KR20190013658A - Mems 센서, mems 센서를 제공하는 방법 및 mems 센서를 동작시키는 방법 - Google Patents

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Abstract

MEMS 센서는, 가동 전극 및 가동 전극에 대향 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 장치를 포함한다. MEMS 센서는, 고정자 전극에 접속되며 고정자 전극에 제 1 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 제 1 바이어스 전압원을 포함한다. MEMS 센서는, 용량성 커플링에 의해 고정자 전극에 접속되고 제 2 바이어스 전압원을 포함하는 공통-모드 판독 회로 － 상기 제 2 바이어스 전압원은 상기 고정자 전극에서 멀어지는 방향을 향하는 상기 용량성 커플링의 측면에 제 2 바이어스 전압을 인가하도록 구성됨 － 를 더 포함한다.

Description

MEMS 센서, MEMS 센서를 제공하는 방법 및 MEMS 센서를 동작시키는 방법{MEMS SENSORS, METHODS FOR PROVIDING SAME AND METHOD FOR OPERATING A MEMS SENSOR}
본 발명은 MEMS 센서, 구체적으로는 예를 들어 MEMS 마이크로폰 또는 MEMS 압력 센서와 같이 유체와 상호 작용하는 MEMS 센서에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 유형의 MEMS 센서를 제공하는 방법 및 MEMS 센서를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 MEMS 마이크로폰의 견고한 판독(robust read-out)을 설명한다.
MEMS 센서는 센서 기반 측정을 수행하기 위해 다양한 물리적 효과를 활용할 수 있다. 그 일 예는, 예를 들어 유체, 즉, 액체 및/또는 가스와의 접촉으로 인한 멤브레인의 편향(deflection)이다. 이러한 유형의 MEMS 센서는 반도체 기술에 기초하여 형성될 수 있는데, 즉, 이들은 예를 들어 실리콘 및/또는 갈륨 비소와 같은 반도체 재료를 포함할 수 있다. 또한, 대응하는 기능화 및/또는 패시베이션을 가능하게 하는 추가 재료, 예를 들어, 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 질화물 등의 패시베이팅 재료 및/또는 금속과 같은 전도성 재료가 배치될 수 있다.
사용되는 환경에 대해 견고한 MEMS 센서가 바람직할 것이다.
예시적 실시예들은 가동 전극을 갖는 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 센서를 제공한다. 고정자 전극은 가동 전극에 대향 배치된다. MEMS 센서는, 고정자 전극에 접속되며 고정자 전극에 제 1 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 제 1 바이어스 전압원을 포함한다. MEMS 센서는, 용량성 커플링에 의해 고정자 전극에 접속되고 제 2 바이어스 전압원을 포함하는 공통-모드 판독 회로를 포함하는데, 제 2 바이어스 전압원은 고정자 전극에서 멀어지는 방향을 향하는 용량성 커플링의 측면에 제 2 바이어스 전압을 인가하도록 구성된다.
일 예시적 실시예에 따르면, 가동 전극은 제 1 가동 전극이다. MEMS 센서는 제 1 가동 전극에 대향 배치된 제 2 가동 전극을 포함하며, 고정자 전극은 제 1 가동 전극과 제 2 가동 전극 사이에 배치된다. 그에 따라 공통-모드 판독 회로와 상호 작용하여 달성되는 것은, 각각의 경우에 서로를 향하거나 또는 서로 멀어지는 가동 전극들이 상호 보완적인 기여와는 대조적으로 공통-모드 판독 회로에 의해 획득된 측정 신호에 부가적인 기여를 한다는 것이다. 이를 통해 견고한 MEMS 센서를 획득할 수 있다.
또 다른 예시적 실시예는, 제 1 가동 전극, 제 1 가동 전극에 대향 배치된 제 2 가동 전극, 및 제 1 가동 전극과 제 2 가동 전극 사이에 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 센서를 제공한다. MEMS 센서는 휴지 상태(rest state)에 있는 제 1 가동 전극이 고정자 전극으로부터 제 1 거리에 배치되고, 휴지 상태에 있는 제 2 전극이 고정자 전극으로부터 제 2 거리에 배치되도록 형성되는데, 제 2 거리는 제 1 거리와 상이하다. 이는 제 1 가동 전극과 고정자 전극 사이 및 제 2 가동 전극과 고정자 전극 사이의 용량성 변화에 상이한 기여를 유도함으로써, 상이한 부분 측정에서의 입자, 압력 또는 온도 변화와 같은 외부 교란에 의한 MEMS 센서에 대한 영향이 상이한 변화를 야기하고, 이에 기초하여 교란에 대한 높은 둔감성이 획득되며, 이는 마찬가지로 견고한 MEMS 센서를 가능하게 한다.
또 다른 예시적 실시예는 MEMS 센서를 제공하는 방법을 제공한다. 방법은 제 1 가동 전극, 제 1 가동 전극에 대향 배치된 제 2 가동 전극, 및 제 1 가동 전극과 제 2 가동 전극 사이에 배치된 고정자 전극을 갖는 MEMS 장치를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은, 고정자 전극에 제 1 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 제 1 바이어스 전압원을 고정자 전극에 접속하는 단계를 포함한다. 방법은, 고정자 전극에서 멀어지는 방향을 향하는 용량성 커플링의 측면에 제 2 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 제 2 바이어스 전압원을 포함하는 공통-모드 판독 회로를 용량성 커플링에 의해 고정자 전극에 접속하는 단계를 포함한다.
또 다른 예시적 실시예는 MEMS 센서를 제공하는 또 다른 방법을 제공한다. 방법은 제 1 가동 전극, 제 1 가동 전극에 대향 배치된 제 2 가동 전극, 및 제 1 가동 전극과 제 2 가동 전극 사이에 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 장치를 제공하는 단계를 포함한다. MEMS 장치를 제공하는 것은 휴지 상태의 제 1 가동 전극이 고정자 전극으로부터 제 1 거리에 배치되고, 휴지 상태의 제 2 전극이 고정자 전극으로부터 제 2 거리에 배치되고, 제 2 거리는 제 1 거리와 상이하도록 수행된다.
또 다른 예시적 실시예는 제 1 가동 전극, 제 1 가동 전극에 대향 배치된 제 2 가동 전극, 및 제 1 가동 전극과 제 2 가동 전극 사이에 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 센서를 제어하는 방법을 제공한다. 방법은 제 1 바이어스 전압을 고정자 전극에 인가하는 단계와, 고정자 전극에 대한 용량성 커플링을 통해 고정자 전극에서 멀어지는 방향을 향하는 용량성 커플링의 측면에서 고정자 전극에 제 2 바이어스 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
이하, 예시적 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
도 1a는 하나의 가동 전극(movable electrode)을 포함하는 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서의 개략적인 측 단면도를 도시한다다.
도 1b는 도 1a의 MEMS 센서와 유사하게 구성되고 제 2 가동 전극을 포함하는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서의 개략적인 측 단면도를 도시한다.
도 2는 가동 전극들이 기준 전위에 접속되는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 3은 가동 전극들이 고정자 전극(stator electrode)에 대해 서로 다른 거리에 있는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 4는 도 3의 MEMS 센서에 비해 가동 멤브레인들 중 하나만이 배치되는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 5는 도 2의 MEMS 센서에 비해 가동 전극들이 서로 다른 전위에 접속가능한, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 6은 고정자 전극이 제 1 고정자 전극 요소 및 제 2 고정자 전극 요소를 갖는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 7은 소위 상부 포트 마이크로폰(top port microphone)으로서 구현되는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서의 개략적인 측 단면도를 도시한다.
도 8은 도 7의 MEMS 센서에 비해 하부 포트 마이크로폰으로서 구현되는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서의 개략적인 측 단면도를 도시한다.
도 9는 전기 접속이 인쇄 회로 기판에 통합되는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서의 개략적인 측 단면도를 도시한다.
도 10은 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서를 제어하는 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 11은 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서를 제공하는 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 12는 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서를 제공하는 또 다른 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도면을 참조하여 이하에서 상세하게 예시적 실시예를 더 구체적으로 설명하기 전에, 다양한 도면에서 동일하거나, 기능적으로 동일하거나 동일하게 작용하는 요소들, 대상들 및/또는 구조들은 동일한 참조 부호로 제공되므로 다양한 예시적 실시예에 제시된 상기 요소들의 설명은 서로 교환 가능하거나 서로에 적용될 수 있음이 언급된다.
