[发明专利]全差分加速度计

说明书

本公开涉及全差分加速度计。本文公开具有全差分感测设计的多质量块、多轴微机电系统(MEMS)加速度计传感器设备的方面，该设计将差分驱动信号应用于可移动的检测质量块并在耦合到基板的感测指处感测差分运动信号。在一些实施方案中，来自不同感测指的电容信号在设置在支撑检测质量块的基板上的感测信号节点处组合在一起。在一些实施方案中，可以提供分体式屏蔽件，其中在检测质量块下方的第一屏蔽件耦合施加到检测质量块的相同驱动信号，并且第二屏蔽件和在感测指下方提供的第一屏蔽件电隔离，并使用恒压偏置以提供和感测指的屏蔽。

技术领域

本申请总体上涉及加速度计，并且具体地涉及微机电系统(MEMS)加速度计。

背景技术

微机电系统(MEMS)加速度计可包括可移动质量块，有时也称为检测质量块。检测质量块响应于加速度计的加速度是可移动的，并且检测质量块的移动可以被加速度计中的电路感测和处理以产生代表加速度的输出信号。在线性MEMS加速度计中，检测质量块可沿一个或多个线性轴移动，并且可以感测检测质量块的线性移动以指示沿一个或多个线性轴的线性加速度。

一些MEMS加速度计使用电容感应来感测检测质量块的运动，该检测质量块以电容方式耦合到半导体基板上的电极。当检测质量块响应感测到的加速度移动时，检测质量块和电极之间的电容耦合的大小被电测量和处理以指示感测到的线性加速度的大小和方向。

发明内容

本文公开具有全差分感测设计的多质量块、多轴微机电系统(MEMS)加速度计传感器设备的方面，该设计将差分驱动信号应用于可移动的检测质量块并在耦合到基板的感测指处感测差分运动信号。在一些实施方案中，来自不同感测指的电容信号在设置在支撑检测质量块的基板上的感测信号节点处组合在一起。在一些实施方案中，可以提供分体式屏蔽件，其中在检测质量块下方的第一屏蔽件耦合施加到检测质量块的相同驱动信号，并且第二屏蔽件和在感测指下方提供的第一屏蔽件电隔离，并使用恒压偏置以提供和感测指的屏蔽。

根据一些实施方案，提供一种差分、多质量块、多轴加速度计。加速度计包括：第一和第二质量块，彼此并排且在平面内布置在基板中，沿平面内X和Y方向可移动；和被配置为已向其施加差分驱动信号，该差分驱动信号包括施加到所述第一质量块的第一极性信号和施加到所述第二质量块的第二极性信号。加速度计还包括：第一多个感测指，耦合到所述基板，与所述第一和第二质量块电容耦合，并且被配置为感测所述第一和第二质量块的X方向移动；和第二多个感测指，耦合到所述基板，与所述第一和第二质量块电容耦合，并且被配置为感测所述第一和第二质量块的Y方向移动。所述第一多个感测指被组合地配置为输出差分X方向运动信号。所述第二多个感测指被组合地配置为输出差分Y方向运动信号。

根据一些实施方案，提供一种多轴差分加速度计。多轴差分加速度计包括：第一可移动质量块和第二可移动质量块，并排设置在基板中并且每个沿X方向和Y方向可移动；与所述第一可移动质量块电容耦合的第一组电极。多轴差分加速度计还包括：与所述第二可移动质量块电容耦合的第二组电极；X-感测信号节点，设置在所述基板上并且耦合到所述第一组电极的第一子集和所述第二组电极的第一子集。所述X-感测信号节点被配置为当所述第一可移动质量块和所述第二可移动质量块被差分偏置时提供指示所述加速度计沿X方向运动的X感测信号。多轴差分加速度计还包括：Y感测信号节点，设置在所述基板上并且耦合到所述第一组电极的第二子集和所述第二组电极的第二子集。所述Y-感测信号节点被配置为当所述第一可移动质量块和所述第二可移动质量块被差分偏置时提供指示所述加速度计沿Y方向运动的X感测信号。