具有内置测试致动器的MEMS振梁加速度计的制作方法

具有内置测试致动器的mems振梁加速度计
技术领域
1.本公开涉及振梁加速度计。


背景技术：

2.加速度计通过检测在惯性力下检验质量块的位移起作用。在一个示例中，加速度计可通过连接在检验质量块与支撑基部之间的谐振器的频率变化来检测检验质量块的位移。谐振器可被设计成改变与检验质量块在加速度下施加到谐振器的负载成比例的频率。谐振器可电耦合至振荡器或其他信号生成电路，这使得谐振器以其谐振频率振动。


技术实现要素：

3.本发明描述了用于在封装之前在晶圆级探针测试中测量检验质量块运动的系统和技术。在一些示例中，公开了一种微机电系统(mems)振梁加速度计(vba)的内置测试致动器。
4.在一个示例中，本公开描述了一种系统，该系统包括：微机电系统(mems)振梁加速度计(vba)，该mems vba包括：检验质量块；和第一谐振器，该第一谐振器机械地耦合至该检验质量块；第一电极，该第一电极被配置为向该检验质量块施加力。
5.在另一示例中，本公开描述了一种测试微机电系统(mems)振梁加速度计(vba)的方法，该方法：包括经由第一电极向mems vba的检验质量块施加力；以及通过第二电极和第一谐振器中的任一者检测由于所施加的力而引起的该检验质量块的运动，其中该第一谐振器机械地耦合至该检验质量块。
6.在另一示例中，本公开描述了一种系统，该系统包括：微机电系统(mems)振梁加速度计(vba)，该mems vba包括：检验质量块；第一谐振器，该第一谐振器机械地耦合至该检验质量块；第二谐振器，该第二谐振器机械地耦合至该检验质量块，其中该第一谐振器和该第二谐振器以相反的比例因子布置；第一电极，该第一电极被配置为向该检验质量块施加力；第二电极，该第二电极被配置为感测该检验质量块的运动并输出与该检验质量块的感测到的运动相对应的信号；和处理电路，该处理电路被配置为：使该第一电极向该检验质量块施加该力；响应于由该第二电极感测到的所施加的力，接收与该检验质量块的该运动相对应的信号；以及基于所接收的信号确定该检验质量块的该运动。
7.附图和以下描述中阐述了一个或多个示例的细节。其他特征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求书中显而易见。
附图说明
8.附图和以下描述中阐述了一个或多个示例的细节。其他特征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求书中显而易见。
9.图1是示出根据本公开的一种或多种技术的具有x方向谐振器和检验质量块致动器电极的mems vba的概念图。
10.图2是示出根据本公开的一种或多种技术的包括mems vba的系统的功能框图。
11.图3是示出根据本公开的一种或多种技术的测试mems vba的示例性方法的流程图。
12.图4是根据本公开的一种或多种技术的测试mems vba的另一示例性方法的流程图。
具体实施方式
13.本公开涉及一种mems vba，该mems vba包括一个或多个内置测试致动器。vba通过使用检验质量块向一个或多个振梁或谐振器施加惯性力而起作用，使得所施加的加速度可被测量为振梁的谐振频率的变化。控制电子器件与谐振器驱动电极和谐振器感测电极交接以维持振梁的运动。通常，两个振梁以相反的比例因子布置，单位为赫兹/克(hz/g，其中g表示由于地球表面附近的重力引起的加速度)，因此差频(f2–
f1)表示所测量的加速度。该差频输出有助于抑制共模误差源，如下文进一步所述。
14.在一些示例中，包括一个或多个内置测试致动器能够在晶圆级探针测试中测量检验质量块运动，使得可在制造过程中更早地(例如，在封装之前)筛选出故障设备。通常，晶圆级探针测试仅验证两个谐振器是否正常工作。通常，不能摇晃或倾斜晶圆级探针测试仪，这会引起检验质量块的运动。然后，与检验质量块运动相关联的故障(诸如破裂挠曲或设备卡住)只能通过目视检查或在封装后在设备可能翻滚时检测到(例如，在 /-1g之间)，其中g表示加速度等于地球表面或附近的重力引起的加速度。
15.在一些示例中，经由一个或多个内置测试致动器测量检验质量块运动可实现与检验质量块自然频率相关联的品质因子(q)的更好表征。例如，很难在摇动器上准确测量q，因为典型测试设置所需的夹具通常会增加意外的机械共振(频率为大约khz)，而经由内置测试执行器测量q时不会出现此类机械共振。
16.图1是示出具有x方向谐振器和检验质量块致动器电极的mems vba的概念图。图1是示出锚定件14到支撑基部的mems vba 10的顶视图，但未示出支撑基部。