이하의 예시적 실시예는 MEMS 센서, 구체적으로는 예를 들어 유체의 압력 및/또는 압력 프로파일을 검출하기 위해 유체와 접촉 가능한 그러한 센서, 즉, MEMS 마이크로폰 및 MEMS 압력 센서에 관한 것이다. 이하의 예시적 실시예들 중 일부는 또한, 비교적 움직이지 않는 고정자 전극(stator electrode), 즉, 다른 전극들과 관련하여 비교적 작은 이동을 수행하도록 구현되는 고정자 전극을 포함하는 그러한 MEMS 센서에 관한 것이다. 고정자 전극은 제 1 가동 전극(movable electrode)과 제 2 가동 전극 사이에 배치되므로, 고정자 전극에 대한 제 1 가동 전극의 움직임 및 고정자 전극에 대한 제 2 가동 전극의 움직임은 각각의 전극 쌍 사이에 커패시턴스 값의 변화를 초래한다.
가동 전극들 사이에는 주변 유체, 예를 들어 공기가 배치될 수 있다. 대안적으로, 2개의 가동 전극 사이에 폐쇄된 볼륨(closed volume)이 존재할 수 있는데, 폐쇄된 볼륨 내에는 예를 들어 기준 유체, 기준 압력 및/또는 진공이 배치된다. 가동 전극들은, 예를 들어 외부 압력 등으로 인한 2개의 가동 전극 사이의 거리의 변화를 감소시키기 위해, 지지 구조를 통해 서로 기계적으로 접속될 수 있다.
고정자 전극 및/또는 가동 전극을 위한 재료는, 예를 들어 실리콘과 같은 도핑된 반도체 재료일 수 있다. 도핑 재료로서 이 목적에 적합한 임의의 재료, 예를 들어 붕소 또는 인을 사용할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 예를 들어 금속 재료의 증착 또는 기상 증착에 의해, 어쩌면 비전도성인 반도체 재료 상에 전도성 코팅을 적용하는 것이 가능하다. 고정자 전극은 유사한 방식으로 형성될 수 있는데, 상기 고정자 전극은 구조적 수단, 예를 들어 증가된 두께에 의해, 낮은 이동성을 갖도록 형성될 수 있다. 2개의 서로 관련된 전극 사이에, 즉, 제 1 가동 전극과 고정자 전극 사이에 및 제 2 가동 전극과 고정자 전극 사이에 각각의 절연 층이 배치될 수 있는데, 상기 절연 층은 기계적 접촉의 경우에 단락을 방지한다. 이러한 유형의 절연 층은 예를 들어 실리콘 산화물 재료 또는 실리콘 질화물 재료를 포함할 수 있다.
도 1a는 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서(10)의 개략적인 측 단면도를 도시한다. MEMS 센서(10)는 가동 전극(14) 및 고정자 전극(16)을 갖는 MEMS 장치(12)를 포함한다. 고정자 전극(16)은 가동 전극에 대향 배치될 수 있다. 가동 전극(14)은 z 방향을 따라 양의 방향 및/또는 음의 방향으로 편향될 수 있고 그에 따라 고정자 전극(16)에 접근하거나 그로부터 멀어지므로, 가변 평판 커패시터에 따른 그리고 마이크로폰 또는 압력 센서에 따른 기능성이 획득된다.
가동 전극(14)의 움직임 또는 편향은 참조 부호(14' 및 14")가 제공된 점선으로 표시되는데, 14'는 고정자 전극(16)에서 멀어지는 가동 전극(14)의 움직임을 나타낼 수 있고, 참조 부호 14"은 고정자 전극(16)을 향한 움직임을 나타낼 수 있다.
가동 전극(14) 및/또는 고정자 전극(16)은 기판(17)에 의해 서로 대향하게 유지될 수 있고/있거나 기판에 기계적으로 고정적으로 접속될 수 있다. 기판(17)은 예를 들어 반도체 재료를 포함할 수 있다.
MEMS 센서(10)는 바이어스 전압원(18)을 포함하는데, 바이어스 전압원(18)은 고정자 전극(16)에 접속되고 고정자 전극(16)에 제 1 바이어스 전압(U1)을 인가하도록 구성된다.
MEMS 센서(10)는 공통-모드 판독 회로(22)를 더 포함하는데, 공통-모드 판독 회로(22)는 용량성 커플링(24)을 통해 마찬가지로 고정자 전극(16)에 전기적으로 접속된다. 고정자 전극(16)은 바이어스 전압원(18) 및 공통-모드 판독 회로(22)가 상이한 위치에서 고정자 전극(16)에 전기적으로 접속되는 것으로 도시되어 있지만, 예를 들어 바이어스 전압원(18)과 고정자 전극(16) 사이의 경로에서의 용량성 커플링(24)의 접속과 고정자 전극(16)에 대한 용량성 커플링을 통한 공통-모드 판독 회로(22)의 배치에 의해, 바이어스 전압원(18)에 공간적으로 인접하여 용량성 커플링을 구현하는 것도 가능하다. 공통-모드 판독 회로(22)는 바이어스 전압(U2)를 용량성 커플링(24)을 통해 고정자 전극(16)에 인가하도록 구성되는 제 2 바이어스 전압원(26)을 포함할 수 있다. 이를 위해, 바이어스 전압원(26)은 고정자 전극(16)에서 멀어지는 방향을 향하는 용량성 커플링(24)의 측면에서 용량성 커플링(24)에 접속된다. 공통-모드 판독 회로(22)는 고정자 전극(16)에 대한 가동 전극(14)의 움직임에 관한 정보를 나타내는 측정 신호(28)를 제공하도록 구성될 수 있다.
예를 들어 차동 판독 회로와 비교하여, 가동 전극(141)과 고정자 전극(16) 사이 및 가동 전극(142)과 고정자 전극(16) 사이에서 용량성 변화가 추가되므로, 측정 신호(28) 내에는 움직임(14"2)과 동시에 수행되는 움직임(14"1)이 확인될 수 있다. 이것은, 가동 전극(141)과 고정자 전극(16) 사이의 거리의 변화가 측정 신호(28)에서 전압 변화를 초래할 수 있게 하는 커패시턴스(C1)에 의해 표현된다. 공통-모드 판독 회로(22)는 가동 전극(141)과 고정자 전극(16) 사이에서 상관된 제 1 커패시턴스 값과 가동 전극(142)과 고정자 전극 사이에서 상관된 제 2 커패시턴스 값을 측정 신호(28)에 의해 검출하도록 구성될 수 있다.
따라서, MEMS 센서(10)는, 예를 들어 외부 압력 또는 온도 변화가 가동 전극들(141, 142)이 동시에 고정자 전극(16)을 향해 움직이거나 고정자 전극(16)에서 멀어지도록 움직이는 효과를 갖는 변화하는 주변 조건에서도 사용될 수 있는데, 이는 차동 판독 회로로는 확인하기 어렵거나 불가능할 것이다.
도 1b는 MEMS 센서(10)와 유사하게 구성되고 제 2 가동 전극(142)을 포함하는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서(10')의 개략적인 측 단면도를 도시한다. 가동 전극(141)은 도 1a의 가동 전극(14)에 대응할 수 있다. 가동 전극(142)은 가동 전극(141)과 동일하게 구현될 수 있고, 가동 전극(141)이 가동 전극(142)에 대향 배치되고 고정자 전극(16)이 가동 전극들(141 및 142) 사이에 배치되도록 배치될 수 있다.
가동 전극들(141, 142)은 모두 z 방향을 따라 각각의 경우에 양의 방향 및/또는 음의 방향으로 편향될 수 있다. 예를 들어, 가동 전극들(141, 142)은 적어도 대략 동일하거나 동기적으로 움직일 수 있으며, 예를 들어, 움직임(14'1 및 14"2 또는 14"1 및 14'2)을 동시에 수행하거나 또는 서로를 향해 움직이거나 서로 멀어지게 움직일 수 있다. 가동 전극(141 및/또는 142)의 움직임 또는 편향은 도 1a에 따라 점선으로 표시되는데, 상기 점선에는 참조 부호 14'1과 14'2가 각각 제공된다. 이 경우, 14'1 및 14'2는 고정자 전극(16)에서 멀어지는 각각의 가동 전극(141 및 142)의 움직임을 나타낼 수 있고, 명칭 14"1 및 14"2는 고정자 전극(16)을 향하는 움직임을 나타낼 수 있다.
일 예시적 실시예에 따르면, 가동 전극들(141 및 142)은 고정자 전극(16)의 평면을 통해 서로 기계적으로 접속될 수 있고 동시 움직임을 수행하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 고정자 전극(16)은 가동 전극들(141 및 142)을 서로 접속시키는 지지 요소가 돌출되는 개구부 또는 절개부를 가질 수 있다.
가동 전극들(141 및/또는 142)은 마찬가지로 하나의 전위에 접속 가능하고/하거나 다른 전위에 개별적으로 또는 공동으로 접속될 수 있는데, 이는 가동 전극들(141 및 142) 간에 동일하거나 서로 다를 수 있다. 이와 관련하여, 기준 전위에의 접속은 개별적으로 또는 공동으로 이루어질 수 있는데, 즉, 가동 전극들(141 및 142)은 공통 전위 또는 서로 다른 전위를 가질 수 있다. 가동 전극들(141 및 142)은, 예를 들어 외부 구성요소가 가동 전극과 접촉하거나 또는 그 부근에 도달하는 경우 외부 구성요소에 관하여 간섭에 대한 낮은 민감성을 갖도록, 기준 전위에 접속될 수 있거나 기준 전위를 가질 수 있다.
