CN116324400A - 表面声波传感器组件 - Google Patents

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CN116324400A CN202180069998.9A CN202180069998A CN116324400A CN 116324400 A CN116324400 A CN 116324400A CN 202180069998 A CN202180069998 A CN 202180069998A CN 116324400 A CN116324400 A CN 116324400A
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Abstract

一种传感器组件包括表面声波(SAW)传感器。SAW传感器适用于响应于接收RF信号来测量第一环境状况。SAW传感器包括具有一层压电材料的基板。SAW传感器进一步包括在压电材料上形成的叉指换能器(IDT)。IDT包括具有以第一布置的互锁导电叉指的两个梳形电极。以第一布置的互锁导电叉指产生借由第一IDT接收的RF信号的第一信号调变。第一信号调变识别第一SAW传感器。

Description

表面声波传感器组件
技术领域
本公开内容的一些实施方式一般涉及具有表面声波(surface acoustic wave；SAW)传感器组件以测量环境的环境状况的传感器装置。
背景技术
表面声波(SAW)是平行于弹性材料的表面行进的声波。SAW的一般数学论述首先由Lord Rayleigh在1855年报道，但在电子装置中的应用直到1965年才被White和Voltmer利用压电材料(piezoelectric material)上的叉指换能器开发。SAW在电子装置中使用，特别地RF/IF滤波器。从电能到机械能(以SAW的形式)的转换经由使用压电材料来实现。压电材料是具有从机械应力产生内部电荷以及回应于所施加的电场在内部产生机械应变的能力的材料。SAW换能器经常用于压电材料的表面上以将电能转换为机械能(例如，SAW)以及将SAW转换为电能。SAW装置可使用电子部件中的SAW以提供多种不同功能，包括延迟线、滤波器、谐振器、相关器、转换器、传感器和类似者。SAW装置可以在晶片上设置以执行SAW装置的相应功能。
发明内容
本文描述的一些实施方式涵盖一种包括整合传感器组件的传感器装置，该整合传感器组件具有在具有至少一层压电材料的基板上设置的表面声波(SAW)传感器。SAW传感器可适用于基于响应于接收入射射频(radio frequency；RF)信号检测SAW性质来测量环境状况。SAW传感器可包括在压电材料上形成的叉指换能器(interdigitated transducer；IDT)。IDT可响应于接收入射RF信号来基于环境状况产生SAW。SAW传感器可包括与IDT通信的一个或多个SAW反射器。SAW传感器可包括另一个IDT以接收SAW波并且产生出射RF信号。SAW传感器组件可进一步包括RF天线和匹配电路。匹配电路可连接到RF天线和IDT。SAW传感器、RF天线和匹配电路可在压电材料上彼此整合。
在多个另外实施方式中，传感器组件可包括第二IDT，该第二IDT从第一IDT接收SAW并且产生与接收的SAW的声频相关联的振荡势(oscillating potential)。此振荡势可包括与跨(across)压电基板或压电层的表面的区域测量的环境状况相关联的信息。传感器组件可包括第二RF天线和第二匹配电路以输出与振荡势相关联的出射RF信号。
在多个示例实施方式中，公开了一种用于制造传感器装置的方法。方法可包括借由将第一导电结构沉积到具有至少一层压电材料的基板上来制造整合传感器组件，其中第一导电结构形成射频(RF)天线。方法可进一步包括将第二导电结构沉积到压电材料上，其中第二导电结构形成连接到RF天线的匹配电路。方法可进一步包括将第三导电结构沉积到压电材料上，其中第三导电结构形成连接到RF天线的叉指换能器(IDT)，其中IDT是表面声波(SAW)传感器的部件。方法可进一步包括将第四导电结构沉积到压电材料上，其中第四导电结构形成下列的至少一者：a)一个或多个SAW反射器或b)第二IDT。在一些实施方式中，第一导电结构、第二导电结构、第三导电结构和/或第四导电结构可在单个沉积操作中一起形成。
在一些实施方式中，传感器组件可包括适用于响应于接收入射RF信号来测量环境状况的SAW传感器。SAW传感器可包括在基底基板上设置的至少一层压电材料。SAW传感器可进一步包括在压电基板上形成的第一IDT，其中第一IDT以基本谐振频率操作。SAW传感器可包括具有与基本谐振频率中的偏移相关联的厚度或材料的介电涂层，其中具有介电涂层的第一IDT具有经调节的谐振频率。
在多个示例实施方式中，公开了一种用于制造传感器组件的方法。方法可开始于借由将导电层沉积到压电基板上来制造SAW传感器，其中导电层形成SAW传感器的叉指换能器(IDT)。IDT具有基本谐振频率，例如，基于在IDT中的叉指之间的节距。方法可以借由在导电层上沉积具有材料厚度的介电涂层调谐IDT的谐振频率来继续，其中至少厚度或材料与基本谐振频率中的偏移相关联，其中具有介电涂层的IDT具有经调节的谐振频率。
在多个其他实施方式中，传感器组件可包括适用于响应于接收入射RF信号来测量环境状况的一个或多个SAW传感器。第一SAW传感器可包括具有至少一层压电材料的基板和在压电材料上形成的第一IDT。第一IDT可包括两个梳形(comb-shaped)电极，这些电极包含以第一布置设置的互锁导电叉指。以第一布置的互锁导电叉指产生借由IDT接收的信号的信号调变(signal modulation)。信号调变识别SAW传感器。
在多个其他实施方式中，传感器组件可包括在具有至少一层压电材料的基板上设置的SAW传感器。SAW可适用于响应于接收入射RF信号来测量环境的环境状况。SAW传感器可包括在压电材料上形成的IDT。IDT响应于接收入射RF信号来基于环境状况产生SAW。SAW传感器可进一步包括具有空间布置的SAW反射器的集合，该空间布置导致从SAW反射器反射的SAW从SAW反射器传播回到IDT以具有识别SAW传感器的信号调变。
附图说明
本公开内容在附图的图式中借由实例示出并且不作限制，在附图中类似似附图标记指示类似元件。应当注意，在本公开内容中，对“一(an)”或“一个(one)”实施方式的不同参考并非必须是相同实施方式，并且此种参考意味着至少一个。
图1示出了根据本公开内容的方面的示例处理系统的简化俯视图。
图2是根据本公开内容的方面的包括整合SAW传感器组件的传感器装置的顶部立体图。
图3A至图3B描绘了根据本公开内容的方面的SAW传感器组件的各个实施方式。
图4是根据本公开内容的方面的用于制造SAW传感器组件的方法的流程图。
图5A至图5B是根据本公开内容的方面的具有介电涂层的SAW传感器的各个实施方式的顶部立体图。
图6是根据本公开内容的方面的描绘SAW传感器的基本谐振频率中的频率偏移的图形。
图7是根据本公开内容的方面的传感器装置的顶部立体图。
图8是根据本公开内容的方面的用于制造SAW传感器组件的方法的流程图。
图9A至图9C描绘了根据本公开内容的方面的SAW传感器的IDT的电极布置的各个实施方式。
图10A至图10B描绘了根据本公开内容的方面的SAW传感器的SAW反射器的各种空间布置。
图11至图14是根据本公开内容的方面的传感器装置的各个实施方式的顶部立体图。
具体实施方式
本公开内容的多个实施方式提供了包括SAW传感器组件的传感器装置和用于制造SAW传感器组件的相关方法。SAW传感器组件可包括导电组件，诸如在具有至少一层压电材料的基板上设置的天线、电路、和/或叉指换能器(IDT)。SAW传感器组件可例如在压电基板上或在另一类型的基板上(诸如上面具有压电层的半导体基板)形成。SAW传感器接收入射RF信号并且产生SAW以测量环境状况，诸如环境(例如，压电基板或压电层的表面)的压强和温度。各个公开的实施方式提供了用于被动地测量环境状况(例如，不具有主动装置，诸如电源供应器)、在压电基板或压电层的表面区域之上进行测量、精细调谐SAW传感器、和/或在传感器组件的各个SAW传感器之间进行区分的方式。
各个实施方式可以是或采用具有传感器组件的装置，该传感器组件包括在具有至少一层压电材料的基板上(例如，在压电基板上或在基板上设置的压电层上)设置的SAW传感器，并且适用于响应于接收入射RF信号来测量环境的环境状况。SAW传感器可包括在压电材料的表面上设置的天线、匹配电路、和叉指换能器(IDT)。SAW传感器可产生SAW以在不使用主动电路(例如，借由电池供电的CMOS装置)的情况下测量环境状况。天线、匹配电路、和叉指换能器可在压电材料上彼此整合。
在一个实例中，传感器装置包括在压电基板上设置有SAW传感器的整合传感器组件。SAW传感器可适用于响应于接收入射射频(RF)信号来测量环境的环境状况。SAW传感器可包括在压电基板上形成的IDT。IDT可响应于接收入射RF信号来基于环境状况(例如，具有取决于环境状况的振幅、频率、时间延迟、相位或波长的至少一者)产生SAW。SAW传感器可包括将SAW反射回到IDT的一个或多个SAW反射器。IDT可随后基于接收的反射的SAW来产生新的出射RF信号。例如，IDT可产生与反射的SAW的声频相关联的振荡电势。此振荡势可包括与跨压电材料的表面的区域测量的环境状况相关联的信息。SAW传感器组件可进一步包括附接到第一IDT的RF天线和匹配电路。匹配电路可连接到RF天线和第一IDT。SAW传感器、RF天线、和匹配电路可在压电材料上彼此整合。
在一些实施方式中，传感器组件可包括具有两个IDT的SAW传感器，这些IDT借由压电基板或基板上的压电层的表面分离。第一IDT可用于接收入射RF信号并且产生沿着压电基板或压电层的表面传递至另一IDT的SAW。另一IDT可接收SAW并且产生与SAW的声频(acoustic frequency)相关联的振荡势。此振荡势可包括与测量的环境状况(例如，温度、压强或类似者)相关联的信息，其中环境包括在IDT之间的区域。每个IDT可经由匹配电路耦合到RF天线。
在一个实例中，除了或替代包括一个或多个反射器，SAW传感器可包括两个IDT(一个用于产生SAW并且另一个用于接收SAW和从该IDT产生新的出射RF信号)。额外IDT产生与接收的SAW的声频相关联的振荡电势。此振荡势可包括与跨压电材料(例如，压电基板或压电层)的表面的区域测量的环境状况相关联的信息。在包括第二IDT的多个实施方式中，SAW传感器组件可进一步包括用于输出新的出射RF信号的第二RF天线和耦接到第二RF天线和额外IDT的第二匹配电路。第二RF天线和第二匹配电路可彼此整合并且与压电材料上的SAW传感器、RF天线和匹配电路整合。