17.mems vba 10包括：悬垂检验质量块12，该悬垂检验质量块在铰链挠曲件22处连接至刚性谐振器连接结构16；和谐振器18a和18b。对于根据本公开的悬垂mems vba，检验质量块12可在与支撑基部(图1中未示出)的平面平行的平面中移动。支撑基部可为(例如)玻璃或硅晶圆基底。mems vba 10的谐振器18a和18b将检验质量块12在加速度下的惯性力转换为驱动谐振频率的变化。mems vba输出每个谐振器的谐振频率的变化作为加速度量的指示。在一些示例中，谐振器可位于质量块的附近，使得谐振器接收通过杠杆作用放大的质量块的力。尽管图1所示的示例包括两个谐振器，但在一些示例中，mems vba 10可包括更少或更多的谐振器，例如，一个谐振器或者三个或更多个谐振器。
18.mems vba 10可由溶解晶圆工艺制成，该溶解晶圆工艺生产mems vba 10，作为在特定锚定区域(例如，锚定件14)处栓系到下玻璃基底和上玻璃基底(图1中未示出)的硅机械结构。可在其他区域中蚀刻玻璃基底以限定mems vba 10的释放区域，这些释放区域包括使硅部分(诸如检验质量块12)相对于基底自由移动的气隙。未蚀刻的区域粘结到硅以限定机械锚定件。硅机构和锚定区域两者的几何结构可通过光刻法来限定。
19.制造硅mems vba和玻璃基底的溶解晶圆工艺仅仅是制造本公开的mems vba的技
术的一个示例。可使用其他技术来制造mems vba 10的几何结构。其他一些示例可包括诸如石英(sio2)、压电材料和类似材料的材料。其他工艺可包括各向同性蚀刻、化学蚀刻、深反应离子蚀刻(drie)和类似工艺。在图1的示例中，检验质量块12、谐振器连接结构16、铰链挠曲件22、谐振器18a、18b可由单片材料构成，这导致mems vba 10的部件均具有相同的热膨胀系数(cte)。mems vba 10的部件均在与如图1所示的x-y平面平行的同一平面上。
20.检验质量块12通过铰链挠曲件22在锚定件14处连接至谐振器连接结构16。铰链挠曲件22连接至锚定件14的点是检验质量块12的旋转中心。左谐振器18a和右谐振器18b通过刚性谐振器连接结构16连接至同一主要锚定件14。谐振器18a和18b在距检验质量块12的旋转中心的距离r1处连接至检验质量块12。检验质量块12的质心24与检验质量块12的旋转中心的距离为r2。这导致检验质量块12的惯性力以杠杆比率r2/r1放大。
21.换句话讲，铰链挠曲件22可被配置为将检验质量块12柔性连接至谐振器连接结构16。铰链挠曲件22将检验质量块12平行于支撑基部(图1中未示出)悬挂在锚定件14处。响应于mems vba 10的加速度，检验质量块12在其平面内围绕铰链挠曲件22旋转，该平面平行于x-y平面且平行于支撑基部(图1中未示出)的平面。本公开的支撑基部可采用上述蚀刻工艺由基底形成。
22.在图1的示例中，谐振器18a和18b包括锚定梳和具有释放梳的谐振器梁。谐振器18a包括具有释放梳和锚定梳26a
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26c的谐振器梁19a，并且谐振器18b包括具有释放梳和锚定梳20a
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20c的谐振器梁19b。在一些示例中，锚定梳可被称为定子梳。谐振器18a和18b被配置为将悬垂检验质量块12利用谐振器梁19a和19b柔性连接至谐振器连接结构16，并且基于检验质量块12围绕铰链挠曲件22的旋转而在检验质量块12的平面内挠曲。
23.两个谐振器18a和18b中的每一者以相应的谐振频率谐振，在一些示例中，该谐振频率可为大致相同的频率。mems vba 10包括沉积到玻璃基底(图1中未示出)上的金属层。这些金属层限定将硅电极连接至接合焊盘的电线。接合焊盘可在mems vba 10的外部并且用于电连接至外部电路，该外部电路通过静电致动(例如，通过施加电荷)激励并维持每个谐振器18a和18b的在谐振频率下的机械运动。在存在外部加速度的情况下，检验质量块12将偏转并向谐振器18a和18b的谐振器梁19a和19b施加轴向力。来自检验质量块12的该轴向力引起驱动谐振频率的变化，使得频率变化可用于测量mems vba 10上的外部加速度。
24.谐振器梁19a-19b上的释放梳以及锚定梳20a
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20c和26a
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26c上的尖齿可能够检测谐振频率的变化，该谐振频率的变化可被转换为力的量(例如，力的增大或减小)并且进一步被转换为mems vba 10上的加速度的量。例如，在校准期间，频率的变化可被映射到谐振器梁上的力，该力可被进一步映射到mems vba 10上的加速度的量。在图1的示例中，当通过旋转检验质量块12将力(例如，压力或张力)施加在两个谐振器梁19a-19b上时，两个谐振器18a和18b可允许由频率变化产生的差频测量结果。
