочными. Из относительно новых разработок можно отметить перечисленные ниже элементы.

1.2 Элементы Холла, созданные по технологии биполярных интегральных схем

Большинство интегральных элементов Холла изготавливаются по биполярной эпитаксиальной технологии. Эта технология хорошо освоена в

электронной промышленности, так как она широко используется при изготовлении кремниевых интегральных микросхем. Поэтому для изготовления интегральных элементов Холла практически не требуется дополнительного технологического оборудования.

Существенным недостатком приборов, изготовленных по биполярной технологии, является значительный ток управления - 2-10 мА. Этот параметр особенно критичен при использовании приборов в устройствах с автономными источниками питания, а также в энергосберегающих системах.

Стоимость приборов, изготовленных по биполярной эпитаксиальной технологии, остается достаточно высокой, что обусловлено, главным образом, использованием дорогостоящих эпитаксиальных структур со скрытыми высоколегированными слоями [22].

На основе обзора отечественной и зарубежной литературы проводится классификация имеющихся на сегодняшний день преобразователей магнитного поля. Из всего разнообразия преобразователей магнитного поля (рис.5) по критериям высокой относительной чувствительности, диапазону измеряемой индукции магнитного поля, возможности интегрального исполнения, хорошей линейности выходных характеристик, возможности предварительного усиления выходного сигнала при сравнительно небольших размерах элементов выделяется класс магнитотранзисторов, а внутри этого класса - структура двухколлекторного биполярного магнитотранзистора (ДКБМТ) на рис. 6. Основными достоинствами ДКБМТ являются: возможность формирования транзистора по технологии, совместимой с базовым КМОП процессом, достаточно высокая магнитная чувствительность и высокая линейность выходного сигнала при малых магнитных полях [23].

Реопфукй Т(!Ор&Т1ЛйСИ1

Рисунок 5 - Диапазоны измерения магнитных полей различными магниточувствительными элементами

Рисунок 6 - Структура ДКБМТ, сформированного в подложке (а) и в

диффузионном кармане (б) Таким образом, к достоинствам биполярных магнитотранзисторов относятся высокая магниточувствительность, линейность выходного сигнала, высокая рабочая частота, высокое отношение сигнал-шум, избирательность к направлению магнитного поля, что позволяет проводить трехмерное определение вектора магнитного поля, возможность интегральной микроэлектронной реализации, микронные размеры, высокое разрешение [24].

Однако биполярный магнитотранзистор имеет и существенный недостаток - значительный разбаланс начальных значений тока двух коллекторов, который связывают с асимметрией структуры [25-30]. Традиционные методы исключения разбаланса калибровкой, компенсацией, улучшением параметров технологических процессов недостаточно эффективны. Другими негативными свойствами биполярного магнитотранзистора являются невоспроизводимость параметров и нестабильность характеристик во времени и от температуры.

Физические причины отмеченных выше недостатков не были установлены. Практического значения в настоящее время биполярный магнитотранзистор не имеет, кроме как в датчике угла поворота и в операционном усилителе. Перейдем к другим более перспективным технологиям создания элемента Холла.

1.3 Элементы Холла, созданные по МОП технологии

Последнее время в России и за рубежом ведутся интенсивные работы по созданию и производству магниточувствительных элементов и структур на основе кремниевой МОП технологии. Эта технология не требует применения дорогостоящих эпитаксиальных структур и позволяет значительно снизить ток управления элементов. Кроме того, по МОП технологии можно создавать дешевые микромощные магниточувствительные и магнитоуправляемые ИС.

Известно, обычные микроэлектронные изделия, в частности МОП транзистор, формируются на основе объемной технологии, и структура такого прибора изображена на рисунке 7а. Приборы, изготовленные по такой технологии, имеют ряд ограничений, таких как:

1) большая паразитная емкость, возникающая при изоляции элементов ИС от подложки р-п- переходом; при такой изоляции возникает необходимость в создании изолирующих канавок между соседними

элементами, что приводит к дополнительным литографическим процессам и уменьшению плотности упаковки элементов;

2) усложнение технологического процесса, что в свою очередь, понижает процент выхода годных изделий и повышает их стоимость;

3) возникает в случае КМОП-структуры паразитный тиристорный эффект;

4) объемная технология имеет низкий предел рабочих температур до 120150 0С из-за паразитной емкости, а также низкую радиационную стойкость, особенно важную для применения изделий в космической и атомной технике.

