CN104169728A - 用于测量电容性元件之间的电容差的方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于测量电容差的方法和系统。第一和第二电容性元件连接在用于接收第一和第二DC电压的电压接收节点与可经由第一或第二开关连接到第三DC电压的节点之间。在第一阶段，施加电压差以对电容性元件充电，并且这些开关交替地闭合。第一所得电流被测量出。在第二阶段，交替地施加第一和第二DC电压，并且这些开关交替地闭合。第二所得电流被测量出。电容差可根据第一和第二所得电流来确定。

Description

用于测量电容性元件之间的电容差的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于测量电容性元件之间的电容差的方法和系统。

背景技术

测量电容在许多测试结构中被用来评估技术性能。然而，该技术的扩展已导致电路中实际使用的电容值降低。当前评估电容匹配的方法不足以准确地测量与电路设计有关的非常小的电容(100fF及充分低)的差异。

例如，根据Dennis Sylvester、James C.Chen等人发表在1998年IEEE JSSC的文章“Investigation of Interconnect Capacitance Characterization UsingCharge-Based Capacitance Measurement(CBCM)Technique andThree-Dimensional Simulation(使用基于电荷的电容测量(CBCM)技术和三维仿真对互连电容表征的研究)”，知晓了基于电荷的电容测量方法。该方法能够测量电容器的绝对电容，但其准确度不足。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于更准确地测量电容性元件之间的电容差的方法和系统。

根据本发明，该目的利用独立权利要求的系统和方法来实现。

根据本发明，第一电容性元件与第二电容性元件之间的电容差按如下方式来测量。使用第一DC电压，不同于第一DC电压的第二DC电压，以及第三DC电压(例如，接地电平)。第一电容性元件连接在第一节点与第二节点之间，第二节点可经由第一开关连接到第三DC电压。第二电容性元件连接在第三节点与第四节点之间，第四节点可经由第二开关连接到第三DC电压，第二开关出于对称原因与第一开关匹配，并且第二和第四节点彼此可连接(例如，彼此直接连接或可由又一开关连接)。在测量的第一阶段，第一DC电压施加于第一节点而第二DC电压施加于第三节点以对电容性元件充电，并且第一和第二开关通过非重叠时钟信号交替地闭合。流经第一和第二开关中的至少一者的第一所得电流被测量出(优选地流经第一和第二开关两者的电流被测量出以获得提高的准确度，尽管这不是必须的)。在测量的第二阶段，第一和第二DC电压交替地施加于第一和第三节点，以交替地对电容性元件充电和放电，并且第一和第二开关通过非重叠时钟信号交替地闭合，在这样的实例中，第一和第二DC电压的所述交替在第一开关或第二开关闭合时发生。流经第一和第二开关中的至少一者的第二所得电流被测量出(优选地流经第一和第二开关两者的电流被测量出，尽管这不是必须的)。根据分别在第一阶段和第二阶段期间测量出的第一和第二所得电流，可以确定电容差。

根据本发明，准确度首先通过测量设置的对称性来实现：交流差分电压确保了第一和第三节点上的电压彼此匹配；以及匹配的开关确保了这些开关的寄生影响可被正确地消除。

根据本发明，准确度进一步通过对电路的电容(第一阶段)以及电路的电容连同电容差(第二阶段)的分开测量来实现。结果，仅根据第一和第二阶段期间测量出的电流相减就可以确定电容差。

在一个实施例中，通过将第一和第三节点交替地连接到提供第一DC电压的第一DC电源和提供第二DC电压的第二DC电源，使第一和第二DC电压交替地施加于第一和第三节点。在一个示例中，第一DC电压源可以是芯片的Vdd，而第二DC电压源可以是接地电平。以此方式，可以避免需要两个分开的匹配电压源来生成第一和第二电压。

在一个实施例中，第一和第二电流通过互阻抗放大器或积分器电路来测量。这样的测量装置对于本发明的方法/系统的片上实现而言是合适的示例，尽管不是唯一的示例。

在一个实施例中，第一和第二DC电压的交替由具有50％占空比的互补时钟信号来执行，并且用于操作具有第一和第二开关的非重叠时钟信号具有小于50％占空比。优选地，非重叠时钟信号具有超过40％的占空比以使信号的稳定时间最大化。