25.由来自mems vba 10的感测信号输出的差频测量结果用于抑制两个谐振器共有的误差源。一个示例可包括温度变化。即，操作条件的变化，诸如温度变化，可以相同的方式影响两个谐振器。第二示例将是施加到两个谐振器的电压的任何偏移。差频测量可通过减去共同误差并且仅大致保留由mems vba 10上的加速度引起的信号来减去施加到两个谐振器的共同误差源。然后，差频测量可最终导致加速度计的零偏重复性改善。
26.在一些示例中，谐振器可具有不同的谐振频率，例如，谐振器18a可被配置为以与
谐振器18b不同的频率谐振。在一些示例中，一个谐振器的质量块可被配置为与一个或多个其他谐振器不同。具有不同谐振频率的谐振器的mems vba可提供益处，例如，当mems vba的重力为零时(例如，mems vba基本上没有经历加速度)，谐振器可能不以完全相同的频率振动。零重力处的不同频率导致mems vba中的有意偏移，并且可改进可检测性和性能。
27.在图1的示例中，使用两个谐振器来提供差频测量。在其他示例中，本公开的技术也可应用于具有更多或更少谐振器的mems vba。在其他示例中，在仍然使用本公开的技术时，一个或多个谐振器可以任何角度取向，而不仅仅是x和y。尽管在图1的示例中示出为双端音叉(detf)梳状谐振器，但在其他示例中，谐振器18a和18b可被配置为其他类型的谐振器。例如，替代detf，谐振器18a和18b可为单个谐振器梁或更复杂的谐振器几何形状。另外，谐振器梁19a和1b可包括压电材料并且可不包括梳齿。
28.在mems vba 10的示例中，谐振器18a-18b可被配置为在基本上平行于谐振器连接结构16的长轴的方向上挠曲。在图1的示例中，谐振器连接结构16的长轴平行于x轴。在mems vba 10的示例中，谐振器18a-18b沿着x轴取向。在本公开中，基本上平行是指结构或平面在制造和测量公差内是平行的。
29.谐振器连接结构16通过足够刚性的连接将谐振器18a-18b连接至主要锚定件14，该足够刚性的连接允许检验质量块12对谐振器梁施加轴向力。谐振器连接结构16的尺寸经设定以具有大于谐振器的轴向弹簧常数的硬度。根据本公开的技术的谐振器连接结构16和谐振器18a-18b的几何结构将检验质量块12、谐振器梁19a
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19b和谐振器连接结构16配置为通过锚定件14处的单个区域连接至支撑基部。谐振器连接结构16可减少或防止原本可能由玻璃基底(支撑基部)与硅机构(例如，悬垂检验质量块12)之间的热膨胀失配引起的偏置误差。换句话讲，硅掩模和玻璃掩模的设计使得检验质量块12和谐振器18a-18b两者例如在锚定件14处主要锚定到单个区域。
30.本公开的mems vba的几何结构的优点可包括减少或防止热膨胀失配，以及施加在基底上的其他力到达谐振器18a-18b并使谐振器梁显著应变。与具有不同几何结构的mems vba相比，本公开的几何结构可具有最终提供更精确的外部加速度测量的优点。换句话讲，在第一热膨胀不同于第二热膨胀的示例中，锚定件14可被配置为允许支撑基部的第一热膨胀，以及谐振器18a-18b和谐振器连接结构16的单片材料的第二热膨胀。谐振器连接结构16的几何结构被配置为基本上防止施加到支撑基部的其他力转移到悬垂检验质量块12或至少两个谐振器。其他力的一些示例可包括由电路板或其上安装有mems vba 10的其他结构施加到mems vba 10的力。电路板可经受诸如挤压或扭转的力，这些力可被转移到电路板上的部件(包括mems vba 10)。
31.在图1的示例中，mems vba 10可被制造为晶圆(未示出)上的多个mems vba 10中的一个mems vba。晶圆可包括检验质量块致动器电极30a和30b。在一些示例中，检验质量块致动器电极30a和30b可包括在mems vba 10中。在一些示例中，晶圆和/或mems vba 10可包括一个检验质量块致动器电极，例如，一个或任一个检验质量块致动器30a或30b。在一些示例中，晶圆和/或mems vba 10可包括多于两个检验质量块致动器电极，例如，三个或更多个检验质量块致动器电极。检验质量块致动器电极30a和30b可为连接至接合焊盘(诸如上文所述的那些)的硅电极，这些硅电极可连接至外部电路，该外部电路通过静电致动(例如，通过向检验质量块致动器电极30a和30b施加电荷、电流信号和/或电压信号)来以检验质量块
12的一个或多个预定频率激发机械运动。在所示的示例中，在每个检验质量块致动器电极30a和30b与检验质量块12之间存在小气隙。检验质量块致动器电极30a和30b可被配置为平行板电极，其响应于检验质量块致动器电极30a和30b的电容变化(δc)而引起检验质量块12的位移(dx)。在一些示例中，检验质量块致动器电极30a和30b可被配置为将检验质量块12位移预定距离。