а) б)

Затвор

\Исток (п+)J ] I Лодложка (р-' ^ Сток (п+)) р-п переход

Затвор

у "И сток (п+) ) г У Сток (п+)^

1 ЭЮг р-п переход

Подложка (ц- или р~)

Рисунок 7 - Структура МОПТ а) технология объемного кремния и б) технология КНИ Агрессивные внешние факторы, такие как высокая температура или давление, а также радиационное облучение, влияют на надежность ИС и могут даже приводить к их отказу. Для того, чтобы удовлетворять требованиям технического задания с точки зрения температуры и радиационной стойкости, повсеместно происходит отказ от использования объемной КМОП технологии и ее замена на технологию с использованием структуры кремний-на-изоляторе (КНИ). Структура КНИ МОП транзистора представлена на рис. 7б. Такой прибор имеет меньшие токи утечки и большие скорости переключения при том же уровне потребляемой мощности и может функционировать при повышенной температуре [31,32]. Теоретически, приборы типа КНИ МОПТ способны работать до температур порядка 400°С и даже выше, в зависимости от уровня

легирования кремниевой пленки. Кроме того, приборы на основе КНИ структуры обладают повышенной радиационной стойкостью [33].

Активная область КНИ МОП транзистора, именуемая базой или «телом», международный термин «body», представляет собой тонкую кремниевую пленку между контактами стока и истока, изолированную со всех сторон слоями окислов (см. рис. 7б). Скрытый или «захороненный» окисел, международный термин «buried oxide» (BOX) в КНИ структурах изолирует активную область прибора от подложки, что существенно снижает токи утечки и предотвращает в случае КМОП-структуры образование паразитного тиристора.

Таким образом, в настоящее время КНИ структуры активно проникают в коммерческие технологии. Предполагается, что этот процесс будет идти еще быстрее по мере повышения степени интеграции и, в конце концов, КНИ станет доминирующей коммерческой технологией.

Примером использования КНИ структуры в микросистемной технике -формирование датчика магнитного поля. Известно, что наиболее распространенный тип преобразователей магнитного поля - датчики Холла. Возникшая в последние годы технология КНИ предоставляет возможность для разработки совершенно нового типа преобразователя - полевого датчика Холла (ПДХ) и интегральных схем на его основе [34].

При изготовлении КНИ ПДХ сначала в кремнии n-типа формируют слой скрытого окисла толщиной 0,4 мкм путем имплантации ионов кислорода и последующего отжига. Отсекаемый им слой приборного кремния имеет толщину 0,2 мкм. В нем формируют «холловский крест» из кремниевых полосок длиной 80 мкм и шириной 30 мкм. Для получения омических контактов, прилегающие к концам полосок, участки длиной 10 мкм были легированы фосфором до уровня 1020 см-3. На поверхность креста была нанесена пленка Si02 толщиной 100 нм, поверх которой осаждается А1 -верхний затвор. Нижним затвором служит сама подложка с осажденной на ее

поверхности пленкой А1. Схематически конструкция КНИ ПДХ приведена на рис. 8 [34,35].

а б

Рисунок 8 - Конструкция КНИ ПДХ: а - вид сверху: 1,2 - токовые электроды; 3,4 - холловские электроды,

5 - электрод верхнего затвора; б - поперечное сечение: 6 - рабочий слой (п-7 - омические контакты (п+ -Б1); 8 - БЮ2; 9 - подложка (п - Б1); 10 - А1 пленка; 11- верхний затвор; 12 - нижний затвор.

Рисунок 9 - Зависимости напряжения Холла (магнитное поле 60 мТл) от напряжения на затворе экспериментальных образцов КНИ ПДХ.

На рис. 9 приведены впервые опубликованные зависимости напряжения Холла (магнитное поле 60 мТл) от напряжения на затворе экспериментальных образцов КНИ ПДХ, показанной на рис. 8 конструкции [36].

Для надёжного функционирования кремниевых транзисторов и интегральных схем необходимым условием является защита поверхности от воздействия атмосферы, что достигается путем создания диэлектрической пленки, например, пленки диоксида кремния, как правило. В КНИ ПДХ это открывает возможность создать еще одну управляющую систему. Из рис. 8 видно, что КНИ ПДХ принципиально отличается от простых датчиков Холла. Последние являются типичными полупроводниковыми резисторами, и их выходной сигнал, индуцируемый магнитным полем, прямо пропорционален величине тока. В отличие от этого КНИ ПДХ представляет собой сочетание резистора Холла с вертикальным двухзатворным полевым транзистором типа металл — диэлектрик — полупроводник. Управляющая система типа металл -диэлектрик - полупроводник - диэлектрик - металл (МДПДМ) существенно расширяет схемные возможности регистрации и управления магнитоиндуцированным сигналом, а именно:

- позволяет усиливать электрические и магнитоиндуцированные сигналы;

- может работать как нормально открытый или нормально закрытый транзистор [36].