在一个实施例中，第一测量用设定成第一组值的第一、第二和第三DC电压来执行，并且第二测量用设定成与第一组值不同的第二组值的第一、第二和第三DC电压来执行。测量的这一组合可被用来例如提取第一和/或第二电容性元件的依赖于电压的特性。

在一个实施例中，第一测量以交替的第一频率和非重叠时钟信号来执行，并且第二测量以交替的第二频率和非重叠时钟信号来执行，第二频率不同于第一频率。以不同频率进行测量可提升测量的准确度。

在另一方面，本发明涉及用于测量第一导电材料、第二导电材料和第三导电材料之间的位置信息的方法和系统，其中第一和第二导电材料形成第一电容性元件而第二和第三导电材料形成第二电容性元件。在第一步骤中，通过本文描述的方法/系统测量第一电容性元件与第二电容性元件之间的电容差。在第二步骤中，根据测量出的电容差以及第一、第二和第三导电材料的材料参数，确定位置信息。

附图说明

将通过接下来的描述和随附的附图进一步阐明本发明。

图1示出根据本发明的测试结构的实施例的示意图。

图2示出对图1的测试结构的控制和测量。

图3示出来自本发明的方法/系统的第一可能应用的测量结果：用于测量两个电容性元件之间的电容失配△C。

图4示出本发明的方法/系统的第二可能应用：对准监视。

图5示出片上电容监视系统的实施例。

图6示出在图5的系统中使用的时钟发生器的可能电路实现。

图7示出可能的MEMS应用的(a)侧视图和(b)俯视图。

图8示出通过其可根据测量出的电容失配△C来确定位置信息的图。

图9示出根据本发明的测试结构及其控制的替换实施例。

具体实施方式

将针对具体实施例且参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此而仅由权利要求书限定。所描述的附图只是示意性的和非限制性的。在附图中，出于说明的目的，一些元件的尺寸可被夸大且不按比例地绘制。尺寸和相对尺寸并不必然对应于对本发明实践的实际修正简化。

此外，本说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等等用于在类似的元件之间进行区分，而不一定用于描述顺序次序或时间次序。这些术语可在适当环境中互换，并且本发明的实施例可以不同于本文中描述或示出的其他顺序操作。

此外，本说明书和权利要求书中的术语“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等用于描述性目的，而不一定用于描述相对位置。这样使用的术语可在适当的环境中互换，并且本文中所述的本发明的实施例可以不同于本文中描述或示出的其他取向操作。

权利要求中所使用的术语“包括”不应被解释为限于此后列出的装置；它不排除其他元件或步骤。它需要被解释为指定存在如所引用的所述特征、整体、步骤或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤或组件、或者其组合。因此，措辞“包括装置A和B的设备“的范围不应当局限于仅由组件A和B构成的设备。这意味着相对于本发明而言，设备的相关组件是A和B。

本发明的测量方法一般通过图1和2来解释，图1和2示出根据本发明的测量设置和施加的信号的示例。

如图1中所示，该设置包括用于提供两个不同电压(表示为“Vcharge1”和“Vcharge2”)的电压源装置，这两个电压源装置用于对电容性元件充电和放电。该设置还包括第一节点N1和第二节点N2，其间可连接第一电容性元件，一般表示为“待测设备”1，即DUT1；以及第三节点N3和第四节点N4，其间可连接第二电容性元件，一般表示为“待测设备”2，即DUT2。第二节点N2经由第一开关T1可接地GND，接地电平是此处定义的“第三DC电压”的一个示例。第四节点N4经由第二开关T2可接地，第二开关T2与第一开关T1匹配。第二和第四节点N2、N4被示为彼此直接连接，但它们还可通过例如又一开关彼此连接。提供了电流测量装置来在第一测量阶段和第二测量阶段中测量流经第一和第二开关T1、T2的电流I1、I2。可以估算这些电流I1、I2以便确定电容差。