32.在一些示例中，检验质量块致动器电极30a和30b中的一者或另一者可被配置为驱动检验质量块12，并且检验质量块致动器电极30a和30b中的另一者可被配置为感测检验质量块12的运动并可被连接以读出信号电路。在一些示例中，一个检验质量块致动器电极(30a或30b)可被配置为驱动检验质量块12并感测检验质量块12的运动，并且可连接至读出电路。在一些示例中，检验质量块致动器电极30a和30b两者可被配置为驱动检验质量块12，并且谐振器18a和18b中的一者或两者可被配置为感测检验质量块12的运动，并且可连接至读出电路。
33.在一些示例中，谐振器电极(未示出)可被配置为以闭回路振荡驱动谐振器18a和18b。可将直流电(dc)或慢变电压信号施加到每个检验质量块致动器电极30a和30b以产生静电力，并且可观察谐振器18a和18b的频率变化以评估比例因子(单位为hz/g)。以闭回路振荡驱动谐振器18a和18b并观察谐振器18a和18b的频率变化可能够验证检验质量块12正确地连接至谐振器18a和18b以引起预期频率偏移。
34.在一些示例中，一个或多个检验质量块致动器电极30a和30b可被配置为具有线性电容与位移关系的梳齿。在一些示例中，检验质量块致动器电极30a和30b可嵌入在检验质量块12内。尽管示出了两个检验质量块致动器电极，但可包括和/或使用更多或更少的检验质量块致动器电极。在一些示例中，在使用检验质量块致动器电极30a和30b完成临时测试后(例如，在晶圆级探针测试和封装测试期间)，控制谐振器18a和18b的电路板(未示出)可将检验质量块致动器电极30a和30b连接至地面，例如使得在使用时只有惯性力作用于检验质量块12。
35.图2是示出根据本公开的一种或多种技术的包括mems vba 110的系统100的功能框图。系统100的功能块仅是根据本公开的可包括mems vba的系统的一个示例。在其他示例中，功能块可被组合，或者功能可以与图2所描绘不同的方式分组。在一些示例中，相对于图2所示和所述的功能块中的任一功能块或全部功能块可包括在mems vba 110中，例如，功能块中的任一功能块或全部功能块可为mems vba 110的一部分。其他电路112可包括电源电路和可使用mems vba 110的输出来执行各种功能(例如，惯性导航和运动感测)的其他处理电路。
36.系统100可包括处理电路102、谐振器驱动电路104a和104b、检验质量块致动器电极驱动电路114a和114b以及mems vba 110。mems vba110可包括任何vba，包括上文相对于图1所述的悬垂检验质量块mems vba。
37.在图2的示例中，谐振器驱动电路104a和104b操作地连接至mems vba 110，并且可将谐振器驱动信号106a和106b发送到mems vba 110以及从mems vba 110接收感测信号108a和108b。在图2的示例中，谐振器驱动电路104a可耦合至一个谐振器(例如，图1中描绘的谐振器18a)，并且谐振器驱动电路104b可耦合至第二谐振器(例如，谐振器18b)。谐振器驱动电路104a和104b可被配置为输出致使mems vba 110的谐振器以每个谐振器的相应谐
振频率振动的信号。在一些示例中，振动装置通过静电致动来激励和维持每个谐振器的机械运动。在一些示例中，谐振器驱动电路104a和104b可包括一个或多个振荡器电路。在一些示例中，到mems vba 110的信号可沿着加速度计的支撑基部或在加速度计的支撑基部内沿着导电路径行进。来自谐振器驱动电路104a和104b的信号可提供图案化电场以致使mems vba 110的谐振器保持谐振。
38.谐振器驱动电路104a可能以与来自谐振器驱动电路104b的驱动信号106b不同的频率输出驱动信号106a。图2的示例可被配置为基于谐振器感测信号108a和108b来确定差频信号。谐振器驱动电路104a和104b可基于来自谐振器感测信号108a和108b的反馈回路来调整谐振器驱动信号106a和106b的输出，例如以将谐振器保持在相应的谐振频率。如上所述，根据本公开的mems vba可包括一个谐振器或多于两个谐振器，并且还可包括更少或附加的谐振器驱动电路。
39.如上文相对于图1所述，例如在基本上平行于检验质量块的平面的方向上，悬垂检验质量块mems vba的加速度可导致悬垂检验质量块围绕平行于检验质量块的平面的铰链挠曲件的旋转。mems vba 110的谐振器可被配置为响应于检验质量块的旋转而接收力，使得该力导致至少一个谐振器的谐振频率的相应变化。
40.处理电路102可与谐振器驱动电路104a和104b通信。处理电路102可包括各种信号处理功能，诸如滤波、放大和模数转换(adc)。滤波功能可包括高通、带通或其他类型的信号滤波。在一些示例中，谐振器驱动电路104a和104b还可以包括信号处理功能，诸如放大和滤波。处理电路102可将从mems vba 110所接收的经处理信号作为模拟信号或数字信号输出到其他电路112。处理电路102还可从其他电路112接收信号，诸如命令信号、校准信号和类似信号。