도 1a에서 가동 전극(14)에 대해 설명된 바와 같이, 가동 전극(142)에 대해서도, 가동 전극(142)과 고정자 전극(16) 사이의 커패시턴스(C2)가 작용할 수 있으므로, 공통-모드 판독 회로에 의해 제공된 측정 신호(28)는 고정자 전극(16)에 대한 가동 전극(141 및/또는 142)의 움직임에 관한 정보를 나타낼 수 있다. 가동 전극들(141 및 142)의 개별적 움직임의 각각은 측정 신호(28)에 기여할 수 있다.
즉, 양쪽 멤브레인을 동일한 전위로 끌어당기는 장치에 의해 － 따라서, 이들 멤브레인은 단락된 멤브레인이라 칭할 수 있고 또한 MEMS 기판과 동일한 전위, 예를 들어 GND를 가질 수 있음 －, 달성될 수 있는 것은 이 장치가 특히 전방 및 후방 볼륨을 위한 MEMS의 양쪽 측면 모두에서 견고하다는 것이다. 이러한 유형의 MEMS는 2개의 가동 멤브레인 사이의 절연이 생략될 수 있기 때문에 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 설명된 예시적 실시예에 따른 판독 회로는 단락된 멤브레인에 사용될 수 있다. 도시된 구성에서, 상부 멤브레인(141)의 변위에 의해 획득된 전기 신호는 하부 멤브레인(142)에 의해 생성된 신호에 반비례할 수 있으므로, 음향 신호는 보상되거나 소멸되거나 적어도 감쇠된다. 도 2에 따른 실시예는 압력 센서로서 높은 효율이 가능하도록 음향 신호가 감쇠되거나 소멸될 수 있는 견고한 토폴로지를 가능하게 한다. 특히, 주변 압력 센서로서의 사용이 가능하다.
도 2는 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서(20)의 개략적인 블록도를 도시한다. MEMS 장치(12)의 가동 전극들(141, 142)은 0 볼트 또는 접지(GND) 또는 다른 전위와 같은 기준 전위(Uref)에 접속될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 기판(17)은 기준 전위(Uref)에 접속될 수 있다. 기준 전위(Uref)로의 가동 멤브레인들(141 및/또는 142)의 접속/연결 및/또는 기판(17)의 접속은, 예를 들어 오염물 또는 입자가 각각의 구성요소와 접촉하고/하거나 다른 전도성 구성요소에 대한 전기적 또는 기계적 접속을 생성할 경우, 누설 전류에 대한 MEMS 장치(12)의 높은 둔감성을 가능하게 할 수 있다. 고정자 전극(16)은 예를 들어 절연 층 등을 사용함으로써 기판(17)으로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 이는 고정자 전극(16)과 기판(17) 사이의 누설 전류 등을 감소시키거나 심지어 방지할 수 있게 한다. 이러한 누설 전류의 한가지 가능한 원인은 예컨대 MEMS 센서를 관통하는 전도성 입자일 수 있다. 가동 전극들(141 및 142)과 고정자 전극 사이의 거리는 예를 들어 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하, 1㎛ 이상 5㎛ 이하, 또는 1.5㎛ 이상 4㎛ 이하, 예를 들어 2㎛일 수 있다. 대응하는 크기의 입자는 기계적 및 어쩌면 전기적 접속을 생성할 수 있다.
기판(17)은 가동 전극들(141 및 142)과 함께 공통 기준 전위(Uref)에 있는 것으로 도시되었지만, 대안적으로 서로 다른 전위가 인가될 수도 있다. 가동 전극들(141 및 142) 중 적어도 하나는 기판(17)의 환경으로부터 전기적으로 절연될 수 있다.
필터 장치(32)는 바이어스 전압원(18)과 고정자 전극(16) 사이에 배치될 수 있는데, 상기 필터 장치는, 고정자 전극(16)에 대해 바이어스 전압원(18)에 의해 제공된 전압(U1)과, 또한 바이어스 전압원(18)에 대한 가동 전극(141 및/또는 142)의 움직임의 결과에 따른 고정자 전극(16)에서의 전압 변화를 필터링하도록 구성된다. 예를 들어, 필터(32)는 저역 통과 필터로서 형성될 수 있고, 옴 저항(R1) 및 전기 커패시턴스(C3)를 가질 수 있다. R2에 의해 도시된 바와 같이, 필터(32)와 MEMS 장치(12) 사이에 추가적인 옴 저항이 배치될 수 있다. 예로서, 라인 저항 및/또는 저항 요소가 여기에 관여될 수 있다.
공통-모드 판독 회로(22)는 마찬가지로 R3에 의해 표시되는 옴 저항을 가질 수 있다. R2와 비슷한 방식으로 라인 저항 및/또는 옴 저항 요소가 여기에 관여될수 있다. 또한, 공통-모드 판독 회로(22)는, 측정 신호 신호(28)를 제공하기 위해 용량성 커플링(24) 및 바이어스 전압원(26)으로부터 획득된 신호를 증폭하도록 구성될 수 있는 증폭기 요소(34)를 가질 수 있다. 증폭기 요소(34)는 예를 들어 연산 증폭기일 수 있다. 대안적으로, 튜브 증폭기 등과 같은 다른 또는 추가의 증폭기 요소를 배치하는 것도 가능하다.
도 1에서 이미 명백한 바와 같이, 바이어스 전압원(18)은 MEMS 장치(12)에 바이어스 전압을 제공하도록 구성될 수 있으며, 따라서 전압(U1)은 또한 MEMS 바이어스 전압(MEMS 바이어스)으로 지칭될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 바이어스 전압원(26)은 공통-모드 판독 회로에 바이어스 전압인 전압 U2를 제공하도록 구성될 수 있다. 공통-모드 판독 회로(22)는 MEMS 센서(20)를 제어 및/또는 평가하기 위한 제어 회로의 일부일 수 있다. 이러한 유형의 제어 회로는 예를 들어 주문형 집적 회로(ASIC)로서 형성될 수 있으며, 따라서 전압(U2)는 ASIC 바이어스 전압(ASIC 바이어스)일 수 있다. MEMS 또는 MEMS 장치(12) 및 ASIC은 상이한 전압 레벨 또는 전위 값으로 동작될 수 있다. 서로 개별적으로 제어 가능한 2개의 바이어스 전압원(18 및 26)의 배치는 MEMS 장치(12)와 공통-모드 판독 회로(22)에 각각 적절한 전압을 공급할 수 있게 한다. 바이어스 전압원(18)는 적어도 3 볼트의 전위를 갖는 전압(U1)을 인가하도록 구성될 수 있고, 일 예시적 실시예에 따르면, 전위 U1는 3 볼트 이상 15 볼트 이하, 4 볼트 이상 13 볼트 이하, 또는 5 볼트 이상 10 볼트 이하의 값을 포함한다. 이와 대조적으로, 전압 U2 또는 할당된 전위는 2.5 볼트 이하의 값을 가질 수 있다. 일 예시적 실시예에 따르면, 전압 U2의 값은 0 볼트 이상 2.5 볼트 이하, 0.1 볼트 이상 1.5 볼트 이하, 또는 0.2 볼트 이상 1 볼트 이하의 값이다. 일 예시적 실시예에 따르면, 전압들(U1 및 U2)는 DC 전압일 수 있다.
가동 전극들(141 및 142)은 기준 전위(Uref)에 접속되는 것으로 도시되어 있지만, 전극들은 어떤 다른 공통 전위에 접속될 수도 있다. 고정자 전극(16)은 그와 상이한 전위에 접속된다.
도 3은 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서(30)의 개략적인 블록도를 도시하는데, 가동 전극들(141 및 142)은 각각 고정자 전극(16)에 대해 서로 다른 거리(361 및 362)에 있다. 거리(362)는 도 2와 관련하여 언급된 범위 내에 있을 수 있고 예를 들어 2㎛일 수 있다. 대조적으로, 이에 비해 증가되는 거리(361)는 2㎛ 이상 20㎛ 이하, 3㎛ 이상 15㎛ 이하, 5㎛ 이상 12㎛ 이하, 대략 10㎛의 값일 수 있다. 거리(361 및 362)는 거리 361가 거리 362보다 큰 것으로 설명되었지만, 대안적으로 거리 362가 거리 361보다 클 수도 있다.