施加的信号Vcharge1、Vcharge2和Vset1、Vset2在图2中示出。在第一测量阶段，第一DC电压Vhigh(V高)施加于第一节点N1，而第二DC电压Vlow(V低)施加于第三节点N3，以对电容性元件DUT1、DUT2充电。第一和第二开关T1、T2通过非重叠时钟信号Vset1、Vset2交替地闭合，并且流经第一和第二开关中的至少一者的第一所得电流(其中仅示出I1)被测量出。如图所示，在第一阶段期间，第一所得电流I1包括在第一开关T1打开/闭合处的电流峰值10、20。在第二阶段，通过以互补方式改变电压源Vcharge1、Vcharge2所施加的电压，使第一和第二DC电压Vhigh、Vlow交替地施加于第一和第三节点N1、N3。结果，电容性元件DUT1、DUT2被交替地充电和放电。第一和第二开关T1、T2按照与第一阶段期间相同方式通过非重叠时钟信号(Vset1、Vset2)被闭合，但现在整体被控制以使得第一和第二DC电压Vhigh、Vlow的交替在第一开关或第二开关闭合时发生。流经第一和第二开关T1、T2中的至少一者的第二所得电流I1、I2被测量出。如图所示，在第二阶段期间第二所得电流I1包括开关T1打开/闭合处的电流峰值10、20，即，与第一阶段中的峰值基本相同，但还包括通过两个电压源Vcharge1、Vcharge2进行第一和第二电压Vhigh、Vlow的交替造成的电流峰值30。

通过从第二阶段期间测量出的电流中减去第一阶段期间测量出的电流，可以确定电容差。电流峰值30与电容差成比例，如下式：

$\mathrm{\ΔC}=\frac{\mathrm{\ΔI}}{\mathrm{\ΔV}*f}$

其中

△I是第一阶段期间与第二阶段期间测量出的电流之间的差异(即，峰值30)；

△V是Vhigh与Vlow之间的电压差；

f是非重叠时钟和交替的频率。

电压源Vcharge1、Vcharge2相匹配。它们被优选地选择具有足够低的输出阻抗以避免影响测量。更具体地，可以选取阻抗以使得Vcharge节点的稳定比测量周期快得多。这对应于Cvchargenode*Rvcharge<<测量周期(至少小10倍)。对于10ns(100MHz)周期，这最多1ns，或者对于10pF寄生，小于100Ohm。放宽频率会成比例地放宽该阻抗，对于减小寄生电容的情况，同样如此。

在替换实施例中，还可使用单个电压源以及各开关来交替地将第一和第三节点连接到该单个电压源并且也可以使用接地。

该设置的另一约束是优选地Vcharge1和Vcharge2之间的相对匹配比相对△C更好。对于0.1％匹配，1VVcharge摆动优选地精确至1mV。

图3示出来自本发明的方法/系统的第一可能应用的测量结果：用于测量两个电容性元件之间的电容失配△C。在示出的示例中，DUT1＝20fF，DUT2＝20fF+△C，输入信号的上升/下降时间为100ps，并且输出NMOS开关T1和T2大小被设计成L/W＝300nm/1μm(注意：设计大小取决于技术，尤其是氧化层厚度；这里使用0.18μm类型的器件)。测量出的△C对照实际△C被展示。例如，在△C＝100aF处，实现了3.5％的准确度。这示出了用本发明的方法/系统可实现的准确度。

图4示出本发明的方法/系统的第二可能应用：对准监视。这里，测量局部互连LI1的两部分与其间的多晶(poly)部分P之间的边缘电容，以检测多晶P的任一侧上的距离是否相同或处于期望差。多晶P任一侧上示出的锥形部分是处理得到的间隔，而多晶P与各局部互连部分LI1之间的白色间隔是电介质。本技术有用的另一示例是双图案化。该原理每次是相同的：一侧对照另一侧的边缘电容之间测量出的电容差与距离上的失配(可以是有意的或无意的)成比例。

有意失配还可用于校准目的。例如，在同一晶片上，可以制成匹配的电容以及有意(已知)失配的电容，以示出电容对电流的依赖性。该校准通过取多个样本的平均来实现。取平均确保了找到的是有意失配，而非单个样本的随机失配。

图1中该测量设置的开关T1,T2被选择成相对于电容性元件DUT1、DUT2的期望电容具有适当大小。适当大小可通过仿真来确定。以下表1给出了某些适当值的概览。

电容	驱动器栅极长度	驱动器栅极宽度
			10fF	250nm	0.5μm
20fF	250nm	1μm
			50fF	250nm	2.5μm
100fF	250nm	5μm
			200fF	250nm	10μm