41.处理电路102可例如经由谐振器驱动电路104a和104b操作地连接至mems vba 110。处理电路102可被配置为从mems vba 110接收信号，该信号可指示mems vba 110的至少一个谐振器的谐振频率的相应变化。基于谐振频率的相应变化，处理电路102可确定加速度测量，或者以其他方式确定检验质量块12的运动和/或位移。在其他示例(图2中未示出)中，处理电路102可为来自mems vba 110的反馈回路的一部分，并且可控制谐振器驱动信号106a和106b以将谐振器保持在其谐振频率。
42.在图2的示例中，电极驱动电路114a和114b操作地连接至mems vba 110并且可将检验质量块致动器电极驱动信号116a和116b发送至mems vba 110以及从mems vba 110接收感测信号118a和118b。在图2的示例中，检验质量块致动器电极驱动电路114a可耦合至一个电极(例如，图1中所描绘的检验质量块致动器电极30a)，并且检验质量块致动器电极驱动电路114b可耦合至第二电极(例如，检验质量块致动器电极30b)。另选地，mems vba 110可被制造为包括多个加速度计的晶圆的一部分，并且检验质量块致动器电极驱动电路114a和114b可操作地连接至可附接mems vba 110的晶圆的部件，诸如检验质量块电极30a和30b，该检验质量块电极可包括在晶圆中而不是包括在mems vba 110中。检验质量块致动器电极驱动电路114a和114b可被配置为输出使一个或多个检验质量块致动器电极向检验质量块施加力，从而使检验质量块加速、位移、振动和/或以其他方式移动的信号。在一些示例中，振动装置通过静电致动来激励和维持检验质量块的机械运动。在一些示例中，检验质量块致动器驱动电路114a和114b可包括一个或多个振荡器电路。在一些示例中，来自检验质
量块致动器电极驱动电路114a和114b的信号可提供图案化电场以使mems vba 110的检验质量块12保持谐振。
43.在一些示例中，检验质量块致动器电极驱动电路114a和114b可被配置为基于来自检验质量块致动器电极感测信号118a和118b的反馈回路调整检验质量块致动器电极驱动信号116a和116b的输出，例如，以将检验质量块12保持在谐振频率。根据本公开的mems vba和/或包括多个mems vba的晶圆可包括一个检验质量块致动器电极或多于两个检验质量块致动器电极，并且还可包括更少或附加的检验质量块致动器电极驱动电路。
44.如上文相对于图1所述，一个或多个检验质量块致动器电极可使mems vba的检验质量块在基本上平行于检验质量块的平面的方向上加速、位移、振动和/或以其他方式移动，并且可使悬垂检验质量块围绕平行于检验质量块的平面的铰链挠曲件旋转。一个或多个检验质量块致动器电极可被配置为感测检验质量块的加速度、位移、振动和/或运动。除此之外或另选地，耦合至检验质量块的一个或多个谐振器可被配置为如上所述感测检验质量块的加速度、位移、振动和/或运动，例如，检验质量块由一个或多个检验质量块致动器电极而不是由惯性力或其他力驱动。
45.例如，检验质量块致动器电极(例如，检验质量块致动器电极30a)可被配置为驱动检验质量块，并且一个或多个其他检验质量块致动器电极(例如，检验质量块致动器电极30b)可被配置为感测检验质量块的运动。在一些示例中，检验质量块致动器电极驱动电路114a可输出振荡驱动信号，诸如包括一个或多个频率的正弦电压驱动信号。检验质量块致动器电极驱动电路114a可被配置为输出正弦振荡的检验质量块致动器电极驱动信号116a，该信号使检验质量块致动器电极30a向检验质量块12施加正弦振荡力。正弦振荡力可导致检验质量块12振荡和/或振动，并且检验质量块致动器电极30b可例如经由检验质量块致动器电极30b中的与检验质量块12在电场中的移动成比例的感应电流来感测检验质量块12的振荡和/或振动。
46.检验质量块电极驱动电路114a可被配置为输出检验质量块致动器电极驱动信号116a，该驱动信号以多个频率振荡。在一些示例中，可同时施加多个频率，例如，施加至电极的检验质量块致动器电极驱动信号118a可包括多个频率分量。在其他示例中，可在某一时间段内施加多个频率，例如频率扫描驱动信号。检验质量块12上产生的静电力可包括对应于检验质量块致动器电极驱动信号的多个频率，并且检验质量块12可响应于所施加的包括多个频率的振荡静电力而移动和/或振动。在一些示例中，检验质量块12可在与多个频率中的一个或多个频率谐振的情况下移动和/或振动，例如，检验质量块12可在一个或多个谐振频率(例如，一个或多个检验质量块自然频率)下以增大的振幅振动。
