專利名稱：Mems振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及MEMS振蕩器，例如用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)或基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
背景技術(shù)：
諸如標(biāo)簽、銀行卡或ID卡之類的扁平物體內(nèi)部的電子組件需要典型小于0.5mm的較低外廓。預(yù)計(jì)對(duì)于這些扁平物體中的駐留物，需要扁平、低成本、低功率的實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)和頻率基準(zhǔn)振蕩器(RFO)，用于電子安全、制藥和食品工業(yè)的未來(lái)應(yīng)用。振蕩器包括連接在閉合反饋環(huán)中的諧振器和反饋放大器電路?，F(xiàn)有技術(shù)的RTC使用具有較高外廓的石英晶體諧振器，典型地超出了將其合并到例如卡、標(biāo)簽和紙板之類的扁平產(chǎn)品中所必需的容許亞mm級(jí)規(guī)格。主要原因在于用于密封石英晶體的封裝技術(shù)不利于最小化。此外，不能容易地將石英諧振器集成到硅芯片上。因此，不能在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)包括晶體和放大器的完整振蕩器的集成，這進(jìn)一步妨礙了 RTC和RFO的小型化。相反，可以使用表面微切削加工技術(shù)來(lái)加工和封裝MEMS諧振器，并且能夠?qū)⑵渑c放大器電路相集成以形成非常小形狀因子(form-factor)的振蕩器。表面微切削加工是一種技術(shù)，使用薄膜沉積和蝕刻技術(shù)在基板的頂部制造獨(dú)立和可移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。按照這種方式，能夠在例如硅晶片的頂部加工諧振器及其封裝。封裝的諧振器僅具有數(shù)個(gè)薄膜測(cè)量的高度，整個(gè)厚度約 ο μ m。此外，表面微切削加工能夠?qū)?shù)千個(gè)封裝的諧振器限定在單個(gè)晶片上，無(wú)需使用昂貴的組裝步驟。當(dāng)單個(gè)器件占據(jù)的面積減少時(shí)，與微切削加工相關(guān)的生產(chǎn)成本隨之下降。按照這種方式，諧振器的微型化也具有成本優(yōu)勢(shì)。對(duì)于石英諧振器，由于使用組裝之類的生產(chǎn)工藝，當(dāng)諧振器的尺寸減小時(shí)，生產(chǎn)成本增尚ο因此，基于MEMS諧振器的振蕩器允許較低的外廓和較低成本的時(shí)鐘和振蕩器。然而，不能根據(jù)需要消耗很少的功率。壓阻MEMS諧振器需要用于電極的體DC偏置電流和DC極化電壓。壓阻諧振器的本體被饋入DC電流。通過(guò)向所附但絕緣的電極(“門”)施加AC信號(hào)，調(diào)制了本體的電阻系數(shù)，因此產(chǎn)生信號(hào)電壓。這出現(xiàn)在較窄的頻率區(qū)域用于適當(dāng)操作。物理布局導(dǎo)致的寄生電容引起了貫穿結(jié)構(gòu)的不希望的導(dǎo)通路徑，例如，從驅(qū)動(dòng)電極到感測(cè)電極的饋通路徑。這些限制了振蕩器的性能并增大了功耗。低功耗和高性能通常是一對(duì)矛盾的需求為了獲得超過(guò)由固有電容饋通路徑引起的信號(hào)轉(zhuǎn)移的幅度選擇性，需要更大的偏置和/或極化。這增大了功耗。如果能夠消除或至少減少電容饋通路徑，能夠降低功耗和/或增大幅度選擇性。W02008/149298公開(kāi)了一種使用MEMS諧振器的壓力計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種如權(quán)利要求1所述的壓阻MEMS振蕩器。該振蕩器設(shè)計(jì)使用施加或測(cè)量的信號(hào)以提供對(duì)于諧振器中寄生電容效應(yīng)的偏移。具體地，平衡了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電極和感測(cè)電極之間的電容引起的電壓耦合。這種平衡意味著至少部分地彼此抵消了流過(guò)這些寄生電容的饋通電流。本發(fā)明通常可以應(yīng)用于壓阻振蕩器。在一個(gè)示例中，振蕩器本體包括伸長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，所述伸長(zhǎng)結(jié)構(gòu)具有在第一和第二末端區(qū)域之間的一對(duì)平行連接臂，其中所述連接臂各具有錨定占-