表1

图5示出片上电容监视系统的实施例，该系统可以用于例如监视两个MEMS元件相对于基准的相对位置(如参见下面描述的图7)。基准电压用于生成第一和第二DC电压Vhigh和Vlow，即这里的Vdd和GND。根据本发明，这些电压可经由开关块施加于基于差异电荷的电容测量(DCBCM)块。时钟发生器生成用于在DCBCM块的输入节点N1、N3处在Vdd与GND之间交替切换的信号，以及用于在该块中控制开关T1、T2的非重叠时钟信号。所得的测量出的电流I1、I2通过放大器(例如，TIA)进行放大，并且经放大的信号被馈送到检测器以供评估。检测器输出表示测量出的电容差的电压。

时钟发生器具有振荡器作为基准输入，该振荡器可通过基准频率和锁相环被设置在合适的频率(例如，10-100MHz)。在一个实施例中，可改变该频率，以影响不同频率处的测量且进一步提升准确度。用于开关T1、T2的非重叠时钟信号的占空比小于Vcharge1、Vcharge2电压的占空比(50％)，例如，48％。

时钟发生器可以基于延迟，即，施加固定延迟以获取四个不同的切换信号。

时钟发生器可以基于分频器，即，施加固定占空比以获取四个不同的切换信号。

Vcharge1、Vcharge2电压可以是例如：+1/0V或+1/-1V。在一个实施例中，可施加不同电压以获取电容性元件的依赖于电压的特性。

图5中示出的系统是一个示例而非唯一方案。例如，代替TIA，还可以使用积分器电路。检测器还可输出时间(电容差何时达到特定值)等等。

图6示出时钟发生器的可能的电路实现。正交时钟分频器可用于从主时钟CLK及其补信号生成相对于彼此相移25％的四个时钟信号。如图所示，这些时钟信号中的两个形成用于切换Vcharge1和Vcharge2的时钟信号，而另外两个V2和V4用于为开关T1、T2生成非重叠时钟信号。延迟τ同AND(与)门一起使用，其中经延迟的信号与原始信号组合。该延迟设定输出信号Phi1、Phi2(＝Vset1、Vset2)的占空比。

图7示出根据本发明一个实施例的MEMS应用的示例，其可用于例如：平行板致动器(如参见Joseph I.Seeger等人在第十届《固态传感器和致动器(Solid-State Sensors and Actuators)》国际会议上发表的“Dynamics And ControlOf Parallel-Plate Actuators Beyond The Electrostatic Instability(超出静电稳定性的平板致动器的动力学和控制)”，1999年，pp.474-477)，或陀螺仪传感器(如参见第5353656号美国专利)。MEMS设备具有载有固定电极的固定部分以及载有第一和第二可移动电极的可移动部分，第一和第二可移动电极由此能在一个或多个方向△x、△y、△z上相对于该固定电极移动。固定电极和第一可移动电极形成第一电容DUT1，而固定电极和第二可移动电极形成第二电容DUT2。通过使用本文描述的方法来测量电容的失配，可以检测出可移动部分的偏移。

该设备可以是例如通过检测该结构的可移动部分的振动来创建基础(特定频率)电信号的振动MEMS设备。在陀螺仪传感器中，该设备可用于检测角速度。

该设备例如可用于通过检测可移动部分的位置偏移来控制致动器的位置，在这一情况下可移动部分连接到致动器。

图8示出可根据测量出的电容失配△C来确定位置信息的方式。考虑图3的结构。图8绘图中上部的曲线是当这些线条完全像绘制在掩模上那样被印刷在硅片上时我们将测量的△C信号，即，P与LI1层之间的对准误差为零。通过在同一衬底上增加一组对准结构(以不同距离有意地未对准(例如，-3n、0n、3n、5n))，我们可以提取硅片上存在的实际未对准。例如，如果P(多晶)与LI1(局部互连1)的印刷对照掩模(如所绘制的)未对准-3n，则下部的曲线在0n结构上被测量(期望(如所绘制的)完全对准)，而零△C在3n结构上被测量(期望(如所绘制的)未对准3n)。曲线的偏移表示对准误差。对准误差可在△C曲线经过零时被读出。