在多个示例实施方式中，公开了一种用于制造传感器装置的方法。方法可包括借由将第一导电结构沉积到具有至少一层压电材料的基板上来制造整合传感器组件，其中第一导电结构形成射频(RF)天线。方法可进一步包括将第二导电结构沉积到压电材料上，其中第二导电结构形成连接到RF天线的匹配电路。方法可进一步包括将第三导电结构沉积到压电材料上，其中第三导电结构形成连接到RF天线的叉指换能器(IDT)，其中IDT是表面声波(SAW)传感器的部件。方法可进一步包括将第四导电结构沉积到压电材料上，其中第四导电结构形成下列的至少一者：a)一个或多个SAW反射器或b)第二IDT。在一些实施方式中，第一导电结构、第二导电结构、第三导电结构、和/或第四导电结构在单个沉积操作中一起形成。或者，可执行多个沉积操作，其中每个沉积操作形成第一导电结构、第二导电结构、第三导电结构和第四导电结构的一个或多个。在多个实施方式中，这些导电结构可各自是平面导体。借由制造在一个整合装置中具有全部部件的传感器装置使得能够使用较小的传感器装置，此继而可以降低制造成本、时间、和减少所需的制造步骤的数量。
在多个实施方式中，传感器组件包括具有以基本谐振频率操作的压电材料上设置的第一IDT的SAW传感器。第一IDT可包括具有与基本谐振频率中的偏移相关联的厚度和/或材料的介电涂层，其中具有介电涂层的第一IDT具有经调节的谐振频率。在另外实施方式中，传感器组件可包括各自具有IDT的各种SAW传感器，这些IDT具有导致每个相应IDT具有不同的调节的谐振频率的不同厚度和/或材料的介电涂层。每个唯一频率可允许读取器接收借由不同SAW传感器产生的出射RF信号并且在这些出射RF信号之间进行区分。此使得能够制造包括在相同的传感器晶片上设置的多个(例如，5至20或更多个)SAW传感器的传感器晶片。借由传感器晶片上的SAW传感器的每一者产生的信号可借由读取器接收。读取器(或与读取器连接的控制器)可随后基于此出射RF信号的频率来决定哪个SAW传感器产生每个特定的出射RF信号。此使得检测器和/或控制器能够决定跨传感器晶片的不同位置的不同环境状况。
在多个示例实施方式中，公开了用于制造传感器组件的方法。方法可开始于借由将导电层沉积到压电基板上来制造SAW传感器，其中导电层形成SAW传感器的叉指换能器(IDT)。IDT具有基本谐振频率，例如，基于在IDT中的叉指之间的节距(pitch)。方法可以借由在导电层上沉积具有材料厚度的介电涂层调谐IDT的谐振频率来继续，其中至少厚度或材料与基本谐振频率中的偏移相关联，其中具有介电涂层的IDT具有经调节的谐振频率。
在一些实施方式中，传感器组件具有包括IDT的SAW传感器，该IDT具有在一个布置中包括互锁导电叉指的两个梳形电极。互锁导电叉指的布置可产生经过IDT传递的信号的信号调变。此信号调变可识别SAW传感器。此外、或在替代方案中，传感器组件可具有包括IDT和SAW反射器的集合的SAW传感器，这些SAW反射器具有导致反射的SAW具有识别SAW传感器的信号调变的空间布置。
在一个实例中，传感器组件可包括适用于响应于接收入射RF信号来测量环境状况的多个SAW传感器。第一SAW传感器可包括压电基板和在压电基板上形成的第一IDT。第一IDT可包括两个梳形电极，这些电极包含以第一布置设置的互锁导电叉指。以第一布置的互锁导电叉指产生借由IDT接收的信号的信号调变。信号调变识别SAW传感器。第二SAW传感器可包括在压电基板上(或在不同的压电基板上)形成的第二IDT。第二IDT可包括两个梳形电极，这些电极包含以第二布置设置的互锁导电叉指。以第二布置的互锁导电叉指产生借由第二IDT接收的信号的第二信号调变。第二信号调变识别第二SAW传感器。因此，借由第一和第二SAW传感器输出的RF信号可基于与RF信号相关联的信号调变来识别。此使得能够制造包括在相同的传感器晶片上设置的多个(例如，5至20或更多个)SAW传感器的传感器晶片。借由传感器晶片上的SAW传感器的每一者产生的信号可借由读取器接收。读取器(或与读取器连接的控制器)可随后基于RF信号的频率来决定哪个SAW传感器产生每个特定的RF信号。此使得检测器和/或控制器能够决定跨传感器晶片的不同位置的不同环境状况。
可结合上文公开的多个实施方式的任一个实施方式。例如，传感器晶片可包括具有第一介电涂层、IDT的叉指的第一布置和/或反射器的第一布置的第一SAW传感器，和具有第二介电涂层、IDT的叉指的第二布置、和/或反射器的第二布置的第二SAW传感器。第一和第二SAW传感器可视情况各自是包括相应天线和匹配网络的相应整合传感器组件的部分。在一些实施方式中，多个SAW传感器的整合传感器组件包括在共享的压电基板或上面设置有压电层的其他基板上。
这些和类似实施方式提供了在传感器组件(诸如SAW传感器和包括在传感器晶片上设置的一个或多个SAW传感器的传感器晶片)的制造和信号处理的领域中的多个优点和改进。这些优点包括SAW传感器组件的改进，诸如改进的SAW传感器效能、SAW传感器的更广泛可用用途、在SAW传感器之间的增加的信号差异、和降低的SAW传感器的制造成本和制造复杂性。
例如，传感器效能可借由使用被动电路(例如，SAW传感器)的传感器组件改进。被动电路借由不限于主动装置的规格限制来允许在更极端的水平(例如，高温和高压)下测量环境状况。例如，SAW传感器的更广泛可用用途可借由使用耦合到唯一天线的IDT来实现。耦接到唯一天线的IDT可以用于借由在跨压电基板的广泛区域设置的IDT之间发送SAW来跨更宽环境测量环境状况。例如，在SAW传感器之间增加的信号差异可借由利用SAW传感器产生传感器组件来实现，这些SAW传感器借由施加具有唯一厚度或材料的介电涂层来调谐以在不同频率下操作。替代地或另外地，SAW传感器可在穿过每个相应SAW传感器传递的信号上产生唯一信号调变。信号调变可使用IDT电极的互锁导电叉指的布置和/或SAW反射器的空间布置产生。
图1示出了根据本公开内容的方面的示例处理系统100的简化俯视图。处理系统100包括工厂接口91，多个基板盒102(例如，前开式舱(front opening pod；FOUP)和侧面储存舱(side storage pod；SSP))可与工厂接口91耦接来用于将基板(例如，诸如硅晶片的晶片)传递到处理系统100中。FOUP、SSP、和其他基板盒可一起在本文中称为储存位置。在一些实施方式中，除了或替代待处理的晶片，一个或多个基板盒102还包括在一个或多个传感器晶片110上设置有或在一个或多个传感器晶片110中整合有SAW传感器组件的一个或多个传感器晶片110。传感器晶片110的SAW传感器组件可用于测量环境的环境状况(例如，温度、压强或类似者)。例如，传感器晶片110可用于测量一个或多个处理腔室107和其他隔室和如将论述的腔室内的环境状况。如将解释，工厂接口91亦可使用用于传递待处理和/或已经处理的晶片的相同功能将传感器晶片110传递到处理系统100中并且传递出处理系统100。
处理系统100亦可包括可将工厂接口91耦接到相应站104a、104b的第一真空口103a、103b，这些站可以是例如除气腔室和/或装载锁定件。第二真空口105a、105b可耦接到相应站104a、104b并且在站104a、104b与传递腔室106之间设置以促进将基板传递到传递腔室106中。传递腔室106包括在传递腔室106周围设置并且与传递腔室106耦接的多个处理腔室107(亦称为处理腔室)。处理腔室107穿过相应口108(诸如狭缝阀或类似者)耦接到传递腔室106。
处理腔室107可包括下列的一个或多个：蚀刻腔室、沉积腔室(包括原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、或它们的等离子体增强的版本)、退火腔室、和/或类似者。处理腔室107可例如包括腔室部件，诸如喷头或吸盘(例如，静电吸盘)。
在各个实施方式中，工厂接口91包括工厂接口机器人111。工厂接口机器人111可包括机械臂，该机械臂可以是或包括选择性顺应性组装机械臂(selective complianceassembly robot arm；SCARA)机器人，诸如2连杆SCARA机器人、3连杆SCARA机器人、4连杆SCARA机器人等等。工厂接口机器人111可在(多个)机械臂的端部上包括终端受动器。终端受动器可经构造为拾取和处置具体物体，诸如晶片。工厂接口机器人111可经构造为在基板盒102(例如，FOUP和/或SSP)与站104a、104b(例如，站104a、104b可以是装载锁定件)之间传递物体。
传递腔室106包括传递腔室机器人112。传递腔室机器人112可包括机械臂，其中在机械臂的端部处具有终端受动器。终端受动器可经构造为处置特定物体，诸如晶片、边缘环、环套组、和/或传感器晶片110。在一些实施方式中，传递腔室机器人112可以是SCARA机器人，但与工厂界面机器人111相比可具有较少的连杆和/或较少的自由度。
处理系统可包括在处理腔室107中的一个或多个RF天线129。在多个实施方式中，RF天线129可在处理腔室107的壁上或内设置。在一些实施方式中，RF天线可在腔室部件内设置。例如，RF天线129可在吸盘(例如，静电吸盘)或处理腔室的喷头内设置。一个或多个RF天线129可额外或替代地在传递腔室106内、在装载锁定件(例如，装载锁定件104a、104b)内、在FI 101内和/或在盒102内设置。
RF天线129可通信地耦接到传感器晶片110上的SAW传感器组件。例如，RF信号可以从RF天线129发送到传感器晶片110上的SAW传感器组件并且返回信号可以借由SAW传感器组件产生并且借由相同的RF天线或另一RF天线129来接收。返回信号可包括指示处理腔室、装载锁定件、传递腔室等等(例如，在SAW传感器组件的表面上)内的环境的环境状况的测量的信息。RF天线可连接到收发机，这些收发机产生RF信号和/或接收RF信号。在一些实施方式中，与处理腔室相关联的一个或多个RF天线连接到RF发射器并且与处理腔室相关联的一个或多个RF天线连接到RF接收器。传感器晶片可能不包括任何电力部件(例如，任何电池)，并且可替代地借由RF天线129产生的接收的RF信号来供电。因此，传感器晶片可以是被动装置。
控制器109可控制处理系统100的各个方面并且可通信地耦接到RF天线129。控制器109可以是和/或包括计算装置，诸如个人计算机、服务器计算机、可编程逻辑控制器(programmable logic controller；PLC)、微控制器等等。控制器109可包括一个或多个处理装置，诸如微处理器、中央处理单元或类似者。更特定地，处理装置可以是复杂指令集计算(complex instruction set computing；CISC)微处理器、精简指令集计算(reducedinstruction set computing；RISC)微处理器、极长指令字(very long instructionword；VLIW)微处理器、或实施其他指令集的处理器或实施指令集组合的处理器。处理装置亦可以是一个或多个专用处理装置，诸如特殊应用集成电路(application specificintegrated circuit；ASIC)、场可编程门阵列(field programmable gate array；FPGA)、数字信号处理器(digital signal processor；DSP)、网络处理器或类似者。
