KR101593809B1 - Mems 디바이스, 인터페이스 회로 및 그 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 디바이스는 제 1 플레이트, 제 1 플레이트 위에 배치된 제 2 플레이트, 및 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 배치된 제 1 가동 플레이트를 포함한다. MEMS 디바이스는 제 1 가동 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 배치된 제 2 가동 플레이트를 더 포함한다.

Description

MEMS 디바이스, 인터페이스 회로 및 그 형성 방법{MEMS DEVICES, INTERFACE CIRCUITS, AND METHODS OF MAKING THEREOF}
본 발명은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 2013년 7월 18일 출원된 미국 가특허 출원 제 61/847,874호로부터 우선권을 주장한다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 마이크로 전기기계 시스템(Micro-electro-mechanical system: MEMS) 디바이스에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 MEMS 디바이스, 인터페이스 회로 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
마이크로폰과 같은 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 기반 센서는 물리적 현상의 측정을 통해 환경으로부터 정보를 수집한다. 전자기기는 이어서 노이즈 및 기생 효과의 존재에도 불구하고 센서로부터 유도된 신호 정보를 프로세싱한다. 유리하게는, MEMS 디바이스는 집적 회로를 위해 사용된 것들과 유사한 배치(batch) 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 따라서, 기능성, 신뢰성 및 정교성이 비교적 저비용으로 소형 실리콘 칩 내에 집적될 수 있다.
MEMS 디바이스는 발진기, 공진기, 가속도계, 자이로스코프, 압력 센서, 마이크로폰, 마이크로-미러 등으로서 형성될 수 있다. MEMS 디바이스는 통상적으로 측정되는 물리적 현상을 측정하기 위해 용량성 감지 기술을 사용한다. 모든 이들 용례에서, 용량성 센서의 캐패시턴스 변화는 인터페이스 회로를 사용하여 사용 가능 전압으로 변환된다. 그러나, 인터페이스 회로는 기생 효과 및 감소된 감지 캐패시턴스의 존재하에 센서의 소형화에 기인하여 과제가 될 수도 있다.
MEMS 디바이스의 몇몇 주요 특성은 감도, 대역폭, 선형성, 동적 범위, 최소 검출 가능 신호, 안정성, 크기 및 비용을 포함한다. MEMS 디바이스의 감도는 용량성 센서에서 캐패시턴스의 입력 물리적 현상(예를 들어, 시간 가변 압력) 유도 변화에 대한 출력 전압의 변화이다. 대역폭은 센서가 사용될 수 있는 주파수의 범위이다.
그러나, 용량성 마이크로폰의 다른 중요한 메트릭(metric)은 선형성이다. 센서의 선형성은 출력 대 입력 캘리브레이션 곡선이 얼마나 소정의 주파수에서 직선에 근사하는지의 척도이다. 입력 압력과 출력 전압 사이의 기울기는 해당 주파수에서 트랜스듀서의 감도를 제공한다. 높은 입력 진폭에서 트랜스듀서의 출력은 이상적인 직선으로부터 벗어난다. 선형 범위의 하한 및 상한은 센서 인터페이스 회로 및 센서의 모두에 의해 결정된다. 하한은 열적 노이즈, 1/f 노이즈 및 기계적 노이즈와 같은 시스템 노이즈에 의해 제한된다. 선형 범위의 상한은 스프링 강성과 같은 구조적 비선형성에 의해 또는 클립핑과 같은 회로 비선형성에 의해 결정된다.
용량성 트랜스듀서의 동적 범위는 선형 범위의 최대 및 최소 입력 신호의 비로서 정의된다. 이상적인 선형 곡선으로부터의 출력의 편차는 마이크로폰 출력의 왜곡을 유발한다. 시스템이 단일 주파수에서 여기될 때, 왜곡은 고정된 백분율만큼 출력이 선형성으로부터 벗어나게 하는 최소 입력 진폭으로서 컴퓨팅될 수도 있다.
따라서, 과제들 중 하나는 증가하는 비용 없이 더 양호한 기능성 및 신뢰성을 갖는 MEMS 디바이스 및 회로의 제조에 관련된다.
이들 및 다른 문제점은 본 발명의 예시적인 실시예에 의해 일반적으로 해결되거나 회피되고, 기술적 장점이 일반적으로 성취된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 디바이스는 제 1 플레이트와, 제 1 플레이트 위에 배치된 제 2 플레이트와, 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 배치된 제 1 가동 플레이트를 포함한다. MEMS 디바이스는 제 1 가동 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 배치된 제 2 가동 플레이트를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 센서 회로는 제 1 유형의 용량성 센서의 제 1 플레이트에 결합되도록 구성된 제 1 입력 바이어스 노드와 전압 소스 사이에 결합된 제 1 필터 회로를 포함한다. 센서 회로는 제 1 유형의 용량성 센서의 제 2 플레이트에 결합되도록 구성된 제 2 입력 바이어스 노드와 전압 소스 사이에 결합된 제 2 필터 회로를 더 포함한다. 용량성 센서는 제 2 유형의 제 1 플레이트에 용량성 결합된 제 1 유형의 제 1 플레이트 및 제 2 유형의 제 2 플레이트에 용량성 결합된 제 1 유형의 제 2 플레이트를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 디바이스를 형성하는 방법은 기판 내에 또는 위에 제 1 플레이트를 형성하는 단계와, 제 1 플레이트 위에 제 2 플레이트를 형성하는 단계를 포함한다. 제 1 가동 플레이트가 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 형성된다. 제 2 가동 플레이트가 제 1 가동 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 형성된다.
본 발명 및 그 장점의 더 완전한 이해를 위해, 첨부 도면과 함께 취한 이하의 설명을 이제 참조한다.
도 1은 종래의 MEMS 센서 회로를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 디바이스 및 프론트 엔드 회로를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포지티브 피드백을 갖는 MEMS 디바이스를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 네거티브 피드백을 갖는 MEMS 디바이스의 블록 다이어그램이다.
