KR20230086724A - 표면 탄성파 센서 조립체 - Google Patents

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KR20230086724A
KR20230086724A KR1020237015776A KR20237015776A KR20230086724A KR 20230086724 A KR20230086724 A KR 20230086724A KR 1020237015776 A KR1020237015776 A KR 1020237015776A KR 20237015776 A KR20237015776 A KR 20237015776A KR 20230086724 A KR20230086724 A KR 20230086724A
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KR1020237015776A
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추앙-치아 린
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

표면 탄성파(SAW) 센서를 포함하는 센서 조립체가 제공된다. SAW 센서는 RF 신호의 수신에 응답하여 제1 환경 조건을 측정하도록 구성된다. SAW 센서는 압전 재료의 층을 갖는 기판을 포함한다. SAW 센서는 압전 재료 상에 형성된 IDT(interdigitated transducer)를 더 포함한다. IDT는 제1 배열로 인터로킹(interlocking) 전도성 디지트(digit)들을 갖는 2 개의 빗살형 전극들을 포함한다. 제1 배열의 인터로킹 전도성 디지트들은 제1 IDT에 의해 수신된 RF 신호의 제1 신호 변조를 생성한다. 제1 신호 변조는 제1 SAW 센서를 식별한다.

Description

표면 탄성파 센서 조립체
[0001] 본 개시내용의 일부 실시예들은, 일반적으로, 환경의 환경 조건을 측정하기 위해 표면 탄성파(SAW) 센서 조립체를 갖는 센서 디바이스에 관한 것이다.
[0002] 표면 탄성파(SAW)들은 탄성 재료의 표면에 평행하게 이동하는 음파들이다. SAW의 일반적인 수학적 논의는 1855년 로드 레일리(Lord Rayleigh)에 의해 처음 보고되었지만, 전자 디바이스들에서의 적용은 화이트(White) 및 볼트머(Voltmer)가 압전 재료들에 인터디지털 변환기(interdigital transducer)를 사용하여 1965년까지 개발되지 않았다. SAW들은 전자 디바이스들, 특히 RF/IF 필터들에 사용된다. 전기 에너지로부터 기계 에너지(SAW들의 형태)로의 변환은 압전 재료들을 사용하여 달성된다. 압전 재료들은 인가된 전기장에 응답하여 내부적으로 기계적 변형을 생성할 뿐만 아니라, 기계적 응력으로부터 내부 전하도 생성할 수 있는 능력을 갖는 재료들이다. SAW 변환기는 전기 에너지를 기계 에너지(예를 들어, SAW들)로 변환할 뿐만 아니라 SAW들을 전기 에너지로 변환하기 위해 압전 재료들의 표면 상에 자주 사용된다. SAW 디바이스들은 지연 라인들, 필터들, 공진기들, 상관기들, 컨버터(converter)들, 센서들 등을 포함하여, 다수의 상이한 기능들을 제공하기 위해 전자 컴포넌트들의 SAW들을 사용할 수 있다. SAW 디바이스들은 웨이퍼들 상에 배치되어 이들의 개개의 기능들을 수행할 수 있다.
[0003] 본 명세서에 설명된 일부 실시예들은 적어도 압전 재료의 층을 갖는 기판 상에 배치된 표면 탄성파(SAW) 센서를 갖는 통합 센서 조립체를 포함하는 센서 디바이스를 커버한다. SAW 센서는 들어오는 RF(radio frequency) 신호의 수신에 응답하는 SAW 특성들의 검출에 기초하여 환경 조건을 측정하도록 구성될 수 있다. SAW 센서는 압전 재료 상에 형성된 IDT(interdigitated transducer)를 포함할 수 있다. IDT는 들어오는 RF 신호의 수신에 응답하여 환경 조건에 기초하여 SAW를 생성할 수 있다. SAW 센서는 IDT와 통신하는 하나 이상의 SAW 반사기들을 포함할 수 있다. SAW 센서는 SAW 파동을 수신하고 나가는 RF 신호를 생성하기 위한 다른 IDT를 포함할 수 있다. SAW 센서 조립체는 RF 안테나 및 정합 회로부를 더 포함할 수 있다. 정합 회로부는 RF 안테나 및 IDT에 연결될 수 있다. SAW 센서, RF 안테나, 및 정합 회로부는 압전 재료 상에 서로 통합될 수 있다.
[0004] 추가의 실시예들에서, 센서 조립체는, 제1 IDT로부터 SAW를 수신하고 수신된 SAW의 음향 주파수와 연관된 진동식 전위(oscillating potential)를 생성하는 제2 IDT를 포함할 수 있다. 이러한 진동식 전위는 압전 기판 또는 압전 층의 표면의 영역에 걸쳐 측정된 환경 조건과 연관된 정보를 포함할 수 있다. 센서 조립체는 진동식 전위와 연관된 나가는 RF 신호를 출력하기 위해 제2 RF 안테나 및 제2 정합 회로부를 포함할 수 있다.
[0005] 예시적인 실시예들에서, 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 적어도 압전 재료의 층을 갖는 기판 상으로 제1 전도성 구조를 증착함으로써 통합 센서 조립체를 제조하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 제1 전도성 구조는 RF(radio frequency) 안테나를 형성한다. 이 방법은 압전 재료 상으로 제2 전도성 구조를 증착하는 단계를 더 포함할 수 있고, 여기서 제2 전도성 구조는 RF 안테나에 연결되는 정합 회로부를 형성한다. 이 방법은 압전 재료 상으로 제3 전도성 구조를 증착하는 단계를 더 포함할 수 있고, 여기서 제3 전도성 구조는 RF 안테나에 연결된 IDT(interdigitated transducer)를 형성하고, 여기서 IDT는 표면 탄성파(SAW) 센서의 컴포넌트이다. 이 방법은 압전 재료 상으로 제4 전도성 구조를 증착하는 단계를 더 포함할 수 있고, 여기서 제4 전도성 구조는 a) 하나 이상의 SAW 반사기들 또는 b) 제2 IDT 중 적어도 하나를 형성한다. 제1 전도성 구조, 제2 전도성 구조, 제3 전도성 구조 및/또는 제4 전도성 구조는 일부 실시예들에서 단일 증착 동작으로 함께 형성될 수 있다.
[0006] 일부 실시예들에서, 센서 조립체는 들어오는 RF 신호의 수신에 응답하여 환경 조건을 측정하도록 구성된 SAW 센서를 포함할 수 있다. SAW 센서는 베이스 기판 상에 배치된 적어도 압전 재료의 층을 포함할 수 있다. SAW 센서는 압전 기판 상에 형성된 제1 IDT를 더 포함할 수 있고, 여기서 제1 IDT는 기본 공진 주파수에서 동작한다. SAW 센서는 기본 공진 주파수의 시프트와 연관된 두께 또는 재료를 갖는 유전체 코팅을 포함할 수 있고, 여기서 유전체 코팅을 갖는 제1 IDT는 조정된 공진 주파수를 갖는다.
[0007] 예시적인 실시예들에서, 센서 조립체를 제조하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 압전 기판 상으로 전도성 층을 증착함으로써 SAW 센서를 제조하는 단계로 시작할 수 있고, 여기서 전도성 층은 SAW 센서의 IDT(interdigitated transducer)를 형성한다. IDT는 예를 들어 IDT의 디지트들 사이의 피치에 기반한 기본 공진 주파수를 갖는다. 이 방법은 전도성 층 상에 재료의 두께를 갖는 유전체 코팅을 증착함으로써 IDT의 공진 주파수를 튜닝(tune)하는 단계로 계속될 수 있고, 여기서 적어도 두께 또는 재료는 기본 공진 주파수의 시프트와 연관되며, 여기서 유전체 코팅을 갖는 IDT는 조정된 공진 주파수를 갖는다.
[0008] 다른 실시예들에서, 센서 조립체는 들어오는 RF 신호의 수신에 응답하여 환경 조건을 측정하도록 구성된 하나의 또는 다수의 SAW 센서들을 포함할 수 있다. 제1 SAW 센서는 적어도 압전 재료의 층 및 압전 재료 상에 형성된 제1 IDT를 갖는 기판을 포함할 수 있다. 제1 IDT는 제1 배열로 배치된 인터로킹 전도성 디지트들을 포함하는 2 개의 빗살형(comb-shaped) 전극들을 포함할 수 있다. 제1 배열의 인터로킹 전도성 디지트들은 IDT에 의해 수신된 신호의 신호 변조를 생성한다. 신호 변조는 SAW 센서를 식별한다.