尽管未示出，控制器109可包括数据储存装置(例如，一个或多个磁盘驱动器和/或固态驱动器)、主存储器、静态存储器、网络接口、和/或其他部件。控制器109可执行指令以执行本文描述的方法和/或实施方式中的任何一个或多个。指令可储存在计算机可读储存介质上，该计算机可读储存介质可包括主存储器、静态存储器、辅助储存器和/或处理装置(在执行指令期间)。例如，控制器109可执行指令以启用在不同的储存位置内定位的一个或多个RF天线129、工厂接口91、装载锁定件或站104a、104b、传递腔室106、和/或任何处理腔室107。控制器109可随后接收借由传感器晶片110上的SAW传感器组件产生的返回RF信号并且可分析接收的RF信号。SAW传感器组件的每一者可经构造为测量特定环境性质，诸如压强、温度、等离子体功率等等，并且输出指示特定环境性质的测量的RF信号。此外，在传感器晶片上的多个不同的SAW传感器组件可经构造为测量不同的环境性质。控制器109可接受RF信号并且针对基于接收的RF信号测量的环境性质(或多个环境性质)决定测量值(例如，振幅、相位、频率和/或时间延迟)。
在一些实施方式中，单个传感器晶片110包括多个SAW传感器组件，这些SAW传感器组件经调谐到不同频率和/或经构造为执行信号的不同调变(例如，借由执行相位偏移)。每个SAW传感器可与特定调变和/或频率相关联。各种接收的RF信号的不同频率和/或调变可借由控制器109用于唯一地识别产生相应RF信号的特定SAW传感器。因此，传感器晶片可包括许多不同的SAW传感器，并且控制器109可基于此RF信号的唯一占据面积(fingerprint)来唯一地决定哪个SAW传感器产生每个接收的RF信号。此使得控制器109能够决定跨传感器晶片110的环境分布(例如，跨传感器晶片110的局部压强和/或温度)。
图2是根据本公开内容的方面的包括整合的SAW传感器组件210的传感器装置200(例如，传感器晶片)的顶部立体图。传感器装置200包括基底基板202和整合到基底基板202的表面中的一个或多个SAW传感器组件210A-D。SAW传感器组件210A-D可各自包括是整合装置的部分的RF天线208A-D、匹配电路206A-D、和/或SAW传感器204A-D。或者，一个或多个SAW传感器组件210A-D可包括连接到离散RF天线和分离的离散匹配电路的SAW传感器204A-D的整合部件，可包括整合SAW传感器204A-D和连接到分离的离散天线的匹配电路206A-D，和/或可包括整合SAW传感器204A-D和连接到分离的离散匹配电路的天线208A-D。在一些实施方式中，传感器晶片具有至少一层压电材料并且包括在压电材料上形成的多个整合SAW传感器204A-D，并且视情况包括在压电材料上设置的一个或多个整合天线208A-D和/或整合匹配电路206A-D。这些部件在下文参考图3A至图3B更详细描述。
如图2所示，基底基板202可以是包含平坦表面的碟形(disk shaped)结构(例如，晶片)。在其他多个实施方式中，基底基板202可形成为其他平坦形状，这些形状可以用于传输、沉积、和借由处理系统(例如，图1的处理系统100)处理。基底基板202可由习知的晶片基底基板(诸如硅)制成，并且可以包括压电材料(诸如LiNbO3、LiTaO3、或La3Ga5SiO14)或部分或完全借由该压电材料覆盖。在一些实施方式中，基底基板可由压电材料完整地制成，而不具有习知的晶片基底基板(例如，硅)。在一些实施方式中，基底基板可包括压电基板，包括或由压电材料构成。
如图2所示，传感器装置200包括整合到基底基板202的表面中和/或沉积到基底基板202的表面上的多个SAW传感器组件210A-D。传感器装置200可包括一个或多个SAW传感器组件210A-D。尽管将四个传感器组件210A-D示出为一个实例，更多或更少传感器组件可包括在传感器装置200中。SAW传感器组件210可以传感器阵列布置，其中每个整合SAW传感器组件210测量基底基板202上的不同位置的环境状况。在一些实施方式中，每个SAW传感器组件在公共的(common)压电基板或上面形成有压电层的其他基板上(例如，在相同晶片上)形成。或者，一个或多个SAW传感器组件可能已经在分离的压电基板或具有压电层的基板上形成以形成离散传感器组件(例如，可能已经连同其他SAW传感器组件一起在分离的压电基板上形成，并且随后经切割和封装以形成离散的SAW传感器组件)。离散传感器组件可随后安装到基底基板202上。在此种实施方式中，基底基板202可能或可能不是压电材料。每个SAW传感器组件210A-D可以附接到基底基板202上的不同位置或在不同位置处设置。
如图2所示，SAW传感器组件210A-D各自包括RF天线208A-D、匹配电路206A-D、和SAW传感器204A-D。RF天线208A-D、匹配电路206A-D、和SAW传感器204A-D可各自包括平面导体。例如，RF天线208A-D、匹配电路206A-D、和SAW传感器204A-D可各自借由针对每个导电元件沉积单个导电层形成(例如，一层用于IDT和/或反射器，一层用于天线，并且一层用于匹配网络)。在一些实施方式中，RF天线208A-D、匹配电路206A-D、和SAW传感器204A-D(例如，包括一个或多个IDT和/或一个或多个反射器)可形成单个导电层，其中沉积每个元件可在单个平版印刷步骤中一起执行。单个SAW传感器组件120A-D的RF天线208A-D、匹配电路206A-D、和/或SAW传感器204A-D可在基底基板202上(或在分离的压电基板或材料上)彼此整合。此外，在一些实施方式中，一些或全部SAW传感器组件120A-D(包括SAW传感器组件的SAW传感器、匹配网络和天线)在基底基板202上整合在一起。RF天线208A-D、匹配电路206A-D、和SAW传感器204A-D可包括如本文在其他多个实施方式中论述的各种材料和构造。
在一些实施方式中，传感器装置200可包括在一个或多个SAW传感器组件210上方设置的保护涂层或层。保护涂层可包括介电材料，该介电材料可具有高温度抗性(例如，300-1000摄氏度)。可使用的介电涂层的实例包括Al2O3、AlN、Y2O3、Y3Al5O12、基于钇的氧化物、氟化物和/或氧氟化物等等。
在一些实施方式中，传感器装置200包括在与SAW传感器组件210相对的基底基板202的后侧上的层。在后侧上的此层可包括或是金属层。金属层可用于最小化来自其他信号(例如，在其他腔室中的图1的RF天线129)的干扰并且可视情况提供增加的支撑，用于借由吸盘(例如，静电吸盘)固持传感器装置200。
在一些实施方式中，传感器装置200可包括在SAW传感器204上方的基底基板的区域或区域的部分之上设置的屏蔽结构。屏蔽结构可包括在基底基板202的区域上方的凹陷以允许跨基底基板202的表面传播SAW。屏蔽结构可包括具有高温抗性和/或高压抗性的材料。在一些实施方式中，材料是金属，诸如不锈钢、铝或铝合金。在一些实施方式中，材料是陶瓷，该陶瓷可以是介电材料。在一些实施方式中，屏蔽结构跨基底基板202的较大部分设置。例如，屏蔽结构可包括完全封闭传感器装置200的覆盖件。
在一些实施方式中，如图2所示，SAW传感器组件210A-D可在基板的相同侧面(例如，前侧)上设置。然而，在多个其他实施方式中，SAW传感器组件210A-D可在基板的前侧和后侧两者上设置。例如，第一组SAW传感器组件(第一组SAW传感器组件可在第一谐振频率下操作)可在基底基板202的第一侧面上设置并且第二组SAW传感器(第二组SAW传感器可在第二谐振频率下操作)可在基底基板202的第二侧面上设置。
在一些实施方式中，SAW传感器组件210A-D可紧靠彼此定位。在一些实施方式中，SAW传感器组件可共同定位或共享元件(例如，第一SAW传感器组件的RF天线208A、匹配电路206A、和/或SAW传感器可以是另一SAW传感器组件的部分)。在一个实施方式中，第一IDT可邻近第二IDT。第一IDT可产生借由反射器反射回到第二IDT的SAW。在一个实施方式中，SAW传感器(例如，204A)的SAW反射器可用于从第二SAW传感器组件反射SAW。在另一个实例中，两个SAW传感器组件可包括SAW传感器，这些SAW传感器可跨基板202的相同区域产生并且传播SAW。在另一个实例中，可形成SAW传感器组件，使得SAW传感器204的IDT邻近彼此设置并且在两个不同方向上传播SAW。
图3A至图3B描绘了根据本公开内容的方面的SAW传感器组件300A-B的各个实施方式。SAW传感器组件300可包括RF天线306A-B、匹配电路304A-B、和SAW传感器302A-B。例如，SAW传感器组件可在图2的传感器装置200上使用。
RF天线306A-B可包括平面导体或耦接在一起的多个导电层以接收和/或发射RF信号。如本文所使用，耦接在一起的部件可直接耦接或间接耦接。例如，耦接到天线的IDT可直接耦接到天线或可经由在IDT与天线之间的匹配网络间接耦接到天线。RF天线306A-B可作为与特定RF范围相关联的滤波器操作。RF天线306A-B可包括谐振器天线(例如，诸如介电谐振器天线)、分形天线、或一些其他类型的天线。RF天线306A-B可以是平坦结构或形成为通常平坦或相对于基板表面齐平(例如，可以是平面导体)。匹配电路304A-B耦接到RF天线306A-B和SAW传感器302A-B。匹配电路304A-B可包括电路部件的组合，诸如电阻器、电容器、和/或电感器以匹配RF天线306A-B的阻抗和/或负载。在多个实施方式中，匹配电路304A-B可经设计为最小化在RF天线306A-B与SAW传感器302A-B之间的信号反射。每个SAW传感器302A-B经由相应匹配电路304A-B耦合到相应RF天线306A-B。如图3A至图3B所示，SAW传感器302A-B可包括叉指换能器(IDT)310A-B。IDT 310A-B包括彼此叉指的两个梳形电极。IDT310A-B可在压电材料(例如，图2的基底基板202)上设置。IDT从匹配电路304接收入射信号(例如，交流(alternating current；AC)信号)并且基于信号在电极的导电叉指之间的间隙中产生电场。此电场在压电材料的表面上产生SAW。
如图3A所示，SAW传感器302A可包括SAW反射器312A-B。借由IDT 310产生的SAW沿着压电材料的表面传播到SAW反射器312A-B。SAW反射器312A-B可包括经设计为反射借由IDT 310A产生的入射SAW的部分的导电材料(例如，平面导体)的条带。SAW的这些反射部分可反射回到IDT 310A。IDT 310A可将如借由多个反射器312A-B反射的反射SAW结合在一起以产生振荡电势。可将振荡电势发送到RF天线306。RF天线306输出与振荡电势相关联的出射RF信号，该出射RF信号可借由RF信号接收装置(例如，图1的RF天线129)接收。借由IDT310A产生的振荡电势包括指示在IDT 310与SAW反射器312之间设置的环境的环境状况的信息。环境状况可借由发送到SAW传感器组件300的RF信号和返回接收的RF信号的频率改变指示。返回接收的信号可包括指示环境状况的信息。例如，针对给定温度或压强，压电材料的长度将强化或抑制，从而导致可经校准到指定的温度或压强的信号的节距、相位、和总延迟改变。在一些实施方式中，反射器可经空间布置和校准，使得在RF信号之间的频率改变与环境状况改变(例如，温度或压强改变)相关联。
在一些实施方式中，SAW反射器312A-B可在IDT 310A的一个或多个侧上设置，如图3A所示。在一些实施方式中，SAW反射器可在彼此之间在距离以及厚度中变化。或者，SAW反射器可具有均匀的厚度和/或间隔。