도 5a 및 도 5b는 바이어스가 고정 플레이트에 인가되고 반면에 가동 플레이트가 감지 플레이트를 형성하는 MEMS 디바이스의 대안적인 구현예를 도시하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 대안적인 실시예에 따른 용량성 포지티브 피드백을 포함하는 MEMS 회로를 도시하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 대안적인 실시예에 따른 용량성 네거티브 피드백을 포함하는 MEMS 회로를 도시하는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 대안적인 실시예에 따라 독립적으로 결합된 2개 초과의 가동 멤브레인을 포함하는 MEMS 회로를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 가동 플레이트 및 제 2 가동 플레이트의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 대안적인 MEMS 디바이스의 단면도이다.
도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 제조 스테이지 중에 MEMS 디바이스를 도시하는 도면이다.
다양한 도면에서 대응하는 도면 부호 및 기호는 일반적으로 달리 지시되지 않으면 대응 부분을 나타낸다. 도면은 실시예의 관련 양태를 명백히 도시하도록 도시되어 있으며 반드시 실제 축적대로 도시되어 있지는 않다.
다양한 실시예의 구성 및 사용이 이하에 상세히 설명된다. 그러나, 본 발명은 광범위한 특정 환경에서 구체화될 수 있는 다수의 적용 가능한 발명의 개념을 제공한다는 것이 이해되어야 한다. 설명된 특정 실시예는 단지 본 발명을 구성하고 사용하는 특정 방식의 예일 뿐이고, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
종래의 MEMS 센서 회로가 도 1에 도시된다. 도 1에 도시된 MEMS 디바이스(100)는 2개의 고정 백플레이트, 즉 제 1 고정 플레이트(101) 및 제 2 고정 플레이트(105)를 갖는 더블 백플레이트 디바이스이다. 가동 플레이트(102)가 제 1 및 제 2 고정 플레이트(101, 105) 사이에 배치된다. MEMS 디바이스(100)로부터의 출력은 제 1 및 제 2 이득 스테이지(60, 70) 내에 입력된다. 필터가 전압 소스와 MEMS 센서 사이에 도입될 수 있다.
이에 따라, 더블 백플레이트 MEMS 디바이스는 대향 방향들에서의 입사 압력에 기인하여 변화하는 2개의 캐패시터를 포함한다.
MEMS 제조 공차를 취급하고 상이한 출력 감도 사양을 지원하기 위해, 센서 회로는 단위(unity) 이외의 이득을 조정하는 능력을 제공해야 한다. 이득을 조정하기 위한 일 방법은 부가의 이득 스테이지를 제공하거나 소스 팔로워(source follower) 이외의 증폭기를 사용하는 것이다. 그러나, 이러한 기술은 증폭기의 노이즈를 증가시키고 또한 더 큰 전류 소비를 야기할 수 있다. 반전 증폭기(inverting amplifier)가 부가적으로 시스템의 선형성을 감소시킬 것이다.
이득을 조정하는 다른 방법은 멤브레인에서 전압 소스 또는 전위의 바이어스를 조정하는 것이다. 그러나, 이 방법은 단지 MEMS 디바이스에 의해 제공된 신호를 감소시키도록 적용될 수 있고(최적 바이어스 조건 하에서), 이는 따라서 최적 미만의 시스템 신호 대 노이즈비(SNR)를 야기한다. 게다가, 바이어스 전압은 동일한 방식으로(동일한 이득 팩터) 양 신호 경로 상에 작용한다. 따라서, 바이어스 전압을 조정하는 것은 2개의 신호 경로의 각각에 상이한 이득을 인가하여, 예를 들어 차등 신호를 최적화하거나 2개의 상이한 채널을 실현하기 위한 해결책을 제공하지 않는다.
본 발명의 실시예는 적어도 듀얼 다이어프램 디자인을 사용함으로써 MEMS 디바이스의 선형성을 손상하지 않고 이득을 향상시킨다(또는 그 반대도 마찬가지임). 본 발명의 다양한 실시예에서, MEMS 디바이스는 전력, 성능 및 비용 사이의 균형을 성취한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 디바이스 및 프론트 엔드 회로를 도시한다.
본 발명의 실시예는 선형성 및 이득을 상당히 향상시키기 위한 피드백을 갖는 더블 백플레이트 및 더블 다이어프램 MEMS 디바이스를 구현한다. 도 2를 참조하면, MEMS 디바이스(200)는 제 1 고정 플레이트(101), 제 2 고정 플레이트(105), 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103)를 포함한다. 일 실시예에서, 선형 판독 회로가 사용된다. 도시된 바와 같이, 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103)는 저임피던스 전압 소스에 결합되고, 반면에 제 1 고정 플레이트(101) 및 제 2 고정 플레이트(105)는 고임피던스로 감지된다. MEMS 디바이스(200)는 일정 충전 모드에서 동작되고 제 1 및 제 2 출력에서 출력 전압은 멤브레인 변위, 즉 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103) 각각의 변위에 비례한다.
본 발명의 다양한 실시예는 예를 들어 소스 팔로워 및 고전압 바이어싱 필터 주위에 패시브 피드백 기술을 설명하고 적용한다. 이러한 기술을 구현하기 위해, MEMS 디바이스(200)는 2개의 개별 전기 절연부, 즉 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103)를 포함한다. 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103)는 전기 절연되지만(직접 결합되거나 용량 결합되지 않음), 이들은 제 1 가동 플레이트(102)가 제 1 고정 플레이트(101)를 향해 이동할 때, 제 2 가동 플레이트(103)가 제 2 고정 플레이트(105)로부터 이격하여 이동하도록 기계적으로 결합된다. 달리 말하면, 제 1 가동 플레이트(102)는 제 2 가동 플레이트(103)와 단단히 결합된다. 따라서, 다양한 실시예에서, MEMS 디바이스(200)는 4개의 기능적으로 관련된 단자를 포함한다.
제 1 고정 플레이트(101) 및 제 2 고정 플레이트(105)는 단위 이득을 갖는 제 1 및 제 2 이득 스테이지(60, 70) 내에 투입되는 전하의 대응 변화로서 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103) 각각의 변위를 감지한다.