Al— / … 第一和第二驅(qū)動(dòng)電極與第一和第二末端區(qū)域分別相鄰，用于提供致動(dòng)信號(hào)；提供了第二感測(cè)電極，所述第一和第二感測(cè)電極分別與第一和第二連接臂的錨定點(diǎn)相連。這定義了一種雙臂狗骨頭狀諧振器。在另一個(gè)示例中，所述振蕩器包括環(huán)形物，所述環(huán)形物具有在錨定點(diǎn)之間的所述環(huán)形物的內(nèi)部部分和/或外部部分處限定的至少兩個(gè)壓阻部分，感測(cè)電極與每一個(gè)錨定點(diǎn)相連，其中至少第一和第二驅(qū)動(dòng)電極與所述環(huán)形物的內(nèi)輪緣(rim)和/或外輪緣相鄰，用于提供致動(dòng)信號(hào)；以及至少一個(gè)錨定點(diǎn)配置有與其相連的感測(cè)電極。該環(huán)形物可以具有至少兩個(gè)壓阻部分，所述壓阻部分具有與每一個(gè)錨定點(diǎn)相連的感測(cè)電極，其中至少第一和第二驅(qū)動(dòng)電極與所述壓阻部分相鄰，用于提供致動(dòng)信號(hào)?？梢蕴峁┧膫€(gè)錨定點(diǎn)，每一個(gè)錨定點(diǎn)具有與其相連的感測(cè)電極。在一個(gè)示例中，所述控制電路適用于向驅(qū)動(dòng)電極施加相等幅度且相反極性的電壓。這些相反的電壓從而導(dǎo)致在錨定位置處抵消的電壓偏移。所述控制電路可以適用于向驅(qū)動(dòng)電極施加相反極性的電壓，相對(duì)于相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電極和感測(cè)電極之間的電容進(jìn)行幅度加權(quán)。即使寄生電容具有不同的量，這也提供了一種偏移寄生電容效應(yīng)的方式。所述控制電路可以適用于提供通過(guò)壓阻彈簧構(gòu)件的DC電流(這可以通過(guò)向感測(cè)電極施加電壓或者使用電流源在感測(cè)電極之間提供電流來(lái)實(shí)現(xiàn))，并且適用于測(cè)量感測(cè)電極處的信號(hào)(取決于所施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所測(cè)量的信號(hào)可以是電壓或電流)。這提供了一種電壓致動(dòng)感測(cè)或電流致動(dòng)感測(cè)以得出諧振器輸出信號(hào)。在另一種結(jié)構(gòu)中，所述控制電路適用于在兩個(gè)感測(cè)電極之間提供電流，并且適用于測(cè)量這兩個(gè)感測(cè)電極之間的信號(hào)差，例如電壓差。例如，這可以提供電流偏置感測(cè)以得出諧振器差分輸出電壓信號(hào)。所述控制電路可以適用于向驅(qū)動(dòng)電極施加相等的電壓，并且適用于測(cè)量這兩個(gè)感測(cè)電極之間的差分信號(hào)。這提供了一種差分感測(cè)方法，再次提供了寄生電容效應(yīng)的抵消，但是同時(shí)仍然能夠?qū)⑾嗟鹊碾妷狠喞?profile)施加至驅(qū)動(dòng)電極?？梢詫⒉罘指袦y(cè)方法與相反驅(qū)動(dòng)信號(hào)方法相結(jié)合。本發(fā)明還提供了一種如權(quán)利要求9所述的控制壓阻振蕩器的方法。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的示例，其中圖1示出了已知的壓阻MEMS諧振器及其偏置細(xì)節(jié)；圖2以簡(jiǎn)化形式示出了如何制造圖1的諧振器；圖3示出了圖1的器件的頻率選擇性，并且附加地示出了通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的頻率選擇性；圖4示出了圖1結(jié)構(gòu)的電容的等效電路以及簡(jiǎn)化形式；圖5示出了應(yīng)用于圖1所示類型諧振器的本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)和感測(cè)方案的三個(gè)示例；圖6示出了應(yīng)用于另一種類型的本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)和感測(cè)方案的第一示例；圖7示出了圖6的諧振器如何偏轉(zhuǎn)；圖8示出了應(yīng)用于圖6類型的諧振器的本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)和感測(cè)方案的第二示例；圖9示出了應(yīng)用于圖6類型的諧振器的本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)和感測(cè)方案的第三示例；以及圖10示出了應(yīng)用于圖6類型的諧振器的本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)和感測(cè)方案的第四示例。