가동 멤브레인들(141 및 142)은 공통 기준 전위(Uref)를 가지므로, 고정자 전극(16)에 대한 서로 다른 거리(361 및 362)에 기초한 가동 전극(141 및 142)에서의 동일한 움직임 진폭은 각각의 가동 전극(141 및 142)과 고정자 전극(16) 사이의 커패시턴스 값의 변화에 있어서 상이한 효과를 초래한다. 이는 대응하는 판독 또는 평가 회로에 의해 식별 가능하고 평가 가능한 측정 신호(28)의 전압 변화의 상이한 값 범위의 중첩을 가능하게 한다. 즉, 예컨대 마이크로폰으로서의 사용과 관련하여, 가동 전극(141 및 142)의 움직임의 보상은 고정자 전극(36)에 대한 가동 전극들(141 및 142) 사이의 거리를 의도적으로 서로 다르게 설정함으로써 감소 또는 제거될 수 있다. 거리 361 및 362의 비율은 적어도 1.1의 값을 가질 수 있다. 대안적으로, 그 값이 2 이상, 5 이상 또는 10 이상이 되도록 거리(361 및 362)를 선택하는 것도 마찬가지로 가능한데, 이는 더 큰 거리가 분수의 분자에 있고 더 작은 거리는 분수의 분모에 있다는 가정하에서 행해질 수 있다.
상이한 거리(361 및 362)의 양태는 또한 MEMS 센서를 공통-모드 판독 회로(22)에 접속하는 것과 독립적으로 구현될 수 있다. 즉, 일 예시적 실시예는 가동 전극들(141 및 142) 사이에 고정자 전극(16)이 배치되는 MEMS 장치(12)를 포함하는 MEMS 센서에 관한 것일 수 있는데, 여기서, 가동 전극(141)은 비편향 상태 또는 압력 또는 전압이 가해지지 않은 상태인 휴지 상태(rest state)에서 고정자 전극(16)으로부터 거리(361)에 배치되고, 가동 전극(142)은 휴지 상태에서 고정자 전극으로부터 거리(362)에 배치되며, 거리들(361 및 362)은 설명된 바와 같이 서로 상이하다.
도 4는 가동 멤브레인들 중 어느 하나가 MEMS 센서(30)와 비슷하게 배열되는, 즉, 제 2 가동 멤브레인의 결여(absence)가 구현될 수 있는, MEMS 센서(40)의 개략적인 블록도를 도시한다. 공통-모드 판독 회로(22)는 편향 가능한 멤브레인(14)의 움직임에 기초하여 측정 신호(28)를 제한 없이 획득할 수 있다.
MEMS 센서(40)는 예를 들어 거리(361)가 무한대인 MEMS 센서(30)의 극단적인 경우로서 이해될 수 있다. 그러나, 이러한 가정은 이미 도 3과 관련하여 설명된 비율이 10의 값을 초과하는 경우에 이루어질 수 있는데, 즉, 거리(361)가 거리(362)보다 적어도 10의 계수만큼 큰 경우, 편향 가능한 멤브레인(141)과 고정자 전극(16) 사이에 작용하는 커패시턴스의 영향은 무시할 정도로 작아진다. 이는 도 1a에 따른 예시적 실시예에 따라 전극 중 하나가 결여되었던 것처럼 간주될 수 있다.
즉, 음파에 대한 민감성을 획득하고 MEMS 센서(30 또는 40)를 마이크로폰으로 동작시키기 위해, 가동 전극들과 고정자 전극 사이의 거리가 설계에 의해, 즉, 의도적으로, 서로 상이하고/하거나 가동 전극들 중 하나가 결여되는 식으로, MEMS 센서에 비대칭을 구현할 수 있다. 획득된 기계적 비대칭의 결과로서 다양한 진폭을 갖는 신호가 획득될 수 있다. 결과적으로 상호 소멸(extinction)의 효과가 감소되거나 방지될 수 있다. 예를 들어, 더 가까운 커패시터가 더 많은 전하를 운반하기 때문에, 신호의 지배적인 비율은 가동 전극(142)으로부터 유래할 수 있다. 그 신호 비율은, 더 작은 양의 전하 캐리어를 갖는 커패시터, 즉, 가동 멤브레인(141)의 커패시터의 신호에 의해 감소될 수 있다.
도 5는 MEMS 센서(20)와 비교할 때 가동 전극들(141 및 142)이 서로 다른 전위에 접속 가능한, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서(50)의 개략적인 블록도를 도시한다. 이와 관련하여, 가동 전극(141)은 전압(U3)을 통해 제 1 전위로 상승될 수 있고, 가동 전극(142)은 전압(U4)에 의해 제 2 전위로 상승될 수 있다. 전압(U3 및 U4)에 기인한 전위는 기준 전위(Uref)와 상이할 수 있다. 가동 전극(141 및 142)은 기판으로부터 전기적으로 절연될 수 있으며, 기판(17)은 기준 전위(Uref)에 전기적으로 접속될 수 있다.
전압들(U3 및 U4)은 모두 각각의 경우에 기준 전위(Uref)와는 상이한 전위를 획득하는 것을 가능하게 할 수 있는데, 즉, 전압들(U3 및 U4)은 제로와 상이할 수 있다. 대안적으로, 대응하는 가동 전극(141 또는 142)이 기준 전위에 전기적으로 접속되어 그 전위를 갖는 식으로, 전압들 중 하나(U3 또는 U4)가 제로의 값을 갖는 것도 마찬가지로 가능하다. 전압들(U3 및 U4)이 모두 제로로 설정되면, MEMS 센서(20)에 따른 구성이 획득될 수 있다. 이 경우, 가동 전극들(141, 142)의 절연을 생략하는 것도 가능하다.
전압들 중 적어도 하나(U3 또는 U4)가 제로와 상이하고 전압들(U3 및 U4)이 서로 다른 경우, 가동 전극(141)과 고정자 전극(16) 사이와 가동 전극(142)과 고정자 전극(16) 사이의 서로 다른 거리는 보상될 수 있다. 예를 들어, 이것은 어쩌면 의도치 않게 서로 다른 거리를 초래할 수 있는 제조 공차를 수반할 수 있다. 서로 다른 거리의 경우에, 가동 전극(141 및 142)에서의 동일한 전위는 측정 신호(28)의 편위(excursion)에서 서로 다른 진폭을 유도할 수 있으며, 이는 전압들(U3 및 U4)을 그들의 서로 다른 거리에 비례하게 조정함으로써 상쇄되거나 보상될 수 있다. 즉, 전극들(141 및 142)에 상이한 전위를 인가하면 MEMS 센서의 견고성이 높아진다.
이 시점에서, 전기적 비대칭에 의해 도 3에 따른 기계적 비대칭에 의해 가능해진 것과 유사한 효과를 획득하기 위해, 상이한 가동 전극들(141 및 142)에 상이한 전위를 설정하는 것은 예를 들어 도 1b에 따른 구성 및/또는 도 3에 따른 구성에 적용될 수 있음이 지적된다. 즉, 서로 다른 전압들(U3 및 U4)은 각각의 가동 전극(141 및 142)의 각각의 움직임의 상이한 민감성을 가능하게 할 수 있다.
도 6은 고정자 전극이 제 1 고정자 전극 요소(16a) 및 제 2 고정자 전극 요소(16b)를 갖는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서(60)의 개략적인 블록도를 도시한다. 제 1 고정자 전극 요소(16a)는 가동 전극(141)과 대면하는 방식으로 배치된다. 고정자 전극 요소(16b)는 고정자 전극 요소(16a)에 대향 배치되고, 가동 전극(142)과 대면하는 방식으로 배치된다. MEMS 센서(60)는 제 1 고정자 전극 요소(16a)와 제 2 고정자 전극 요소(16b)에 서로 다른 전위를 인가하도록 구성된다. 이를 위해, MEMS 센서(60)는 예를 들어 도 1의 바이어스 전압원(18)에 대응할 수 있는 바이어스 전압원(181)을 포함할 수 있다. 바이어스 전압원(181)은 고정자 전극 요소(16a)에 전위(U1)를 인가하도록 구성될 수 있다. 또한, MEMS 센서(60)는 전압(U5)에 기초하여 고정자 전극 요소(16b)에 대응하는 전위를 인가하도록 구성된 바이어스 전압원(182)을 포함할 수 있다. 전압 U5는 ±50%, ±20%, ±10% 또는 ±5%의 공차 범위 내에서 절대값이 전압 U1과 동일할 수 있으며, 예를 들어 그와 다른 극성을 가질 수 있다. 즉, 전압들(U1 및 U2)에 기초하여 획득된 전위는 기준 전위(Uref)에 대해 서로 다른 부호를 가질 수 있다.
고정자 전극 요소들(16a 및 16b)은 또한 고정자 전극의 이중 구현으로 이해될 수도 있는데, 각각의 경우 고정자 전극 요소들(16a 및 16b) 중 하나는 가동 전극들 중 하나(141 또는 142)에 각각 용량성 커플링되도록 형성된다. 높은 측정 민감성은 마찬가지로 서로 다른 전위의 결과로서 획득될 수 있다. 각각의 고정자 전극 요소(16a 또는 16b)는 각각 용량성 커플링(241 또는 242)을 통해 공통 바이어스 전압원(26)에 접속될 수 있다.