[0009] 다른 실시예들에서, 센서 조립체는 적어도 압전 재료의 층을 갖는 기판 상에 배치된 SAW 센서를 포함할 수 있다. SAW는 들어오는 RF 신호의 수신에 응답하여 환경의 환경 조건을 측정하도록 구성될 수 있다. SAW 센서는 압전 재료 상에 형성된 IDT를 포함할 수 있다. IDT는 들어오는 RF 신호의 수신에 응답하여 환경 조건에 기초하여 SAW를 생성한다. SAW 센서는 SAW 반사기들로부터 다시 IDT로 전파하는 SAW 반사기들로부터 반사된 SAW가 SAW 센서를 식별하는 신호 변조를 갖게 하는 공간 배열을 갖는 SAW 반사기들의 집합을 더 포함할 수 있다.
[0010] 본 개시내용은 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 표시하는 첨부된 도면들의 도면들에서, 한정이 아니라 예로서 예시된다. 본 개시내용에서 "실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 상이한 언급들은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 이러한 언급들은 적어도 하나를 의미한다는 점에 유의해야 한다.
[0011] 도 1은 본 개시내용의 양태들에 따른 예시적인 프로세싱 시스템의 단순화된 평면도를 예시한다.
[0012] 도 2는 본 개시내용의 양태들에 따른 통합된 SAW 센서 조립체들을 포함하는 센서 디바이스의 상부 사시도이다.
[0013] 도 3a 및 도 3b는 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서 조립체들의 다양한 실시예들을 묘사한다.
[0014] 도 4는 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서 조립체를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
[0015] 도 5a 및 도 5b는 본 개시내용의 양태들에 따른 유전체 코팅들을 갖는 SAW 센서들의 다양한 실시예들의 상부 사시도들이다.
[0016] 도 6은 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서의 기본 공진 주파수의 주파수 시프트를 묘사하는 그래프이다.
[0017] 도 7은 본 개시내용의 양태들에 따른 센서 디바이스의 상부 사시도이다.
[0018] 도 8은 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서 조립체를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
[0019] 도 9a 내지 도 9c는 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서의 IDT들의 전극 배열들의 다양한 실시예들을 묘사한다.
[0020] 도 10a 및 도 10b는 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서들의 SAW 반사기들의 다양한 공간 배열들을 묘사한다.
[0021] 도 11 내지 도 14는 본 개시내용의 양태들에 따른 센서 디바이스들의 다양한 실시예들의 상부 사시도들이다.
[0022] 본 개시내용의 실시예들은 SAW 센서 조립체를 포함하는 센서 디바이스 및 SAW 센서 조립체를 제조하기 위한 관련 방법들을 제공한다. SAW 센서 조립체는 안테나들, 회로부, 및/또는 적어도 압전 재료의 층을 갖는 기판 상에 배치된 IDT(interdigitated transducer)들과 같은 전도성 요소들을 포함할 수 있다. SAW 센서 조립체는 예를 들어 압전 기판 상에 또는 상부에 압전 층을 갖는 반도체 기판과 같은 다른 유형의 기판 상에 형성될 수 있다. SAW 센서는 들어오는 RF 신호들을 수신하고 SAW들을 생성하여 환경(예를 들어, 압전 기판 또는 압전 층의 표면)의 압력 및 온도와 같은 환경 조건들을 측정한다. 다양한 개시된 실시예들은 환경 조건들을 수동적으로(예를 들어, 전력 공급기와 같은 능동 디바이스들 없이) 측정하고, 압전 기판 또는 압전 층의 표면적에 걸쳐 측정들을 수행하고, SAW 센서들을 미세 튜닝하고, 그리고/또는 센서 조립체의 다양한 SAW 센서들을 구별하는 방법을 제공한다.
[0023] 다양한 실시예들은, 적어도 압전 재료의 층을 갖는 기판 상에(예를 들어, 압전 기판 상에 또는 기판 상에 배치된 압전 층 상에) 배치된 SAW 센서를 포함하고 들어오는 RF 신호의 수신에 응답하여 환경의 환경 조건을 측정하도록 구성된 센서 조립체를 갖는 디바이스이거나 또는 이러한 디바이스를 채용할 수 있다. SAW 센서는 압전 재료의 표면 상에 배치된 안테나, 정합 회로부, 및 IDT(interdigitated transducer)를 포함할 수 있다. SAW 센서는 활성 회로부(예를 들어, 배터리에 의해 전력이 공급되는 CMOS 디바이스들)를 사용하지 않고 환경 조건을 측정하기 위해 SAW를 생성할 수 있다. 안테나, 정합 회로부, 및 인터디지테이티드 변환기는 압전 재료 상에서 서로 통합될 수 있다.
[0024] 예에서, 센서 디바이스는 압전 기판 상에 배치된 SAW 센서를 갖는 통합 센서 조립체를 포함한다. SAW 센서는 들어오는 RF(radio frequency) 신호의 수신에 응답하여 환경의 환경 조건을 측정하도록 구성될 수 있다. SAW 센서는 압전 기판 상에 형성된 IDT를 포함할 수 있다. IDT는 들어오는 RF 신호의 수신에 응답하여 환경 조건(예를 들어, 환경 조건에 의존하는 진폭, 주파수, 시간 지연, 위상 또는 파장 중 적어도 하나를 가짐)에 기초하여 SAW를 생성할 수 있다. SAW 센서는 SAW를 다시 IDT로 반사하는 하나 이상의 SAW 반사기들을 포함할 수 있다. 그런 다음 IDT는 수신되는 반사된 SAW에 기초하여 새로운 나가는 RF 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, IDT는 반사된 SAW의 음향 주파수와 연관된 진동식 전기 전위를 생성할 수 있다. 이러한 진동식 전위는 압전 재료의 표면 영역에 걸쳐 측정된 환경 조건과 연관된 정보를 포함할 수 있다. SAW 센서 조립체는 RF 안테나, 및 제1 IDT에 부착된 정합 회로부를 더 포함할 수 있다. 정합 회로부는 RF 안테나 및 제1 IDT에 연결될 수 있다. SAW 센서, RF 안테나, 및 정합 회로부는 압전 재료 상에 서로 통합될 수 있다.
[0025] 일부 실시예들에서, 센서 조립체는 압전 기판의 표면 또는 기판 상의 압전 층에 의해 분리되는 2 개의 IDT들을 갖는 SAW 센서를 포함할 수 있다. 제1 IDT는 들어오는 RF 신호를 수신하고 압전 기판 또는 압전 층의 표면을 따라 다른 IDT로 전달되는 SAW를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 다른 IDT는 SAW를 수신하고, SAW의 음향 주파수와 연관된 진동식 전위를 생성할 수 있다. 이러한 진동식 전위는 측정된 환경 조건(예를 들어, 온도, 압력 등)과 연관된 정보를 포함할 수 있으며, 여기서 환경은 IDT들 사이의 영역을 포함한다. 각각의 IDT는 정합 회로부를 통해 RF 안테나에 결합될 수 있다.
[0026] 예에서, 하나 이상의 반사기들을 포함하는 것에 추가하여 또는 그 대신에, SAW 센서는 2 개의 IDT들을 포함할 수 있다(하나는 SAW를 생성하고, 다른 하나는 SAW를 수신하여 이로부터 새로운 나가는 RF 신호를 생성함). 추가적인 IDT는 수신된 SAW의 음향 주파수와 연관된 진동식 전기 전위를 생성한다. 이러한 진동식 전위는 압전 재료(예를 들어, 압전 기판 또는 압전 층)의 표면의 영역에 걸쳐 측정된 환경 조건과 연관된 정보를 포함할 수 있다. 제2 IDT를 포함하는 실시예들에서, SAW 센서 조립체는 새로운 나가는 RF 신호를 출력하기 위한 제2 RF 안테나, 및 제2 RF 안테나 및 추가적인 IDT에 결합된 제2 정합 회로부를 더 포함할 수 있다. 제2 RF 안테나 및 제2 정합 회로부는 압전 재료 상의 SAW 센서, RF 안테나 및 정합 회로부와 그리고 서로 통합될 수 있다.
[0027] 예시적인 실시예들에서, 센서 디바이스를 제조하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 적어도 압전 재료의 층을 갖는 기판 상으로 제1 전도성 구조를 증착함으로써 통합 센서 조립체를 제조하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전도성 구조는 RF(radio frequency) 안테나를 형성한다. 이 방법은 압전 재료 상으로 제2 전도성 구조를 증착하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전도성 구조는 RF 안테나에 연결되는 정합 회로부를 형성한다. 이 방법은 압전 재료 상으로 제3 전도성 구조를 증착하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 여기서 제3 전도성 구조는 RF 안테나에 연결된 IDT(interdigitated transducer)를 형성하며, 여기서 IDT는 표면 탄성파(SAW) 센서의 컴포넌트이다. 이 방법은 압전 재료 상으로 제4 전도성 구조를 증착하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 여기서 제4 전도성 구조는 a) 하나 이상의 SAW 반사기들 또는 b) 제2 IDT 중 적어도 하나를 형성한다. 제1 전도성 구조, 제2 전도성 구조, 제3 전도성 구조, 및/또는 제4 전도성 구조는 일부 실시예들에서 단일 증착 동작으로 함께 형성된다. 대안적으로, 다수의 증착 동작들이 수행될 수 있으며, 각각의 증착 동작들은 제1 전도성 구조, 제2 전도성 구조, 제3 전도성 구조, 및 제4 전도성 구조 중 하나 이상을 형성한다. 이러한 전도성 구조들은 실시예들에서 각각 평면 도체들일 수 있다. 하나의 통합 디바이스에 컴포넌트들 모두를 갖는 센서 디바이스를 제조함으로써 더 작은 센서 디바이스의 사용을 가능하게 할 수 있으므로, 이는 차례로 제조 비용, 시간을 감소시키고, 필요한 제조 단계들의 수를 감소시킬 수 있다.