고전압 바이어싱 분기의 필터는 2개의 부분, 즉 제 1 필터 회로(11) 및 제 2 필터 회로(111)를 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 제 1 필터 회로(11) 및 제 2 필터 회로(111)는 상이한 저역 통과 필터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 필터 회로(11)는 제 1 용량성 필터(20)를 갖는 제 1 저항(10)을 포함할 수 있고, 제 2 필터 회로(111)는 제 2 저항(110) 및 제 2 용량성 필터(120)를 포함할 수 있다. 특히, 2개의 개별 경로에 기인하여, 제 1 고정 플레이트(101) 및 제 2 고정 플레이트(105)에서의 응답은 독립적으로 조정될 수도 있다. 예를 들어, 양 경로의 이득은 유사한 레벨로 조정될 수 있다. 유리하게는, 본 실시예는 최소 전력 소비를 필요로 한다.
다양한 실시예에서, 제 1 저항(10) 및 제 2 저항(110)은 선형 다이오드, 비선형 다이오드 및/또는 금속 절연체 반도체 트랜지스터(역으로 동작함)로부터 형성될 수 있다. 유사하게, 제 1 용량성 필터(20) 및 제 2 용량성 필터(120)는 금속 절연체 반도체 캐패시터를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 제 1 저항(10), 제 1 용량성 필터(20), 제 2 저항(110) 및 제 2 용량성 필터(120)의 값들은 프로그램 가능할 수도 있다. 예를 들어, 이들 값은 제조 후에 초기 공장 시험 중에 프로그램될 수도 있다. 하나 이상의 실시예에서, 피드백 루프는 ASIC 칩의 부분으로서 구현될 수도 있고, 반면에 MEMS 디바이스(200)는 MEMS 웨이퍼에 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 피드백 루프의 구성요소들의 일부는 MEMS 웨이퍼 내에 구현될 수 있다.
감지 회로(35)는 다른 고임피던스 감지 회로에 비교하여 그 우수한 노이즈 성능을 위해 제 1 이득 스테이지(60) 및 제 2 이득 스테이지(70)를 포함하는 소스 팔로워 회로를 갖고 구현될 수 있다. 제 1 이득 스테이지(60) 및 제 2 이득 스테이지(70)의 각각은 증폭을 포함하지 않을 수 있는데, 즉 단위에 동일한 이득을 포함할 수 있다. 소스 팔로워 회로의 단점은 프로그램 가능 이득을 제공할 수 없다는 것이지만 유리하게는 이득은 (이상적으로) 긴밀하게 제어될 수 있는 단위이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포지티브 피드백을 갖는 차등 마이크로폰을 도시한다.
도 3은 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 포지티브 피드백 루프를 통한 향상 이득을 도시한다. 본 실시예에서, 포지티브 피드백은 이득 스테이지의 출력으로부터 가동 플레이트로, 예를 들어 제 1 이득 스테이지(60)의 출력과 제 1 가동 플레이트(102) 사이의 제 1 피드백 루프 및 제 2 이득 스테이지(70)의 출력과 제 2 가동 플레이트(103) 사이의 제 2 피드백 루프로 인가된다. 특히, 2개의 개별 피드백 루프에 기인하여, 제 1 고정 플레이트(101) 및 제 2 고정 플레이트(105)에서의 대응 응답은 독립적으로 조정될 수 있다. 또한, 출력으로부터 필터 바이어스 노드로 포지티브 피드백을 인가함으로써, 이용 가능한 출력 신호는 제 1 및 제 2 이득 스테이지(60, 70)가 단위 이득을 가질 수 있더라도 부스트된다.
다양한 실시예에서, 이득 향상은 능동 회로 없이 그리고 상당한 노이즈 및 전력 페널티 없이 포지티브 피드백을 사용하여 실현된다. 본 실시예에서, 제 1 이득 스테이지(60)에서의 이득(A60)은 대략 이하와 같이 제공된다(용량성 필터의 캐패시턴스가 MEMS 디바이스(200)의 플레이트들 사이의 가변 캐패시턴스보다 훨씬 큰 것으로 가정함): A60 = 1 + C130/C120, 여기서 C130은 제 1 캐패시터(130)의 캐패시턴스이고, C120은 제 1 용량성 필터(120)의 캐패시턴스이다. 유사하게, 제 2 이득 스테이지(70)에서의 이득(A70)은 대략 이하와 같이 제공된다: A70 = 1 + C140/C20, 여기서 C140은 제 2 캐패시터(140)의 캐패시턴스이고, C20은 제 2 용량성 필터(20)의 캐패시턴스이다. 몇몇 실시예에서, 제 1 캐패시터(130)의 캐패시턴스 및 제 2 캐패시터(140)의 캐패시턴스는 대략 동일할 수 있다. 유사하게, 제 1 용량성 필터(120)의 캐패시턴스는 제 2 용량성 필터(20)의 캐패시턴스와 동일할 수 있다.
도 4는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 네거티브 피드백을 갖는 차등 MEMS 센서의 블록 다이어그램이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에서, 이득 스테이지의 출력은 MEMS 디바이스(200)의 대향 가동 플레이트 노드에 결합된다. 이득이 포지티브 피드백을 갖고 증가되는 이전의 실시예와는 달리, 본 실시예는 네거티브 피드백을 사용하여 감쇠를 구현한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 캐패시터(140)는 제 1 가동 플레이트(102)에 결합되고, 제 1 캐패시터(130)는 제 2 가동 플레이트(103)에 결합된다.
본 실시예에서, 제 1 이득 스테이지(60)에서의 이득(A60)은 대략 이하와 같이 제공된다(용량성 필터의 캐패시턴스가 MEMS 디바이스(200)의 플레이트들 사이의 가변 캐패시턴스보다 훨씬 더 큰 것으로 가정함): A60 = 1 - C130/C20, 제 2 이득 스테이지(70)에서의 이득(A70)은 대략 이하와 같이 제공된다: A70 = 1 - C140/C120. 따라서, 본 실시예는 네거티브 이득을 생성한다.