47.在一些示例中，检验质量块致动器电极30b可输出与检验质量块12的感测到的运动成比例的检验质量块致动器电极感测信号118b。检验质量块致动器电极驱动电路114b和处理电路102中的一者或两者可被配置为接收检验质量块致动器电极感测信号118b并确定检验质量块12的运动。在一些示例中，检验质量块致动器电极驱动电路114b可被配置为驱动检验质量块12，并且检验质量块致动器电极30a可被配置为感测检验质量块12的运动。
48.在一些示例中，检验质量块致动器电极驱动电路114a和114b以及处理电路102中的任一者或全部可被配置为确定与感测到的检验质量块自然频率相关联的品质因子(q)。
49.在一些示例中，谐振器驱动电路104a和104b和/或处理电路102可被配置为基于谐
振器感测信号108a和108b中的一者或两者来确定由检验质量块致动器电极30a和30b中的一者或两者引起的检验质量块12的加速度、位移和/或运动。
50.例如，检验质量块致动器电极驱动电路114a和114b中的一者或两者可被配置为输出慢变信号和/或dc信号，使得检验质量块致动器电极30a和30b中的一者或两者在检验质量块12上产生静电力。检验质量块12可响应于所施加的静电力而位移，并且可例如由谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中的任一者基于谐振器感测信号108a和108b来确定差频测量。除此之外或另选地，可观察谐振器18a和18b中的一者或两者的频率变化以确定以hz/g计的比例因子。例如，谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中的任一者可基于谐振器感测信号108a和108b确定谐振器18a和18b中的一者或两者中的频率变化，并且谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中的任一者可基于所确定的频率变化来确定比例因子。
51.处理电路102可与检验质量块电极驱动电路114a和114b通信。处理电路102可包括各种信号处理功能，诸如滤波、放大和模数转换(adc)。滤波功能可包括高通、带通或其他类型的信号滤波。在一些示例中，检验质量块电极驱动电路114a和114b还可包括信号处理功能，诸如放大和滤波。处理电路102可将从mems vba 110和/或检验质量块致动器电极30a和30b所接收的经处理的信号作为模拟或数字信号输出到其他电路112。处理电路102还可从其他电路112接收信号，诸如命令信号、校准信号和类似信号。
52.处理电路102可例如经由检验质量块致动器电极驱动电路114a和114b操作地连接至mems vba 110和/或包括多个mems vba 110的晶圆。处理电路102可被配置为从mems vba 110和/或包括多个mems vba 110的晶圆接收信号，该信号可指示至少一个mems vba 110的至少一个检验质量块的加速度、运动、固有频率和/或q，并且可指示至少一个mems vba的至少一个检验质量块是否正确地工作和/或是否正确地连接至谐振器以引起由于加速度引起的预期频率偏移。
53.在一些示例中，电极驱动电路114a和114b、谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中的任一者或全部可被配置为基于检验质量块致动器电极感测信号118a和118b以及谐振器感测信号108a和108b中的任一者或全部，确定检验质量块12是被卡住还是正常工作，以及检验质量块12是否正确地连接至谐振器，例如谐振器18a和18b。在一些示例中，电极驱动电路114a和114b、谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中的任一者或全部可被配置为经由向检验质量块致动器电极30a和/或30b施加频率扫描驱动信号来确定检验质量块特性，例如，一个或多个检验质量块谐振和/或自然频率。
54.在一些示例中，电极驱动电路114a和114b、谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中的任一者或全部可被配置为在通电时或在操作期间的任何时间校准mems vba 110。例如，电极驱动电路114a和/或114b可输出使得检验质量块致动器电极30a和/或30b分别向检验质量块12施加力，从而使检验质量块12移动的信号。检验质量块致动器电极30a和/或30b以及谐振器18a和/或18b分别用于感测检验质量块12的移动，并输出检验质量块致动器电极感测信号118a和/或118b和/或谐振器感测信号108a和/或108b。然后，电极驱动电路114a和/或114b，或谐振器驱动电路104a和/或104b，或处理电路102(视情况而定)可确定谐振器18a和/或18b的偏置和/或比例因子，和/或mems vba 110的一个或多个校准参数。在其他示例中，电极驱动电路114a和114b、谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中