В результате такой датчик Холла обладает рядом преимуществ по сравнению с объемными аналогами, а именно:

- благодаря наличию вертикальной двухзатворной управляющей системы существует возможность управления величиной магнитной чувствительности выбором оптимальной величины затворного смещения;

- КНИ ПДХ имеет широкий диапазон рабочих температур до 300 0С;

- величина остаточного напряжения, т. е. величина напряжения на холловских электродах в отсутствии магнитного поля, может минимизироваться путем изменения величины затворного смещения;

- высокая устойчивость к воздействию радиации за счет использования КНИ технологии;

- уменьшение рабочего тока КНИ ПДХ (при полностью открытом канале порядка -0,1.. .0,4 мА);

- реализация максимальной пороговой чувствительности путем повышения отношения сигнал/шум.

Совокупность представленных данных позволяет утверждать, что использование структуры КНИ является крайне перспективным направлением для развития микроэлектроники в целом. КНИ в составе ПДХ обеспечивает возможность разработок нового поколения сенсорной аппаратуры. Данное устройство является перспективным для использования в военной технике и жестких условиях космоса [37]. Однако, как следует из графика рис. 6, магниточувствительность экспериментальных образцов КНИ ПДХ невысокая за исключением аномального очень узкого участка значений напряжений на затворе, причины возникновения которого, авторами статьи не объяснены.

Для дальнейшего анализа КНИ ПДХ рассмотрим структурный аналог этого прибора - беспереходной МОП транзистор.

1.4 Беспереходной МОП транзистор, как аналог структуры КНИ ПДХ без контактов Холла

По существу, структура КНИ ПДХ напоминает беспереходной МОП транзистор (БПТ), который был изобретен совсем недавно ирландскими учеными из национального института Тиндалла. Принцип транзистора был использован в Канаде австро-венгерским физиком Юлиусом Эдгаром Лилиенфилдом. Рассмотрим такой вид транзисторов более подробно [38].

Полевой транзистор Лилиена является полевым устройством, очень похожим на современные устройства металл-оксид-полупроводник (МОП). Он состоит из тонкой полупроводниковой пленки, нанесенной на тонкий слой

диэлектрика, который сам нанесен на металлический электрод. Последний металлический электрод служит затвором устройства. Во время работы ток течет в резисторе между двумя контактными электродами, почти так же, как ток стока протекает между истоком и стоком в современных полевых МОП-транзисторах. Таким образом БПТ состоит из кремниевого нанопровода п-типа - проводящего канала, который окружает крайне тонкий слой диоксида кремния. Поверх него лежит своего рода «скоба» из поликремния р+-типа -затвора. Контактная разность потенциалов «металл-полупроводник» полностью обедняет тонкую нанопроволоку, поэтому прибор является нормально закрытым. Для включения транзистора на затвор подается напряжение, которое удаляет обеднение и открывает объемный канал для прохождения тока. Беспереходной транзистор представляет собой простой резистор, и приложение напряжения на затворе позволяет обеднять полупроводниковую пленку носителей, тем самым модулируя ее проводимость. В идеале должна быть возможность полностью истощить полупроводниковую пленку носителей, и в этом случае сопротивление устройства станет квазибесконечным. Это самая простая и первая запатентованная структура транзистора.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Девликанова Светлана Сергеевна, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Kelemenova, T., Kelemen, M., Virgala, I., Mikova, E., Frankovsky, P., Lorinc, M., & Sedlacko, P. Experimental Verification of Hall Effect Sensor Properties //Journal of Automation and Control. - 2015. - Т. 3. - №. 3. - С. 75-78.

2. Popovic R. S. Hall effect devices. Second edition. CRC Press, 2003. - P. 412

3. Meijer G. C. M. (ed.). Smart sensor systems. Chichester, UK: Wiley, 2008. P. 385.

4. Нано- и микросистемная техника. От исследований к разработкам : сб. статей / ред. П. П. Мальцев. - М. : Техносфера, 2005. - 589[1] с. : ил. - (Мир электроники; VII-19).

