Resumo

GARCIA-R., P.J.; MARTINEZ-C., J.  e  GUTIERREZ-D., E.A.. An on-chip magnetic probe based on MOSFET technology. Rev. mex. fis. [online]. 2010, vol.56, n.5, pp.423-429. ISSN 0035-001X.

En este trabajo se presenta la pertinencia de utilizar transistores de efecto de campo sensible a campo magnético con drenaje múltiple (Split-Drain MAGFET) en el monitoreo tanto de la integridad de la serial eléctrica así como de la radiación de la densidad de flujo magnético, ambos a un nivel on-chip. A lo largo de este articulo se muestran resultados experimentales y simulados de un circuito integrado de prueba en donde se resalta la capacidad del dispositivo MAGFET en detectar campos magnéticos estáticos o dependientes del tiempo a baja frecuencia, generados a nivel on-chip, a través de un desbalance en la magnitud de las corrientes de drenaje (ΔI_DS). El diseño de esta primera versión está enfocado hacia la caracterización en corriente continua debido a que los contactos, empaquetado y alambrado limitan la frecuencia de operación por debajo de los 300 MHz. En este caso particular, tecnología CMOS-0.5 ftm, la frecuencia de corte del MAGFET se encuentra en el rango de los 500 MHz a 1 GHz dependiendo de las condiciones de polarización. En aplicaciones de campo magnético estático o de baja frecuencia llevados a cabo en este trabajo experimental, el acoplamiento capacitivo entre la línea de interconección y el electrodo de compuerta es despreciable. La corriente en la línea de interconección, variando de 500 µA a 35 mA, genera una densidad de flujo magnético a una razón de 100 µT/mA. Cuando estas líneas magneticas cruzan el canal del transistor, una razón de acoplamiento electromagnético (ΔIds/B) de 1.5 /A/mT es posible de alcanzar. Se observa que a partir de datos experimentales provenientes de tecnología MOS de 0.7, 0.5 y 0.35 µm, es posible proyectar una relación inversamente proporcional con (ΔIds/B), esto es, la razón de acoplamiento electromagnético se incrementa con respecto al escalamiento de dimensión de la tecnología. Sin embargo, esta razón de acoplamiento se ve reducida conforme se incrementa la temperatura de operación de 20 a 120°C. A partir de simulaciones numéricas, se concluye que este fenómeno es atribuido a la manera en que la movilidad de los portadores de carga y la carga de inversión en el canal interactúan con la componente tangencial y perpendicular del campo (B) generado a nivel on-chip. El contar con un arreglo de dispositivos MAGFET distribuidos sobre la superficie del chip haría posible, a través del monitoreo de la radiación electromagnética (EM), estimar la interferencia por radiofrecuencia. Estos resultados permiten establecer las bases para un desarrollo futuro de probadores magnéticos integrados para tecnologías MOS nanométricas.

Palavras-chave : Mediciones de campo magnético; sensor integrado; transistor de campo magnético (MAGFET); efecto hall; radiación en chip.