다양한 실시예에서, MEMS 디바이스(200)의 구조체는 가동 멤브레인이 서로로부터 전기적으로 격리되지만 독립적으로 바이어싱되어 패시브 피드백 구조체 및 용량성 피드백을 갖는 이득 및 감쇠 조정을 허용하는 차등 토폴로지와 함께 사용될 수 있게 하는 적어도 2개의 가동 멤브레인으로 단일 가동 멤브레인으로부터 변형된다.
도 5a 내지 도 7b는 도 2 내지 도 4에 설명된 회로의 대안적인 구현을 도시한다.
도 5a는 가동 플레이트가 감지되어 추가의 프로세싱을 위해 이득 스테이지에 결합되는 동안 바이어스가 고정 플레이트에 인가되는 MEMS 디바이스(200)의 대안적인 구현예를 도시한다. 본 실시예에서, 전압 바이어스는 제 1 저항(100)을 포함하는 제 1 필터 및 제 1 용량성 필터(120)를 통해 제 1 고정 플레이트(101)에 인가되고 제 2 저항(10) 및 제 2 용량성 필터(20)를 포함하는 제 2 필터를 통해 제 2 고정 플레이트(105)에 인가된다. 도 2와 관련하여 설명된 이전의 실시예에서와 같이, 제 1 고정 플레이트(101) 및 제 2 고정 플레이트(105)에 결합된 노드에서의 바이어스 신호는 필터를 사용하여 독립적으로 변경된다.
도 5b는 단일 전압 소스를 사용하는 대안적인 실시예를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 대안적인 실시예에 따른 용량성 포지티브 피드백을 포함하는 MEMS 회로를 도시한다.
도 3을 사용하여 설명된 실시예에서와 같이, 도 6a를 참조하면, 제 1 캐패시터(130) 및 제 2 캐패시터(140)는 제 1 고정 플레이트(101) 및 제 2 고정 플레이트(105)에 결합된 노드에서 바이어스 신호를 독립적으로 변경하는 것을 돕기 위해 2개의 독립적인 포지티브 피드백 루프를 형성하는데 사용된다. 본 실시예는 제 1 및 제 2 이득 스테이지(60, 70)의 출력에서 포지티브 이득을 구현한다. 유사하게, 도 6b에서, 제 1 캐패시터(130)는 제 1 가동 플레이트(102)에 결합되고, 반면에 제 2 캐패시터(140)는 제 2 가동 플레이트(130)에 결합되어 포지티브 이득을 제공한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 대안적인 실시예에 따른 용량성 네거티브 피드백을 포함하는 MEMS 회로를 도시한다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 도 4에 설명된 것과 유사한 피드백을 구현한다. 제 1 캐패시터(130)는 제 2 고정 플레이트(105)에 결합되고, 제 2 캐패시터(140)는 제 1 고정 플레이트(101)에 결합되어 이에 의해 독립적인 네거티브 피드백 루프를 생성한다. 유사하게, 도 7b에서, 제 1 캐패시터(130)는 제 2 가동 플레이트(103)에 결합되고, 반면에 제 2 캐패시터(140)는 제 1 가동 플레이트(102)에 결합되어 네거티브 피드백을 제공한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 대안적인 실시예에 따라 독립적으로 결합된 2개 초과의 가동 멤브레인을 포함하는 MEMS 회로를 도시한다. 도 8b는 도 8a에 도시된 MEMS 디바이스의 확대도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 가동 질량체는 이전의 실시예에 설명된 바와 같이 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103)를 포함한다. 또한, 가동 질량체는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 제 3 가동 플레이트(104) 및 제 4 가동 플레이트(106)를 포함한다. 제 3 가동 플레이트(104)는 제 3 고정 플레이트(108)에 용량성 결합되고, 반면에 제 4 가동 플레이트(106)는 제 4 고정 플레이트(109)에 용량성 결합된다. 각각의 가동 플레이트는 개별의 독립적인 필터 회로를 사용하여 결합될 수 있다. 예를 들어, 일 경우에, 제 3 가동 플레이트(104)는 제 3 저항(215) 및 제 3 캐패시터(225)를 포함하는 필터를 통해 제 2 전압 소스에 결합될 수 있고, 제 4 가동 플레이트(106)는 제 4 저항(310) 및 제 4 캐패시터(320)를 포함하는 다른 필터를 통해 제 2 전압 소스에 결합될 수 있다. 제 3 고정 플레이트(108) 및 제 4 고정 플레이트(109)의 출력은 대응 이득 스테이지(60', 70')에 결합될 수 있다.
또한, 예시로서, 도 8b에서, 제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103) 뿐만 아니라 제 1 및 제 2 고정 플레이트(101, 105)는 일 실시예에서 상이한 치수를 갖는 것으로 나타나 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 이를 사용하여 공통 모드 노이즈가 차감될 수도 있는 향상된 이득을 갖는 차등 용량성 마이크로폰을 설명한다. 이러한 차등 용량성 마이크로폰은 예를 들어 여분의 캐패시터에 기인하는 더 높은 감도 및 더 높은 제어 가능한 바이어스 전압 및 더 양호한 선형성을 갖는 다른 마이크로폰보다 양호하게 수행할 수도 있다.
다양한 실시예에서, 도 2 내지 도 8에 도시된 MEMS 회로는 마이크로폰, 발진기, 공진기, 기계적, 압력 센서, 모션 센서 등을 포함하는 임의의 MEMS 디바이스를 포함할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 단면도를 도시한다.
다양한 실시예에서, 도 9는 도 2 내지 도 8b에 설명된 MEMS 회로의 실시예를 도시하는 MEMS 디바이스를 도시한다. 도 9를 참조하면, MEMS 디바이스(200)는 이면 캐비티(230)를 포함하는 기판(210)을 포함한다. 이면 캐비티(230)는 기판(210)의 이면으로부터 기판(210)의 정면으로 연속적으로 연장한다.
제 1 고정 플레이트(101) 및 제 2 고정 플레이트(105)는 이면 캐비티(230) 상에 배치된다. 고정 플레이트는 또한 백플레이트라 칭할 수도 있다.