如图3B所示，SAW传感器302B包括一系列延迟线314A-C。借由IDT 310产生的SAW沿着压电材料的表面传播到延迟线314A-C。延迟线314A-C可包括经设计为反射和/或延迟借由IDT 310产生的SAW的导电材料(例如，平面导体)的条带。延迟和反射的SAW返回到IDT310并且组合在一起。反射的SAW的相对延迟建设性和破坏性地彼此干扰，此导致指示测量的环境状况的振荡电势。可将振荡电势发送到RF天线306并且发送到另一个装置(例如，图1的RF天线129)。振荡电势包括指示在IDT 310与延迟线314之间的环境的环境状况的信息。环境状况可借由RF天线306发送的返回RF信号的频率或反射的SAW的相对延迟的改变指示。在一些实施方式中，反射器314A-C可经空间布置和校准，使得在第一组延迟线(例如，314A)与第二组延迟线(例如，314B)之间的相对延迟与测量的环境状况(诸如温度或压强)相关联。
在一些实施方式中，SAW传感器302A-B包括第二IDT(未描绘)。第一IDT 310A-B可接收(take)入射电信号并且产生与入射信号关联的SAW。SAW可跨压电材料行进并且借由第二IDT接收。在一些实施方式中，在到达第二IDT之前，SAW可经过压电材料的表面上的导电元件(例如，延迟线314)传递。第二IDT可产生与接收的SAW相关联的振荡电势。振荡电势可经由连接到第二IDT的匹配电路发送到附接到该匹配电路的RF天线。在基于接收的RF信号的第一振荡电势与借由IDT基于接收的SAW产生的第二振荡电势之间的改变可指示测量的环境状况。在一些实施方式中，多个IDT可共享公共的RF天线和/或匹配网络。
在一些实施方式中，RF天线306A-B、匹配电路304A-B、和包括IDT 310A-B的SAW传感器302A-B均在公共的压电材料上整合在一起。如在其他多个实施方式中进一步论述，SAW传感器组件300A-B可完全整合到压电材料中，此可使得整个SAW传感器组件300A-B能够在多个组装步骤和分离的部件制造步骤中在基板(例如，晶片)而非部件(piece)上制造在一起。制造在一个整合装置中具有全部部件的传感器装置使得能够使用较小的传感器装置，此继而可以降低制造成本、时间、和减少所需的制造步骤的数量。此外，制造单个装置使得能够产生彼此兼容的部件。此外，将消除匹配部件规格的低效。
图4是根据本公开内容的方面的用于制造SAW传感器组件的方法400的流程图。在多个实施方式中，方法400可实现以制造传感器装置(例如，图1的传感器组件110)。
参考图4，在框410，导电结构在基板上设置有至少一层压电材料的基板上形成，从而在压电材料上形成RF天线。RF天线可对应于先前提及的RF天线的任一者。压电材料可以是先前提及的压电材料的任一者。形成第一导电结构可包括执行光刻胶沉积操作以在压电材料上沉积光刻胶，执行图案化操作(例如，利用平版印刷装置)以固化光刻胶的选择部分，和执行蚀刻操作(例如，在蚀刻腔室中)以蚀刻掉光刻胶的经固化部分和未固化部分。沉积工艺(例如，原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等)可随后执行(例如，在沉积腔室中)以在压电材料和在压电材料上形成的光刻胶上沉积导电层(例如，金属层)。选择性蚀刻工艺可随后执行(例如，在蚀刻腔室中)以移除光刻胶和在光刻胶上形成的导电材料，从而留下第一导电结构。
在框420，第二导电结构在压电结构上形成，从而形成可具有到第一导电结构的电连接的匹配电路，该第一导电结构构成RF天线(例如，第一导电结构可耦接到RF天线)。匹配电路可对应于先前提及的匹配电路。形成第二导电结构可包括执行光刻胶沉积操作以在压电材料上沉积光刻胶，执行图案化操作(例如，利用平版印刷装置)以固化光刻胶的选择部分，和执行蚀刻操作(例如，在蚀刻腔室中)以蚀刻掉光刻胶的经固化部分和未固化部分。沉积工艺(例如，原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等)可随后执行(例如，在沉积腔室中)以在压电材料和在压电材料上形成的光刻胶上沉积导电层(例如，金属层)。选择性蚀刻工艺可随后执行(例如，在蚀刻腔室中)以移除光刻胶和在光刻胶上形成的导电材料，从而留下第二导电结构。第二导电结构可与第一导电结构同时形成。因此，可执行一系列操作(例如，光刻胶沉积、平版印刷、蚀刻、金属沉积、蚀刻等工艺)以同时或并行形成第一导电结构和第二导电结构两者。
在框430，第三导电结构在压电结构上形成，从而在压电材料上形成叉指换能器(IDT)。IDT可耦合到RF天线和匹配电路。IDT可包括在本公开内容的其他多个实施方式中公开的IDT(例如，图3的IDT 310)的特征结构和构造。形成第三导电结构可包括执行光刻胶沉积操作以在压电材料上沉积光刻胶，执行图案化操作(例如，利用平版印刷装置)以固化光刻胶的选择部分，和执行蚀刻操作(例如，在蚀刻腔室中)以蚀刻掉光刻胶的经固化部分和未固化部分。沉积工艺(例如，原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等)可随后执行(例如，在沉积腔室中)以在压电材料和在压电材料上形成的光刻胶上沉积导电层(例如，金属层)。选择性蚀刻工艺可随后执行(例如，在蚀刻腔室中)以移除光刻胶和在光刻胶上形成的导电材料，从而留下第三导电结构。第三导电结构可与第一和/或第二导电结构同时形成。因此，可执行一系列操作(例如，光刻胶沉积、平版印刷、蚀刻、金属沉积、蚀刻等工艺)以同时或并行形成第一导电结构、第二导电结构和第三导电结构。
在框440，第四导电结构在压电材料上形成，从而形成下列的至少一者：a)一个或多个SAW反射器或b)第二IDT电极。SAW反射器和第二IDT可借由压电材料的跨距(span)与IDT分离，SAW可跨该跨距传播。此可导致第二IDT和/或反射器经由SAW通信地耦接到第一IDT。SAW反射器可包括在本公开内容的其他地方公开的SAW反射器(例如，图3的SAW反射器312)的特征结构和构造。第二IDT可包括在本公开内容的其他地方公开的IDT(例如，图3的IDT 310)的特征结构和构造。形成第四导电结构可包括执行光刻胶沉积操作以在压电材料上沉积光刻胶，执行图案化操作(例如，利用平版印刷装置)以固化光刻胶的选择部分，和执行蚀刻操作(例如，在蚀刻腔室中)以蚀刻掉光刻胶的经固化部分和未固化部分。沉积工艺(例如，原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等)可随后执行(例如，在沉积腔室中)以在压电材料和在压电材料上形成的光刻胶上沉积导电层(例如，金属层)。选择性蚀刻工艺可随后执行(例如，在蚀刻腔室中)以移除光刻胶和在光刻胶上形成的导电材料，从而留下第四导电结构。第四导电结构可与第一、第二和/或第三导电结构同时形成。因此，可执行一系列操作(例如，光刻胶沉积、平版印刷、蚀刻、金属沉积、蚀刻等工艺)以同时或并行形成第一导电结构、第二导电结构、第三导电结构和第四导电结构。
在框450，第五导电结构视情况在压电材料上形成，从而在IDT之间形成一个或多个波导。形成第五导电结构可包括执行光刻胶沉积操作以在压电材料上沉积光刻胶，执行图案化操作(例如，利用平版印刷装置)以固化光刻胶的选择部分，和执行蚀刻操作(例如，在蚀刻腔室中)以蚀刻掉光刻胶的经固化部分和未固化部分。沉积工艺(例如，原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等)可随后执行(例如，在沉积腔室中)以在压电材料和在压电材料上形成的光刻胶上沉积导电层(例如，金属层)。选择性蚀刻工艺可随后执行(例如，在蚀刻腔室中)以移除光刻胶和在光刻胶上形成的导电材料，从而留下第五导电结构。第五导电结构可与第一、第二、第三和/或第四导电结构同时形成。因此，可执行一系列操作(例如，光刻胶沉积、平版印刷、蚀刻、金属沉积、蚀刻等工艺)以同时或并行形成第一导电结构、第二导电结构、第三导电结构、第四导电结构和第五导电结构。
在一些实施方式中，形成RF天线、匹配电路、IDT、SAW反射器和/或波导的导电结构形成单个导电层。在框410、420、430、440和/或450的操作可一起执行，使得每个导电结构沉积在一起。或者，可分别形成一个或多个层。
在一些实施方式中，方法400可进一步包括在RF天线和/或匹配电路上沉积保护涂层。保护涂层可包括介电材料，该介电材料可以是抗等离子体的，具有高温抗性和/或具有高压抗性。可使用的介电涂层的实例包括Al2O3、AlN、Y2O3、Y3Al5O12、基于钇的氧化物、氟化物和/或氟氧化物等等。
在一些实施方式中，沉积保护层和保护涂层可使用原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、或它们的等离子体增强的版本来执行。
图5A至图5B是根据本公开内容的方面的上面设置有介电涂层530、540的SAW传感器500的各个实施方式的顶部立体图。SAW传感器500A-B包括IDT 520，该IDT具有在具有至少一层压电材料的基底基板510上设置的两个梳形叉指电极。SAW传感器进一步包括在IDT520和基底基板510的顶部上设置的介电涂层530。SAW传感器500A-B可额外包括在基底基板510上与IDT 520间隔开的一个或多个额外IDT和/或反射器。介电涂层530可额外涂布额外的IDT和/或反射器和/或在IDT与额外IDT和/或反射器之间的基底基板510的区域。在整合SAW传感器组件亦包括RF天线和匹配网络的多个实施方式中，RF天线和匹配网络亦可借由介电涂层530涂布。
在一些实施方式中，IDT 520接收电信号(例如，交流信号)并且跨压电材料的表面产生SAW。产生的SAW包括传播速度和谐振频率。SAW传感器的谐振频率可以借由施加介电涂层530来调节。介电涂层530可调节SAW的传播速度，从而导致减小的谐振频率。介电涂层530可包括薄的均匀介电层。可使用的介电涂层的实例包括Al2O3、AlN、Y2O3、Y3Al5O12、基于钇的氧化物、氟化物和/或氟氧化物等等。
在一些实施方式中，目标谐振频率可以借由决定SAW传感器的基本谐振频率并且决定厚度和/或材料以涂布与第一频率偏移相关联的SAW传感器的表面来达成，使得具有施加的频率偏移的基本频率导致目标谐振频率。在一些实施方式中，例如，如图5A所示，单个介电层(或第一材料和/或厚度的介电层)可施加到SAW传感器。然而，在其他多个实施方式中，例如，如图5B所示，可施加相同或不同材料和/或厚度的多个介电层以调谐IDT 520的谐振频率。例如，如图所示，介电涂层530是第一层并且介电涂层540是第二层。或者，可使用单个介电涂层(具有一层)，该介电涂层可具有与图5A中使用的介电涂层530不同的厚度和/或材料。
在一些实施方式中，可根据图4的方法400和/或图8的方法800制造SAW传感器500A-B。
在一些实施方式中，传感器数据处理和分析、图像处理算法、产生一个或多个训练的机器学习模型的机器学习(machine learning；ML)算法、深度ML算法、和/或用于分析SAW传感器数据的其他信号处理算法可以用于决定由于在SAW传感器的IDT的顶部上施加任何数量的各种材料和厚度的介电涂层的SAW传感器的谐振频率偏移。这些模型、分析、和/或算法可以用于计算、预测、和估计介电材料和厚度与给定SAW传感器的所得谐振频率偏移的组合。此外或替代地，此种技术可与SAW传感器数据一起使用以设计可以紧靠地一起操作的多个SAW传感器，而不混淆此种SAW传感器的信号。在一些实施方式中，训练数据以训练ML模型可借由使用扫描装置或其他类型的传感器或相机(camera)以测量SAW传感器的谐振频率偏移来成像获得，这些SAW传感器先前已经借由指定的材料和厚度的介电材料涂布。
