【技术实现步骤摘要】
本解决方案涉及一种被提供有有源偏移补偿的微机电传感器设备(mems，微机电系统类型)；以下讨论将在不失去一般性的情况下，明确参考实现电容式加速度计的mems传感器设备，其用于感测沿至少一个感测轴作用的至少一个线性加速度。
技术介绍
1、已知mems加速度计在水平面上具有感测轴，即，包括对沿平行于对应主延伸平面以及半导体材料的对应衬底的顶表面的至少一个方向作用的加速度敏感的感测结构；还已知mems加速度计具有竖直感测轴，即，包括对沿与同一主延伸平面正交的方向作用的加速度敏感的感测结构。
2、通常，mems加速度计的感测结构包括：至少一个移动质量件，由于惯性效应而移动，因为在存在待被感测的加速度的情况下，它由于惯性效应而可移动，通常被定义为“转子质量件”或简称为“转子”(但这并不意味着相同的惯性质量件必然具有旋转移动)；以及移动电极(或转子电极)，与该至少一个质量件整体地耦合。
3、转子质量件被布置悬置在衬底之上，通过耦合弹性元件方式耦合到对应的转子锚固结构(与同一衬底成一体)，这允许其由于惯性效应沿一个或多个感测方向移动。
4、mems加速度计的感测结构还包括固定或定子电极，其通过相应定子锚固件与衬底整体地耦合，电容耦合到转子电极而形成感测电容器，感测电容器具有指示待被感测的量的感测电容。
5、通常，定子电极被划分为两个组，每个组的电极被偏置到不同的偏置电压，并且被布置为面向相应转子电极，由于转子质量件的惯性移动而具有相对的面对距离变化(并且因此，具有相对的感测电容的面对距离变化)，
6、mems加速度计还包括与感测结构电耦合的电子电路(所谓的asic-专用集成电路)，其在输入处接收由感测电容器产生的电容变化，并且对其进行处理来确定加速度值，以生成输出电信号(其可以在外部提供给mems加速度计，以进行进一步处理)。
7、前述asic电子电路和感测结构通常被提供在半导体材料的相应管芯中，该管芯被包围在壳体内，壳体即所谓的封装，它包围且保护相同的管芯，还提供朝向外部的电连接接口；在所谓的衬底级封装解决方案中，封装由一个或多个基部和盖层形成，这些基部和盖层被直接耦合到mems设备的管芯，从而形成它们朝向外部环境的机械和电接口。
8、影响已知mems加速度计的感测结构的已知问题由所谓的偏移误差来表示，即，由在没有待被感测的加速度的情况下的输出信号的非零值来表示。
9、偏移误差是由于转子质量件和相关联的转子电极在中性或静止条件下(即，在上述无加速度的条件下)相对于定子电极未居中(不等距)的情况；因此该误差是mems加速度计感测结构制造所固有的。
10、具体地，转子质量件的偏移通常是由于影响材料(通常是多晶硅)的残余制造应力，形成上述耦合弹性元件，耦合弹性元件将转子质量件耦合到对应的锚固结构。偏移可以被视为作用在耦合弹性元件上的力，其决定即使在上述静止条件下也存在的变形。
11、偏移通常会在上述差分配置的两组转子电极和定子电极之间引起感测电容(和敏感度)值的不匹配。结果，非线性度和所谓的vre(振动校正误差)误差增加(与加速度计对被校正的ac振动的响应相关联，表现为加速度计偏移中的异常移位)。
12、具体地，转子和定子电极之间的电容和位移之间的非线性关系导致在存在初始偏移的情况下，δc/δg特性不对称(其中c表示电容，g表示加速度)；换言之，电极之间的正位移相对于负位移会导致例如更大的电容变化。
13、此外，会发生mems加速度计的满量程值的降低。具体地，初始偏移的存在通过减小电极的位移范围(在到达对应的停止元件，即，所谓的停止件之前)显著降低了满量程。
14、高端应用，诸如例如机械元件状况的结构分析或振动监控应用，需要mems加速度计的高性能；结果，与相同mems加速度计的内在偏移相关联的上述问题可能是不可接受的。
15、已提出的用于克服这些缺点的解决方案提供了合适的电子补偿，例如在相关联的asic电子电路中使用合适的值的补偿电容，补偿电容与感测电容并联耦合，以在输出处获得补偿信号。然而，mems加速度计的工作点仍然受到感测结构内在的偏移的影响，由此产生先前讨论的非线性度和敏感度问题以及满量程值降低问题。
技术实现思路
1、本公开的各种实施例提供了一种允许克服先前强调的问题的微机电传感器设备，具体为加速度计。
2、根据本公开的一个实施例，微机电传感器设备包括：衬底；惯性质量件，被悬置在衬底之上，并且通过弹性耦合元件被弹性耦合到转子锚固结构，以执行由于待感测量引起的至少一次惯性移动；第一感测电极，被整体地耦合到惯性质量件，以能够由于惯性移动而移动；以及第二感测电极，相对于待感测量而被固定，第二感测电极面向第一感测电极并且被电容耦合到第一感测电极以形成具有指示待感测量的值的感测电容。第二感测电极以悬置方式被布置在衬底之上，以及补偿结构，被配置为将第二感测电极相对于第一感测电极移动，并且在没有待感测量的情况下，改变第二感测电极和第一感测电极之间的面对距离，以便补偿感测结构的固有偏移。
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1.一种微机电传感器设备，包括：
2.根据权利要求1所述的微机电传感器设备，
3.根据权利要求1所述的微机电传感器设备，其中所述补偿结构被配置为关于所述待感测量不敏感。
4.根据权利要求3所述的微机电传感器设备，其中所述补偿结构包括：
5.根据权利要求4所述的微机电传感器设备，
6.根据权利要求5所述的微机电传感器设备，其中所述枢轴元件包括：
7.根据权利要求5所述的微机电传感器设备，
8.根据权利要求7所述的微机电传感器设备，
9.根据权利要求5所述的微机电传感器设备，其中所述固定致动电极包括：
10.根据权利要求5所述的微机电传感器设备，
11.根据权利要求5所述的微机电传感器设备，其中所述微机电传感器设备是加速度计，所述加速度计具有平行于所述水平面的第二水平轴的感测轴，所述第二水平轴与所述第一水平轴正交。
12.根据权利要求4所述的微机电传感器设备，
13.根据权利要求12所述的微机电传感器设备，
14.根据权利要求13
15.根据权利要求12所述的微机电传感器设备，其中所述微机电传感器设备是加速度计，所述加速度计具有平行于正交轴、横向于所述水平面的感测轴。
16.一种设备，包括：
17.根据权利要求16所述的设备，其中
18.根据权利要求16所述的设备，还包括：
19.一种设备，包括：
20.根据权利要求19所述的设备，其中
...【技术特征摘要】
1.一种微机电传感器设备，包括：
2.根据权利要求1所述的微机电传感器设备，
3.根据权利要求1所述的微机电传感器设备，其中所述补偿结构被配置为关于所述待感测量不敏感。
4.根据权利要求3所述的微机电传感器设备，其中所述补偿结构包括：
5.根据权利要求4所述的微机电传感器设备，
6.根据权利要求5所述的微机电传感器设备，其中所述枢轴元件包括：
7.根据权利要求5所述的微机电传感器设备，
8.根据权利要求7所述的微机电传感器设备，
9.根据权利要求5所述的微机电传感器设备，其中所述固定致动电极包括：
10.根据权利要求5所述的微机电传感器设备，
11.根据权利要求5所述的微机电...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·加特瑞，J·M·达马宁，F·里奇尼，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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