[0028] 실시예들에서, 센서 조립체는 기본 공진 주파수에서 동작하는 압전 재료 상에 배치된 제1 IDT를 갖는 SAW 센서를 포함한다. 제1 IDT는 기본 공진 주파수의 시프트와 연관된 두께 및/또는 재료를 갖는 유전체 코팅을 포함할 수 있고, 여기서 유전체 코팅을 갖는 제1 IDT는 조정된 공진 주파수를 갖는다. 추가의 실시예에서, 센서 조립체는 다양한 SAW 센서들을 포함할 수 있으며, 각각은 각각의 개개의 IDT가 상이한 조정된 공진 주파수를 갖게 하는 상이한 두께들 및/또는 재료들의 유전체 코팅들을 갖는 IDT들을 갖는다. 각각의 고유 주파수는 판독기가 상이한 SAW 센서들에 의해 생성된 나가는 RF 신호들을 수신하고 이들 나가는 RF 신호들을 구별할 수 있도록 할 수 있다. 이는 동일한 센서 웨이퍼 상에 배치될 다수의 (예를 들어, 5 내지 20 개 또는 그 초과의) SAW 센서들을 포함하는 센서 웨이퍼가 제조될 수 있게 한다. 센서 웨이퍼 상의 SAW 센서들 각각에 의해 생성된 신호들은 판독기에 의해 수신될 수 있다. 그 후, 판독기(또는 이에 연결된 제어기)는 나가는 해당 RF 신호의 주파수에 기초하여 SAW 센서들 중 어떤 것이 각각의 특정 나가는 RF 신호를 생성했는지를 결정할 수 있다. 이는 검출기 및/또는 제어기가 센서 웨이퍼의 상이한 로케이션(location)들에 걸쳐 상이한 환경 조건들을 결정할 수 있게 한다.
[0029] 예시적인 실시예들에서, 센서 조립체를 제조하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 압전 기판 상으로 전도성 층을 증착함으로써 SAW 센서를 제조하는 단계로 시작할 수 있고, 여기서 전도성 층은 SAW 센서의 IDT(interdigitated transducer)를 형성한다. IDT는 예를 들어 IDT의 디지트들 사이의 피치에 기반한 기본 공진 주파수를 갖는다. 이 방법은 전도성 층 상에 재료의 두께를 갖는 유전체 코팅을 증착함으로써 IDT의 공진 주파수를 튜닝하는 단계로 계속될 수 있고, 여기서 적어도 두께 또는 재료는 기본 공진 주파수의 시프트와 연관되며, 여기서 유전체 코팅을 갖는 IDT는 조정된 공진 주파수를 갖는다.
[0030] 일부 실시예들에서, 센서 조립체는 배열로 인터로킹 전도성 디지트들을 포함하는 2 개의 빗살형 전극들을 갖는 IDT를 포함하는 SAW 센서를 갖는다. 인터로킹 전도성 디지트들의 배열은 IDT를 통과하는 신호의 신호 변조를 생성할 수 있다. 이러한 신호 변조는 SAW 센서를 식별할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 센서 조립체는 반사된 SAW들이 SAW 센서를 식별하는 신호 변조를 갖게 하는 공간 배열을 갖는 SAW 반사기들의 집합 및 IDT를 포함하는 SAW 센서를 가질 수 있다.
[0031] 예에서, 센서 조립체는 들어오는 RF 신호의 수신에 응답하여 환경 조건을 측정하도록 구성된 다수의 SAW 센서들을 포함할 수 있다. 제1 SAW 센서는 압전 기판 및 압전 기판 상에 형성된 제1 IDT를 포함할 수 있다. 제1 IDT는 제1 배열로 배치된 인터로킹 전도성 디지트들을 포함하는 2 개의 빗살형 전극들을 포함할 수 있다. 제1 배열의 인터로킹 전도성 디지트들은 IDT에 의해 수신된 신호의 신호 변조를 생성한다. 신호 변조는 SAW 센서를 식별한다. 제2 SAW 센서는 압전 기판 상에 (또는 상이한 압전 기판 상에) 형성된 제2 IDT를 포함할 수 있다. 제2 IDT는 제2 배열로 배치된 인터로킹 전도성 디지트들을 포함하는 2 개의 빗살형 전극들을 포함할 수 있다. 제2 배열의 인터로킹 전도성 디지트들은 제2 IDT에 의해 수신된 신호의 제2 신호 변조를 생성한다. 제2 신호 변조는 제2 SAW 센서를 식별한다. 따라서, 제1 및 제2 SAW 센서들에 의해 출력된 RF 신호들은 이들의 연관된 신호 변조들에 기초하여 식별될 수 있다. 이는 동일한 센서 웨이퍼 상에 배치될 다수의 (예를 들어, 5 내지 20 개 또는 그 초과의) SAW 센서들을 포함하는 센서 웨이퍼가 제조될 수 있게 한다. 센서 웨이퍼 상의 SAW 센서들 각각에 의해 생성된 신호들은 판독기에 의해 수신될 수 있다. 그 후, 판독기(또는 이에 연결된 제어기)는 해당 RF 신호의 주파수에 기초하여 SAW 센서들 중 어떤 것이 각각의 특정 RF 신호를 생성했는지를 결정할 수 있다. 이는 검출기 및/또는 제어기가 센서 웨이퍼의 상이한 로케이션들에 걸쳐 상이한 환경 조건들을 결정할 수 있게 한다.
[0032] 위의 개시된 실시예들 중 임의의 실시예가 조합될 수 있다. 예를 들어, 센서 웨이퍼는 제1 유전체 코팅을 갖는 제1 SAW 센서, IDT의 디지트들의 제1 배열 및/또는 반사기들의 제1 배열 및 제2 유전체 코팅을 갖는 제2 SAW 센서, IDT의 디지트들의 제2 배열, 및/또는 반사기들의 제2 배열을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 SAW 센서들은 선택적으로 각각 개개의 안테나들 및 정합 네트워크들을 포함하는 개개의 통합 센서 조립체들의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 SAW 센서들의 통합 센서 조립체들은 공유 압전 기판 또는 압전 층이 상부에 배치되어 있는 다른 기판 상에 포함된다.
[0033] 이들 및 유사한 실시예들은 센서 웨이퍼 상에 배치된 하나 이상의 SAW 센서들을 포함하는 센서 웨이퍼들 및 SAW 센서들과 같은 센서 조립체들의 제조 및 신호 프로세싱 분야에서 많은 이점들 및 개선들을 제공한다. 이들 이점들은 SAW 센서 성능 향상, SAW 센서들의 더 넓은 적용 가능한 사용, SAW 센서들 간의 신호 구별 증가, 및 SAW 센서들의 제조 비용들 및 제조 복잡성들 감소와 같은 SAW 센서 조립체들의 개선들을 포함한다.
[0034] 예를 들어, 수동 회로부(예를 들어, SAW 센서들)를 사용하는 센서 조립체에 의해 센서 성능이 개선될 수 있다. 수동 회로부는 능동 디바이스의 사양 제한들에 제한을 받지 않음으로써 더 극단적인 레벨들(예를 들어, 높은 온도들 및 압력들)에서의 환경 조건들을 측정을 허용한다. 예를 들어 고유한 안테나들에 결합된 IDT들을 사용함으로써, SAW 센서들의 더 광범위한 적용 가능한 사용이 달성될 수 있다. 고유한 안테나들에 결합된 IDT들은 압전 기판의 넓은 면적에 걸쳐 배치된 IDT들 간에 SAW를 전송함으로써 더 넓은 환경에 걸쳐 환경 조건들을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 고유한 두께 또는 재료를 갖는 유전체 코팅을 도포함으로써 상이한 주파수들에서 동작하도록 튜닝된 SAW 센서들을 갖는 센서 조립체를 생성함으로써 SAW 센서들 간의 증가된 신호 구별이 달성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, SAW 센서들은 각각의 개개의 SAW 센서를 통과하는 신호들에 대해 고유한 신호 변조들을 생성할 수 있다. 신호 변조는 IDT 전극의 인터로킹 전도성 디지트들의 배열들 및/또는 SAW 반사기들의 공간 배열들을 사용하여 생성될 수 있다.