5. https://www.melexis.com/en/products/sense/current-sensors

6. https://sensing.honeywell.com/sensors/magnetic-sensor-ICs

7. http: //www. allegromicro. com/en/Products. aspx

8. https://www.micronas.com/en/products

9. https: //www. infineon. com/cms/en/product/

10. http://www.rohm.com/web/global/search/parametric/-/search/Hall%20ICs

11. Magnetic Sensors Market Analysis By Technology, By Application and Segment Forecasts To 2022 (http://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/magnetic-sensors-market)

12. Бараночников М.Л. Микромагнитоэлектроника. Т. 2. Изд 2-е, доп. М.: ДМК Пресс, 2014. 888 с.

13. Акимов А.Г., Барабаненков М.Ю., Бараночников М.Л., Леонов А.В., Мокрушин А.Д., Мордкович В.Н., Омельяновская Н.М. Управляемый резистор с функциями полевого транзистора и полевого элемента Холла // Приборы и техника эксперимента. -1998. - Т.41. - C. 706 -709.

14. Громов Д.В., Мордкович В.Н., Пажин Д.М., Скоробогатов П.К., Релаксационные эффекты в полевых датчиках Холла при воздействии импульса радиационного излучения // Электронная техника, сер.2. Полупроводниковые приборы, 2011, в.1 (226), с.19-26

15. Ramsden E. Hall Effect Sensors: Theory and Applications. Elsevier, Burlington, 2006. P. 265.

16. Popovic R.S., High resolution Hall magnetic sensors// 29th International Conference on Microelectronics (MIEL), 2014, pp. 69-74.

17. Xu, K., Lu, Y, & Takei, K. (2019). Multifunctional Skin-Inspired Flexible Sensor Systems for Wearable Electronics. Advanced Materials Technologies, 1800628.

18. Yurish S. Y, Gomes M. T. S. R. (ed.). Smart sensors and MEMS. - Kluwer Academic, 2004, pp 480

19. Girgin, A., & Karalar, T. C. (2019). Output offset in silicon Hall effect based magnetic field sensors. Sensors and Actuators A: Physical, 288, 177-181.

20. A. Ajbl, M. Pastre, M. Kayal, A fully integrated hall sensor microsystem for contactless current measurement, IEEE Sens. J. 13 (2013) 2271-2278.

21. Бараночников М. Л., Леонов А. В. Использование двухэлементных преобразователей магнитного поля для регулирования динамического диапазона магнитометрических устройств // Приборы и техника эксперимента. - 2011. - Вып.2. - С.1.

22. Галушников А.И., Чаплыгин Ю.А. Кремниевые магниточувствительные интегральные схемы//Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА, №1, 1997. - С.5-6.

23. Козлов А.В., Тихонов Р.Д. Исследование структуры биполярного двухколлекторного магнитотранзистора в двойном кармане с помощью приборно- технологического моделирования / Материалы VI Международной научно-технической конференции INTERMATIC - 2008, 21-23 октября 2008г., МИРЭА, стр. 189-193.

24. Козлов А.В., Королев М.А., С.В. Шаманаев, Тихонов Р. Д., Черемисинов А.А./ Трехколлекторный магнитотранзистор: механизм чувствительности с отклонением двух потоков носителей заряда // Труды 8-ой ежегодной научно-технической конференции «Практические аспекты разработки отечественных СБИС типа «система на кристалле», Москва, 2012, стр. 58-66

25. Randjelovic Z.B., Kayal M., Popovic R., Blanchard H. High sensitive Hall magnetic sensor Microsystem in CMOS technology, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 37, 2002, pp. 151-158.

26. H. Heidari, E. Bonizzoni, U. Gatti, F. Maloberti, A 0.18-um CMOS current-mode

Hall magnetic sensor with very low bias current and high sensitive front-end, in: IEEE SENSORS 2014 Proceedings, 2014, pp. 1467-1470.

27. H. Heidari, E. Bonizzoni, U. Gatti, F. Maloberti, A CMOS current-mode magnetic hall sensor with integrated front-end, IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap. 62 (2015) 1270-1278.

28. M.A. Paun, J.M. Sallese, M. Kayal, Geometrical parameters influence on the Hall effect sensors offset and drift, in: 2011 7th ConfeRence on Ph.D. Research

in Microelectronics and Electronics, 2011, pp. 145-148.

29. M.-A. Paun, J.-M. Sallese, M. Kayal, Comparative study on the performance of five different hall effect devices, Sens. Basel (Basel) 13 (2013).

30. D.A. Mercer, Low power approaches to High speed CMOS Current steering DACs, in: IEEE Custom Integrated Circuits Conference 2006, 2006, pp. 153-160.