고정자 전극 요소(16a 및 16b)에서 절대값이 동일하지만 부호가 반대인 전위를 유도할 수 있는, 전압 U1과 절대값이 동일한 전압 U5를 구현하는 것에 대한 대안으로서, 동일한 부호를 갖는 전위들(U1 및 U5) 및/또는 절대값이 동일한 전위들(U1 및 U5)을 인가하는 것도 가능하다. 전위들(U1 및 U5)이 부호 및 절대값의 항목에서 동일하다면, MEMS 센서(60)는 예를 들어 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이 행동할 수 있다.
고정자 전극 요소(16a 및 16b)의 형태인 고정자 전극의 실시예의 결과로서, MEMS 센서(60)는 고정자 전극 요소(16a)에 대한 가동 전극(141)의 제 1 움직임 및 고정자 전극 요소(16b)에 대한 가동 전극(142)의 제 2 움직임을 검출하도록 구성될 수 있다. 이들은, 예를 들어, 측정 신호(28)에서 서로 본질적으로 독립적으로 구성된 2개의 구성요소일 수 있다. 이와 관련하여, 예로서, 2개의 가동 전극 중 하나(141 또는 142)에만 작용하는 외부 압력이 측정 신호(28)에서 식별될 수 있다.
또한, 서로 개별적으로 생성 및/또는 설정 가능한 전압(U1 및 U2)은 가동 전극들에 동시에 인가되는 기준 전위와의 제조 공차의 보상을 가능하게 한다. 의도적으로 또는 의도치 않게, 즉, 제조 공차에 기초하여, 제어 전극 요소(16a)와 가동 전극(141) 사이의 거리(381) 및 제어 전극 요소(16b)와 가동 전극(142) 사이의 거리(382)는 서로 다를 수 있다. MEMS 센서(60)는 거리(381)와 거리(382)의 비가 ±33%, ±20% 또는 ±15%의 공차 범위 내에서 전압들(U3 및 U5) 사이의 절대값의 비, 또는 이로부터 획득되는 전위의 비에 대응하도록 구성될 수 있다. 이것은 특히 각 전압의 절대값이 고려되어야 하는 부호가 반전된 전압들(U2 및 U5)에 적용된다.
도 6에 따른 구성은 이중 고정자 전극을 사용하여 견고한 판독을 가능하게 한다. MEMS 센서의 외면 또는 외부 표면은 기준 전위에 크게 또는 완전히 접속될 수 있으며, 즉, 차폐된 방식으로 구현될 수 있다.
즉, 도 6은 견고한 판독 회로의 또 다른 구성을 나타낸다. 후방 평판, 즉, 고정자는 서로 절연된 2개의 전극으로 구현된다. 고정자 전극들(16a 및 16b)의 각각은 서로 독립적인 DC 전압으로 바이어스된다. 하나의 DC 전압, 예를 들어 전압 U1은, 양의 전압이 획득되도록 양의 부호를 가질 수 있다. 다른 전압, 예를 들어 전압 U5는 음의 부호를 갖는 음의 전압일 수 있다. 가동 전극들(141 및 142) 및/또는 기판(17)에는, 하나의 전압이 양이고 다른 하나가 음일 경우의 접지 또는 전압들(U1 및 U5)의 기하 평균과 같은 평균 바이어스 전압이 인가될 수 있다. 도 6의 실시예는 또한 단일 종단(single-ended) 판독 회로로 지칭될 수 있다.
도 7은 소위 "상부 포트(top port)" 마이크로폰(상부에 음향 개구가 배치된 마이크로폰)으로서 구현되는 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서(70)의 개략적인 측 단면도를 도시한다. MEMS 센서(70)는 2개의 가동 전극(141 및 142)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 가동 전극들 중 하나만이 배치되는 것도 또한 가능하다. 가동 전극들(141 및 142) 사이에 배치된 유체의 변위가 작은 저항으로 가능하도록 고정자 전극(16)은 천공된 방식으로, 즉 구멍을 가지도록 구현될 수 있다. MEMS 센서(70)는 적어도 공통-모드 판독 회로(22)의 기능을 포함할 수 있는 ASIC(42)을 포함할 수 있다. ASIC(42)은 바이어스 전압원(18)의 기능을 더 제공할 수 있다. 기판(17) 인쇄 회로 기판(PCB)에 기계적으로 접속되거나 그 위에 배치될 수 있다. ASIC(42)은 가동 전극들 중 적어도 하나(141 및/또는 142) 및/또는 고정자 전극(16)에 인접하게 배치되어 전기 접속(46)을 통해 그에 접속될 수 있다.
장치는 대부분이 하우징(48)에 의해 둘러싸일 수 있으며, 개구(52)는 하우징(48)의 내부로 유체의 교환 및/또는 진입을 가능하게 하여 유체 사운드 및/또는 압력이 MEMS 센서(70)에 의해 검출될 수 있게 한다.
즉, 도 1 내지 도 6에 따른 판독 회로는 상부 포트 마이크로폰에 적용될 수 있다. 이 경우, 회로는 멤브레인들(141 및 142)이 접속되도록 변형될 수 있다.
도 8은 도 7의 MEMS 센서(70)와 비교할 때 하부 포트 마이크로폰(개구가 하부에 배치됨)으로 구현되는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서(80)의 개략적인 측 단면도를 도시한다. 예로서, 개구(52)는 기판 내에 배치될 수 있고, 사운드 및/또는 압력이 인쇄 회로 기판(44)의 평면을 통해 적어도 가동 전극(142)으로 전달될 수 있게 한다. 하우징(48)은 또한 임의의 환기 개구(54)를 가질 수 있는데, 이는 예를 들어 MEMS 센서(70)의 인쇄 회로 기판(44) 내에 배치될 수도 있으며, 예를 들어 온도 경사(temperature gradient)의 결과로서 압력이 변하는 것을 유체 교환에 의해 보상할 수 있다.
예시적 실시예에서, 판독 회로는 환기 개구 없이 실현되는 MEMS 설계와 결합될 수 있다. 이는 후방 볼륨으로 들어갈 수 있는 오염을 감소시키거나 방지할 수 있게 한다. 그 대신에, 환기는 하우징 커버(48)의 작은 개구에 의해 실현될 수 있다. 이는 사운드 포트, 즉 개구(52)만이 환경 조건에 노출될 수 있게 한다.
도 9는, 전기 접속(46)이 자체 지지 방식으로 구현될 수 있는 도 7 및 도 8과 달리, 전기 접속(46)이 인쇄 회로 기판(44) 내에서 또는 플립-칩 장치(플립-칩 어셈블리)로서 치칭될 수 있는 도체 트랙으로서 구현되는, 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서(90)의 개략적인 측 단면도를 도시한다. 즉, 도 8에서 환기 개구(54)와 대면하는 ASIC(42)의 측면은 도 9의 실시예에서 인쇄 회로 기판(44)과 대면하는 방식으로 배치될 수 있다.
가동 전극들(141 및 142)은, 고정자 전극(16)과 마찬가지로, 예컨대 환기 개구의 기능을 구현하기 위해 개구를 가질 수 있다. 이는 예를 들어, 전극(141 및 142)을 통해, 예컨대, 1.5 바아 초과, 2 바아 초과, 3 바아 초과 또는 5 바아 초과의 특정 압력으로, 후방 볼륨(56)으로 침투하는 유체를 초래할 수 있다. 이는 예를 들어 물 등을 수반할 수 있다. 여기에 설명된 예시적 실시예들은 이러한 압력이 검출될 수 있도록 하고, 후방 볼륨(56) 내의 이러한 유체의 존재가 MEMS 센서의 측정 정확도에 영향을 미치지 않거나 또는 기껏해야 경미한 영향만을 미치게 한다. 환기 개구(54)는 선택적으로 배치될 수 있다.
예를 들어, ASIC(42)와 같은 움직이지 않는 구성요소는, 후방 볼륨(56)에 배치된 대응하는 구성요소 및 유체와의 접촉을 감소시키거나 방지하는 어쩌면 전기적 절연성인 재료에 의해 둘러싸일 수 있다. 이는 예를 들어 접착제, 수지 또는 플라스틱을 수반할 수 있다. 재료(58)는 GEOTOP(글로브탑(glob-top)이라 칭함)로서 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 기판(17)의 일부도 또한 재료(58)로 덮일 수 있다.
즉, MEMS 및/또는 ASIC은 플립-칩 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 각 구성요소, 즉, 기판(17) 및/또는 ASIC(42)과 인쇄 회로 기판(44) 사이에 언더필(underfill)이 배치될 수 있다. 이는 MEMS-ASIC 인터페이스를 추가로 보호할 수 있게 한다.