图9示出用于测量第一电容性元件(DUT1)与第二元件(DUT2)之间的电容差(△C)的方法的替换实施例。测试结构与图1的情况基本相同。然而，控制不同：图2的阶段1中施加的稳态电压这里被交流电压替换，交流电压如在阶段2中在Vhigh与Vlow之间交替但反相180°。在阶段2中，交流电压与图2的阶段2中相同或基本相同。已经发现在阶段1中用这样的波形或交流电压，可以更精确地测量出MOS电容失配。这是因为这些波形有效地使所施加的VDD加倍。

Claims (23)

1.一种用于测量第一电容性元件(DUT1)与第二元件(DUT2)之间的电容差(△C)的方法，所述方法包括以下步骤：

提供第一DC电压(Vhigh)、不同于所述第一DC电压的第二DC电压(Vlow)、以及第三DC电压(GND)；

将所述第一电容性元件(DUT1)连接在第一节点(N1)与第二节点(N2)之间，所述第二节点能经由第一开关(T1)连接到所述第三DC电压(GND)；

将所述第二电容性元件(DUT2)连接在第三节点(N3)与第四节点(N4)之间，所述第四节点能经由与所述第一开关匹配的第二开关(T2)连接到所述第三DC电压(GND)，并且所述第二和第四节点(N2、N4)能彼此连接；

在第一阶段：

-将所述第一DC电压(Vhigh)施加于所述第一节点(N1)并且将所述第二DC电压(Vlow)施加于所述第三节点(N3)，以对所述电容性元件(DUT1、DUT2)充电；

-通过非重叠时钟信号(Vset1、Vset2)交替地闭合所述第一和第二开关(T1、T2)，并且测量流经所述第一和第二开关(T1、T2)中的至少一者的第一所得电流(I1、I2)；

在第二阶段：

-将所述第一和第二DC电压(Vhigh、Vlow)交替地施加于所述第一和第三节点(N1、N3)，以交替地对所述电容性元件(DUT1、DUT2)充电和放电；

-通过所述非重叠时钟信号(Vset1、Vset2)交替地闭合所述第一和第二开关(T1、T2)，在这样的实例中，所述第一和第二DC电压(Vhigh、Vlow)的所述交替在所述第一开关或所述第二开关闭合时发生，并且测量流经所述第一和第二开关(T1、T2)中的至少一者的第二所得电流(I1、I2)；

根据分别在所述第一阶段和所述第二阶段期间测量出的所述第一和第二所得电流(I1、I2)，确定所述电容差(△C)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过交替地将所述第一节点(N1)和所述第三节点(N3)连接到提供所述第一DC电压的第一DC电压源和提供所述第二DC电压的第二DC电压源，使第所述一和第二DC电压(Vhigh、Vlow)交替地施加于所述第一和第三节点(N1、N3)。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一和第二电流中的至少一者通过互阻抗放大器来测量。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一和第二电流中的至少一者通过积分器电路来测量。

5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一和第二DC电压的交替由具有50％占空比的互补时钟信号来执行，并且用于操作所述第一和第二开关(T1、T2)的非重叠时钟信号(Vset1、Vset2)具有小于50％的占空比。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述非重叠时钟信号(Vset1、Vset2)具有超过40％的占空比。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第三DC电压是接地电压电平(GND)。

8.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，第一测量用设定成第一组值的第一、第二和第三DC电压来执行，并且第二测量用设定成与所述第一组值不同的第二组值的第一、第二和第三DC电压来执行。

9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，第一测量以交替的第一频率和所述非重叠时钟信号来执行，并且第二测量以交替的第二频率和所述非重叠时钟信号来执行，所述第二频率不同于所述第一频率。

10.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一阶段中，所述第一和第二DC电压(Vhigh、Vlow)以相对于所述第二阶段反相180°的方式交替地施加于所述第一和第三节点(N1、N3)。

11.一种用于测量第一导电材料、第二导电材料和第三导电材料之间的位置信息的方法，其中所述第一和第二导电材料形成第一电容性元件而所述第二和第三导电材料形成第二电容性元件，所述方法包括：第一步骤，通过权利要求1-10中的任一项所述的方法测量所述第一电容性元件与所述第二电容性元件之间的电容差；以及第二步骤，根据测量出的电容差以及所述第一、第二和第三导电材料的材料参数，确定所述位置信息。