하나 이상의 실시예에서, MEMS 디바이스는 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 1 가동 플레이트(102)로부터 이격된 제 2 가동 플레이트(103)를 포함하는 멤브레인층을 포함하고, 이들 가동 플레이트들은 모두 기판(210) 위에 배치된다. 멤브레인층은 멤브레인층 및 고정 플레이트의 각각을 위한 개별 지지 구조체를 또한 포함할 수 있는 지지 구조체(220)에 의해 기판(210) 위에 유지될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103)는 원형이다.
부가적으로, 제 1 캐비티(250)가 제 1 고정 플레이트(101)와 제 1 가동 플레이트(102) 사이에 배치되고, 반면에 제 2 캐비티(240)가 제 2 고정 플레이트(105)와 제 2 가동 플레이트(103) 사이에 배치된다. 따라서, 제 1 및 제 2 가동 플레이트는 주연 영역을 따라 고정되지만 다르게는 자유롭게 현수된다. 제 1 캐비티(240) 및 제 2 캐비티(250)의 존재는 제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103)가 자유롭게 이동하게 한다.
다양한 실시예에서, 제 1 가동 플레이트(102)는 제 2 가동 플레이트(103)로부터 전기적으로 격리된다. 하나 이상의 실시예에서, 제 1 가동 플레이트(102)는 제 2 가동 플레이트(103)에 용량성 결합되지 않는데, 즉 용량성 결합은 최소화되거나 본질적으로 제로이다. 이에 따라, 중간층(260)은 절연 재료, 예를 들어 저-k 유전 재료로 제조되어 용량성 결합을 방지할 수 있다.
다양한 실시예에서, 제 1 가동 플레이트(102), 제 2 가동 플레이트(103) 및 중간층(260)은 이들의 함께 발진하도록 일체형 유닛으로서 기계적으로 결합되거나 연결된다. 따라서, 제 1 가동 플레이트(102)가 제 1 고정 플레이트(101)를 향해 이동할 때, 동시에 제 2 가동 플레이트(103)가 제 2 고정 플레이트(105)로부터 이격하여 이동된다.
제 1 및 제 2 고정 플레이트(101, 105)는 멤브레인층이 멤브레인층 상에 고착하는 것을 방지하기 위해 멤브레인층에 대면하는 측면 상에 복수의 범프를 또한 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 플레이트(101, 105)는 복수의 구멍(170)을 또한 포함할 수 있다. 복수의 구멍(170)은 에칭액의 통과를 위한 구멍을 제공함으로써 내부 캐비티의 제조 중에 사용될 수 있다. 부가적으로, 복수의 구멍(170)은 멤브레인층의 진동 중에 공기 통과를 제공할 수 있어, 따라서 댐핑 효과를 최소화한다. 예를 들어, 복수의 구멍(170)에 기인하여, 제 1 및 제 2 고정 플레이트(101, 105)는 입사 음압에 (덜) 민감하다. 대조적으로, 제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103)는 스프링을 통해 기판(210)에 효과적으로 부착되고, 따라서 입사 음압으로 진동하고, MEMS 디바이스(200)는 밀봉 챔버 내에 봉입될 수 있다.
제 1 접점(45)이 제 1 고정 플레이트(101)를 전기적으로 결합하기 위해 지지 구조체(220)의 상부면에 형성될 수 있다. 부가적으로, 제 2 접점(55), 제 3 접점(65) 및 제 4 접점(75)은 제 1 가동 플레이트(102), 제 2 가동 플레이트(103) 및 제 2 고정 플레이트(105)를 각각 전기적으로 결합하는데 사용될 수 있다. 이에 따라, 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103)는 상이한 전위 노드에 결합될 수 있지만, 이들은 하나의 기계적 질량체 유닛으로서 함께 이동한다.
다양한 실시예에서, 제 2 접점(55)의 위치는 용량성 결합을 방지하기 위해 가능한 한 많이 제 3 접점(65)으로부터 이격하여 선택된다. 다양한 실시예에서, 중간층(260)은 예를 들어 저응력 비도전성층이 되도록 설계되기 때문에, 멤브레인 시스템의 기계적 거동에 영향을 미치지 않도록 구성된다. 다른 대안적인 실시예에서, 중간층(260)은 단일층 멤브레인에 비교하여 멤브레인 시스템의 강인성을 향상시키는데 사용된다. 2개의 도전층, 즉 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103)는 다양한 실시예에서 동일한 재료 또는 치수가 아닐 수도 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 가동 플레이트 및 제 2 가동 플레이트의 평면도를 도시한다.
다양한 실시예에서, 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103)는 용량성 결합을 최소화하도록 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 가동 플레이트(102)의 도전성 부분과 제 2 가동 플레이트(103)의 제 1 가동 플레이트(102)의 도전성 부분 사이의 중첩부가 최소화된다.
예를 들어, 도 10a는 도전성 영역과 절연 영역을 교대로 갖는 제 1 가동 플레이트(102)를 도시한다. 예를 들어, 음영 박스(A11)는 도전성 영역을 포함하고, 반면에 비-음영 박스(A21)는 절연 영역을 포함한다.
대조적으로, 도 10b는 제 1 가동 플레이트(102) 바로 아래에 있는 제 2 가동 플레이트(103)의 대응 영역을 도시한다. 도 10a에서와 같이, 도 10b에서, 비-음영 박스(A11)는 절연 영역을 포함하고, 반면에 음영 박스(A21)는 도전성 영역을 포함한다. 따라서, 제 2 가동 플레이트(103) 내의 패턴은 제 1 가동 플레이트(102) 내의 패턴의 역이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 대안적인 MEMS 디바이스를 도시한다.
본 실시예에서, 제 1 가동 플레이트(102)와 제 2 가동 플레이트(103) 사이의 용량성 결합은 공기 간극 또는 복수의 소형 캐비티를 도입함으로써 최소화된다. 제 1 가동 플레이트(102)는 지지 기둥인 링크 장치(270)를 사용하여 제 2 가동 플레이트(103)와 기계적으로 여전히 단단히 결합된다.