[0035] 도 1은 본 개시내용의 양태들에 따른 예시적인 프로세싱 시스템(100)의 단순화된 평면도를 예시한다. 프로세싱 시스템(100)은 기판들(예를 들어, 실리콘 웨이퍼들과 같은 웨이퍼들)을 프로세싱 시스템(100) 내로 이송하기 위해 복수의 기판 카세트(cassette)들(102)(예를 들어, 전면 개방 포드(FOUP)들 및 측면 저장 포드(SSP))이 결합될 수 있는 팩토리 인터페이스(factory interface)(91)를 포함한다. FOUP, SSP, 및 다른 기판 카세트들은 여기서 함께 저장 로케이션들로 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 카세트들(102) 중 하나 이상은, 프로세싱될 웨이퍼들에 추가적으로 또는 그 대신에, 상부에 배치되거나 또는 내부에 통합된 SAW 센서 조립체들을 갖는 하나 이상의 센서 웨이퍼들(110)을 포함한다. 센서 웨이퍼들(110)의 SAW 센서 조립체들은 환경의 환경 조건들(예를 들어, 온도, 압력 등)을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 센서 웨이퍼들(110)은 논의될 하나 이상의 프로세싱 챔버들(107) 및 다른 격실들 및 챔버들 내의 환경 조건을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 팩토리 인터페이스(91)는 또한, 아래에서 설명되는 바와 같이, 프로세싱될 그리고/또는 프로세싱된 웨이퍼들을 이송하기 위한 동일한 기능들을 사용하여 센서 웨이퍼들(110)을 프로세싱 시스템(100) 내로 그리고 외부로 이송할 수 있다.
[0036] 프로세싱 시스템(100)은 또한 팩토리 인터페이스(91)를 예를 들어 가스 제거 챔버들 및/또는 로드 록(load lock)들일 수 있는 개개의 스테이션들(104a, 104b)에 결합할 수 있는 제1 진공 포트들(103a, 103b)을 포함할 수 있다. 제2 진공 포트들(105a, 105b)은 개개의 스테이션들(104a, 104b)에 결합될 수 있고, 스테이션들(104a, 104b)과 이송 챔버(106) 사이에 배치되어 이송 챔버(106) 내로의 기판들의 이송을 용이하게 할 수 있다. 이송 챔버(106)는, 이송 챔버(106) 주위에 배치되고 여기에 결합된 다수의 프로세싱 챔버들(107)(프로세스 챔버들이라로도 지칭됨)을 포함한다. 프로세싱 챔버들(107)은 슬릿 밸브(slit valve)들 등과 같은 개개의 포트들(108)을 통해 이송 챔버(106)에 결합된다.
[0037] 프로세싱 챔버들(107)은 에칭 챔버들, 증착 챔버들(원자층 증착, 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 또는 이들의 플라즈마 강화 버전들을 포함함), 어닐링(anneal) 챔버들 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 프로세싱 챔버들(107)은 예를 들어 샤워헤드(showerhead) 또는 척(chuck)(예를 들어, 정전 척)과 같은 챔버 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
[0038] 다양한 실시예들에서, 팩토리 인터페이스(91)는 팩토리 인터페이스 로봇(111)을 포함한다. 팩토리 인터페이스 로봇(111)은 2 링크 SCARA 로봇, 3 링크 SCARA 로봇, 4 링크 SCARA 로봇 등과 같은 선택적 컴플라이언스(compliance) 조립 로봇 아암(SCARA) 로봇이거나 또는 이를 포함할 수 있는 로봇 아암을 포함할 수 있다. 팩토리 인터페이스 로봇(111)은 로봇 아암(들)의 단부 상에 엔드 이펙터(end effector)를 포함할 수 있다. 엔드 이펙터는 웨이퍼들과 같은 특정 물체들을 픽(pick)하고 취급하도록 구성될 수 있다. 팩토리 인터페이스 로봇(111)은 기판 카세트들(102)(예를 들어, FOUP들 및/또는 SSP)과 스테이션들(104a, 104b)(예를 들어, 로드 록들일 수 있음) 사이에서 물체들을 이송하도록 구성될 수 있다.
[0039] 이송 챔버(106)는 이송 챔버 로봇(112)을 포함한다. 이송 챔버 로봇(112)은 로봇 아암의 단부에 엔드 이펙터를 갖는 로봇 아암을 포함할 수 있다. 엔드 이펙터는 웨이퍼들, 에지 링(edge ring)들, 링 키트(kit)들, 및/또는 센서 웨이퍼들(110)과 같은 특정 물체들을 취급하도록 구성될 수 있다. 이송 챔버 로봇(112)은 SCARA 로봇일 수 있지만, 일부 실시예들에서 팩토리 인터페이스 로봇(111)보다 더 적은 수의 링크들 및/또는 더 적은 자유도들을 가질 수 있다.
[0040] 프로세싱 시스템은 프로세싱 챔버들(107)에 하나 이상의 RF 안테나들(129)을 포함할 수 있다. RF 안테나들(129)은 실시예들에서 프로세싱 챔버들(107)의 벽들 상에 또는 내에 배치될 수 있다. RF 안테나들은 일부 실시예들에서 챔버 컴포넌트들 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, RF 안테나들(129)은 프로세싱 챔버의 척(예를 들어, 정전 척) 또는 샤워헤드 내에 배치될 수 있다. 하나 이상의 RF 안테나들(129)은 추가적으로 또는 대안적으로 이송 챔버(106) 내에, 로드 록(예를 들어, 로드 록들(104a, 104b)) 내에, FI(101) 내에 그리고/또는 카세트들(102) 내에 배치될 수 있다.
[0041] RF 안테나들(129)은 센서 웨이퍼(110) 상의 SAW 센서 조립체들에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, RF 신호들은 RF 안테나들(129)로부터 센서 웨이퍼(110) 상의 SAW 센서 조립체들로 전송될 수 있고, 리턴(return) 신호가 SAW 센서 조립체들에 의해 생성되고 동일한 RF 안테나 또는 다른 RF 안테나(129)에 의해 수신될 수 있다. 리턴 신호는 프로세싱 챔버, 로드 록, 이송 챔버 등 내의(예를 들어, SAW 센서 조립체의 표면 상의) 환경의 환경 조건의 측정을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. RF 안테나들은, RF 신호들을 생성하고 그리고/또는 RF 신호들을 수신하는 트랜시버들에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버와 연관된 하나 이상의 RF 안테나들은 RF 송신기에 연결되고, 프로세싱 챔버와 연관된 하나 이상의 RF 안테나들은 RF 수신기에 연결된다. 센서 웨이퍼들은 임의의 전력 컴포넌트들(예를 들어, 임의의 배터리들)을 포함하지 않을 수 있고, 대신에 RF 안테나들(129)에 의해 생성된 수신된 RF 신호들에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 따라서, 센서 웨이퍼들은 수동 디바이스들일 수 있다.
[0042] 제어기(109)는 프로세싱 시스템(100)의 다양한 양태들을 제어할 수 있고, RF 안테나들(129)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 제어기(109)는 퍼스널 컴퓨터, 서버 컴퓨터, PLC(programmable logic controller), 마이크로제어기 등과 같은 컴퓨팅 디바이스이고 그리고/또는 이를 포함할 수 있다. 제어기(109)는 마이크로프로세서, 중앙 프로세싱 유닛 등과 같은 하나 이상의 프로세싱 디바이스들을 포함할 수 있다. 특히, 프로세싱 디바이스는 CISC(complex instruction set computing) 마이크로프로세서, RISC(reduced instruction set computing) 마이크로프로세서, VLIW(very long instruction word) 마이크로프로세서, 또는 다른 명령어 세트들을 구현하는 프로세서 또는 명령어 세트들의 조합을 구현하는 프로세서들일 수 있다. 프로세싱 디바이스는 또한 ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), DSP(digital signal processor), 네트워크 프로세서 등과 같은 하나 이상의 특수 목적 프로세싱 디바이스들일 수 있다.