31. Huang, H.; Wang, D.; Xu, Y A Monolithic CMOS Magnetic Hall Sensor with High Sensitivity and Linearity Characteristics. Sensors 2015, 2015, pp. 27359-27373.

32. Jean-Pierre Colinge. Silicon-on-insulator technology: Materials to VLSI// Kluwer Academic Publishers, Boston. - 2004. - Ed.3.

33. Flandre D., Nazarov A. N., Hemment P. L. F. Science and technology of semiconductor-on-insulator structures and devices operating in a harsh environment. Series II, Mathematics, physics, and chemistry. Kluwer Academic in cooperation with NATO Scientific Affairs Division, Dordrecht and London, 2005. P. 185.

34. Baranochnikov M. L., Leonov A. V., Mordkovich V. N., Pazhin D. M., Filatov M. Some Features of Magnetometric and Sensor Devices Based on the Field Effect

Hall Sensor //Advanced Electromagnetics Symposium. Proceedings. - Paris, France. 2012. - P. 455-459.

35. М.А. Королев, А.В. Козлов, А.Ю. Красюков, С.С. Девликанова КНИ полевой датчик Холла с повышенной магниточувствительностью //Электронная техника. Серия 3. Микроэлектроника. - 2017 - №5- С. 433 - 439

36. Мордкович В.Н., Бараночников М.Л., Леонов А.В., Мокрушин A. Д., Омельяновская Н.М., Пажин Д.М. Полевой датчик Холла - новый тип преобразователя магнитного поля// Датчики и системы - 2003 - №07.

37. Бараночников М. Л., Леонов А. В., Мордкович В.Н., Пажин Д.М. Особенности магниточувствительных сенсоров на основе Полевого Датчика Холла // Приборы и техника эксперимента. - 2012. - Вып.6. - С. 1-8.

38. Colinge J.-P., Lee C.-W., Afzalian A., Akhavan N. D., Yan R., Ferain I., Razavi P. , O'Neill B., Blake A., White M., Kelleher A.-M., McCarthy B., Murphy R. Nanowire transistors without junctions// Nature Nanotechnology. - 2010. - Vol. 5. -No.3. - P. 225-229.

39. Kranti A., Lee C.-W., Ferain I., Yu R., Akhavan N. D., Razavi P., Colinge J. Junctionless nanowire transistor: Properties and design guidelines // 34th European Solid-State Device Research Conference, IEEE. - 2010. - P. 357-360.

40. Gundapaneni S., Ganguly S., Kottantharayil A. Bulk planar junctionless transistor (BPJLT): An attractive device alternative for scaling // Electron Device Letters, IEEE. - 2011. - Vol. 32. - No.3. - P. 261 -263.

41. Choi S.-J., Moon D.-I., Kim S., Duarte J., Choi Y.-K. Sensitivity of threshold voltage to nanowire width variation in junctionless transistors // Electron Device Letters, IEEE. - 2011. - Vol. 32. - No. 2. - P. 125 -127.

42. Su C.-J., Tsai T.-I., Liou Y.-L., Lin Z.-M., Lin H.-C., Chao T.-S. Gate-all-around junctionless transistors with heavily doped polysilicon nanowire channels // Electron Device Letters, IEEE. - 2011. - Vol. 32. - No. 4. - P. 521 -523.

43. Rios R., Cappellani A., Armstrong M., Budrevich A., Gomez H., Pai R., Rahhal-orabi N., Kuhn K. Comparison of junctionless and conventional trigate

transistors with Lg down to 26 nm // Electron Device Letters, IEEE. - 2011. - Vol. 32. - No. 9. - P. 1170 -1172.

44. Zhao D. D., Nishimura T., Lee C. H., Nagashio K., Kita K., Toriumi A. Junctionless ge p-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistors fabricated on ultrathin ge-on-insulator substrate // Applied Physics Express. - 2011. -Vol. 4. - No. 3. - P. 031302-031304.

45. Choi S.-J., Moon D.-I., Kim S., Ahn J.-H., Lee J.-S., Kim J.-Y., Choi Y.-K. Nonvolatile memory by all-around-gate junctionless transistor composed of silicon nanowire on bulk substrate // Electron Device Letters, IEEE. - 2011. - Vol. 32. - No. 5. - P. 602 -604.

46. Sun Y, Yu H., Singh N., Leong K., Gnani E., Baccarani G., Lo G., Kwong D. Vertical-Si-nanowire-based nonvolatile memory devices with improved performance and reduced process complexity // Electron Devices, IEEE. - 2011. -Vol. 58. - No. 5. - P. 1329 -1335.