도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 제조 스테이지 중에 MEMS 디바이스를 도시한다.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 구조체의 제 1 고정 플레이트를 형성한 후에 반도체 기판을 도시한다.
도 12a는 기판(210) 위에 형성된 지지 구조체(220)를 도시한다. 기판(210)은 다양한 실시예에서 반도체 기판일 수 있다. 기판(210)은 몇몇 실시예에서 반도체 벌크 기판 또는 절연체 기판 상의 반도체일 수 있다. 기판(210)의 몇몇 예는 벌크 모노-다결정질 실리콘 기판(또는 그 위에 성장된 또는 다른 방식으로 그 내부에 형성된 층), {100} 실리콘 웨이퍼 상의 {110} 실리콘의 층, 실리콘-온-절연체(SOI) 웨이퍼의 층, 또는 게르마늄-온-절연체(GeOI) 웨이퍼의 층을 포함한다. 다양한 실시예에서, 기판(210)은 블랭킷 에피택셜층을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 기판(210)은 실리콘 웨이퍼, 게르마늄 웨이퍼일 수 있고, 또는 인듐 안티몬화물, 인듐 비화물, 인듐 인화물, 갈륨 질화물, 갈륨 비화물, 갈륨 안티몬화물 또는 이들의 조합을 포함하는 화합물 반도체 기판일 수 있다. 일 실시예에서, 기판(210)은 실리콘 웨이퍼 상에 성장된 갈륨 질화물과 같은 헤테로에피택셜층을 포함할 수 있다.
지지 구조체(220)는 다양한 실시예에서 절연층을 포함한다. 지지 구조체(220)는 일 실시예에서 질화물층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 지지 구조체(220)는 산화물층을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 지지 구조체(220)는 열 산화, 질화에 의해, 화학 기상 증착, 플라즈마 기상 증착 및/또는 스핀-온 프로세스와 같은 기상 증착 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 지지 구조체(220)는 상이한 프로세싱의 스테이지에서 증착된 다수의 층을 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 제 2 고정 플레이트(105)는 기판(210) 위에 제조된다. 제 2 고정 플레이트(105)는 일 실시예에서 폴리실리콘층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리실리콘의 하나 이상의 층이 증착되고 패터닝되어 제 2 고정 플레이트(105)를 형성할 수 있다.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 구조체의 가동 멤브레인층을 형성한 후에 반도체 기판을 도시한다.
제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103)는 다음에 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103)는 순차적으로 패터닝되고, 예를 들어 제 2 가동 플레이트(103)가 증착되고 패터닝되는데, 이는 제 1 가동 플레이트(102)의 증착 및 패터닝으로 이어진다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103)는 순차적으로 증착되고 양 층을 증착한 후에 차례로 패터닝될 수 있다.
제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103)는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103)는 비정질 실리콘층을 포함한다. 대안적인 실시예에서, 제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103)는 도전층을 포함한다. 제 1 및 제 2 가동 플레이트(102, 103)는 중간층과 함께 다양한 실시예에서 약 100 ㎚ 내지 약 2000 ㎚의 두께를 가질 수도 있다. 하나 이상의 실시예에서, MEMS 디바이스의 가동부의 총 두께는 약 200 ㎚ 내지 약 1000 ㎚의 두께를 갖는다.
중간층(260)의 층이 제 1 가동 플레이트(102)를 증착하기 전에 제 2 가동 플레이트(103)를 증착한 후에 선택적으로 증착되어 패터닝될 수도 있다. 지지 구조체(220)의 다른 층이 또한 증착되고 패터닝될 수 있다.
도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 구조체의 상부 고정 플레이트를 형성한 후에 반도체 기판을 도시한다.
도 12c에 도시된 바와 같이, 제 1 고정 플레이트(101)가 가동 멤브레인층 상에 형성된다. 제 1 고정 플레이트(101)는 증착되고 패터닝될 수 있다. 일 실시예에서, 폴리실리콘의 하나 이상의 층이 증착되고 패터닝될 수 있다. 지지 구조체(220)의 다른층이 일 실시예에서 제 1 고정 플레이트(101)를 형성한 후에 증착되고 평탄화될 수도 있다.
도 12d는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 구조체의 정면 프로세싱 후에 반도체 기판을 도시한다.
접점이 기판(210), 제 1 고정 플레이트(101), 제 2 고정 플레이트(105), 제 1 가동 플레이트(102) 및 제 2 가동 플레이트(103)를 접촉하기 위해 형성될 수 있다. 접점은 지지 기판(230)을 마스킹하고 패터닝한 후에 형성될 수 있다.
정면은 보호층(280)을 형성함으로써 후속의 이면 프로세싱 중에 보호될 수도 있다. 다양한 실시예에서, 보호층(280)은 질화실리콘 또는 산화실리콘을 포함할 수 있다.
도 12e는 본 발명의 실시예에 따른 캐비티를 형성한 후에 MEMS 디바이스를 도시한다.
이면 프로세싱이 도 12e로부터 계속되어 이면 캐비티(230)를 형성한다. 기판(210)은 반전되거나 상하 전복되어 플립되어 이면을 노출시킨다. 다음에, 레지스트가 노출된 이면 상에 증착되어 패터닝되고(도시 생략), MEMS 디바이스 영역 내의 기판(210)의 부분이 노출된다. 노출된 기판(210)은 지지 구조체(220)의 영역이 노출될 때까지 에칭된다.
다양한 실시예에서, 기판(210)은 보쉬 프로세스(Bosch Process)를 사용하여 또는 하드 마스크층을 증착하고 수직 반응성 이온 에칭 프로세스를 사용하여 기판(210)을 에칭함으로써 에칭될 수도 있다. 일 실시예에서, 단지 레지스트 마스크만이 사용된다. 레지스트 버젯(budget)이 충분하지 안으면, 하드 마스크 및 수직 반응성 이온 에칭이 평활한 측벽을 성취하는데 사용될 수도 있다. 그러나, 이 통합 방안은 남아 있는 하드 마스크 잔류물의 제거를 필요로 한다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 보쉬 프로세스는 부가의 하드 마스크 없이 사용될 수도 있다.