[0043] 예시되지는 않았지만, 제어기(109)는 데이터 저장 디바이스(예를 들어, 하나 이상의 디스크 드라이브(disk drive)들 및/또는 솔리드 스테이트(solid state) 드라이브들), 메인 메모리, 정적 메모리, 네트워크 인터페이스, 및/또는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제어기(109)는 본 명세서에 설명된 방법론들 및/또는 실시예들 중 임의의 하나 이상을 수행하기 위한 명령어들을 실행할 수 있다. 명령어들은 (명령어들의 실행 동안) 메인 메모리, 정적 메모리, 보조 저장 디바이스 및/또는 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있는 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 예를 들어, 제어기(109)는 상이한 저장 로케이션들, 팩토리 인터페이스(91), 로드 록 또는 스테이션들(104a, 104b), 이송 챔버(106), 및/또는 프로세서 챔버들(107) 중 임의의 챔버 내에 로케이팅된 하나 이상의 RF 안테나들(129)을 활성화하기 위한 명령어들을 실행할 수 있다. 제어기(109)는 그 후 센서 웨이퍼(110) 상의 SAW 센서 조립체들에 의해 생성된 리턴 RF 신호들을 수신할 수 있고, 수신된 RF 신호들을 분석할 수 있다. SAW 센서 조립체들 각각은 압력, 온도, 플라즈마 전력 등과 같은 특정 환경 특성을 측정하고, 이 특정 환경 특성의 측정을 나타내는 RF 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 센서 웨이퍼 상의 다수의 상이한 SAW 센서 조립체들은 상이한 환경 특성들을 측정하도록 구성될 수 있다. 제어기(109)는 RF 신호들을 수신하고, 수신된 RF 신호들에 기초하여 측정된 환경 특성(또는 특성들)에 대한 (예를 들어, 진폭, 위상, 주파수 및/또는 시간 지연의) 측정 값들을 결정할 수 있다.
[0044] 일부 실시예들에서, 단일 센서 웨이퍼(110)는, 상이한 주파수들로 튜닝되고 그리고/또는 (예를 들어, 위상 시프트를 수행함으로써) 신호들의 상이한 변조를 수행하도록 구성되는 다수의 SAW 센서 조립체들을 포함한다. 각각의 SAW 센서는 특정 변조 및/또는 주파수와 연관될 수 있다. 다양한 수신된 RF 신호들의 상이한 주파수들 및/또는 변조들은 개개의 RF 신호들을 생성한 특정 SAW 센서들을 고유하게 식별하기 위해 제어기(109)에 의해 사용될 수 있다. 따라서, 센서 웨이퍼는 많은 상이한 SAW 센서들을 포함할 수 있고, 제어기(109)는 해당 RF 신호의 고유한 핑거프린트에 기초하여 각각의 수신된 RF 신호를 생성한 SAW 센서를 고유하게 결정할 수 있다. 이는 제어기(109)가 센서 웨이퍼(110)에 걸친 환경 프로파일(예를 들어, 센서 웨이퍼(110)에 걸친 국부적 압력들 및/또는 온도들)을 결정할 수 있게 한다.
[0045] 도 2는 본 개시내용의 양태들에 따른 통합 SAW 센서 조립체들(210)을 포함하는 센서 디바이스(200)(예를 들어, 센서 웨이퍼)의 상부 사시도이다. 센서 디바이스(200)는 베이스 기판(202), 및 베이스 기판(202)의 표면에 통합된 하나 이상의 SAW 센서 조립체들(210A-D)을 포함한다. SAW 센서 조립체들(210A-D)은, 통합 디바이스의 일부인, RF 안테나(208A-D), 정합 회로부(206A-D), 및/또는 SAW 센서(204A-D)를 각각 포함할 수 있다. 대안적으로, SAW 센서 조립체들(210A-D) 중 하나 이상은 별개의 RF 안테나 및 별도의 별개의 정합 회로부에 연결된 SAW 센서(204A-D)의 통합 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 별도의 별개의 안테나에 연결된 통합 SAW 센서(204A-D) 및 정합 회로부(206A-D)를 포함할 수 있으며, 그리고/또는 별도의 별개의 정합 회로부에 연결된 통합 SAW 센서(204A-D) 및 안테나(208A-D)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 웨이퍼는 적어도 압전 재료의 층을 갖고, 상부에 형성된 다수의 통합 SAW 센서들(204A-D)을 포함하고, 선택적으로 상부에 배치된 하나 이상의 통합 안테나(208A-D) 및/또는 통합 정합 회로부(206A-D)를 포함한다. 이들 컴포넌트들은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
[0046] 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(202)은 평평한 표면(예를 들어, 웨이퍼)을 포함하는 디스크 형상 구조일 수 있다. 다른 실시예들에서, 베이스 기판(202)은 프로세싱 시스템(예를 들어, 도 1의 프로세싱 시스템(100))에 의한 수송, 증착, 및 프로세싱에 사용될 수 있는 다른 평평한 형상들로 형성될 수 있다. 베이스 기판(202)은 실리콘과 같은 종래의 웨이퍼 베이스 기판으로 제조될 수 있고, LiNbO3, LiTaO3, 또는 La3Ga5SiO14와 같은 압전 재료를 포함하거나 또는 이들에 의해 부분적으로 또는 완전히 덮일 수 있다. 일부 실시예들에서, 베이스 기판은 종래의 웨이퍼 베이스 기판(예를 들어, 실리콘) 없이 전적으로 압전 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 베이스 기판은, 압전 재료를 포함하거나 또는 압전 재료로 구성된 압전 기판을 포함할 수 있다.
[0047] 도 2에 도시된 바와 같이, 센서 디바이스(200)는 베이스 기판(202)의 표면에 통합되고 그리고/또는 베이스 기판의 표면 상으로 증착된 다수의 SAW 센서 조립체들(210A-D)을 포함한다. 센서 디바이스(200)는 하나 이상의 SAW 센서 조립체들(210A-D)을 포함할 수 있다. 4 개의 센서 조립체들(210A-D)이 예로서 도시되어 있지만, 더 많은 또는 더 적은 센서 조립체들이 센서 디바이스(200)에 포함될 수 있다. SAW 센서들 조립체들(210)은 베이스 기판(202) 상의 상이한 로케이션의 환경 조건을 측정하는 각각의 통합 SAW 센서 조립체(210)를 갖는 센서 어레이로 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 SAW 센서 조립체는 공통 압전 기판, 또는 압전 층이 상부에 형성되어 있는 다른 기판 상에(예를 들어, 동일한 웨이퍼 상에) 형성된다. 대안적으로, SAW 센서 조립체들 중 하나 이상은 별도의 압전 기판 또는 압전 층을 갖는 기판 상에 형성되어 별개의 센서 조립체를 형성할 수 있다(예를 들어, 다른 SAW 센서 조립체들과 함께 별도의 압전 기판 상에 형성되고, 그 다음 별개의 SAW 센서 조립체들을 형성하기 위해 다이싱(dice)되고 패키징될 수 있음). 별개의 센서 조립체는 그 후 베이스 기판(202) 상에 장착될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 베이스 기판(202)은 압전 재료일 수 있거나 또는 아닐 수 있다. 각각의 SAW 센서 조립체(210A-D)는 베이스 기판(202) 상의 상이한 로케이션에 부착되거나 또는 배치될 수 있다.
[0048] 도 2에 도시된 바와 같이, SAW 센서 조립체들(210A-D)은 각각 RF 안테나(208A-D), 정합 회로부(206A-D), 및 SAW 센서(204A-D)를 포함한다. RF 안테나(208A-D), 정합 회로부(206A-D), 및 SAW 센서(204A-D)는 각각 평면 도체들을 포함할 수 있다. 예를 들어, RF 안테나(208A-D), 정합 회로부(206A-D), 및 SAW 센서(204A-D)는 각각의 전도성 요소에 대해 단일 전도성 층(예를 들어, IDT(들) 및/또는 반사기들에 대한 하나의 층, 안테나에 대한 하나의 층, 및 정합 네트워크에 대한 하나의 층)을 증착함으로써 각각 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 안테나(208A-D), 정합 회로부(206A-D), 및 SAW 센서(204A-D)(예를 들어, 하나 이상의 IDT 및/또는 하나 이상의 반사기들을 포함함)는 단일 전도성 층을 형성할 수 있고, 여기서 각각의 요소를 증착하는 것은 단일 리소그래피 단계에서 함께 수행될 수 있다. 단일 SAW 센서 조립체(120A-D)의 RF 안테나(208A-D), 정합 회로부(206A-D), 및/또는 SAW 센서(204A-D)는 베이스 기판(202) 상에서 (또는 별도의 압전 기판 또는 재료 상에서) 서로 통합될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에서, SAW 센서 조립체들(120A-D)(이들의 SAW 센서들, 정합 네트워크들 및 안테나들을 포함함)의 일부 또는 전부는 베이스 기판(202) 상에 함께 통합된다. RF 안테나(208A-D), 정합 회로부(206A-D), 및 SAW 센서(204A-D)는 본 명세서의 다른 실시예들에서 논의된 바와 같이 다양한 재료들 및 구성들을 포함할 수 있다.
