[发明专利]传感器电路和对微机电系统传感器进行测试的方法

说明书

技术领域

总的来说，本申请涉及电子电路，更具体地，涉及MEMS传感器电路。

背景技术

微机电系统(MEMS)包括执行电力和机械功能的小型机械设备，该机械设备使用与制作集成电路所使用的工艺相似的光刻工艺制作而成。有些MEMS设备是能够检测运动的传感器，比如加速计，或者是能够检测角速度的传感器，比如陀螺仪。加速计是响应于作用在自身上的加速度而经历可测量的变化的设备。MEMS加速计可包括压电式、压阻式和电容式加速计。电容式加速计响应于加速度而经历电容的变化。MEMS加速计的生产包括测试，该测试应当快速检测出所加工的设备中的任何缺陷。

发明内容

除了其他方面以外，本申请还讨论了用于对MEMS传感器进行测试的设备、系统和方法。一种示例设备，包括MEMS传感器和集成电路(IC)，所述MEMS传感器包括第一电容元件和第二电容元件。所述IC包括开关网络电路和电容测量电路。所述开关网络电路配置成将所述MEMS传感器的所述第一电容元件与所述IC的第一输入端电解耦，并且将所述第二电容元件电耦合到所述IC的第二输入端。所述电容测量电路可配置成在向该被解耦的第一电容元件施加第一电信号期间测量所述MEMS传感器的所述第二电容元件的电容。

一种对MEMS传感器进行测试的示例方法包括：将MEMS传感器的第一电容元件与IC电解耦；向该被解耦的电容元件施加第一电信号；以及在施加所述第一电信号期间测量所述MEMS传感器的第二电容元件的电容。

发明内容部分旨在提供对本专利申请的主题的概述，并非旨在提供本申请的排他性或穷举性说明。本文包括具体实施方式以提供与本专利申请有关的进一步信息。

附图说明

附图(这些附图不一定是按照比例绘制的)中，相同的数字能够描述不同视图中的相似部件。附图通过示例而非限制的方式概括地示出了本申请中讨论的各个实施例。

图1示出了示例性MEMS传感器和集成电路的部分的方框图；

图2示出了实现MEMS传感器的自测试的示例性方法的流程图；

图3示出了测试MEMS传感器的一个示例性电路；

图4示出了测试MEMS传感器的另一个示例性电路；

图5更详细示出了示例性测试电路的图。

具体实施方式

图1示出了示例性MEMS传感器105和用来监控传感器输出变化的集成电路(IC)110的部分的方框图。该MEMS传感器105可以是电容式加速计，其中该IC监控该传感器的电容响应于作用在该传感器上的加速度而发生的变化。

典型的MEMS电容式加速计包括可移动检测质量块(proof mass)，该可移动检测质量块具有通过机械式悬挂系统(mechanical suspension)附着到参考框架(reference frame)上的电容元件。图1所示的两个电容元件为电路电容器，分别标记为CaP和CaN。实际的电容元件可由电耦合的(比如，并联的)多个板组成，以产生如图1中所示的电容器CaP或CaN那样的总电容。如图1所示，电容器构成从MEMS传感器105的两个输出端到公用电路节点115的桥，公用电路节点115可表示到可移动检测质量块的电路连接。每个电容器的一个板或一组板可附着到该可移动检测质量块，而另一个板或另一组板是固定的。

施加到MEMS加速计上的加速度导致检测质量块的移动。该检测质量块的位移改变了电容器的板之间的间隔。该位移大体与所述两个电容元件之间产生的电容差成比例。将该检测质量块和机械式悬挂系统建模成弹簧可使加速度根据胡可定律由位移确定出来。

总体而言，电容器对的电容变化与一个方向上的加速度有关。增加垂直于该第一电容器对设置的另一电容器对可确定出第二方向上的加速度，这两个电容器对可用作双轴加速计。三个电容器对是为三轴或三维(3D)加速计考虑的。

为了对加速计进行测试，可利用电容式MEMS传感器还可用作致动器这个优势。典型地，添加电容器到在测试模式下使用的MEMS传感器上以增加静电电荷并驱动检测质量块。该测试方式需要在MEMS传感器上制作额外的电容器和额外的电触头。更好的方法是在测试中使用传感电容元件本身。这样，由于不需要专用于测试的部件而简化了MEMS传感器的设计。