47. Sun Y., Yu H. Y, Singh N., Leong K. C., Lo G. Q., Kwong D. L. Junctionless vertical-Si-nanowire-channel-based SONOS memory with 2-bit storage per cell // Electron Device Letters, IEEE. -2011. - Vol. 32. - No. 6. - P. 725 -727.

48. Sels D., Sore B., Groeseneken G. Quantum ballistic transport in the junctionless nanowire pinch-off field effect transistor // Journal of Computational Electronics. - 2011. - P. 1-6.

49. Marni S. Investigation of Junctionless Transistors // M.Tech Thesis, Department of electrical engineering, IIT Bombay. - 2012.

50. Roudsari A., Saini S., Nixon O, Anantram M., Junction-less phototransistor with nanowire channels // Optics express, 2014, v.21, № 10, p. 12573 - 12582

51. Naumova O., Popov V., Safronov L., Fomin B. Ultra - thin SOI layer nanostructuring and nanowire transistor formation for femtomole electronic biosensors // ECS Transactions, 2009, 25 (10) 83-87

52. Королев М. А., Козлов А. В., Петрунина С. С. Особенности работы полевого датчика Холла на основе КНИ структур в режиме обеднения

«Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения» - 2015 -№5(июль) - С. 11-14.

53. Леонов А.В., Мокрушин А.Д., Омельяновская Н.М. Особенности подвижности электронов в тонком слое кремния в структуре диэлектрик-кремний-диэлектрик // ФТП. - 2012. - Т. 46. - Вып.4. - С. 494-499.

54. Мордкович В.Н., Пажин Д.М., Леонов А.В., Павлюк М.И., Ануфриев В.Н., Богатырев В.Н, Дымов Д.В. Радиационно-стойкий бесконтактный датчик тока типа "система в корпусе // XVI Международная научная конференция, посвященная памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева. Материалы конференции - Красноярск, 2012. - Ч. 1. - С. 190.

55. Королёв М.А., Козлов А.В., Петрунина С.С. Особенности функционирования полевого датчика Холла на основе КНИ структур, предназначенного для работы в телекоммуникационных сетях // Труды МФТИ. - 2015. - Том7, №3 - С. 91-95

56. Петрунина С.С. Полевой датчик Холла на основе КНИ структуры для сенсорных микросистем. 18-я молодёжная научная школа по твердотельной электронике «Микро- и нанотехника нового поколения».г. Санкт-Петурбург, 1213 ноября 2015 г. // с. 84.

57. Королев М.А., Павлюк М.И., Девликанова С.С. Физическая модель полевого датчика Холла на основе КНИ структуры // Известия вузов. Электроника. - 2017. - Т.22. - №2. - С. 166-170. 001: 10.24151/1561-5405-201722-2-166-170

58. Девликанова С.С. Исследование работы полевого датчика Холла на основе КНИ структур Молодежь. Наука. Технологии: сборник научных трудов Международной научно-технической конференции студентов и молодых ученых в 4 ч. / под ред. Е.Г. Гуровой, С.В. Макарова. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2017 - Ч.4 - С. 80-82

59. Miura N., Jamada H., Chiba T., Baba S., Development of Silicon - on -Insulator (SOI) UV Sensor IS // Oki Technical Rev., 2007, v.74, №3, p.38-39.

60. Colinge J. P. Silicon-on-Insulator Technology: Materials to VLSI. 2nd Edition, Kluwer Acad. Publ., 2004, 267 p.

61. Мордкович В.Н., Бараночников М.Л., Леонов А.В., Мокрушин A. Д., Омельяновская Н.М., Пажин Д.М. Бараночников М.Л... Полевой датчик Холла -новый тип преобразователя магнитного поля.// «Датчики и системы» - 2003 -№07.

62. Козлов А.В., Королёв М.А., Петрунина С.С. Математическое моделирование влияния концентрации примеси на ток стока КНИ полевого датчика Холла // Известия вузов. Электроника. - 2015. - Т.20. - №4. - С. 377381.

63. Петрунина С.С. Особенность датчиков Холла на основе КНИМОП транзистора «Микроэлектроника и информатика-2015» 22 Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов- М.: МИЭТ. Зеленоград, 22-24 апреля 2015 г. // с. 98

64. Королев М.А., Козлов А.В., Петрунина С.С. Влияние концентрации примеси в рабочем слое и объемной подложке на ток стока КНИ ПДХ. «Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения» - 2015 - №4(17) - С. 97-100

65. Девликанова С.С. Моделирование КНИ полевого датчика Холла Сборник научных трудов, по материалам XXII международной научно-практической конференции "Тенденци-и развития науки и образования" 31 января 2017 г. Часть 4 Изд. НИЦ «Л-Журнал», 2017. - С. 9-12.