여기에 설명된 예시적 실시예들은, MEMS 센서, 특히 MEMS 마이크로폰이 입자, 증기 또는 유체 오염과 접촉하는 경우에 고성능을 가능하게 한다. 이와 관련하여, 예로서, 가동 멤브레인들(14, 141 및/또는 142)의 접속은 누설 전류를 감소시키거나 방지할 수 있게 한다.
여기에 설명된 예시적 실시예들 중 일부는, MEMS 센서를 견고하게 하는 이중 멤브레인 및 특별한 독창적 판독 구성요소 또는 판독 아키텍처를 갖는 MEMS를 포함한다. 이중 멤브레인, 즉 가동 전극들(141 및 142)의 존재는, 기계적 오염, 예를 들어 막힘을 감소시키거나 방지할 수 있다. 설명된 판독 회로는 전기적 누설 전류에 대해 높은 견고성을 가능하게 한다.
도 10은 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서를 제어하는 방법(100)의 개략적인 흐름도를 도시한다. 제어된 MEMS 센서는 예를 들어 MEMS 센서(10, 10', 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 및/또는 90)와 같은 일 예시적 실시예에 따른 임의의 MEMS 센서일 수 있다. 단계 110은 MEMS 센서의 고정자 전극, 예컨대 고정자 전극(16)에 제 1 바이어스 전압을 인가하는 것을 포함한다. 단계 120은 고정자 전극에 대한 용량성 커플링을 통해 고정자 전극에서 멀어지는 방향을 향하는 용량성 커플링의 측면에서 고정자 전극에 제 2 바이어스 전압을 인가하는 것을 포함한다.
도 11은 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서, 예컨대 MEMS 센서(10, 10', 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 및/또는 90)를 제공하는 방법(200)의 개략적인 흐름도를 도시한다. 단계 210은 가동 전극 및 가동 전극에 대향 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 장치를 제공하는 것을 포함한다. 단계 220은 고정자 전극에 제 1 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 제 1 바이어스 전압원을 고정자 전극에 접속하는 것을 포함한다. 단계 230은 고정자 전극에서 멀어지는 방향을 향하는 용량성 커플링의 측면에 제 2 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 제 2 바이어스 전압원을 포함하는 공통-모드 판독 회로를 용량성 커플링에 의해 고정자 전극에 접속하는 것을 포함한다.
도 12는 일 예시적 실시예에 따른 MEMS 센서, 예컨대 MEMS 센서(30)를 제공하는 방법(300)의 개략적인 흐름도를 도시한다. 방법(300)은, 제 1 가동 전극, 제 1 가동 전극에 대향 배치된 제 2 가동 전극, 제 1 가동 전극과 제 2 가동 전극 사이에 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 장치를 제공하는 것을 수반하는 단계 310을 포함한다. MEMS 장치를 제공하는 것은, 휴지 상태의 제 1 가동 전극이 고정자 전극으로부터 제 1 거리에 배치되고, 휴지 상태의 제 2 전극이 고정자 전극으로부터 제 2 거리에 배치되고, 상기 제 2 거리는 제 1 거리와 상이한 식으로 수행된다.
예시적 실시예는, 예컨대 도 5와 관련하여, 상이한 전위가 상이한 가동 전극에 인가되는 MEMS 센서를 설명한다. 다른 예시적 실시예는, 예컨대 도 3과 관련하여, 상이한 가동 전극들이 고정자 전극으로부터 상이한 거리에 있는 실시예를 설명한다. 다른 실시예는, 예컨대 도 6과 관련하여, 고정자 전극이 이중으로 구현되거나 2개의 고정자 전극 요소를 갖는 MEMS 센서에 관한 것이다. 이들 실시예는 상이한 MEMS 센서와 관련하여 설명되었지만, 언급된 양태들은 서로 임의로 조합되거나 개별적으로 구현될 수 있다.
개별적으로 또는 여기에 설명된 특징 및 기능과 함께 사용될 수 있는 본 발명의 추가적 예시적 실시예 및 양태가 설명된다.
제 1 양태에 따르면, MEMS 센서(10; 10'; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90)는, 가동 전극(14; 141, 142)과, 상기 가동 전극(14; 141, 142)에 대향 배치된 고정자 전극(16)을 포함하는 MEMS 장치(12; 12')와, 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)에 접속되며 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)에 제 1 바이어스 전압(U1, U5)을 인가하도록 구성되는 제 1 바이어스 전압원(18; 181, 182)과, 용량성 커플링(24)에 의해 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)에 접속되고 제 2 바이어스 전압원(26)을 포함하는 공통-모드 판독 회로(22) － 상기 제 2 바이어스 전압원(26)은 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)에서 멀어지는 방향을 향하는 상기 용량성 커플링(24)의 측면에 제 2 바이어스 전압(U2)을 인가하도록 구성됨 － 를 구비할 수 있다.
제 1 양태를 참조하는 제 2 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 가동 전극은 제 1 가동 전극(141)이고, 상기 MEMS 센서는 상기 제 1 가동 전극(141)에 대향 배치되는 제 2 가동 전극(142)을 더 포함할 수 있는데, 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)은 상기 제 1 가동 전극(141)과 상기 제 2 가동 전극(142) 사이에 배치된다.
제 2 양태를 참조하는 제 3 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 제 1 가동 전극(141) 및 상기 제 2 가동 전극(142)은 공통의 제 1 전위(Uref)에 접속되도록 구성될 수 있고, 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)은 상기 제 1 전위와 상이한 제 2 전위(U1)에 접속되도록 구성된다.
제 3 양태를 참조하는 제 4 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 제 1 전위(Uref)는 상기 MEMS 센서의 기준 전위일 수 있다.
제 2 양태를 참조하는 제 5 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 제 1 가동 전극(141) 및 상기 제 2 가동 전극(142)은 동일한 방향(z)을 따라 움직일 수 있다.
제 2 양태를 참조하는 제 6 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 제 1 가동 전극(141) 및 상기 제 2 가동 전극(142)은 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)의 평면을 통해 서로 기계적으로 접속될 수 있고, 동시 움직임을 수행하도록 구성될 수 있다.
제 2 양태를 참조하는 제 7 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 공통-모드 판독 회로(22)는 상기 제 1 가동 전극(141)과 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b) 사이의 제 1 커패시턴스 값(C1)과 상기 제 2 가동 전극(142)과 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b) 사이의 제 2 커패시턴스 값(C2)을 검출하도록 구성될 수 있다.
제 1 양태를 참조하는 제 8 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 가동 전극(14, 141, 142)과 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b) 중 적어도 하나는 상기 MEMS 센서의 기준 전위(Uref)에 접속되도록 구성된 기판(17)에 의해 유지(hold)될 수 있다.
제 1 양태를 참조하는 제 9 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 가동 전극(14, 141, 142)과 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b) 중 적어도 하나는 기판(17)에 의해 유지될 수 있고, 상기 기판은 상기 가동 전극(14, 141, 142) 및 상기 기판(17)의 환경으로부터 전기적으로 절연된다.
제 1 양태를 참조하는 제 10 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 제 1 바이어스 전압원(18; 181, 182)은 적어도 3V의 전위를 갖는 상기 제 1 바이어스 전압(U1, U5)을 인가하도록 구성될 수 있고, 상기 제 2 바이어스 전압원(26)은 최대 2.5V를 갖는 상기 제 2 바이어스 전압(U2)을 인가하도록 구성될 수 있다.
제 1 양태를 참조하는 제 11 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 제 1 바이어스 전압(U1, U5) 및 상기 제 2 바이어스 전압(U2)은 DC 전압일 수 있다.
제 1 양태를 참조하는 제 12 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 가동 전극은 제 1 가동 전극(141)일 수 있고, 상기 MEMS 센서는 상기 제 1 가동 전극(141)에 대향 배치되는 제 2 가동 전극(142)을 더 포함할 수 있는데, 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)은 상기 제 1 가동 전극(141)과 상기 제 2 가동 전극(142) 사이에 배치되고, 휴지 상태의 상기 제 1 가동 전극(141)은 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)으로부터 제 1 거리(361)에 배치되고, 휴지 상태의 상기 제 2 가동 전극(142)은 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)으로부터 제 2 거리(362)에 배치되며, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리(361)와 상이하다.
제 11 양태를 참조하는 제 13 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 제 1 거리(361)와 상기 제 2 거리(362)의 비율(quotient)은 적어도 1.1의 값을 가질 수 있다.
제 1 양태를 참조하는 제 14 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 가동 전극은 제 1 가동 전극(141)일 수 있고, 상기 MEMS 센서는 상기 제 1 가동 전극(141)에 대향 배치되는 제 2 가동 전극(142)을 더 포함할 수 있는데, 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)은 상기 제 1 가동 전극(141)과 상기 제 2 가동 전극(142) 사이에 배치되고, 상기 고정자 전극은, 상기 제 1 가동 전극(141)에 대면하는 방식으로 배치되는 제 1 고정자 전극 요소(16a)와 상기 제 2 가동 전극에 대면하는 방식으로 배치되는 대향하는 제 2 고정자 전극 요소(16b)를 가지며, 상기 MEMS 센서는 상기 제 1 고정자 전극 요소(16a) 및 상기 제 2 고정자 전극 요소(16b)에 서로 상이한 전위(U1, U5)를 인가하도록 구성된다.