보쉬 프로세스에서, 등방성 플라즈마 에칭 단계 및 패시베이션층 증착 단계가 교대된다. 에칭/증착 단계는 보쉬 프로세스 중에 다수회 반복된다. 플라즈마 에칭은 예를 들어 플라즈마에서 황 헥사플루오라이드[SF6]를 사용하여 수직으로 에칭하도록 구성된다. 패시베이션층은 예를 들어 소스 가스로서 옥타-플루오로-사이클로부탄을 사용하여 증착된다. 각각의 개별 단계는 수초 이하 동안 턴온될 수 있다. 패시베이션층은 기판(210)을 보호하고 추가의 에칭을 방지한다. 그러나, 플라즈마 에칭 단계 중에, 기판에 충돌하는 방향성 이온은 트렌치의 저부에서(그러나, 측면을 따르지는 않음) 패시베이션층을 제거하고 에칭이 계속된다. 보쉬 프로세스는 지지 구조체(220)가 노출될 때 정지된다. 보쉬 프로세스는 스캘럽된 측벽을 생성한다.
다음, 예를 들어 도 8을 참조하면, 노출된 지지 구조체(220)의 영역은 예를 들어 습식 에칭 화학을 사용하여 제거되어 제 1 캐비티(240) 및 제 2 캐비티(250)를 형성한다. 습식 에칭은 하나 이상의 실시예에서 선택적일 수도 있다. 릴리즈 에칭이 다양한 실시예에서, 기판(210)의 정면 및/또는 이면으로부터 수행될 수 있다. 후속의 프로세싱은 종래의 MEMS 프로세싱 중에 사용된 바와 같이 계속될 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 설명은 한정의 개념으로 해석되도록 의도된 것은 아니다. 예시적인 실시예의 다양한 변형 및 조합, 뿐만 아니라 본 발명의 다른 실시예가 상세한 설명을 참조할 때 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 예시로서, 도 2 내지 도 12에 설명된 실시예는 대안적인 실시예에서 서로 조합될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 임의의 이러한 변형 또는 실시예를 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명 및 그 장점이 상세하게 설명되었지만, 다양한 변화, 치환 및 변경이 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 여기서 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 다수의 특징, 기능, 프로세스 및 재료는 본 발명의 범주 내에 잔류하면서 변경될 수도 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 즉시 이해될 수 있을 것이다.
더욱이, 본 출원의 범주는 본 명세서에 설명된 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계의 특정 실시예에 한정되도록 의도된 것은 아니다. 당 기술 분야의 숙련자가 본 발명의 개시 내용으로부터 즉시 이해할 수 있는 바와 같이, 본 명세서에 설명된 대응 실시예와 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 실질적으로 동일한 결과를 성취하는 현존하는 또는 이후에 개발될 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계가 본 발명에 따라 이용될 수도 있다. 이에 따라, 첨부된 청구범위는 이러한 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 이들의 범주 내에 포함하도록 의도된다.
10: 제 1 저항 20: 제 2 저항
100: MEMS 디바이스 101: 제 1 고정 플레이트
102: 제 1 가동 플레이트 103: 제 2 가동 플레이트
105: 제 2 고정 플레이트 110: 제 2 저항
120: 제 2 용량성 필터 200: MEMS 디바이스

Claims (28)

  1. 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 디바이스에 있어서,
    제 1 플레이트와,
    상기 제 1 플레이트 위에 배치된 제 2 플레이트와,
    상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이에 배치된 제 1 가동(moveable) 플레이트와,
    상기 제 1 가동 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이에 배치된 제 2 가동 플레이트를 포함하되,
    상기 제 1 가동 플레이트는 상기 제 2 가동 플레이트에 단단히 결합되고(rigidly coupled), 상기 제 1 가동 플레이트는 상기 제 2 가동 플레이트와의 용량성 결합으로부터 차폐되도록 구성되는
    MEMS 디바이스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트 아래에 배치된 저부 캐비티(bottom cavity)와,
    상기 제 1 플레이트와 상기 제 1 가동 플레이트 사이에 배치된 제 1 캐비티와,
    상기 제 2 플레이트와 상기 제 2 가동 플레이트 사이에 배치된 제 2 캐비티를 더 포함하는
    MEMS 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가동 플레이트는 상기 제 2 가동 플레이트와는 상이한 전위 노드(potential node)에 결합되도록 구성되는
    MEMS 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가동 플레이트는 제 1 필터를 통해 전압 소스에 결합되도록 구성되고, 상기 제 2 가동 플레이트는 제 2 필터를 통해 상기 전압 소스에 결합되도록 구성되는
    MEMS 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 필터 및 상기 제 2 필터는 상이한 RC 필터를 포함하는
    MEMS 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트는 제 1 고정 플레이트이고, 상기 제 2 플레이트는 제 2 고정 플레이트인
    MEMS 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 고정 플레이트는 제 1 필터를 통해 전압 소스에 결합되도록 구성되고, 상기 제 2 고정 플레이트는 제 2 필터를 통해 상기 전압 소스에 결합되도록 구성되는
    MEMS 디바이스.
  10. 제 8 항에 있어서,
    제 3 가동 플레이트 및 제 4 가동 플레이트와,
    제 3 고정 플레이트 및 제 4 고정 플레이트를 더 포함하되,
    상기 제 3 가동 플레이트는 상기 제 3 고정 플레이트에 용량성 결합되고, 상기 제 4 가동 플레이트는 상기 제 4 고정 플레이트에 용량성 결합되는
    MEMS 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 가동 플레이트는 제 1 필터를 통해 제 1 전압 소스에 결합되도록 구성되고, 상기 제 2 가동 플레이트는 제 2 필터를 통해 상기 제 1 전압 소스에 결합되도록 구성되고, 상기 제 3 가동 플레이트는 제 3 필터를 통해 제 2 전압 소스에 결합되도록 구성되고, 상기 제 4 가동 플레이트는 제 4 필터를 통해 상기 제 2 전압 소스에 결합되도록 구성되는
    MEMS 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 필터 및 상기 제 2 필터는 상이한 RC 필터를 포함하고, 상기 제 3 필터 및 상기 제 4 필터는 상이한 RC 필터를 포함하는
    MEMS 디바이스.