可使用的一种类型的机器学习模型是人工神经网络，诸如深度神经网络。人工神经网络通常包括具有将特征结构映像到期望输出空间的分类器或回归层的特征结构表示部件。例如，卷积神经网络(convolutional neural network；CNN)主管多层卷积滤波器。在顶部通常附加有多层辨认器的较低层处执行合并，并且可解决非线性，从而将由卷积层提取的顶部层特征映像到决策(例如，分类输出)。深度学习是使用多层非线性处理单元的级联(cascade)用于特征结构提取和变换的一类机器学习算法。每个连续层使用来自先前层的输出作为输入。深度神经网络可以受监督(例如，分类)和/或不受监督(例如，模式分析)方式学习。深度神经网络包括层的阶层(hierarchy)，其中不同层学习对应于不同抽象水平的不同表示水平。在深度学习中，每个水平学习将该水平学习的输入数据变换为略微更抽象和复合的表示。在影像识别应用中，例如，原始输入可能是像素矩阵；第一表示层可提取像素并且编码边缘；第二层可构成并且编码边缘的布置；第三层可编码高水平形状(例如，牙齿、嘴唇、牙龈等)；和第四层可识别影像含有面部或定义影像中牙齿周围的边界框。值得注意的是，深度学习工艺可以自己学习哪些特征结构最佳地放置在该深度学习工艺自有的哪个水平。“深度学习”中的“深度”指数据穿过层变换的层的数量。更精确地，深度学习系统具有实质信用指派路径(credit assignment path；CAP)深度。CAP是从输入到输出的变换链。CAP描述了输入与输出之间的潜在因果关系。针对前馈神经网络，CAP的深度可能是网络深度并且可以是隐藏层的数量加一。针对信号可穿过层传播大于一次的递归神经网络，CAP深度潜在地不受限制。
在一个实施方式中，神经网络使用训练数据集训练，该训练数据集包括多个数据点，其中每个数据点包括SAW传感器构造(例如，包括具有特定指状物布置和/或特定反射器布置的IDT)并且可包括具有已知的材料和/或厚度的特定压电材料和/或介电涂层。每个训练数据点可额外包括SAW属性(诸如SAW频率、相位、时间延迟等)或与SAW属性相关联。神经网络可使用训练数据集训练以接收SAW传感器构造的输入和目标SAW属性并且输出具有特定材料和/或厚度的介电涂层的建议，当在SAW传感器之上沉积时，该材料和/或厚度将导致SAW传感器产生具有目标SAW属性的SAW。
图6是根据本公开内容的方面的描绘SAW传感器的基本谐振频率中的频率偏移610的图形600。第一峰606图示不具有介电涂层的IDT，该介电涂层具有第一谐振频率。第二峰608图示具有介电涂层的IDT，该介电涂层具有第二谐振频率。在峰之间的距离表示由于施加介电涂层的频率偏移610。介电涂层可以用于调谐谐振频率。由于介电涂层的厚度增加，频率偏移610增加。在一些实施方式中，介电涂层亦可保护SAW传感器不受极端环境状况(例如，来自等离子体环境、来自腐蚀性化学环境等等)影响。如图6所示，存在由介电涂层导致的信号强度减小612。在多个实施方式中，介电涂层亦可防止SAW传感器过度暴露和来自环境的信号饱和。
图7是根据本公开内容的方面的传感器装置700的顶部立体图。传感器装置700具有基底基板702并且包括在基底基板702上设置的SAW传感器组件704A-B。SAW传感器组件704A-B包括RF天线710、匹配电路708、和SAW传感器706A-B。包括RF天线710、匹配电路708、和SAW传感器706A-B的SAW传感器组件704A-B可包括在本文中其他地方公开的SAW传感器的特征结构和构造(例如，图2的基底基板202和SAW传感器组件210和图3的方法300)。
如图7所示，SAW传感器706A-706B可在基底基板702的压电材料上设置，该基底基板可附接到或沉积在基底基板702上。例如，SAW传感器706A-B的压电基板可附接到硅晶片。在多个其他实施方式中，SAW传感器组件可完全整合到基底基板702中。例如，基底基板702可包括公共的压电材料并且一个或多个SAW传感器组件704A-B的RF天线710、匹配电路708、和SAW传感器706A-B可在公共的压电材料上彼此整合。或者，RF天线710或匹配电路708的一个或多个可以是未整合到基底基板702中的离散装置。
如图7所示，SAW传感器706A-B可各自包括在压电材料上设置的IDT和覆盖IDT的介电涂层。在一些实施方式中，每个SAW传感器706A-B组件的介电涂层可包括相同的厚度和材料。在其他多个实施方式中，针对每个SAW传感器组件704，介电涂层的厚度和/或材料可以是唯一的。各个SAW传感器组件的唯一谐振频率可以用于测量环境状况并且将测量映像到特定SAW传感器和因此在基底基板702上的位置。
在一些实施方式中，介电涂层可覆盖具有SAW传感器706A-B的SAW传感器组件704的一部分。然而，在其他多个实施方式中，介电涂层可覆盖包括RF天线710和匹配电路708的每个SAW传感器组件704的整体。
在一些实施方式中，每个传感器组件可包括SAW传感器组件704，其中SAW传感器706A-B具有相同的基本谐振频率。SAW传感器706A-B可经调谐以借由将具有不同厚度和/或材料的介电涂层施加至每个SAW传感器7086A-B来借由产生不同的谐振频率偏移产生具有不同声频的SAW。例如，第一SAW传感器706A可具有第一介电涂层(具有第一厚度)，并且第二SAW传感器706B可具有第二介电涂层(具有第二厚度)。
在一些实施方式中，具有和/或不具有介电涂层(未描绘)的SAW传感器组件的组合可以在相同的基底基板702上组合为具有介电涂层的SAW传感器组件704。
图8是根据本公开内容的方面的用于制造SAW传感器组件的方法800的流程图。
参考图8，在框810，处理系统可决定SAW传感器的当前RF谐振频率范围。SAW传感器可包括在本文中其他地方公开的SAW传感器(例如，图5的SAW传感器500)的特征结构和构造。
在框820，处理系统可决定用于SAW传感器的目标RF谐振频率范围。
在框830，处理系统可决定介电涂层材料或介电涂层厚度的至少一者，该介电涂层材料或介电涂层厚度将调谐信号传播速度并且将当前RF谐振频率范围调节至目标RF谐振频率范围。在一个实施方式中，将SAW传感器设计(和视情况目标SAW属性)输入到经训练的机器学习模型中，该机器学习模型输出针对介电涂层材料和/或介电涂层厚度的建议。在一些实施方式中，处理系统决定将在SAW传感器上沉积的介电材料和层的组合。在一些实施方式中，决定的材料和厚度是取决于SAW传感器规格(例如，表面积、最大厚度等)。
在框840，处理系统可在SAW传感器之上沉积介电涂层。介电涂层可具有在框830决定的介电涂层材料或介电涂层厚度的至少一者。
在框850，处理系统可决定谐振频率是否在目标RF谐振频率的阈值差内。处理系统可测量当前谐振频率并且将结果与框820处决定的目标谐振频率进行比较。若谐振频率在阈值差内，则方法800可完成。然而，若谐振频率不在目标频率的阈值差内，则方法返回到框810并且重复方法的步骤以决定和沉积另一个介电涂层。
图9A至图9C描绘了根据本公开内容的方面的SAW传感器的IDT 900A-B的电极布置的各个实施方式。IDT 900A-C各自包括具有在基板上以一个布置设置的互锁叉指910A-C的两个梳形电极，该基板具有至少一层压电材料。
在一些实施方式中，IDT 900A-C接收电信号(例如，RF信号)并且产生与接收的电信号相关联的SAW。在另一个实施方式中，IDT 900A-C接收SAW并且产生与接收的SAW相关联的电信号(例如，RF信号)。在任一情况下，电极的互锁叉指910A-C的布置可以在经过IDT900A-C传递的任何信号内产生信号调变。
本公开内容的多个实施方式包括互锁叉指910A-C的各种布置。如图9A所示，例如，IDT 900A可包括交替互锁叉指910A的第一布置。此第一布置可导致具有特定谐振频率和/或相位的未调变信号920A。如图9B所示，例如，IDT 900B可包括互锁叉指910B的第二布置，这些互锁叉指包括来自邻近彼此布置的相同电极的至少两个叉指。此布置可导致经调变的信号920B。在一些实施方式中，经调变的信号920B可包括与未调变的信号920A相同的谐振频率，但具有相位偏移或以其他方式修改的信号。如图9C中阐述，在互锁指状物之间的节距或间隔亦可经调节以产生具有经调节或经调变的频率的经调变信号。
在一些实施方式中，互锁叉指(例如，910B)的布置可导致识别IDT(例如，910B)的信号调变。例如，经调变信号(例如，920B)包括唯一的信号调变(例如，相位偏移930)，这些信号调变用作对另外信号处理装置(例如，图1的RF天线129)的识别符。在另外实例中，借由SAW传感器产生的信号可包括识别可测量环境状况的信息和识别SAW传感器的信号调变，该SAW传感器发送包含信息的信号。
在一些实施方式中，借由互锁叉指的布置产生的信号调变可导致信号调变包含原始信号的相位偏移。例如，如图9B所示，互锁叉指910B的布置导致与未调变信号的相同频率的信号，其中在跨信号的各个位置处具有相位偏移930。在一些实施方式中，经调变的信号包括与未调变的信号相同的频率。
图9A至图9C中描绘的IDT 900A-C可以是在本公开内容的各个实施方式中使用的IDT的子集或子部分。例如，借由IDT 900A描绘的布置可针对较长IDT重复。在另一个实例中，图9B中描绘的IDT 900B可包括与被描绘者相比更多的互锁叉指，并且这些叉指可包括导致各个相位和/或频率调变的各种布置。例如，IDT 900B可与相位偏移信号脉冲相关联，但当与其他子部分(未描绘)组合时产生由多个经调变脉冲构成的信号的信号调变，从而导致经调变信号。在一些实施方式中，可组合借由IDT 900A和IDT 900B描绘的布置的组合以具有相位偏移区域和不具有调变的区域两者。例如，IDT可包含交替子部分，这些子部分包括导致信号调变的IDT 900A和IDT 900B。此外，IDT可包含交替子部分，这些子部分包括导致信号调变的IDT 900A、IDT 900B和/或IDT 900C。
在一些实施方式中，IDT 900A-C可以是传感器装置(例如，图2的传感器装置200)的传感器组件(例如，图2的SAW传感器组件210)的SAW传感器(例如，图2的SAW传感器204)的部分。各个SAW传感器组件可跨基底基板(例如，晶片)设置。每个SAW传感器组件可包括具有IDT的SAW传感器，该IDT具有数字互锁叉指的唯一布置。每个SAW传感器可测量环境状况并且返回具有信号调变的信号中的信息，该信号调变识别发送信息的SAW传感器组件。可以了解，借由具有唯一的信号调变，每个传感器可以在重叠或甚至相等的谐振频率范围内操作并且仍可与其他传感器不同。例如，因为发送与环境状况相关联的信息的信号亦包括识别在基底基板的第一区域中定位的传感器的信号调变，测量的环境状况可以映射到基底基板的第一区域。
在一些实施方式中，互锁叉指的布置可与本公开内容的其他多个实施方式组合以识别传感器。例如，互锁叉指910的布置可与如关联图10论述的SAW反射器1004的空间布置组合。此可导致唯一地识别SAW传感器的另外的经调变信号。在另一个实例中，互锁叉指910的布置可与如关联图5论述的介电涂层530的应用组合。此可导致信号调变与唯一地识别SAW传感器的经调谐频率组合。这些技术的组合可以增加可以一起放置在传感器晶片上并且仍唯一地识别的SAW传感器的密度。