제 14 양태를 참조하는 제 15 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서는 상기 제 1 고정자 전극 요소(16a)에 대한 상기 제 1 가동 전극(141)의 제 1 움직임 및 상기 제 2 고정자 전극 요소(16b)에 대한 상기 제 2 가동 전극(142)의 제 2 움직임을 검출하도록 구성될 수 있다.
제 14 양태를 참조하는 제 16 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 제 1 전위(U1)와 제 2 전위(U5)는 기준 전위(Uref)에 대해 서로 다른 부호를 가질 수 있다.
제 14 양태를 참조하는 제 17 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 제 1 전위(U1) 및 제 2 전위(U5)는 DC 전압 전위일 수 있고, 50%의 공차 범위(tolerance range) 내에서 절대값이 동일할 수 있다.
제 14 양태를 참조하는 제 18 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서에서 상기 제 1 고정자 전극 요소(16a)와 상기 제 1 가동 전극(141) 사이의 제 1 거리(381)와 상기 제 2 고정자 전극 요소(16b)와 상기 제 2 가동 전극(142) 사이의 제 2 거리(382)의 비는, 33%의 공차 범위 내에서 제 1 전위(U1)와 제 2 전위(U5) 사이의 절대값의 비에 대응할 수 있다.
제 19 양태에 따르면, MEMS 센서(30)는, 제 1 가동 전극(141)과, 상기 제 1 가동 전극(141)에 대향 배치되는 제 2 가동 전극(142)과, 상기 제 1 가동 전극(141)과 상기 제 2 가동 전극(142) 사이에 배치된 고정자 전극(16)을 포함하는 MEMS 장치(12)를 구비할 수 있는데, 휴지 상태의 상기 제 1 가동 전극(141)은 상기 고정자 전극(16)으로부터 제 1 거리(361)에 배치되고, 휴지 상태의 상기 제 2 가동 전극(142)은 상기 고정자 전극(16)으로부터 제 2 거리(362)에 배치되며, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리(361)와 상이하다.
제 19 양태를 참조하는 제 20 양태에 따르면, 상기 MEMS 센서는, 상기 고정자 전극(16)에 접속되며 상기 고정자 전극(16)에 제 1 바이어스 전압(U1)을 인가하도록 구성되는 제 1 바이어스 전압원(18)과, 용량성 커플링(24; 241, 242)에 의해 상기 고정자 전극(16)에 접속되고 제 2 바이어스 전압원(26)을 포함하는 공통-모드 판독 회로(22) － 상기 제 2 바이어스 전압원(26)은 상기 고정자 전극(16)에서 멀어지는 방향을 향하는 상기 용량성 커플링(24)의 측면에 제 2 바이어스 전압(U2)을 인가하도록 구성됨 － 를 더 포함할 수 있다.
제 21 양태에 따르면, 제 1 가동 전극과, 상기 제 1 가동 전극에 대향 배치된 제 2 가동 전극과, 상기 제 1 가동 전극과 상기 제 2 가동 전극 사이에 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 센서를 제어하는 방법(100)은, 상기 고정자 전극에 제 1 바이어스 전압을 인가하는 단계(110)와, 상기 고정자 전극에 대한 용량성 커플링을 통해 상기 고정자 전극에서 멀어지는 방향을 향하는 상기 용량성 커플링의 측면에서 상기 고정자 전극에 제 2 바이어스 전압을 인가하는 단계(120)를 포함할 수 있다.
제 22 양태에 따르면, MEMS 센서를 제공하는 방법(200)은, 가동 전극 및 상기 가동 전극에 대향 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 장치를 제공하는 단계(210)와, 상기 고정자 전극에 제 1 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 제 1 바이어스 전압원을 상기 고정자 전극에 접속하는 단계(220)와, 상기 고정자 전극에서 멀어지는 방향을 향하는 용량성 커플링의 측면에 제 2 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 제 2 바이어스 전압원을 포함하는 공통-모드 판독 회로를 용량성 커플링에 의해 상기 고정자 전극에 접속하는 단계(230)를 포함할 수 있다.
제 23 양태에 따르면, MEMS 센서를 제공하는 방법(300)은, 제 1 가동 전극, 상기 제 1 가동 전극에 대향 배치된 제 2 가동 전극, 및 상기 제 1 가동 전극과 상기 제 2 가동 전극 사이에 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 장치를 제공하는 단계(310)를 포함할 수 있는데, 휴지 상태의 상기 제 1 가동 전극은 고정자 전극으로부터 제 1 거리에 배치되고, 휴지 상태의 제 2 전극은 상기 고정자 전극으로부터 제 2 거리에 배치되고, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리와 상이하다.
몇몇 양태들은 장치와 관련하여 설명되었지만, 이들 양태들은 대응하는 방법의 설명을 구성하는 것은 물론이므로, 장치의 블록 또는 구성요소는 또한 대응하는 방법 단계로서 또는 방법 단계의 특징으로서 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 방법 단계와 관련하여 또는 방법 단계로서 설명된 양태들은 또한 대응하는 장치의 대응하는 블록 또는 세부사항 또는 특징의 설명을 구성한다.
특정 구현 요건에 따라, 본 발명의 예시적 실시예는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 구현은, 플로피 디스크, DVD, 블루레이 디스크, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM 또는 플래시 메모리, 하드 디스크, 또는 각각의 방법이 수행되는 방식으로 프로그램 가능한 컴퓨터 시스템과 상호 작용하거나 상호 작용할 수 있는 전자적으로 판독가능한 제어 신호가 저장된 다른 자기 또는 광학 저장소와 같은 디지털 저장 매체를 사용하여 달성될 수 있다. 따라서, 디지털 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 몇몇 예시적 실시예는 여기에 설명된 방법들 중 하나가 수행되는 방식으로 프로그램 가능한 컴퓨터 시스템과 상호 작용할 수 있는 전자적으로 판독가능한 제어 신호를 갖는 데이터 캐리어를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 예시적 실시예들은 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있는데, 프로그램 코드는 컴퓨터 프로그램 제품이 컴퓨터상에서 실행될 때 방법들 중 하나를 수행하기에 효과적이다. 프로그램 코드는 예를 들어 머신 판독 가능 캐리어에 저장될 수 있다.
다른 예시적 실시예는 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는데, 컴퓨터 프로그램은 머신 판독 가능 캐리어에 저장된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법의 일 예시적 실시예는, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터상에서 실행될 때 여기에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램이다. 따라서, 본 발명에 따른 방법의 또 다른 예시적 실시예는 여기에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 데이터 캐리어(또는 디지털 저장 매체 또는 컴퓨터 판독가능 매체)이다.
따라서, 본 발명에 따른 방법의 또 다른 예시적 실시예는, 여기에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 구성하는 데이터 스트림 또는 신호 시퀀스이다. 데이터 스트림 또는 신호 시퀀스는 예를 들어 데이터 통신 접속을 통해, 예를 들어 인터넷을 통해 전송되도록 구성될 수 있다.
또 다른 예시적 실시예는 여기에 설명된 방법들 중 하나를 수행하도록 구성되거나 조정되는 컴퓨터 또는 프로그램 가능한 로직 구성요소와 같은 프로세싱 디바이스를 포함한다.
또 다른 예시적 실시예는 여기에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 설치되는 컴퓨터를 포함한다.
몇몇 예시적 실시예에서, 프로그램 가능 로직 구성요소(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array), FPGA)는 여기에 설명된 방법들의 일부 또는 모든 기능을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 예시적 실시예에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위해 마이크로프로세서와 협력할 수 있다. 일반적으로, 몇몇 예시적 실시예에서의 방법은 임의의 하드웨어 장치의 일부에서 수행된다. 하드웨어 장치는 컴퓨터 프로세서(CPU)와 같은 보편적으로 사용 가능한 하드웨어 또는 방법에 특정된 하드웨어(예컨대, ASIC)일 수 있다.
전술된 예시적 실시예들은 단순히 본 발명의 원리를 설명하기 위해 제시된 것이다. 본 명세서에 설명된 구성 및 세부사항의 수정 및 변형이 당업자에게 명백 할 것임은 물론이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 보호 범위에 의해서만 제한되며, 예시적 실시예의 기재 및 설명에 기초하여 여기에 제시된 특정 세부 사항에 의해 제한되지 않는다.