  13. 센서 회로에 있어서,
    용량성 센서의 제 1 유형의 제 1 플레이트에 결합되도록 구성된 제 1 입력 바이어스 노드와 전압 소스 사이에 결합된 제 1 필터 회로와,
    상기 용량성 센서의 제 1 유형의 제 2 플레이트에 결합되도록 구성된 제 2 입력 바이어스 노드와 상기 전압 소스 사이에 결합된 제 2 필터 회로를 포함하되,
    상기 제 2 필터 회로는 상기 제 1 필터 회로와 상이하고,
    상기 용량성 센서는 제 2 유형의 제 1 플레이트에 용량성 결합된 제 1 유형의 제 1 플레이트 및 제 2 유형의 제 2 플레이트에 용량성 결합된 제 1 유형의 제 2 플레이트를 포함하는
    센서 회로.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 필터 회로는 상기 전압 소스와 상기 제 1 입력 바이어스 노드 사이에 결합된 제 1 저항 및 고정 전위와 상기 제 1 입력 바이어스 노드 사이에 결합된 제 1 캐패시터를 포함하고, 상기 제 2 필터 회로는 상기 전압 소스와 상기 제 2 입력 바이어스 노드 사이에 결합된 제 2 저항 및 상기 고정 전위와 상기 제 2 입력 바이어스 노드 사이에 결합된 제 2 캐패시터를 포함하는
    센서 회로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 저항은 다이오드 또는 금속 절연체 반도체 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 캐패시터는 금속 절연체 반도체 캐패시터를 포함하는
    센서 회로.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 유형의 제 1 플레이트는 상기 제 1 유형의 제 2 플레이트에 단단히 결합되는
    센서 회로.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 용량성 센서는 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 마이크로폰을 포함하는
    센서 회로.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 유형의 제 1 플레이트는 제 1 가동 플레이트이고, 상기 제 1 유형의 제 2 플레이트는 제 2 가동 플레이트이고, 상기 제 2 유형의 제 1 플레이트는 제 1 고정 플레이트이고, 상기 제 2 유형의 제 2 플레이트는 제 2 고정 플레이트인
    센서 회로.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 용량성 센서의 상기 제 1 고정 플레이트에 결합되도록 구성된 제 1 출력 바이어스 노드에 결합된 입력 노드를 포함하는 제 1 증폭기와,
    상기 용량성 센서의 상기 제 2 고정 플레이트에 결합되도록 구성된 제 2 출력 바이어스 노드에 결합된 입력 노드를 포함하는 제 2 증폭기를 더 포함하는
    센서 회로.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 입력 바이어스 노드와 상기 제 1 증폭기의 출력 노드 사이에 결합된 제 1 피드백 캐패시터와,
    상기 제 2 입력 바이어스 노드와 상기 제 2 증폭기의 출력 노드 사이에 결합된 제 2 피드백 캐패시터를 더 포함하는
    센서 회로.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 입력 바이어스 노드와 상기 제 1 증폭기의 출력 노드 사이에 결합된 제 1 피드백 캐패시터와,
    상기 제 1 입력 바이어스 노드와 상기 제 2 증폭기의 출력 노드 사이에 결합된 제 2 피드백 캐패시터를 더 포함하는
    센서 회로.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 유형의 제 1 플레이트는 제 1 고정 플레이트이고, 상기 제 1 유형의 제 2 플레이트는 제 2 고정 플레이트이고, 상기 제 2 유형의 제 1 플레이트는 제 1 가동 플레이트이고, 상기 제 2 유형의 제 2 플레이트는 제 2 가동 플레이트인
    센서 회로.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 용량성 센서의 상기 제 1 가동 플레이트에 결합되도록 구성된 제 1 출력 바이어스 노드에 결합된 입력 노드를 포함하는 제 1 증폭기와,
    상기 용량성 센서의 상기 제 2 가동 플레이트에 결합되도록 구성된 제 2 출력 바이어스 노드에 결합된 입력 노드를 포함하는 제 2 증폭기를 더 포함하는
    센서 회로.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 증폭기의 입력 노드와 상기 제 1 증폭기의 출력 노드 사이에 결합된 제 1 피드백 캐패시터와,
    상기 제 2 증폭기의 입력 노드와 상기 제 2 증폭기의 출력 노드 사이에 결합된 제 2 피드백 캐패시터를 더 포함하는
    센서 회로.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 증폭기의 입력 노드와 상기 제 1 증폭기의 출력 노드 사이에 결합된 제 1 피드백 캐패시터와,
    상기 제 1 증폭기의 입력 노드와 상기 제 2 증폭기의 출력 노드 사이에 결합된 제 2 피드백 캐패시터를 더 포함하는
    센서 회로.
  26. 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 디바이스를 형성하는 방법에 있어서,
    기판 내에 또는 상기 기판 위에 제 1 플레이트를 형성하는 단계와,
    상기 제 1 플레이트 위에 제 2 플레이트를 형성하는 단계와,
    상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이에 제 1 가동 플레이트를 형성하는 단계와,
    상기 제 1 가동 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이에 제 2 가동 플레이트를 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 제 1 가동 플레이트는 상기 제 2 가동 플레이트에 단단히 결합되고(rigidly coupled), 상기 제 1 가동 플레이트는 상기 제 2 가동 플레이트와의 용량성 결합으로부터 차폐되도록 구성되는
    MEMS 디바이스 형성 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 가동 플레이트 및 상기 제 2 가동 플레이트는 동일한 가동 질량체(mass)의 부분으로서 형성되는
    MEMS 디바이스 형성 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트 아래에서 기판 내에 저부 캐비티를 형성하는 단계와,
    상기 제 1 플레이트와 제 1 가동 플레이트 사이에 제 1 캐비티를 형성하는 단계와,
    상기 제 2 플레이트와 제 2 가동 플레이트 사이에 제 2 캐비티를 형성하는 단계를 더 포함하는
    MEMS 디바이스 형성 방법.
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