的任一者或全部可被配置为经由施加到检验质量块致动器电极30a和/或30b的频率扫描驱动信号来校准mems vba 110。在一些示例中，电极驱动电路114a和114b、谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中的任一者或全部可被配置为周期性地和/或连续地校准mems vba 110。
55.在一些示例中，电极驱动电路114a和114b、谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中的任一者或全部可被配置为力平衡(force rebalancing/force-to-rebalance)操作模式。例如，电极驱动电路114a和/或114b可被配置为向检验质量块致动器电极30a和/或30b施加dc或慢化偏置电压信号，该电压信号使得检验质量块致动器电极30a和/或30b向检验质量块12施加力以例如通过经由检验质量块致动器电极30a和/或30b施加力而将检验质量块12移回默认位置和/或将检验质量块12“保持”到默认位置，该力抵抗检验质量块12从默认位置的运动，从而导致需要更大的力(例如，由于mems vba 110的加速)来使检验质量块12从默认位置位移和/或移动。在一些示例中，系统100可以闭回路和/或反馈回路模式操作。例如，力可导致检验质量块12加速、位移、振动或以其他方式移动，并且谐振器18a和/或18b和/或检验质量块电极30a和/或30b可感测检验质量块12的运动。电极驱动电路114a和/或114b、或谐振器驱动电路104a和/或104b、或处理电路102中的任一者可确定要施加到检验质量块致动器电极30a和/或30b以将检验质量块12驱动回到默认位置(例如，零重力或零外力位置)的信号，并且可使电极驱动电路114a和/或114b将该信号施加至检验质量块致动器电极30a和30b。在一些示例中，谐振器驱动电路104a和/或104b，或者处理电路102可基于谐振器18a和18b的差频、谐振器18a和18b的加权和/或缩放差频、谐振器18a和18b的平方加权和缩放差频等来确定要施加到检验质量块致动器电极30a和/或30b以将检验质量块12驱动回到默认位置的信号。在一些示例中，力平衡可改善系统100和/或mems vba 110的操作，例如，系统100可具有增大的灵敏度和/或扩展的动态范围以感测较大的力，否则该较大的力可能导致检验质量块12达到位移极限，和/或导致谐振器18a和/或18b和/或检验质量块致动器电极30a和/或30b达到感测极限。
56.图3是示出根据本公开的一种或多种技术的测试mems vba的示例性方法300的流程图。虽然参考mems vba 110和/或包括多个mems vba110和电极30a和30b的晶圆描述了方法300，但方法300可与其他传感器一起使用。
57.检验质量块致动器电极可利用包括一个或多个频率的驱动信号向检验质量块施加力(302)。在一些示例中，mems vba的检验质量块可由包括在mems vba中或包括在包括mems vba的晶圆中的检验质量块致动器电极驱动。例如，检验质量块致动器电极驱动电路114a可输出检验质量块致动器电极驱动信号116a，诸如正弦驱动信号，该正弦驱动信号包括使检验质量块致动器电极30a向检验质量块12施加正弦振荡力的一个或多个频率。在一些示例中，检验质量块致动器电极30a可同时向检验质量块12施加包括多个频率的力，例如，检验质量块致动器电极驱动信号118a可包括多个频率分量。在其他示例中，检验质量块致动器电极30a可在某一时间段内向检验质量块12施加包括多个频率(例如，频率扫描驱动信号)的力。检验质量块12上产生的静电力可包括对应于检验质量块致动器电极驱动信号的多个频率，并且检验质量块12可响应于所施加的包括多个频率的振荡静电力而移动和/或振动。在一些示例中，检验质量块12可与多个频率中的一个或多个频率谐振地移动和/或振动，例如，检验质量块12可在一个或多个谐振频率和/或一个或多个检验质量块自然频率
下以增大的振幅振动。
58.检验质量块致动器电极可响应于驱动力而感测和/或检测检验质量块的运动(304)。例如，检验质量块致动器电极30b可感测检验质量块12的振荡和/或振动。在一些示例中，检验质量块致动器电极30b可输出与检验质量块12的感测到的运动成比例的检验质量块致动器电极感测信号118b。检验质量块致动器电极驱动电路114b和处理电路102中的一者或两者可被配置为接收检验质量块致动器电极感测信号118b并确定检验质量块12的运动。在一些示例中，检验质量块致动器电极驱动电路114b可被配置为驱动检验质量块12，并且检验质量块致动器电极30a可被配置为感测检验质量块12的运动。
59.在一些示例中，检验质量块致动器电极驱动电路114a和114b以及处理电路102中的任一者或全部可被配置为确定与感测到的检验质量块自然频率相关联的品质因子(q)。