Claims (23)

  1. MEMS 센서(10; 10'; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90)로서,
    가동 전극(14; 141, 142)과, 상기 가동 전극(14; 141, 142)에 대향 배치된 고정자 전극(16)을 포함하는 MEMS 장치(12; 12')와,
    상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)에 접속되며 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)에 제 1 바이어스 전압(U1, U5)을 인가하도록 구성되는 제 1 바이어스 전압원(18; 181, 182)과,
    용량성 커플링(24)에 의해 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)에 접속되고 제 2 바이어스 전압원(26)을 포함하는 공통-모드 판독 회로(22) － 상기 제 2 바이어스 전압원(26)은 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)에서 멀어지는 방향을 향하는 상기 용량성 커플링(24)의 측면에 제 2 바이어스 전압(U2)을 인가하도록 구성됨 － 를 구비하는
    MEMS 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동 전극은 제 1 가동 전극(141)이고, 상기 MEMS 센서는 상기 제 1 가동 전극(141)에 대향 배치되는 제 2 가동 전극(142)을 더 포함하고, 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)은 상기 제 1 가동 전극(141)과 상기 제 2 가동 전극(142) 사이에 배치되는
    MEMS 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가동 전극(141) 및 상기 제 2 가동 전극(142)은 공통의 제 1 전위(Uref)에 접속되도록 구성되고, 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)은 상기 제 1 전위와 상이한 제 2 전위(U1)에 접속되도록 구성되는
    MEMS 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 전위(Uref)는 상기 MEMS 센서의 기준 전위인
    MEMS 센서.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가동 전극(141) 및 상기 제 2 가동 전극(142)은 동일한 방향(z)을 따라 움직일 수 있는
    MEMS 센서.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가동 전극(141) 및 상기 제 2 가동 전극(142)은 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)의 평면을 통해 서로 기계적으로 접속되고, 동시 움직임을 수행하도록 구성되는
    MEMS 센서.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공통-모드 판독 회로(22)는 상기 제 1 가동 전극(141)과 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b) 사이의 제 1 커패시턴스 값(C1)과 상기 제 2 가동 전극(142)과 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b) 사이의 제 2 커패시턴스 값(C2)을 검출하도록 구성되는
    MEMS 센서.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동 전극(14, 141, 142)과 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b) 중 적어도 하나는 상기 MEMS 센서의 기준 전위(Uref)에 접속되도록 구성된 기판(17)에 의해 유지(hold)되는
    MEMS 센서.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동 전극(14, 141, 142)과 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b) 중 적어도 하나는 기판(17)에 의해 유지되고, 상기 기판은 상기 가동 전극(14, 141, 142) 및 상기 기판(17)의 환경으로부터 전기적으로 절연되는
    MEMS 센서.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 바이어스 전압원(18; 181, 182)은 적어도 3V의 전위를 갖는 상기 제 1 바이어스 전압(U1, U5)을 인가하도록 구성되고, 상기 제 2 바이어스 전압원(26)은 최대 2.5V를 갖는 상기 제 2 바이어스 전압(U2)을 인가하도록 구성되는
    MEMS 센서.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 바이어스 전압(U1, U5) 및 상기 제 2 바이어스 전압(U2)은 DC 전압인
    MEMS 센서.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동 전극은 제 1 가동 전극(141)이고, 상기 MEMS 센서는 상기 제 1 가동 전극(141)에 대향 배치되는 제 2 가동 전극(142)을 더 포함하고, 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)은 상기 제 1 가동 전극(141)과 상기 제 2 가동 전극(142) 사이에 배치되고,
    휴지 상태의 상기 제 1 가동 전극(141)은 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)으로부터 제 1 거리(361)에 배치되고, 휴지 상태의 상기 제 2 가동 전극(142)은 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)으로부터 제 2 거리(362)에 배치되며, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리(361)와 상이한
    MEMS 센서.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 거리(361)와 상기 제 2 거리(362)의 비율(quotient)은 적어도 1.1의 값을 갖는
    MEMS 센서.
  14. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동 전극은 제 1 가동 전극(141)이고, 상기 MEMS 센서는 상기 제 1 가동 전극(141)에 대향 배치되는 제 2 가동 전극(142)을 더 포함하고, 상기 고정자 전극(16; 16a, 16b)은 상기 제 1 가동 전극(141)과 상기 제 2 가동 전극(142) 사이에 배치되고,
    상기 고정자 전극은, 상기 제 1 가동 전극(141)에 대면하는 방식으로 배치되는 제 1 고정자 전극 요소(16a)와 상기 제 2 가동 전극에 대면하는 방식으로 배치되는 대향하는 제 2 고정자 전극 요소(16b)를 가지며, 상기 MEMS 센서는 상기 제 1 고정자 전극 요소(16a) 및 상기 제 2 고정자 전극 요소(16b)에 서로 상이한 전위(U1, U5)를 인가하도록 구성되는
    MEMS 센서.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 고정자 전극 요소(16a)에 대한 상기 제 1 가동 전극(141)의 제 1 움직임 및 상기 제 2 고정자 전극 요소(16b)에 대한 상기 제 2 가동 전극(142)의 제 2 움직임을 검출하도록 구성되는
    MEMS 센서.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    제 1 전위(U1)와 제 2 전위(U5)는 기준 전위(Uref)에 대해 서로 다른 부호를 갖는
    MEMS 센서.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 전위(U1) 및 제 2 전위(U5)는 DC 전압 전위이고, 50%의 공차 범위(tolerance range) 내에서 절대값이 동일한
    MEMS 센서.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 고정자 전극 요소(16a)와 상기 제 1 가동 전극(141) 사이의 제 1 거리(381)와 상기 제 2 고정자 전극 요소(16b)와 상기 제 2 가동 전극(142) 사이의 제 2 거리(382)의 비는, 33%의 공차 범위 내에서 제 1 전위(U1)와 제 2 전위(U5) 사이의 절대값의 비에 대응하는
    MEMS 센서.
  19. MEMS 센서(30)로서,
    제 1 가동 전극(141)과, 상기 제 1 가동 전극(141)에 대향 배치되는 제 2 가동 전극(142)과, 상기 제 1 가동 전극(141)과 상기 제 2 가동 전극(142) 사이에 배치된 고정자 전극(16)을 포함하는 MEMS 장치(12)를 구비하되,
    휴지 상태의 상기 제 1 가동 전극(141)은 상기 고정자 전극(16)으로부터 제 1 거리(361)에 배치되고, 휴지 상태의 상기 제 2 가동 전극(142)은 상기 고정자 전극(16)으로부터 제 2 거리(362)에 배치되며, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리(361)와 상이한
    MEMS 센서.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 고정자 전극(16)에 접속되며 상기 고정자 전극(16)에 제 1 바이어스 전압(U1)을 인가하도록 구성되는 제 1 바이어스 전압원(18)과,
    용량성 커플링(24; 241, 242)에 의해 상기 고정자 전극(16)에 접속되고 제 2 바이어스 전압원(26)을 포함하는 공통-모드 판독 회로(22) － 상기 제 2 바이어스 전압원(26)은 상기 고정자 전극(16)에서 멀어지는 방향을 향하는 상기 용량성 커플링(24)의 측면에 제 2 바이어스 전압(U2)을 인가하도록 구성됨 － 를 더 포함하는
    MEMS 센서.
  21. 제 1 가동 전극과, 상기 제 1 가동 전극에 대향 배치된 제 2 가동 전극과, 상기 제 1 가동 전극과 상기 제 2 가동 전극 사이에 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 센서를 제어하는 방법(100)으로서,
    상기 고정자 전극에 제 1 바이어스 전압을 인가하는 단계(110)와,
    상기 고정자 전극에 대한 용량성 커플링을 통해 상기 고정자 전극에서 멀어지는 방향을 향하는 상기 용량성 커플링의 측면에서 상기 고정자 전극에 제 2 바이어스 전압을 인가하는 단계(120)를 포함하는
    방법.
  22. MEMS 센서를 제공하는 방법(200)으로서,
    가동 전극 및 상기 가동 전극에 대향 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 장치를 제공하는 단계(210)와,
    상기 고정자 전극에 제 1 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 제 1 바이어스 전압원을 상기 고정자 전극에 접속하는 단계(220)와,
    상기 고정자 전극에서 멀어지는 방향을 향하는 용량성 커플링의 측면에 제 2 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 제 2 바이어스 전압원을 포함하는 공통-모드 판독 회로를 상기 용량성 커플링에 의해 상기 고정자 전극에 접속하는 단계(230)를 포함하는
    방법.
  23. MEMS 센서를 제공하는 방법(300)으로서,
    제 1 가동 전극, 상기 제 1 가동 전극에 대향 배치된 제 2 가동 전극, 및 상기 제 1 가동 전극과 상기 제 2 가동 전극 사이에 배치된 고정자 전극을 포함하는 MEMS 장치를 제공하는 단계(310)를 포함하되,
    휴지 상태의 상기 제 1 가동 전극은 고정자 전극으로부터 제 1 거리에 배치되고, 휴지 상태의 제 2 전극은 상기 고정자 전극으로부터 제 2 거리에 배치되고, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리와 상이한
    방법.
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