66. Королёв М.А., Козлов А.В., Красюков А.Ю., Девликанова С.С. Приборно-технологическое моделирование ВАХ и зарядового состояния КНИ полевого датчика Холла // Известия вузов. Электроника. - 2017. - Т.22. - №3. - С. 231237. DOI: 10.24151/1561-5405-2017-22-3-231-237

67. Korolev M.A., Kozlov A.V., Krasukov A.Y, Devlikanova S.S. Using

mathematical model to analyse the SOI Field-Effect Hall Sensor Information Innovative Technologies: Materials of the International scientific - practical conference. /Ed. Uvaysov S. U., Ivanov I.A. - M.: Association of graduates and employees of AFEA named after prof. Zhukovsky, 2017, P. 220-224.

68. Девликанова С.С. Моделирование зарядового состояния КНИ полевого датчика Холла Сборник научных трудов, по материалам XXX-ой Международной научной конференции «ПОТЕНЦИАЛ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ» . - 2017 - №8- С. 25-28.

69. Девликанова С.С., Козлов А.В., Королев М.А. / Моделирование КНИ полевого датчика Холла для использования в составе интеллектуальных систем // «Инновационные, информационные и коммуникационные технологии» сборник трудов XIV Международной научно-практической конференции. / под ред. С.У Увайсов - Москва: Ассоциация выпускников и сотрудников ВВИА им. Проф. Жуковского, 2017, 720с., сс.386-389

70. Девликанова С.С., Козлов А.В., Королев М.А., Красюков А.Ю., Тихонов Р.Д. / Приборно-технологическое моделирование интегральных магниточувствительных элементов // «САПР и моделирование в современной электронике» сборник научных трудов I Международной научно-практической конференции. / под ред. Л.А. Потапова, А.Ю. Дракина. - Брянск: БГТУ, 2017. -сс. 23-27.

71. Девликанова С.С. Приборно-технологическое моделирования зарядовых состояний полевого датчика Холла на основе КНИ структур «Микроэлектроника и информатика-2018» 25 Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов-М.: МИЭТ. Зеленоград, 18-19 апреля 2018 г. // с. 55

72. Королёв М.А., Козлов А.В., Красюков А.Ю., Девликанова С.С. Влияние концентрации примеси в пленке кремния на магниточувствительность КНИ полевых датчиков Холла // Известия вузов. Электроника. - 2017. - Т. 22. - № 5. - С. 433-439. DOI: 10.214151/1561-5405-2017-22-5-433-439

73. Девликанова С.С. Особенности работы полевого датчика Холла на основе КНИ структур «Микроэлектроника и информатика-2017» 24 Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов- М.: МИЭТ. Зеленоград, 19-20 апреля 2017 г. // с. 61

74. Королев М.А., Девликанова С.С. Исследование работы КНИ полевого датчика Холла с повышенной магниточувствительностью Материалы научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика - 2017»: сборник статей. - М.: МИЭТ, 2017. - с.80

75. Michael A. Korolyov, A.V. Kozlov, Anton Yu. Krasyukov, Svetlana S. Devlikanova Increased magnetics sensitivity of the SOI field-effect Hall sensor // Proceedings of the 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus. 2018. P. 1376-1379. DOI: 10.1109/ElConRus.2018.8317353

76. Svetlana S. Devlikanova, Mikhail A. Korolyov, A.V. Kozlov, V. N. Mordkovich, A.V. Leonov The Study of SOI Split-drain Field-effect Hall sensor In Partial Depletion Mode//Proceedings of the 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus.2019.P.1701-1704. DOI: 10.1109/ElConRus.2019.8657008

77. Королев М.А., Мордкович В.Н., Леонов А.В., Девликанова С.С. Исследование КНИ полевых датчиков Холла в режиме неполного обеднения // Известия вузов. Электроника. - 2019. - T.24. - №4 - С. 383 -390. DOI: 10.24151/1561-5405-2019-24-4-383-390

78. Lau J., Ko P.K., Chan P.C.H. Modelling of split-drain magnetic field-effect transistor (MagFet) // Sensors and Actuators A: Physical. 1995. T.49. №3. С. 155162.