60.一个或多个检验质量块致动器电极可连接至接地(306)。例如，检验质量块致动器电极可旨在仅在临时测试(诸如晶圆级探针测试和封装测试)期间使用。电路板(未示出)，例如包括电极驱动电路114a和114b、谐振器驱动电路104a和104b、处理电路102以及其他处理电路112中的任一者或全部，可在测试之后将检验质量块致动器电极30a和30b连接至接地，使得仅惯性力作用于检验质量块。换句话讲，当mems vba 110在测试后使用时，电极30a和30b可接地并防止其作用于检验质量块12或向检验质量块施加力。
61.图4是示出根据本公开的一种或多种技术的测试mems vba的另一种示例性方法400的流程图。虽然参考mems vba 110和/或包括多个mems vba 110和电极30a和30b的晶圆描述了方法400，但方法400可与其他传感器一起使用。
62.检验质量块致动器电极可利用dc或慢变驱动信号向检验质量块施加力(402)。在一些示例中，mems vba的检验质量块可由包括在mems vba中或包括在包括mems vba的晶圆中的检验质量块致动器电极驱动。例如，检验质量块致动器电极驱动电路114a和114b可输出检验质量块致动器电极驱动信号116a和116b、慢变电压信号和/或dc电压信号，从而使检验质量块致动器电极30a和30b中的一者或两者在检验质量块12上产生静电力。检验质量块12可响应于所施加的静电力而加速、位移或以其他方式移动。在一些示例中，检验质量块致动器电极30a和30b中的一者或两者可经由在检验质量块12上产生静电力而将检验质量块12位移预定距离。
63.谐振器可响应于驱动力而感测和/或检测检验质量块的加速度、位移和/或运动(404)。例如，谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中的任一者可基于谐振器感测信号108a和108b来确定差频。除此之外或另选地，谐振器驱动电路104a和104b以及处理电路102中的任一者可确定谐振器18a和18b中的一者或两者的频率变化，并基于该频率变化确定以hz/g计的比例因子。
64.一个或多个检验质量块致动器电极可连接至接地406，例如，类似于上述306。例如，检验质量块致动器电极可旨在仅在临时测试(诸如晶圆级探针测试和封装测试)期间使用。电路板(未示出)，例如包括电极驱动电路114a和114b、谐振器驱动电路104a和104b、处理电路102以及其他处理电路112中的任一者或全部，可在测试之后将检验质量块致动器电极30a和30b连接至接地，使得仅惯性力作用于检验质量块。换句话讲，当mems vba 110在测试后使用时，电极30a和30b可接地并防止其作用于检验质量块12或向检验质量块施加力。
65.本公开所述的技术可以至少部分地在硬件、软件、固件或它们的任何组合中实现。
例如，所描述的技术的各个方面可在一个或多个处理器内实现，包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、或任何其他等效集成或分立逻辑电路，以及此类部件的任何组合。术语“处理器”或“处理电路”通常可以指单独地或与其他逻辑电路组合的任何前述逻辑电路，或任何其他等效电路。包括硬件的控制单元还可执行本公开的技术中的一种或多种。
66.此类硬件、软件和固件可以在同一设备内或在单独的设备内实现，以支持本公开所述的各种技术。此外，任何所述单元、模块或部件可以一起实现或单独实现为离散但可互操作的逻辑设备。将不同特征描述为模块或单元旨在突出不同的功能方面，并且不一定意味着此类模块或单元必须由单独的硬件、固件或软件部件来实现。而是，与一个或多个模块或单元相关联的功能性可由单独的硬件、固件或软件部件执行，或集成于共用或单独的硬件、固件或软件部件内。
67.本公开所述的技术还可在包括用指令编码的计算机可读存储介质的制品中体现或编码。嵌入或编码在制品(包括计算机可读存储介质)中的指令可以使一个或多个可编程处理器或其他处理器实现本文所述的一种或多种技术，诸如当由计算机可读存储介质中包括或编码的指令由一个或多个处理器执行时。计算机可读存储介质可包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦可编程只读存储器(eeprom)、闪存存储器、硬盘、光盘rom(cd-rom)、软盘、盒式磁带、磁介质、光学介质或其他计算机可读介质。在一些示例中，制品可包括一个或多个计算机可读存储介质。
68.在一些示例中，计算机可读存储介质可包括非暂态介质。术语“非暂态”可以指示存储介质不体现在载波或传播信号中。在某些示例中，非暂态存储介质可以存储可随时间变化的数据(例如，在ram或高速缓存中)。
69.已经描述了各种示例。这些示例和其他示例在以下权利要求书的范围内。