[0049] 일부 실시예들에서, 센서 디바이스(200)는 SAW 센서 조립체들(210) 중 하나 이상 위에 배치된 보호 코팅 또는 층을 포함할 수 있다. 보호 코팅은 고온 저항성(예를 들어, 섭씨 300 내지 1000 도)을 가질 수 있는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 유전체 코팅들의 예들은 Al2O3, AlN, Y2O3, Y3Al5O12, 이트륨계 산화물들, 플루오라이드들 및/또는 옥시플루오라이드들 등을 포함한다.
[0050] 일부 실시예들에서, 센서 디바이스(200)는 SAW 센서 조립체들(210) 반대측의, 베이스 기판(202)의 후면 상의 층을 포함한다. 후면 상의 이 층은 금속 층을 포함하거나 또는 금속 층일 수 있다. 금속 층은 다른 신호들(예를 들어, 다른 챔버들에 있는 도 1의 RF 안테나들(129))로부터의 간섭을 최소화하기 위해 사용될 수 있고, 선택적으로 척(예를 들어, 정전 척)에 의해 센서 디바이스(200)를 유지하기 위한 증가된 지지를 제공할 수 있다.
[0051] 일부 실시예들에서, 센서 디바이스(200)는 SAW 센서(204) 위의 베이스 기판의 구역 또는 그 일부 위에 배치된 쉴딩(shielding) 구조를 포함할 수 있다. 쉴딩 구조는 베이스 기판(202)의 표면에 걸쳐 SAW들의 전파를 허용하기 위해 베이스 기판(202)의 구역 위의 리세스(recess)를 포함할 수 있다. 쉴딩 구조는 높은 온도 저항성 및/또는 높은 압력 저항성을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 재료는 스테인리스강, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속이다. 일부 실시예들에서, 재료는 유전체 재료일 수 있는 세라믹이다. 일부 실시예들에서, 쉴딩 구조는 베이스 기판(202)의 더 큰 부분에 걸쳐 배치된다. 예를 들어, 쉴딩 구조는 센서 디바이스(200)를 완전히 에워싸는 커버를 포함할 수 있다.
[0052] 일부 실시예들에서, 도 2에 도시된 바와 같이, SAW 센서 조립체들(210A-D)은 기판의 동일한 측면(예를 들어, 전면) 상에 배치될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, SAW 센서 조립체들(210A-D)은 기판의 전면 및 후면 모두 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, SAW 센서 조립체들의 제1 세트(제1 공진 주파수에서 동작할 수 있음)는 베이스 기판(202)의 제1 측면 상에 배치될 수 있고, SAW 센서들의 제2 세트(제2 공진 주파수에서 동작할 수 있음)는 베이스 기판(202)의 제2 측면 상에 배치될 수 있다.
[0053] 일부 실시예들에서, SAW 센서 조립체들(210A-D)은 서로 근접하게 로케이팅될 수 있다. SAW 센서 조립체들은 일부 실시예들에서 코로케이팅(co-locate)될 수 있거나, 또는 요소들을 공유할 수 있다(예를 들어, 제1 SAW 센서 조립체의 RF 안테나(208A), 정합 회로부(206A), 및/또는 SAW 센서는 다른 SAW 센서 조립체의 일부일 수 있음). 일 실시예에서, 제1 IDT는 제2 IDT에 인접할 수 있다. 제1 IDT는 반사기들에 의해 제2 IDT로 다시 반사되는 SAW를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, SAW 센서(예를 들어, 204A)의 SAW 반사기들은 제2 SAW 센서 조립체로부터 SAW들을 반사하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 2 개의 SAW 센서 조립체들은 기판(202)의 동일한 영역에 걸쳐 SAW들을 생성하여 전파할 수 있는 SAW 센서들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, SAW 센서 조립체들은 SAW 센서들(204)의 IDT가 서로 인접하게 배치되고 SAW들을 2 개의 상이한 방향들로 전파하도록 형성될 수 있다.
[0054] 도 3a 및 도 3b는 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서 조립체들(300A-B)의 다양한 실시예들을 묘사한다. SAW 센서 조립체들(300)은 RF 안테나(306A-B), 정합 회로부(304A-B), 및 SAW 센서(302A-B)를 포함할 수 있다. SAW 센서 조립체들은 예를 들어 도 2의 센서 디바이스(200) 상에서 사용될 수 있다.
[0055] RF 안테나(306A-B)는 RF 신호들을 수신하고 그리고/또는 송신하기 위해 함께 결합된 평면 도체 또는 다수의 전도성 층들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 함께 결합되는 컴포넌트들은 직접 결합되거나 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 안테나에 결합된 IDT는 안테나에 직접 결합될 수 있거나, 또는 IDT와 안테나 사이에 있는 정합 네트워크를 통해 안테나에 간접적으로 결합될 수 있다. RF 안테나(306A-B)는 특정 RF 범위와 연관된 필터로서 동작할 수 있다. RF 안테나(306A-B)는 (예를 들어, 유전체 공진기 안테나와 같은) 공진기 안테나, 프랙탈(fractal) 안테나, 또는 일부 다른 유형의 안테나를 포함할 수 있다. RF 안테나(306A-B)는 평평한 구조일 수 있거나, 또는 (예를 들어, 평면 도체일 수 있는) 기판의 표면에 대해 일반적으로 평평하거나 또는 같은 높이가 되도록 형성될 수 있다. 정합 회로부(304A-B)는 RF 안테나(306A-B) 및 SAW 센서(302A-B)에 결합된다. 정합 회로부(304A-B)는 RF 안테나(306A-B)의 임피던스 및/또는 부하와 정합되기 위해 저항기들, 커패시터들, 및/또는 인덕터들과 같은 회로부 컴포넌트들의 조합들을 포함할 수 있다. 정합 회로부(304A-B)는 실시예들에서 RF 안테나(306A-B)와 SAW 센서(302A-B) 사이의 신호 반사들을 최소화하도록 설계될 수 있다. 각각의 SAW 센서(302A-B)는 개개의 정합 회로부(304A-B)를 통해 개개의 RF 안테나(306A-B)에 결합된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, SAW 센서(302A-B)는 IDT(interdigitated transducer)(310A-B)를 포함할 수 있다. IDT(310A-B)는 서로 인터디지테이티드된 2 개의 빗살형 전극들을 포함한다. IDT(310A-B)는 압전 재료(예를 들어, 도 2의 베이스 기판(202)) 상에 배치될 수 있다. IDT는 정합 회로부(304)로부터 들어오는 신호(예를 들어, 교류(AC) 신호)를 수신하고, 이 신호에 기초하여 전극들의 전도성 디지트들 사이의 갭(gap)들에 전기장을 생성한다. 이러한 전기장은 압전 재료의 표면 상에 SAW를 생성한다.
[0056] 도 3a에 도시된 바와 같이, SAW 센서(302A)는 SAW 반사기들(312A-B)을 포함할 수 있다. IDT(310)에 의해 생성된 SAW는 압전 재료의 표면을 따라 SAW 반사기들(312A-B)로 전파된다. SAW 반사기들(312A-B)은 IDT(310A)에 의해 생성된 들어오는 SAW의 일부를 반사하도록 설계된 전도성 재료의 스트립(strip)들(예를 들어, 평면 도체들)을 포함할 수 있다. SAW의 이들 반사된 부분들은 IDT(310A)로 다시 반사될 수 있다. IDT(310A)는 진동식 전기 전위를 생성하기 위해 다수의 반사기들(312A-B)에 의해 반사된 바와 같은 반사된 SAW들을 함께 조합할 수 있다. 진동식 전기 전위는 RF 안테나(306)로 전송될 수 있다. RF 안테나(306)는 RF 신호 수신 디바이스(예를 들어, 도 1의 RF 안테나(129))에 의해 수신될 수 있는 진동식 전기 전위와 연관된 나가는 RF 신호를 출력한다. IDT(310A)에 의해 생성된 진동식 전기 전위는 IDT(310)와 SAW 반사기들(312) 사이에 배치된 환경의 환경 조건을 나타내는 정보를 포함한다. 환경 조건은 SAW 센서 조립체(300)로 송신된 RF 신호 및 리턴으로 수신된 RF 신호의 주파수 변화에 의해 표시될 수 있다. 리턴으로 수신된 신호는 환경 조건을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 주어진 온도 또는 압력에 대해, 압전 재료의 길이가 강해지거나 또는 압축되어, 특정 온도 또는 압력으로 교정될 수 있는 신호의 피치, 위상, 및 전체 지연의 변경이 발생된다. 일부 실시예들에서, 반사기들은 RF 신호 사이의 주파수 변화가 환경 조건의 변화(예를 들어, 온도 또는 압력의 변화)와 연관되도록 공간적으로 배열되고 교정될 수 있다.
[0057] 일부 실시예들에서, SAW 반사기들(312A-B)은 도 3a에 도시된 바와 같이 IDT(310A)의 하나의 또는 다수의 측면들 상에 배치될 수 있다. SAW 반사기들은 일부 실시예들에서 두께뿐만 아니라 서로 사이의 거리도 다를 수 있다. 대안적으로, SAW 반사기들은 균일한 두께 및/또는 간격을 가질 수 있다.