图10A至图10B描绘了根据本公开内容的方面的SAW传感器1000A-B的SAW反射器的各种空间布置。SAW传感器1000A-B包括IDT 1002A-B和在压电基板上或在上面设置有压电层的基板(例如，半导体基板)上以空间布置设置的SAW反射器1004A-D的一个或多个集合。IDT 1002A-B经设计为接收电信号并且产生跨压电基板或压电层的压电材料的表面传播的SAW。产生的SAW借由SAW反射器1004A-D反射并且返回到IDT 1002A-B。IDT 1002A-B产生与反射的SAW相关联的新电势。SAW反射器可以经空间布置以将信号调变施加到反射的SAW波，这些SAW波返回到IDT 1002A-B。
如图所示，单个IDT 1002A-B均基于接收的RF信号产生SAW，并且接收SAW的反射且从接收SAW的反射产生新RF信号。在此种实施方式中，SAW的产生和反射的SAW的接收在时间上偏移，使得在时间1接收RF信号并且在时间2产生新RF信号。在一些实施方式(未图示)中，两个IDT侧对侧或邻近彼此设置。第一IDT可接收RF信号且产生SAW，并且第二IDT可接收反射的SAW且产生新RF信号。在此种构造中，第一IDT和第二IDT可平行操作。因此，第二IDT可输出新RF信号，同时第一IDT接收入射RF信号。
本公开内容的多个实施方式包括SAW反射器1004A-D的各种空间布置。例如，如在SAW反射器1004A-B中示出，SAW传感器可包括均匀地分布的SAW反射器的集合。在另一个实例中，SAW传感器可包括未均匀地分布并且可唯一地隔开的SAW反射器的集合。在另一个实例中，如在SAW反射器1004C-D中示出，SAW传感器可包括分组在一起的SAW反射器的一个或多个集合。在另一个实例中，如在SAW反射器1004D中示出，SAW传感器可包括以相异间隔分组的SAW反射器的一个或多个集合。
在一些实施方式中，SAW反射器1004A-D的空间布置导致识别SAW传感器的信号调变。例如，在图10A至图10B中描绘的先前描述的实例的每一者可导致对每个SAW传感器唯一的信号调变。例如，由于当返回到IDT 1002A-B时反射的SAW的建设性和破坏性干扰，信号调变可导致相位改变、频率改变、和/或信号延迟。
例如，在SAW反射器的组之间的间隔1010A-D可导致唯一信号调变。例如，在图10B中，将SAW反射器1004C分为第一组反射器1009A和第二组反射器1009B，并且将SAW反射器1004D分为第一组反射器1009C和第二组反射器1009D。在第一组1009A、1009C中的所有反射器具有第一节距或间隔，并且在第二组1009B、1009D中的所有反射器亦具有第一节距或间隔。第一间距或间隔可以是例如近似SAW的一个波长的间隔。第一组1009A可借由间隙或空间1010D与第二组1009B分离，该间隙或空间可能不是SAW的全部波长。类似地，第一组1009C可借由间隙或空间1010D与第二组1009D分离。在一些实施方式中，间隙或空间1010D可具有长度，该长度是四分之一波长、二分之一波长、四分之三波长、和一又四分之一波长、一又二分之一波长、一又四分之三波长、二又四分之一波长、二又二分之一波长、二又四分之三波长等等。在另外实例中，SAW反射器1004A-D的空间分布可包括在SAW反射器之间的二分之一和/或四分之一波长间隔。在一些实施方式中，SAW反射器以组布置，其中第一组SAW反射器可从第二组SAW反射器偏移例如达二分之一波长或四分之一波长。在一个实施方式中，第一组SAW反射器的每个SAW反射器与该组的一个或多个最近SAW反射器隔开一个间隔，该间隔可对应于SAW的波长。此外，第二组SAW反射器的每个SAW反射器可与来自该组的一个或多个最近SAW反射器隔开一个间隔，该间隔可对应于SAW的波长。在一些实施方式中，二分之一波长、四分之一波长和/或全部波长间隔的组合可用于产生唯一信号调变，该信号调变可识别SAW传感器1000A-B。在一些实施方式中，SAW传感器1000A-B可以是传感器装置(例如，图2的传感器装置200)的传感器组件(例如，图2的SAW传感器组件210)的部分。各个SAW传感器组件可跨各自包括SAW传感器的基底基板(例如，晶片)设置，该SAW传感器具有IDT和以唯一空间布置设置的SAW反射器的集合。每个SAW传感器可测量环境状况并且返回具有信号调变的信号中的信息，该信号调变识别发送信息的SAW传感器组件。可以了解，借由具有唯一的信号调变，每个传感器可以在重叠或甚至相等的谐振频率范围内操作并且仍可与其他传感器区分。例如，因为发送与环境状况相关联的信息的信号亦包括识别在基底基板的第一区域中定位的传感器的信号调变，测量的环境状况可以映射到基底基板的第一区域。
在一些实施方式中，SAW反射器的空间布置可与本公开内容的其他多个实施方式组合以识别SAW传感器。例如，如关联图9论述，SAW传感器的SAW反射器1004A-D的唯一空间布置可与IDT的互锁叉指910的唯一布置组合。此可导致唯一地识别SAW传感器的另一经调变信号。在另一个实例中，SAW反射器1004的唯一空间布置可与如关联图5论述的施加的介电涂层530组合。此可导致信号调变与唯一地识别SAW传感器的经调谐频率组合。
图11至图14是根据本公开内容的方面的传感器装置1100-1400的各个实施方式的顶部立体图。传感器装置包括具有至少一层压电材料的基板1102-1402(例如，压电基板或上面设置有压电层的半导体基板)和SAW传感器组件1104-1404和1108-1208，这些SAW传感器组件经设计为接收和/或发送与使用SAW 1106-1406测量环境的环境状况相关联的RF信号。传感器组件可包括RF天线、匹配电路、和具有IDT的SAW传感器。传感器组件可包括在本文中其他地方公开的SAW传感器组件(例如，传感器装置200)的特征结构和构造。以下示例性实施方式公开了在多个传感器组件之间发送SAW以测量在多个传感器组件之间的压电材料的表面上的区域中的环境状况的各种构造。
在一些实施方式中，例如，如图11所示，传感器装置1100可包括第一SAW传感器组件1104A，该SAW传感器组件经设计为接收入射RF信号并且产生跨基板1102的表面传播的SAW 1106A，该基板可以是压电基板或上面设置有压电层的基板。SAW 1106借由第二SAW传感器组件1108A接收，这些SAW传感器组件经设计为产生与接收的SAW 1106A相关联的电势并且输出与电势相关联的出射RF信号，其中出射RF信号输出包括指示在第一SAW传感器组件1104A与第二SAW传感器组件1108A之间的环境的环境状况的信息。在一些实施方式中，波导在第一SAW传感器组件1104A与第二SAW传感器组件1108A之间设置。波导可以维持在第一SAW传感器组件1104A与第二SAW传感器组件1108A之间传播的SAW。在一些实施方式中，第一SAW传感器组件1104A和第二SAW传感器组件1108A是单个整合装置的部分。在一些实施方式中，SAW传感器组件1104A、1108A的匹配网络和/或天线不是整合装置的部分，而是替代地为离散部件。在一些实施方式中，在第一SAW传感器组件1104A与第二SAW传感器组件1108A之间设置的波导连同第一和/或第二SAW传感器组件1104A、1108A一起是整合装置的部分。在另外的实施方式中，传感器装置可包括第一组SAW传感器组件1104，这些SAW传感器各自产生借由第二组SAW传感器组件1108接收的SAW 1106。在多个实施方式中，SAW传感器组件的每一者可以是单个整合装置的部分。在一些实施方式中，波导在一个或多个相应对的第一SAW传感器组件1104A-D与第二SAW传感器组件1108A-D之间设置。
在一些实施方式中，例如，如图12所示，传感器装置1200可包括一组SAW产生传感器组件1204，这些SAW产生传感器组件经设计为接收入射RF信号并且产生跨基板1202的表面传播的SAW 1206，该基板可以是压电基板或具有压电层的基板。传感器装置1200亦可包括SAW接收传感器组件1208，该SAW接收传感器组件1208经设计为接收借由该组SAW产生传感器组件1204产生的SAW 1206。SAW接收传感器组件1208可经设计为产生与借由SAW产生传感器组件1204产生的SAW 1206的每一者相关联的振荡电势。SAW接收传感器组件1208根据每个振荡电势输出出射RF信号，其中每个RF信号包括指示在SAW接收传感器组件1208与相关联的SAW产生传感器组件(例如，1204A)之间设置的环境的环境状况的信息。在一些实施方式中，第一波导可在SAW产生传感器组件1208与第一传感器组件1204A之间设置，并且第二波导可在SAW产生组件1208与第二SAW传感器组件1204B之间设置。在一些实施方式中，第一SAW传感器组件1204A、第二SAW传感器组件1204B和SAW接收传感器组件1208是单个整合装置的部分。在一些实施方式中，SAW传感器组件1204A、1204B、1208的匹配网络和/或天线不是整合装置的部分，而是替代地为离散部件。在一些实施方式中，在第一SAW传感器组件1204A与SAW接收传感器组件1208之间设置的第一波导和在第二SAW传感器组件1204B与SAW接收传感器组件1208之间设置的第二波导连同第一SAW传感器组件1204A、第二SAW传感器组件1204B和/或SAW接收传感器组件1208一起是整合装置的部分。在另外的实施方式中，传感器装置1200可包括多组SAW产生传感器组件(例如，1204)和多个SAW接收传感器组件(例如，1208)以接收借由每组SAW产生传感器组件产生的SAW(例如，1206)。
在一些实施方式中，例如，如图13所示，传感器装置1300可包括两个传感器组件1304A和1304B，各自在压电基板1302(或上面设置有压电层的基板)上设置。每个传感器组件1304A和1304B可接收入射RF信号并且产生与接收的入射RF信号相关联的SAW 1306。借由每个信号产生的SAW 1306借由其他传感器组件接收。例如，借由第一传感器组件1304A产生的SAW 1306借由第二传感器组件1304B接收并且借由第二传感器组件1304B产生的SAW1306借由第一传感器组件1304A接收。每个传感器组件1304可产生与借由每个传感器组件1304接收的对应SAW 1306相关联的振荡电势。每个传感器组件1304可根据每个振荡电势输出出射RF信号，其中每个出射RF信号包括指示在两个传感器组件1304A和1304B之间设置的环境的环境状况的信息。在另外的实施方式中，处理系统(例如，图1的处理系统100)可协调发送入射RF信号，使得传感器组件交替SAW产生和振荡电势产生的角色。在不同实施方式中，处理系统可协调发送入射RF信号，使得每个传感器组件1304与其他传感器组件1304同步地产生SAW。在另外的实施方式中，传感器装置1300可包括多对传感器，该传感器根据详述传感器组件1304A和1304B的先前描述的示例性实施方式操作。