12.一种用于测量第一电容性元件(DUT1)与第二电容性元件(DUT2)之间的电容差(△C)的系统，所述系统包括以下组件：

电压源装置，所述电压源装置被提供来用于提供第一DC电压(Vhigh)、不同于所述第一DC电压的第二DC电压(Vlow)、以及第三DC电压(GND)；

第一节点(N1)和第二节点(N2)，其间能连接所述第一电容性元件(DUT1)，所述第二节点(N2)能经由第一开关(T1)连接到所述第三DC电压(GND)；

第三节点(N3)和第四节点(N4)，其间能连接所述第二电容性元件(DUT2)，所述第四节点(N4)能经由与所述第一开关(T1)匹配的第二开关(T2)连接到所述第三DC电压(GND)，并且所述第二和第四节点(N2、N4)能彼此连接；

所述电压源装置被提供以在第一阶段将所述第一DC电压(Vhigh)施加于所述第一节点(N1)并且将所述第二DC电压(Vlow)施加于所述第三节点(N3)，以对所述电容性元件(DUT1、DUT2)充电，并且在第二阶段将所述第一和第二DC电压(Vhigh、Vlow)交替地施加于所述第一和第三节点(N1、N3)，以交替地对所述电容性元件(DUT1、DUT2)充电和放电；

控制器，其被提供以生成非重叠时钟信号(Vset1、Vset2)用于在所述第一和第二阶段交替地闭合所述第一和第二开关(T1、T2)，并且用于在所述第二阶段控制所述第一和第二DC电压(Vhigh、Vlow)的交替，在这样的实例中，这些交替在所述第一开关或所述第二开关闭合时发生；

测量装置，用于测量在所述第一阶段流经所述第一和第二开关中的至少一者的第一所得电流(I1、I2)，以及在所述第二阶段期间流经所述第一和第二开关中的至少一者的第二所得电流(I1、I2)；以及

评估装置，用于根据分别在所述第一阶段和所述第二阶段期间测量出的所述第一和第二所得电流来确定所述电容差(△C)。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述电压源装置包括用于将所述第一节点(N1)和第三节点(N3)交替地连接到提供所述第一DC电压的第一DC电压源和提供所述第二DC电压的第二DC电压源的开关。

14.如权利要求12或13所述的系统，其特征在于，用于测量所述第一和第二电流中的至少一者的测量装置包括互阻抗放大器。

15.如权利要求12或13所述的系统，其特征在于，用于测量所述第一和第二电流中的至少一者的测量装置包括积分器电路。

16.如权利要求12-15中的任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器包括时钟发生器，其被提供以生成具有50％的占空比以用于所述第一和第二DC电压的交替的互补时钟信号，并且以生成具有小于50％的占空比以用于操作所述第一和第二开关(T1、T2)的非重叠时钟信号(Vset1、Vset2)。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述时钟发生器被提供以生成具有超过40％的占空比的非重叠时钟信号(Vset1、Vset2)。

18.如权利要求12-17中的任一项所述的系统，其特征在于，所述第三DC电压是接地电压电平(GND)。

19.如权利要求12-18中的任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器被提供以用设定成第一组值的第一、第二和第三DC电压来控制第一测量，以及用设定成与所述第一组值不同的第二组值的第一、第二和第三DC电压来控制第二测量。

20.如权利要求12-19中的任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器被提供以便以交替的第一频率和所述非重叠时钟信号来控制第一测量，并且以交替的第二频率和所述非重叠时钟信号来控制第二测量，所述第二频率不同于所述第一频率。

21.如权利要求12-20中的任一项所述的系统，其特征在于，所述组件全部被制造在同一半导体衬底上。

22.如权利要求12-21中的任一项所述的系统，其特征在于，所述电压源装置被提供以在所述第一阶段中将所述第一和第二DC电压(Vhigh、Vlow)以相对于第二阶段反相180°的方式交替地施加于所述第一和第三节点(N1、N3)。

23.一种用于测量第一导电材料、第二导电材料和第三导电材料之间的位置信息的系统，其中所述第一和第二导电材料形成第一电容性元件而所述第二和第三导电材料形成第二电容性元件，所述系统包括：第一部分，该第一部分是根据权利要求11-20中的任一项所述的电容差测量系统，用于测量所述第一电容性元件与所述第二电容性元件之间的电容差；以及第二部分，其被提供以根据测量出的电容差以及所述第一、第二和第三导电材料的材料参数来确定所述位置信息。