[0058] 도 3b에 도시된 바와 같이, SAW 센서(302B)는 일련의 지연 라인들(314A-C)을 포함한다. IDT(310)에 의해 생성된 SAW는 압전 재료의 표면을 따라 지연 라인들(314A-C)로 전파된다. 지연 라인들(314A-C)은 IDT(310)에 의해 생성된 SAW를 반사 및/또는 지연시키도록 설계된 전도성 재료의 스트립들(예를 들어, 평면 도체들)을 포함할 수 있다. 지연되고 반사된 SAW들은 IDT(310)로 리턴되어 함께 조합된다. 반사된 SAW의 상대적 지연은 서로 보강 및 상쇄 간섭하여, 측정된 환경 조건을 나타내는 진동식 전기 전위를 발생시킨다. 진동식 전기 전위는 RF 안테나(306)로 전송되고 다른 디바이스(예를 들어, 도 1의 RF 안테나(129))로 송신될 수 있다. 진동식 전기 전위는 IDT(310)와 지연 라인들(314) 사이의 환경의 환경 조건을 나타내는 정보를 포함한다. 환경 조건은 RF 안테나(306)에 의해 송신된 리턴 RF 신호의 주파수 변화 또는 반사된 SAW들의 상대적 지연에 의해 표시될 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사기들(314A-C)은 지연 라인들의 제1 세트(예를 들어, 314A)와 지연 라인들의 제2 세트(예를 들어, 314B) 사이의 상대적 지연이 온도 또는 압력과 같은 측정된 환경 조건과 연관되도록 공간적으로 배열되고 교정될 수 있다.
[0059] 일부 실시예들에서, SAW 센서들(302A-B)은 제2 IDT(도시되지 않음)를 포함한다. 제1 IDT(310A-B)는 들어오는 전기 신호를 취하고, 들어오는 신호와 연관된 SAW를 생성할 수 있다. SAW는 압전 재료를 가로질러 이동할 수 있고, 제2 IDT에 의해 수신될 수 있다. 일부 실시예들에서, SAW는 제2 IDT에 도달하기 전에 압전 재료의 표면 상의 전도성 요소들(예를 들어, 지연 라인들(314))을 통과할 수 있다. 제2 IDT는 수신된 SAW와 연관된 진동식 전기 전위를 생성할 수 있다. 진동식 전기 전위는 제2 IDT에 연결된 정합 회로부를 통해, 해당 정합 회로부에 부착된 RF 안테나로 송신될 수 있다. 수신된 RF 신호에 기초한 제1 진동식 전기 전위와, 수신된 SAW에 기초하여 IDT에 의해 생성된 제2 진동식 전기 전위 사이의 변화들은 측정된 환경 조건을 나타낼 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 IDT들은 공통 RF 안테나 및/또는 정합 네트워크를 공유할 수 있다.
[0060] 일부 실시예들에서, RF 안테나(306A-B), 정합 회로부(304A-B), 및 IDT(310A-B)를 포함하는 SAW 센서(302A-B)는 모두 공통 압전 재료 상에 함께 통합된다. 다른 실시예들에서 추가로 논의되는 바와 같이, SAW 센서 조립체(300A-B)는 압전 재료에 완전히 통합될 수 있다. 이것은 전체 SAW 센서 조립체(300A-B)가 다수의 조립 단계들 및 별도의 컴포넌트 제조 단계들에서 함께 피스(piece)들 대신에 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 함께 제조되는 것을 가능하게 할 수 있다. 하나의 통합 디바이스에 컴포넌트들 모두를 갖는 센서 디바이스를 제조하면 더 작은 센서 디바이스의 사용을 가능하게 할 수 있고, 이는 차례로 제조 비용, 시간을 감소시키고, 필요한 제조 단계들의 개수를 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 단일 디바이스를 제조하는 것은 컴포넌트들이 서로 양립 가능하도록 생성되게 할 수 있다. 또한, 컴포넌트 사양을 정합시키는 비효율성이 제거된다.
[0061] 도 4는 본 개시내용의 양태들에 따라 SAW 센서 조립체를 제조하기 위한 방법(400)의 흐름도이다. 방법(400)은 실시예들에서 센서 디바이스(예를 들어, 도 1의 센서 조립체(110))를 제조하도록 구현될 수 있다.
[0062] 도 4를 참조하면, 블록(410)에서, 상부에 배치된 적어도 압전 재료의 층을 갖는 기판 상에 전도성 구조가 형성되어, 압전 재료 상에 RF 안테나를 형성한다. RF 안테나는 위에서 언급된 RF 안테나들 중 임의의 안테나에 대응할 수 있다. 압전 재료는 위에서 언급된 압전 재료들 중 임의의 압전 재료일 수 있다. 제1 전도성 구조를 형성하는 단계는 압전 재료 상에 포토레지스트(photoresist)를 증착하기 위해 포토레지스트 증착 동작을 수행하는 단계, 포토레지스트의 선택적인 부분을 경화시키기 위해 (예를 들어, 리소그래피 디바이스로) 패터닝 동작을 수행하는 단계, 및 포토레지스트의 경화된 부분 또는 경화되지 않은 부분을 에칭 제거하기 위해 (예를 들어, 에칭 챔버에서) 에칭 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 그 후, 압전 재료 및 상부에 형성된 포토레지스트 상에 전도성 층(예를 들어, 금속 층)을 증착하기 위해 (예를 들어, 증착 챔버에서) 증착 프로세스(예를 들어, 원자층 증착, 물리 기상 증착, 화학 기상 증착 등)가 수행될 수 있다. 그 후, 포토레지스트 및 상부에 형성된 전도성 재료를 제거하기 위해 (예를 들어, 에칭 챔버에서) 선택적 에칭 프로세스가 수행되어, 제1 도전성 구조를 남길 수 있다.
[0063] 블록(420)에서, 압전 구조 상에 제2 전도성 구조가 형성되어, RF 안테나를 구성하는(예를 들어, RF 안테나에 결합될 수 있는) 제1 전도성 구조에 대한 전기적 연결을 가질 수 있는 정합 회로부를 형성한다. 정합 회로부는 위에서 언급된 정합 회로부에 대응할 수 있다. 제2 전도성 구조를 형성하는 단계는 압전 재료 상에 포토레지스트를 증착하기 위해 포토레지스트 증착 동작을 수행하는 단계, 포토레지스트의 선택적인 부분을 경화시키기 위해 (예를 들어, 리소그래피 디바이스로) 패터닝 동작을 수행하는 단계, 및 포토레지스트의 경화된 부분 또는 경화되지 않은 부분을 에칭 제거하기 위해 (예를 들어, 에칭 챔버에서) 에칭 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 그 다음, 압전 재료 및 상부에 형성된 포토레지스트 상에 전도성 층(예를 들어, 금속 층)을 증착하기 위해 (예를 들어, 증착 챔버에서) 증착 프로세스(예를 들어, 원자층 증착, 물리 기상 증착, 화학 기상 증착 등)가 수행될 수 있다. 그 다음, 포토레지스트 및 상부에 형성된 전도성 재료를 제거하기 위해 (예를 들어, 에칭 챔버에서) 선택적 에칭 프로세스가 수행되어, 제2 전도성 구조를 남길 수 있다. 제2 전도성 구조는 제1 전도성 구조와 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 일련의 동작들(예를 들어, 포토레지스트 증착, 리소그래피, 에칭, 금속 증착, 에칭 등의 프로세스들)이 제1 전도성 구조 및 제2 전도성 구조 둘 모두를 동시에 또는 병렬로 형성하기 위해 수행될 수 있다.
[0064] 블록(430)에서, 제3 전도성 구조가 압전 구조 상에 형성되어, 압전 재료 상에 IDT(interdigitated transducer)를 형성한다. IDT는 RF 안테나 및 정합 회로부에 연결될 수 있다. IDT는 본 개시내용의 다른 실시예들에서 개시된 IDT들(예를 들어, 도 3의 IDT(310))의 특징들 및 구성들을 포함할 수 있다. 제3 전도성 구조를 형성하는 단계는 압전 재료 상에 포토레지스트를 증착하기 위해 포토레지스트 증착 동작을 수행하는 단계, 포토레지스트의 선택적인 부분을 경화시키기 위해 (예를 들어, 리소그래피 디바이스로) 패터닝 동작을 수행하는 단계, 및 포토레지스트의 경화된 부분 또는 경화되지 않은 부분을 에칭 제거하기 위해 (예를 들어, 에칭 챔버에서) 에칭 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 그 다음, 압전 재료 및 상부에 형성된 포토레지스트 상에 전도성 층(예를 들어, 금속 층)을 증착하기 위해 (예를 들어, 증착 챔버에서) 증착 프로세스(예를 들어, 원자층 증착, 물리 기상 증착, 화학 기상 증착 등)가 수행될 수 있다. 그 다음, 포토레지스트 및 상부에 형성된 전도성 재료를 제거하기 위해 선택적 에칭 프로세스가 (예를 들어, 에칭 챔버에서) 수행되어, 제3 전도성 구조를 남길 수 있다. 제3 전도성 구조는 제1 및/또는 제2 전도성 구조들과 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 제1 전도성 구조, 제2 전도성 구조 및 제3 전도성 구조를 동시에 또는 병렬로 형성하기 위해 일련의 동작들(예를 들어, 포토레지스트 증착, 리소그래피, 에칭, 금속 증착, 에칭 등의 프로세스들)이 수행될 수 있다.