在一些实施方式中，波导在第一SAW传感器组件1304A与第二SAW传感器组件1304B之间设置。在一些实施方式中，第一SAW传感器组件1304A和第二SAW传感器组件1304B是单个整合装置的部分。在一些实施方式中，SAW传感器组件1304A-B的匹配网络和/或天线不是整合装置的部分，而是替代地为离散部件。在一些实施方式中，在第一SAW传感器组件1304A与第二SAW传感器组件1304B之间设置的波导连同第一和/或第二SAW传感器组件1304A、1304B一起是整合装置的部分。
在一些实施方式中，如图14所示，传感器装置1400可包括在具有至少一层压电材料的基板1402的表面上设置的多个传感器组件1404。传感器装置1400可包括SAW传感器组件1404A，该SAW传感器组件经设计为接收入射RF信号并且产生将借由多个SAW传感器组件1404B、1404C、和1404D接收的SAW 1406。传感器装置1400可包括SAW传感器组件1404B，该SAW传感器组件经设计为从另一个SAW传感器组件1404A接收SAW 1406A并且产生与SAW相关联的振荡电势且输出与产生的振荡电势相关联的入射RF信号。SAW传感器组件1404B亦可经设计为响应于接收入射RF信号来产生SAW 1408。传感器装置可进一步包括SAW传感器组件1404C，该SAW传感器组件经设计为从多个SAW传感器组件1404A和1404B接收SAW 1408和1406B。SAW传感器组件1404C可针对接收的SAW的每一者产生振荡电势并且输出与产生的振荡电势的每一者相关联的出射RF信号。SAW传感器组件1404C亦可经设计为响应于接收入射RF信号来产生SAW 1410。传感器装置可进一步包括SAW传感器组件1404D，该SAW传感器组件经设计为从多个SAW传感器组件1404C和1404A接收SAW 1410和1406C。SAW传感器组件1404D可针对接收的SAW的每一者产生电势并且输出与产生的振荡电势的每一者相关联的出射RF信号。
在一些实施方式中，一个或多个SAW传感器组件1404A-D是相同整合装置的部分。在一些实施方式中，波导在一个或多个SAW传感器组件1404A-D之间设置，诸如在SAW传感器组件1404A与SAW传感器组件1404D之间和/或在SAW传感器组件1404A与SAW传感器组件1404C之间。在多个实施方式中，波导可以是具有一个或多个SAW传感器组件的整合装置的部分。例如，波导可以是在压电材料上形成的平面导体，在平面导体上形成SAW传感器组件。
在一些实施方式中，使用图11至图14所示的实施方式的组合。例如，传感器组件1104、1108、1204、1208、1304、和1404可以彼此的任何组合在压电基板的表面上使用，以响应于接收入射RF信号来在跨压电基板的表面的不同区域处测量环境状况。
前述描述阐述了数个具体细节，诸如具体系统、部件、方法等等的实例，以便提供对本公开内容的若干实施方式的良好理解。然而，本领域技术人员将显而易见，本公开内容的至少一些实施方式可在没有这些具体细节的情况下实践。在其他实例中，熟知的部件或方法未详细描述并且以简单的框图格式提供，以便避免不必要地混淆本公开内容。因此，阐述的具体细节仅是示例性的。特定实现方式可从这些示例性细节改变并且仍预期在本公开内容的范畴内。
在整个此说明书中提及“一个实施方式”或“一实施方式”意指结合实施方式描述的特定特征结构、结构、或特性包括在至少一个实施方式中。因此，在整个此说明书的各个位置中出现词组“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”不必皆指相同实施方式。另外，术语“或”意欲意味着包括性“或”而非排除性“或”。当在本文中使用术语“约”或“近似”时，这意欲意味着所提供的标称值在±10％内为精确的。
尽管以特定次序图示和描述本文的方法的操作，每个方法的操作次序可改变，使得某些操作可以逆向次序执行，或使得某些操作可至少部分与其他操作同时执行。在另一个实施方式中，不同操作的指令或子操作可以间歇和/或交替方式。在一个实施方式中，将多个金属结合操作执行为单个步骤。
将理解，以上描述意欲为说明性而非限制性的。在读取和理解以上描述之后，众多其他实施方式将对本领域技术人员显而易见。由此，本公开内容的范畴应当参考随附权利要求连同此种权利要求所赋予的等效物的全部范畴来确定。

Claims (20)

1.一种传感器组件，包含：
第一表面声波(SAW)传感器，适用于响应于接收第一RF信号来测量第一环境状况，所述第一SAW传感器包含：
第一基板，所述第一基板包含至少一层压电材料；和
第一叉指换能器(IDT)，所述第一IDT在所述压电材料上形成，所述第一IDT包含两个梳形电极，所述两个梳形电极电极包含以第一布置的互锁导电叉指，其中以所述第一布置的所述互锁导电叉指产生借由所述第一IDT接收的所述第一RF信号的第一信号调变，其中所述第一信号调变识别所述第一SAW传感器。
2.如权利要求1所述的传感器组件，进一步包含：
第二SAW传感器，所述第二SAW传感器适用于响应于接收所述第一RF信号或第二RF信号来测量所述第一环境状况，所述第二SAW传感器包含：
第二IDT，所述第二IDT在所述第一基板的所述压电材料上或在第二基板上形成，所述第二IDT包含两个梳形电极，所述两个梳形电极包含以第二布置的互锁导电叉指，其中以所述第二布置的所述互锁导电叉指产生借由所述第二IDT接收的所述第一RF信号或所述第二RF信号的第二信号调变，其中所述第二信号调变识别所述第二SAW传感器。
3.如权利要求2所述的传感器组件，其中所述第二IDT的所述第二布置包含来自邻近彼此布置的所述两个梳形电极的所述相同梳形电极的至少两个叉指。
4.如权利要求1所述的传感器组件，其中所述第一SAW传感器进一步包含通信地耦合到所述第一IDT并且在所述压电材料上形成的第一多个SAW反射器，其中所述第一多个SAW反射器具有第一空间布置，所述第一空间布置导致从所述第一多个SAW反射器反射并且回到所述第一IDT的所述第一SAW具有第二信号调变，当所述第二信号调变与所述第一信号调变组合时，所述第二信号调变识别所述第一SAW传感器。
5.如权利要求4所述的传感器组件，进一步包含：
第二SAW传感器，所述第二SAW传感器适用于响应于接收所述第一RF信号或第二RF信号来测量所述第一环境状况，所述第二SAW传感器包含：
第二IDT，所述第二IDT在所述第一基板的所述压电材料上或在第二基板上形成；和
第二多个SAW反射器，所述第二多个SAW反射器通信地耦合到所述第二IDT并且在所述压电材料上形成，其中所述第二多个SAW反射器具有第二空间布置，所述第二空间布置导致从所述第二多个SAW反射器反射并且回到所述第二IDT的所述第二SAW具有识别所述第二SAW传感器的第二信号调变。
6.如权利要求1所述的传感器组件，其中所述第一布置借由相位偏移所述第一RF信号的至少一部分来产生所述第一信号调变。
7.如权利要求1所述的传感器组件，其中所述第一布置借由频率偏移所述第一RF信号的至少一部分来产生所述第一信号调变。
8.如权利要求1所述的传感器组件，其中所述第一SAW传感器进一步包含：
在所述第一IDT上设置的第一厚度或第一材料的至少一者的第一介电涂层，其中：
所述第一IDT包含第一基本谐振频率；
所述第一厚度或所述第一材料的至少一者与所述第一基本谐振频率中的第一偏移相关联；和
具有所述第一介电涂层的所述第一IDT具有第一经调节的谐振频率。
9.如权利要求8所述的传感器组件，进一步包含：
第二SAW传感器，所述第二SAW传感器适用于响应于接收所述第一RF信号或第二RF信号来测量所述第一环境状况，所述第二SAW传感器包含在所述第一基板的所述压电材料上或在第二基板上形成的第二IDT；和
在所述第二IDT上设置的第二厚度或第二材料的至少一者的第二介电涂层，其中：
所述第二IDT包含所述第一基本谐振频率或第二基本谐振频率；
所述第二厚度或所述第二材料的至少一者与所述第二基本谐振频率中的第二偏移相关联；和
具有所述第二介电涂层的所述第二IDT具有第二经调节的谐振频率。
10.一种传感器组件，包含：
第一表面声波(SAW)传感器，所述第一SAW传感器在包含至少一层压电材料的基板上设置，其中所述第一SAW传感器适用于响应于接收第一RF信号来测量环境的环境状况，所述第一SAW传感器包含：
第一叉指换能器(IDT)，所述第一IDT在所述压电材料的第一区域上形成，所述第一IDT回应于接收所述第一RF信号来基于所述环境状况产生第一SAW；和
第一多个SAW反射器，通信地耦合到所述第一IDT并且在所述压电基板的第二区域上形成；
其中所述第一多个SAW反射器具有第一空间布置，所述第一空间布置导致从所述第一多个SAW反射器反射并且返回到所述第一IDT的所述第一SAW具有识别所述第一SAW传感器的第一信号调变。
11.如权利要求10所述的传感器组件，进一步包含：
第二SAW传感器，所述第二SAW传感器在所述压电材料上设置，其中所述第二SAW传感器适用于响应于接收所述第一RF信号或第二RF信号来测量所述环境的所述环境状况，所述第二SAW传感器包含：
第二IDT，所述第二IDT在所述压电材料的第三区域上形成，所述第二IDT回应于接收所述第一RF信号或所述第二RF信号来基于所述环境状况产生第二SAW；和
第二多个SAW反射器，所述第二多个SAW反射器通信地耦合到所述第二IDT并且在所述压电材料的第四区域上形成；
其中所述第二多个SAW反射器具有第二空间布置，所述第二空间布置导致从所述第二多个SAW反射器反射并且返回到第二IDT的所述第二SAW具有识别所述第二SAW传感器的第二信号调变。
12.如权利要求10所述的传感器组件，其中SAW反射器的所述第一空间布置包含在所述多个SAW反射器的第一SAW反射器与所述多个SAW反射器的第二SAW反射器之间的间隔，使得来自所述第一SAW反射器的第一反射的SAW和来自所述第二SAW反射器的第二反射的SAW彼此建设性地干扰。
13.如权利要求10所述的传感器组件，其中SAW反射器的所述第一空间布置借由相位偏移所述第一RF信号的至少一部分来产生所述第一信号调变。
14.如权利要求10所述的传感器组件，其中SAW反射器的所述第一空间布置包含借由所述第一SAW的四分之一波长或二分之一波长分离的至少两个反射器。
15.如权利要求10所述的传感器组件，其中所述第一SAW传感器进一步包含：
在所述第一IDT上设置的第一厚度或第一材料的至少一者的第一介电涂层，其中：
所述第一IDT包含第一基本谐振频率，
所述第一厚度或所述第一材料的至少一者与所述第一基本谐振频率中的第一偏移相关联；和
具有所述第一介电涂层的所述第一IDT具有第一经调节的谐振频率。
16.如权利要求15所述的传感器组件，其中所述第一SAW传感器进一步包含：
第二叉指换能器(IDT)，所述第二IDT在所述压电材料的第三区域上形成；和
在所述第二IDT上设置的第二厚度或第二材料的至少一者的第二介电涂层，其中：
所述第二IDT包含第二基本谐振频率；
所述第二厚度或所述第二材料的至少一者与所述第二基本谐振频率中的第二偏移相关联；和
具有所述第二介电涂层的所述第二IDT具有第二经调节的谐振频率。
17.一种传感器组件，包含：
第一表面声波(SAW)传感器，适用于响应于接收第一RF信号来测量第一环境状况，所述第一SAW传感器包含：
第一叉指换能器(IDT)，所述第一IDT在包含至少一层压电材料的基板上形成，所述第一IDT包含第一基本谐振频率；和