具體實(shí)施例方式圖1示出了一種已知的壓阻MEMS諧振器，在W02004/053431中更加詳細(xì)地對(duì)其進(jìn)行了描述。圖1所示的諧振器1包括襯底10，所述襯底10是硅晶片。備選地，襯底10可以是砷化鎵晶片或者可以包括任意其他半導(dǎo)體、金屬或電介質(zhì)材料。對(duì)于設(shè)計(jì)用于在IOMHz以上的頻率工作的諧振器1，有利地是使用包括例如玻璃之類的電介質(zhì)的襯底10，因?yàn)檫@減小了襯底中耗散的電磁能量的損耗。諧振器1還包括具有兩個(gè)平行連接元件20a、20b的導(dǎo)電諧振器元件20。諧振器沿具有長(zhǎng)度I的縱向方向延伸，用于按照體模式(bulk mode)工作。經(jīng)由分別與錨定元件23和M相連的支撐元件21和22將諧振器附著到襯底10。如圖2C所示，將錨定元件23和24附著到襯底10。除了經(jīng)由錨定元件23和M的連接之外，所述諧振元件20和支撐元件21和22與襯底10無(wú)連接?？梢允褂梦C(jī)械系統(tǒng)(MEMS)領(lǐng)域中眾所周知的技術(shù)制造諧振器。簡(jiǎn)而言之，如圖2A所示，襯底10首先配置有氧化層11，在所述氧化層頂部上沉積了硅層12。由未示出的光致抗蝕劑覆蓋硅層12，通過(guò)例如光刻對(duì)光致抗蝕劑進(jìn)行構(gòu)圖。然后對(duì)已構(gòu)圖的抗蝕劑顯影，產(chǎn)生如圖1所示的由抗蝕劑覆蓋的諧振器元件20、支撐元件21和22、錨定元件23和M以及致動(dòng)器30的表面區(qū)域，同時(shí)表面的其余部分沒(méi)有抗蝕劑。然后對(duì)由抗蝕劑部分地覆蓋的表面進(jìn)行刻蝕，所述刻蝕選擇性地去除了硅層12中沒(méi)有被抗蝕劑覆蓋的那些部分?？涛g的結(jié)果如圖2B所示。隨后，在第二刻蝕步驟中對(duì)由于前述刻蝕而暴露的氧化層11進(jìn)行刻蝕。該刻蝕步驟去除了所有暴露部分的氧化層11，并且還去除了與這些部分相鄰的一些氧化物。作為第二刻蝕步驟的結(jié)果，圖2C中硅層12的中心部分與襯底脫離。它們形成了諧振器元件20。在相同的刻蝕步驟處，還去除了支撐元件21和22下面的氧化層11，使得只經(jīng)由錨定元件23和M將諧振器元件20附著到襯底10上。諧振器元件20沿縱向方向具有兩個(gè)外部末端205。這些外部末端可以大于連接臂20a、20b和間距19的組合寬度，以在末端處限定出更寬的諧振器質(zhì)量塊(mass)，從而限定出所謂的狗骨頭形狀。每一個(gè)外部末端205面對(duì)導(dǎo)電致動(dòng)器30的相應(yīng)電極，并且與所述電極間隔開(kāi)致動(dòng)間隙g?？梢詫⒅聞?dòng)器看作是柵極端子，向這些端子施加控制輸入。致動(dòng)器30能夠接收相對(duì)于諧振器元件20的致動(dòng)電勢(shì)差Vin，使用靜電力使諧振元件20彈性地變形。致動(dòng)電勢(shì)差是施加至諧振器1的輸入信號(hào)的函數(shù)。除了輸入信號(hào)之外，致動(dòng)電勢(shì)差典型地還包含DC分量。彈性形變包括如圖1所示的長(zhǎng)度I的變化量dl。諧振器元件20是振蕩器電路的一部分，所述振蕩器電路能夠傳導(dǎo)電流通過(guò)諧振器元件20。所述諧振器元件20經(jīng)由輔助電阻器27、錨定元件M和支撐元件22與DC電壓源Vdc的正或負(fù)極柱電連接?？梢詫㈠^定點(diǎn)M看作是漏極端子，將DC電壓偏置施加至這一端子以驅(qū)動(dòng)偏置電流通過(guò)器件。諧振元件20還經(jīng)由支撐元件21和錨定元件23與地相連。 可以將錨定點(diǎn)23看作是源極端子，在這一端子處收集偏置電流。因此，諧振器元件20能夠傳導(dǎo)電流I。諧振器元件包括具有歐姆電阻R的電阻器，當(dāng)諧振器元件20傳導(dǎo)電流I時(shí)所述歐姆電阻引起電壓降V。諧振器元件20包括具有歐姆電阻R的電阻器，所述歐姆電阻是長(zhǎng)度I的變化dl 的函數(shù)，這是因?yàn)樗鲋C振器元件20包括具有開(kāi)口空間的中心部分19。諧振器元件20包括兩個(gè)相互平行的臂20a、20b，每一個(gè)臂附著到相應(yīng)的支撐元件21和22。這兩個(gè)臂在兩個(gè)外部末端處通過(guò)元件205彼此相連。