79. Yosry E., Fickry W., El-henawy A., Marzouk M. Compact model of dual-drain MAGFETs simulation // International Journal of Electronics, Communications and Computer Engineering. - 2009. - P. 112-116.

80. Castaldo FC, Mognon VR, dos Reis Filho CA. Magnetically-coupled current

sensors using CMOS split-drain transistors // IEEE power electronics specialists conference. - 2008. - P. 4777-4780.

81. Baranochnikov M. L., Leonov A. V., Mordkovich V. N., Pazhin D. M. Filatov M. M Some Features

of Magnetometric and Sensor Devices Based on the Field Effect Hall Sensor //Advanced Electromagnetics Symposium. Proceedings. - Paris, France, 2012.-P.455-459.

82. Павлюк М.И. Исследование и разработка КНИ полевых датчиков Холла с расширенными функциональными возможностями: дис. ... канд. тех. наук: 05.27.01/ Моск. ин-т электронной техники. - М., 2018. - 162 с.

83. М.А. Королев, А.В. Козлов, А.Ю. Красюков, С.С. Девликанова КНИ полевой датчик Холла с повышенной магниточувствительностью //Электронная техника. Серия 3. Микроэлектроника. - 2017 - №5- С. 433 - 439.

84. Mikhail A. Korolyov, Anton V. Kozlov, Anton Y Krasyukov, Svetlana S. Devlikanova Expanding the range of possible changes in the gate potential of SOI Field Effect Hall Sensor in partial depletion mode with the preservation of the measured magnetic field // Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus. 2020. P. 1827-1830. DOI: 10.1109/EIConRus49466.2020.9039270

85. Svetlana S. Devlikanova, Anton V. Kozlov The research of MOSFET magneto transistor structure by methods of device-technological modeling // Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus. 2020. P. 1791-1794. DOI: 10.1109/EIConRus49466.2020.9039359

86. Королев М.А., Козлов А.В., Красюков А.Ю., Девликанова С.С. Устойчивость работы КНИ ПДХ в режиме неполного обеднения при колебании потенциала затвора с сохранением приложенного магнитного поля // Polish journal of science - 2019. - V. 1. - № 22. - С. 46-50.

ПРИЛОЖЕНИЕ

о внедрении результатов диссертациойнайдобоТы Девликановой С.С.

Игнатова И.Г.

20

Настоящим актом подтверждается, что методики приборно-технологического моделирования и технологические маршруты создания КНИ полевого датчика Холла, а также результаты исследований физических принципов работы КНИ полевого датчика Холла и результаты исследования конструктивно-технологических параметров датчика для достижения повышенной магниточувствительности, полученные в ходе работы над кандидатской диссертацией Девликановой С.С. «Исследование и разработка полевого датчика Холла с повышенной магниточувствительностью», использованы на кафедре ИЭМС при модернизации учебной дисциплины «Технология спецсхем» по программе подготовки «Проектирование и технология устройств интегральной наноэлектроники», направление подготовки 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника». По данной дисциплине внесены следующие изменения в лабораторную работу №4 «Исследование латерального двухколлекторного биполярного

магниточувствительного транзистора средствами программ ТСАЭ»:

- расширен теоретический материал (добавлен теоретический материал по

МОП датчику Холла)

- добавлены дополнительные практические задания

- актуализирован электронный лабораторный практикум

Зам. зав. кафедрой ИЭМС

Начальник АНОК

Никулина И.М.

[ой работе МИЭТ Гаврилов С.А.

2020 г.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Девлнкановой С.С.

Настоящим актом подтверждается, что методики приборно-гсхнологического моделирования и технологические маршрута создания КИИ полевого датчика Холла, а также результаты исследований физических принципов работы КИИ нолевого датчика Холла и результаты исследования конструктивно-технологических параметров дапика для достижения повышенной магн нечувствительности, полученные в ходе работы над кандидатской диссертацией Дсвликановон С.С. «Исследование и разработка полевого датчика Холла с повышенной мапшточувсгвительностью», использованы в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования «Национальный исследовательский университет «Московский институт электроштой техники» при выполнении НИР «Исследование физических принципов построения и функционирования перспективных устройств наноэлектроники для создания ЭКБ нового поколения», но Соглашению о предоставлении Субсидии с Минобрнауки РФ № 075-ГЗЛЦ0225/719 от 27.12.2019, Уникальный идентификатор № 075-00347-20-00 от 19.12.2019.

Заместитель заведующего кафедрой ИЭМС,

доктор технических наук, профессор