在所述第一IDT上设置的第一厚度或第一材料的至少一者的第一介电涂层，其中所述第一厚度或所述第一材料的至少一者与所述第一基本谐振频率中的第一偏移相关联，其中具有所述第一介电涂层的所述第一IDT具有第一经调节的谐振频率。
18.如权利要求17所述的传感器组件，进一步包含：
第二SAW传感器，所述第二SAW传感器适用于响应于接收第二RF信号来测量所述第一环境状况，所述第二SAW传感器包含：
第二叉指换能器(IDT)，所述第二IDT在所述基板上或在第二基板上形成，所述第二IDT包含所述第一基本谐振频率或第二基本谐振频率；和
在所述第二IDT上设置的第二厚度或第二材料的至少一者的第二介电涂层，其中所述第二厚度或所述第二材料的至少一者与所述第一基本谐振频率或所述第二基本谐振频率中的第二偏移相关联，其中具有所述第二介电涂层的所述第二IDT具有第二经调节的谐振频率。
19.如权利要求18所述的传感器组件，其中所述第一经调节的谐振频率与所述第二经调节的谐振频率不同，使得具有所述第一介电涂层的所述第一SAW传感器在与具有所述第二介电涂层的所述第二SAW传感器不同的谐振频率下操作。
20.一种系统，包含：
处理腔室；
一个或多个RF天线，用于在所述处理腔室内发送第一RF信号并且接收从所述处理腔室内传播的第二RF信号；和
传感器晶片，所述传感器晶片在所述处理腔室内设置，所述传感器晶片包含：
至少一层压电材料；和
第一整合传感器组件，包含：
第一表面声波(SAW)传感器，所述第一SAW传感器至少在所述压电材料的所述层上设置，其中所述第一SAW传感器适用于响应于接收所述第一RF信号来测量所述处理腔室内定位的环境的第一环境状况并且输出具有与所述测量的环境状况相关联的数据的所述第二RF信号，其中所述第一SAW传感器包含：
第一叉指换能器(IDT)，所述第一IDT在所述压电材料的第一区域上形成，所述第一IDT包含两个梳形电极，所述两个梳形电极包含以第一空间布置设置的互锁导电叉指；和
第一多个SAW反射器，所述第一多个SAW反射器通信地耦合到所述第一IDT并且在所述压电基板的第二区域上形成，其中
所述第一多个SAW反射器具有第二空间布置，
其中以所述第一空间布置的所述互锁导电叉指或以所述第二空间布置的所述第一多个SAW反射器产生所述第一和第二RF信号的第一信号调变，其中所述第一信号调变识别所述第一SAW传感器。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102202463B1 (ko) * 2019-03-13 2021-01-14 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 방법

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030053936A1 (en) * 2001-08-02 2003-03-20 General Electric Company Opto-acoustic wave chemical sensor
JP4175085B2 (ja) 2002-10-29 2008-11-05 三菱マテリアル株式会社 ワイヤレス温度計測モジュール
US6807503B2 (en) 2002-11-04 2004-10-19 Brion Technologies, Inc. Method and apparatus for monitoring integrated circuit fabrication
JP2004279397A (ja) 2003-01-24 2004-10-07 Mitsubishi Materials Corp ワイヤレス温度計測モジュール
JP2004347451A (ja) 2003-05-22 2004-12-09 Mitsubishi Materials Corp ワイヤレス温度計測モジュール
US20050284570A1 (en) 2004-06-24 2005-12-29 Doran Daniel B Diagnostic plasma measurement device having patterned sensors and features
US7205701B2 (en) * 2004-09-03 2007-04-17 Honeywell International Inc. Passive wireless acoustic wave chemical sensor
US20060254356A1 (en) 2005-05-11 2006-11-16 Honeywell International, Inc. Wireless and passive acoustic wave liquid conductivity sensor
US20060283252A1 (en) 2005-06-17 2006-12-21 Honeywell International Inc. Passive acoustic wave sensor system
US7977609B2 (en) 2005-12-22 2011-07-12 Tokyo Electron Limited Temperature measuring device using oscillating frequency signals
JP2008096359A (ja) 2006-10-13 2008-04-24 Fuji Xerox Co Ltd センサ
US8089031B2 (en) 2007-02-27 2012-01-03 Tokyo Electron Limited Heating apparatus for heating objects to be heated, heating method for heating the objects to be heated, and storage medium in which computer-readable program is stored
US8089196B1 (en) 2008-03-05 2012-01-03 University Of South Florida Microcavity enhanced surface acoustic wave devices
JP5341381B2 (ja) 2008-04-08 2013-11-13 株式会社福田結晶技術研究所 圧電振動子、温度センサ、及び、温度測定方法
JP5217663B2 (ja) 2008-06-11 2013-06-19 東京エレクトロン株式会社 被処理体の熱処理装置及び熱処理方法
CN201535702U (zh) 2009-05-20 2010-07-28 中国科学院声学研究所 一种声表面波无线温度传感器
US9106205B2 (en) * 2010-12-29 2015-08-11 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Wireless SAW sensors having integrated antennas
JP5696576B2 (ja) 2011-04-25 2015-04-08 東京エレクトロン株式会社 温度測定用基板及び熱処理装置
US9121754B2 (en) 2011-07-28 2015-09-01 Sensanna Incorporated Surface acoustic wave monitor for deposition and analysis of ultra-thin films
US20170016773A1 (en) 2014-03-06 2017-01-19 Citizen Holdings Co., Ltd. Wireless temperature sensor
KR20160005541A (ko) 2014-07-07 2016-01-15 삼성전기주식회사 고주파 안테나 장치 및 이를 갖는 온도 검출 시스템
KR101616639B1 (ko) 2014-11-11 2016-04-28 삼성전기주식회사 표면 탄성파 소자 및 그 실장 장치, 이를 이용한 측정 센서
JP2017133849A (ja) 2016-01-25 2017-08-03 シチズン時計株式会社 ワイヤレス温度センサ
US20170221783A1 (en) 2016-01-28 2017-08-03 Leonard TEDESCHI Self-aware production wafers
JP2017156123A (ja) 2016-02-29 2017-09-07 シチズン時計株式会社 ワイヤレス温度センサ
US10083883B2 (en) 2016-06-20 2018-09-25 Applied Materials, Inc. Wafer processing equipment having capacitive micro sensors
US9725302B1 (en) 2016-08-25 2017-08-08 Applied Materials, Inc. Wafer processing equipment having exposable sensing layers
KR101972793B1 (ko) 2017-07-21 2019-04-29 (주)에이엠티솔루션 반도체 챔버 온도 측정용 웨이퍼 레벨 패키징 방식의 수동형 표면탄성파 무선 웨이퍼
CN110998820B (zh) 2017-08-17 2023-10-20 东京毅力科创株式会社 用于实时感测工业制造设备中的属性的装置和方法
KR102064901B1 (ko) 2017-08-29 2020-02-12 (주)에이엠티솔루션 반도체공정 조건 감지용 무선온도센서 시스템
KR102117352B1 (ko) 2018-04-04 2020-06-01 세메스 주식회사 표면탄성파 기반 웨이퍼 센서 및 그 제조 방법
KR20190115889A (ko) 2018-04-04 2019-10-14 세메스 주식회사 표면탄성파 기반 웨이퍼 센서 및 그 제조 방법
KR20190115890A (ko) 2018-04-04 2019-10-14 세메스 주식회사 표면탄성파 기반 웨이퍼 센서 및 그 제조 방법
KR20210011388A (ko) 2018-06-18 2021-02-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 제작 장비의 특성에 대한 간섭이 완화된 실시간 감지
JP7240971B2 (ja) 2019-06-27 2023-03-16 東京エレクトロン株式会社 アンテナ装置及び温度検出方法
US11901875B2 (en) * 2020-10-12 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Surface acoustic wave sensor assembly

Also Published As

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