在上述光刻和刻蝕步驟期間形成了所述中心部分19。 中心部分19防止了電流從支撐元件22沿直線流到支撐元件21。所述電流不得不流過(guò)由諧振元件20形成的導(dǎo)電路徑。這種導(dǎo)電路徑沿縱向方向延伸。該電路能夠產(chǎn)生輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)是長(zhǎng)度I的變化dl的函數(shù)，并且所述輸出信號(hào)是電阻R的函數(shù)。為此目的，所述電路包括與電路電連接的測(cè)量點(diǎn)觀。測(cè)量點(diǎn)位于輔助電阻器27和錨定元件M之間，并且在操作時(shí)產(chǎn)生電輸出信號(hào)，所述電輸出信號(hào)是測(cè)量點(diǎn)28和接地的參考點(diǎn)四之間的電勢(shì)差Vout。在未示出的替代實(shí)施例中，輔助電阻器27不是位于電壓源和錨定元件27之間，而是位于錨定元件23和地之間。在這種情況下，測(cè)量點(diǎn)觀位于輔助電阻器27和錨定元件23 之間。在仍然未示出的另一個(gè)實(shí)施例中，省略了 DC電壓源Vdc和輔助電阻器27。錨定元件M與電流源的正極柱相連，錨定元件23與電流源的負(fù)極柱相連。測(cè)量點(diǎn)觀位于電流源的正極柱和錨定元件M之間，參考點(diǎn)四位于錨定元件23和電流源的負(fù)極柱之間。因此， 對(duì)于恒定的電流測(cè)量電壓，或者對(duì)于恒定的總電壓測(cè)量電流部分。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，輸出信號(hào)仍然是長(zhǎng)度I的變化dl的函數(shù)。因此， 可以采用使用電流偏置或電壓偏置的感測(cè)。所得到的機(jī)械諧振在附圖內(nèi)共面(in-plane)，并且是對(duì)稱的。如上所述，可以將諧振器的左右部分放大以限定比中間梁相對(duì)更大硬度的質(zhì)量塊，因此在所述梁中發(fā)生引起諧振器振動(dòng)的收縮和膨脹。因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)是對(duì)稱的，漏極和源極24、23之間的結(jié)構(gòu)的中心也仍然是機(jī)械固定的。在每一側(cè)上的所謂致動(dòng)間隙位于柵極電極30和諧振器質(zhì)量塊之間，并且是幾百 nm的量級(jí)。圖3示出了對(duì)于圖1電路的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)方法的頻率響應(yīng)曲線300。在柵極30和漏極/源極M、23之間存在電容性饋通路徑。圖4示出了圖1的諧振器的等效AC電路，考慮了饋通電容Csl和Cs2。左側(cè)電路是完整的電路表示，右側(cè)電路是簡(jiǎn)化的電路表示。
總的諧振器饋通電容Cs由間隙電容Cgl、Cg2和其他所示電容的貢獻(xiàn)構(gòu)成，所示其他所示的電容來(lái)源于與非理想接地襯底的電容。對(duì)于其中將下部諧振器本體連接接地的結(jié)構(gòu)，柵極電極和漏極端子(Vd)之間的電容Csl&Cs2是對(duì)于電容性饋通的主要貢獻(xiàn)。這些寄生電容導(dǎo)致附加的功耗，并且電容性饋通路徑也具有減小諧振器的諧振峰幅度的效果。峰值高度和背景之間的距離是幅度選擇性。盡管實(shí)際上諧振峰的高度降低，在峰位置處轉(zhuǎn)換的絕對(duì)高度保持大致相同由于更大的電容性饋通，“基極/背景”增加(諧振峰由此產(chǎn)生的斜率高度)。在圖1的已知結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)柵極攜帶相同的信號(hào)(Vin)，并且它們?nèi)缢镜仉娺B接
在一起。本發(fā)明提供了這樣一種設(shè)計(jì)通過(guò)在修改的結(jié)構(gòu)中使用相同的諧振器結(jié)構(gòu)，可以去除或者至少明顯減小電容性饋通的影響。由不同寄生電容性耦合產(chǎn)生的饋通電流至少部分地彼此抵消。本發(fā)明方法的第一示例是使得兩個(gè)初始互連的柵極的每一個(gè)連接可以分離地使用，并且通過(guò)具有相反極性的信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述柵極，這兩個(gè)柵極均可用于DC極化和AC信號(hào)。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，兩個(gè)相等但是相反符號(hào)的饋通電流到達(dá)諧振器輸出(漏極節(jié)點(diǎn)24)處。這種結(jié)構(gòu)可以看作是具有平衡的驅(qū)動(dòng)(其中對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電容性耦合進(jìn)行平衡，使得抵消了電壓效果)和非平衡感測(cè)。結(jié)果是抵消/減小了凈饋通。可以使用圖4解釋這種抵消原理。在圖4中，只考慮電容性饋通電流的AC分量。Vgl和vg2是在電極處施加的AC致動(dòng)信號(hào)。所述致動(dòng)信號(hào)具有相同的頻率ω，但是可以具有不同的相位。^是漏極節(jié)點(diǎn)處的AC電壓。&是負(fù)載的阻抗，所述負(fù)載是振蕩器的讀出電路。Rb是連接元件20a、20b的每一個(gè)臂的電阻。由于諧振器本體的對(duì)稱性，連接元件的臂具有相同的電阻。在簡(jiǎn)化電路中
和Rb并聯(lián)，其結(jié)果是Zt。t。Cgl和Cg2比Csl和Cs2小得多，因此在簡(jiǎn)化電路中被忽略。在漏極節(jié)點(diǎn)處需要的有用信號(hào)是與應(yīng)力的變化dl相對(duì)應(yīng)的AC信號(hào)，所述應(yīng)力變化高度取決于頻率其示出了在諧振器本體的諧振頻率處的陡峭峰。在漏極節(jié)點(diǎn)處，除了來(lái)自于應(yīng)力變化的實(shí)際有用信號(hào)之外(圖4中未示出)，還存在通過(guò)寄生饋通電容Csl和Cs2由來(lái)自致動(dòng)電極的饋通電流I1和i2感應(yīng)的寄生電壓vd。饋通感應(yīng)電壓Vd對(duì)于諧振信號(hào)沒(méi)有貢獻(xiàn)，因此使得信號(hào)的頻率選擇性退化(即，頻率響應(yīng)曲線中峰值周圍的背景增加，從而減小了諧振峰的高度)。對(duì)于要等于0的這一電壓vd，沒(méi)有凈電流能夠流到Zt。t中并在其兩端產(chǎn)生電壓。因此必須滿足等式JqCs1 * (Vgl-Vd) = jcoCs2 * (Vd-Vg2) [1]這是基于應(yīng)用于漏極節(jié)點(diǎn)的基爾霍夫電流定律。通過(guò)假設(shè)Csl = Cs2 = Cs (由于諧振器本體的對(duì)稱性，這種假設(shè)是合理的)，并且利用條件Vgl = -Vg2 = Vg，等式[1]可以簡(jiǎn)化為以下關(guān)系jcoCs * (Vgl-Vd) = joCs * (Vd+Vg2) [2](Vg-Vd) = (Vd+Vg)[3]Vd = 0這示出了對(duì)于理想對(duì)稱性和相反符號(hào)的致動(dòng)信號(hào)，消除了電容性饋通(vd = 0)，并且改善了諧振器幅度選擇性。
因此，本發(fā)明的第一種實(shí)現(xiàn)提出了相對(duì)于參考電壓向驅(qū)動(dòng)電極施加相等和相反的 AC電壓。在以上等式中參考電壓是0，然而這并非是必要的，因?yàn)榭梢栽诜橇銋⒖茧妷褐車峁?duì)稱電壓。實(shí)際上，已經(jīng)測(cè)量到了最高至25dB的諧振峰高度的改善。在圖5A中示出了平衡驅(qū)動(dòng)(但是非平衡感測(cè))的第一種實(shí)現(xiàn)，并且利用了非零DC 參考電壓。圖5A示出了諧振器本體20。通過(guò)將電流源與漏極M相連，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)諧振器本體的DC偏置電流。如所示出的，向柵極電極30施加相反的DC電壓+Vg和-Vg以及相反的 AC電壓+va。, in和-va。, in。這里，DC電壓指的是電極的中點(diǎn)30。感測(cè)是基于漏極處的AC電壓。如所示出的，差分放大器500提供差分(平衡)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)在致動(dòng)電極處施加DC和AC電壓的組合時(shí)，通過(guò)每一個(gè)致動(dòng)-間隙(電極和質(zhì)量塊之間)兩端的靜電致動(dòng)力引起機(jī)械振動(dòng)，并且對(duì)于每一個(gè)間隙給出以下公式
權(quán)利要求
1.一種壓阻MEMS振蕩器，包括諧振器本體(20)，包括諧振器質(zhì)量塊部分、壓阻傳感器部分和至少一個(gè)錨定點(diǎn)；與諧振器本體相鄰的第一和第二驅(qū)動(dòng)電極(30)，用于提供致動(dòng)信號(hào)；至少第一感測(cè)電極(對(duì))，與相應(yīng)錨定點(diǎn)0 相連；以及控制電路(500)，用于控制施加至電極的電壓，并且用于處理在第一感測(cè)電極04)處測(cè)量的信號(hào)以得出振蕩器輸出信號(hào)，其特征在于所述控制電路(500)適用于控制施加至所述電極(30，24)的電壓，并且處理在所述感測(cè)電極04)處測(cè)量的信號(hào)，使得通過(guò)對(duì)所述第一和第二驅(qū)動(dòng)電極與所述感測(cè)電極之間的電壓耦合進(jìn)行平衡，從一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極(30)到所述感測(cè)電極04)的饋通AC電流被從另一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極(30)到所述感測(cè)電極04)的饋通AC電流至少部分地偏移，其中所述控制電路適用于驅(qū)動(dòng)DC偏置電流從第一感測(cè)電極通過(guò)諧振器本體至地，并且從感測(cè)電極電壓得出振蕩器輸出信號(hào)，向驅(qū)動(dòng)電極施加相等和相反的dc電壓，并且向驅(qū)動(dòng)電極施加相反極性的ac 電壓；和/或驅(qū)動(dòng)DC偏置電流從第一感測(cè)電極通過(guò)諧振器本體至地，并且從第一感測(cè)電極和第二感測(cè)電極之間的電壓差得出振蕩器輸出信號(hào)，其中在第一感測(cè)電極處將DC偏置電流提供到諧振器本體中，在第二感測(cè)電極處從所述諧振器本體抽取DC偏置電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中所述控制電路(500)適用于向驅(qū)動(dòng)電極(30)施加相等和相反的電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中所述控制電路(500)適用于向驅(qū)動(dòng)電極施加相反符號(hào)的電壓，所述電壓具有相對(duì)于相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電極和感測(cè)電極04)之間的電容而被加權(quán)的AC分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的振蕩器，其中所述控制電路(500)適用于提供通過(guò)壓阻傳感器部分的DC電流(Id)，并且適用于測(cè)量感測(cè)電極04)處的信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振蕩器，其中提供第一感測(cè)電極(24)和第二感測(cè)電極(23)， 并且其中所述控制電路(500)適用于向驅(qū)動(dòng)電極施加相等的電壓，并且適用于測(cè)量所述兩個(gè)感測(cè)電極( ，23)之間的差分信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的振蕩器，其中提供第一感測(cè)電極04)和第二感測(cè)電極(23)，并且其中所述控制電路(500)適用于在兩個(gè)感測(cè)電極之間提供DC電流，并且適用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)感測(cè)電極( ，2 之間的差分信號(hào)。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的振蕩器，其中所述諧振器本體00)包括伸長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，所述伸長(zhǎng)結(jié)構(gòu)具有在第一和第二末端區(qū)域(205) 之間的一對(duì)平行連接臂OOa，20b)，其中所述連接臂(20a，20b)各具有錨定點(diǎn)02，21)；第一和第二驅(qū)動(dòng)電極(30)分別與第一和第二末端區(qū)域(20 相鄰，用于提供致動(dòng)信號(hào)；設(shè)置第一感測(cè)電極04)和第二感測(cè)電極(23)，所述第一感測(cè)電極和第二感測(cè)電極分別與第一和第二連接臂的錨定點(diǎn)(22，21)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的振蕩器，所述振蕩器包括環(huán)形物，所述環(huán)形物具有在錨定點(diǎn)(61 之間的所述環(huán)形物的內(nèi)部部分和/或外部部分處限定的至少兩個(gè)壓阻部分(600)，感測(cè)電極與每一個(gè)錨定點(diǎn)(61 相連，其中至少第一和第二驅(qū)動(dòng)電極(630)與所述環(huán)形物的內(nèi)輪緣和/或外輪緣相鄰，用于提供致動(dòng)信號(hào)；以及至少一個(gè)錨定點(diǎn)配置有與其相連的感測(cè)電極。
9.一種控制壓阻振蕩器的方法，包括向第一和第二驅(qū)動(dòng)電極(30)施加電壓，所述第一和第二驅(qū)動(dòng)電極與諧振器本體00)相鄰，所述諧振器本體00)包括諧振器質(zhì)量塊部分、壓阻傳感器部分和至少一個(gè)錨定點(diǎn)；處理感測(cè)電極04)處的信號(hào)，所述感測(cè)電極與諧振器本體00)的錨定點(diǎn)相連；其特征在于選擇施加至驅(qū)動(dòng)電極(30)的電壓并選擇對(duì)感測(cè)電極04)處測(cè)量的信號(hào)的處理，使得通過(guò)對(duì)所述第一和第二驅(qū)動(dòng)電極與所述感測(cè)電極之間的電壓耦合進(jìn)行平衡，從一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極(30)到所述感測(cè)電極04)的饋通AC電流被從另一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極(30)到所述感測(cè)電極04)的饋通AC電流至少部分地偏移，其中所述方法包括驅(qū)動(dòng)DC偏置電流從第一感測(cè)電極通過(guò)諧振器本體至地，并且從感測(cè)電極電壓得出振蕩器輸出信號(hào)，向驅(qū)動(dòng)電極施加相等和相反的dc電壓，并且向驅(qū)動(dòng)電極施加相反極性的ac電壓；和/或驅(qū)動(dòng)DC偏置電流從第一感測(cè)電極通過(guò)諧振器本體至地，并且從第一感測(cè)電極和第二感測(cè)電極之間的電壓差得出振蕩器輸出信號(hào)，其中在第一感測(cè)電極處將DC偏置電流提供到諧振器本體中，在第二感測(cè)電極處從所述諧振器本體抽取DC偏置電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括向驅(qū)動(dòng)電極(30)施加相等和相反的電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括向驅(qū)動(dòng)電極(30)施加相反符號(hào)的電壓，所述電壓具有相對(duì)于相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電極(30)和感測(cè)電極04)之間的電容而被加權(quán)的AC分量。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括向驅(qū)動(dòng)電極(30)施加相等的電壓，并且測(cè)量?jī)蓚€(gè)感測(cè)電極( ，23)之間的差分電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述方法，包括控制施加至感測(cè)電極04)的電壓以提供通過(guò)壓阻部分的DC電流，并且測(cè)量感測(cè)電極04)處的電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求10、11或12任一項(xiàng)所述的方法，包括控制在兩個(gè)感測(cè)電極(M，23)之間流動(dòng)的電流，并且測(cè)量所述兩個(gè)感測(cè)電極之間的電壓差。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種壓阻MEMS振蕩器，包括諧振器本體(20)；與諧振器本體相鄰的第一和第二驅(qū)動(dòng)電極(30)，用于提供致動(dòng)信號(hào)；以及至少第一感測(cè)電極(24)，與各個(gè)錨定點(diǎn)(22)相連?？刂坪?或處理電極(30，24)處的電壓，使得從一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極(30)至感測(cè)電極(24)的饋通AC電流至少部分地偏移從另一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極(30)至感測(cè)電極(24)的饋通AC電流。
文檔編號(hào)H03H9/24GK102377408SQ20111022219
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者皮特魯斯·A·T·馬瑞努斯·費(fèi)爾梅倫, 金·范樂(lè) 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司