[0065] 블록(440)에서, a) 하나 이상의 SAW 반사기들 또는 b) 제2 IDT 전극 중 적어도 하나를 형성하는 제4 전도성 구조가 압전 재료 상에 형성된다. SAW 반사기들 및 제2 IDT는 SAW들이 전파될 수 있는 압전 재료의 스팬(span)에 의해 IDT로부터 분리될 수 있다. 이는 제2 IDT 및/또는 반사기들이 SAW들을 통해 제1 IDT에 통신 가능하게 결합되게 할 수 있다. SAW 반사기들은 본 개시내용의 다른 곳에서 개시된 SAW 반사기들(예를 들어, 도 3의 SAW 반사기들(312))의 특징들 및 구성을 포함할 수 있다. 제2 IDT는 본 개시내용의 다른 곳에 개시된 IDT들(예를 들어, 도 3의 IDT(310))의 특징들 및 구성을 포함할 수 있다. 제4 전도성 구조를 형성하는 단계는 압전 재료 상에 포토레지스트를 증착하기 위해 포토레지스트 증착 동작을 수행하는 단계, 포토레지스트의 선택적인 부분을 경화시키기 위해 (예를 들어, 리소그래피 디바이스로) 패터닝 동작을 수행하는 단계, 및 포토레지스트의 경화된 부분 또는 경화되지 않은 부분을 에칭 제거하기 위해 (예를 들어, 에칭 챔버에서) 에칭 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 그 다음 압전 재료 및 상부에 형성된 포토레지스트 상에 전도성 층(예를 들어, 금속 층)을 증착하기 위해 (예를 들어, 증착 챔버에서) 증착 프로세스(예를 들어, 원자층 증착, 물리 기상 증착, 화학 기상 증착 등)가 수행될 수 있다. 그 다음, 포토레지스트 및 상부에 형성된 전도성 재료를 제거하기 위해 (예를 들어, 에칭 챔버에서) 선택적 에칭 프로세스가 수행되어, 제4 전도성 구조를 남길 수 있다. 제4 전도성 구조는 제1, 제2 및/또는 제3 전도성 구조들과 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 일련의 동작들(예를 들어, 포토레지스트 증착, 리소그래피, 에칭, 금속 증착, 에칭 등 프로세스들)이 제1 전도성 구조, 제2 전도성 구조, 제3 전도성 구조 및 제4 전도성 구조를 동시에 또는 병렬로 형성하기 위해 수행될 수 있다.
[0066] 블록(450)에서, 압전 재료 상에 제5 전도성 구조가 선택적으로 형성되어, IDT들 사이에 하나 이상의 도파관들을 형성한다. 제5 전도성 구조를 형성하는 단계는 압전 재료 상에 포토레지스트를 증착하기 위해 포토레지스트 증착 동작을 수행하는 단계, 포토레지스트의 선택적인 부분을 경화시키기 위해 (예를 들어, 리소그래피 디바이스로) 패터닝 동작을 수행하는 단계, 및 포토레지스트의 경화된 부분 또는 경화되지 않은 부분을 에칭 제거하기 위해 (예를 들어, 에칭 챔버에서) 에칭 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 그 다음, 압전 재료 및 상부에 형성된 포토레지스트 상에 전도성 층(예를 들어, 금속 층)을 증착하기 위해 (예를 들어, 증착 챔버에서) 증착 프로세스(예를 들어, 원자층 증착, 물리 기상 증착, 화학 기상 증착 등)가 수행될 수 있다. 그 다음, 선택적 에칭 프로세스가 포토레지스트 및 상부에 형성된 전도성 재료를 제거하기 위해 (예를 들어, 에칭 챔버에서) 수행되어, 제5 전도성 구조를 남길 수 있다. 제5 전도성 구조는 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 전도성 구조들과 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 일련의 동작들(예를 들어, 포토레지스트 증착, 리소그래피, 에칭, 금속 증착, 에칭 등 프로세스들)이 제1 전도성 구조, 제2 전도성 구조, 제3 전도성 구조, 제4 전도성 구조 및 제5 전도성 구조를 동시에 또는 병렬로 형성하기 위해 수행될 수 있다.
[0067] 일부 실시예들에서, RF 안테나, 정합 회로부, IDT들, SAW 반사기들 및/또는 도파관들을 형성하는 전도성 구조들은 단일 전도성 층을 형성한다. 블록(410, 420, 430, 440 및/또는 450)에서의 동작들은 각각의 전도성 구조가 함께 증착되도록 함께 수행될 수 있다. 대안적으로, 층들 중 하나 이상이 개별적으로 형성될 수 있다.
[0068] 일부 실시예들에서, 방법(400)은 RF 안테나 및/또는 정합 회로부 상에 보호 코팅을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 보호 코팅은, 플라즈마 저항성일 수 있고 높은 온도 저항성을 갖고 그리고/또는 높은 압력 저항성을 가질 수 있는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 유전체 코팅들의 예들은 Al2O3, AlN, Y2O3, Y3Al5O12, 이트륨계 산화물들, 플루오라이드들 및/또는 옥시플루오라이드들 등을 포함한다.
[0069] 일부 실시예들에서, 보호 층들 또는 보호 코팅들을 증착하는 단계는 원자층 증착, 화학적 기상 증착, 물리 기상 증착, 또는 이들의 플라즈마 강화 버전들을 사용하여 수행될 수 있다.
[0070] 도 5a 및 도 5b는 본 개시내용의 양태들에 따라 유전체 코팅들(530, 540)이 상부에 배치되어 있는 SAW 센서들(500)의 다양한 실시예들의 상부 사시도들이다. SAW 센서(500A-B)는 적어도 압전 재료의 층을 갖는 베이스 기판(510) 상에 배치된 2 개의 빗 형상의 인터디지테이티드 전극들을 갖는 IDT(520)를 포함한다. SAW 센서는 IDT(520) 및 베이스 기판(510)의 최상부 상에 배치된 유전체 코팅(530)을 더 포함한다. SAW 센서(500A-B)는 베이스 기판(510) 상의 IDT(520)와 이격된 하나 이상의 추가적인 IDT들 및/또는 반사기들을 추가적으로 포함할 수 있다. 유전체 코팅(530)은 추가적인 IDT(들) 및/또는 반사기들 및/또는 IDT와 추가적인 IDT(들) 및/또는 반사기들 사이의 베이스 기판(510)의 구역을 추가적으로 코팅할 수 있다. 통합 SAW 센서 조립체가 또한 RF 안테나 및 정합 네트워크를 포함하는 실시예들에서, RF 안테나 및 정합 네트워크는 또한 유전체 코팅(530)에 의해 코팅될 수 있다.
[0071] 일부 실시예들에서, IDT(520)는 전기 신호(예를 들어, 교류 신호)를 수신하고, 압전 재료의 표면에 걸쳐 SAW를 생성한다. 생성된 SAW는 전파 속도 및 공진 주파수를 포함한다. SAW 센서의 공진 주파수는 유전체 코팅(530)을 도포함으로써 조정될 수 있다. 유전체 코팅(530)은 SAW의 전파 속도를 조정하여 감소된 공진 주파수를 발생시킬 수 있다. 유전체 코팅(530)은 얇고 균일한 유전체 층을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 유전체 코팅들의 예들은 Al2O3, AlN, Y2O3, Y3Al5O12, 이트륨계 산화물들, 플루오라이드들 및/또는 옥시플루오라이드들 등을 포함한다.
[0072] 일부 실시예들에서, 목표 공진 주파수는, SAW 센서의 기본 공진 주파수를 결정하고 제1 주파수 시프트와 연관된 SAW 센서의 표면을 코팅하기 위한 두께 및/또는 재료를 결정하여 주파수 시프트가 적용된 기본 주파수가 목표 공진 주파수를 초래하게 함으로써 도달될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 단일 유전체 층(또는 제1 재료 및/또는 두께의 유전체 층)이 SAW 센서에 도포될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 동일한 또는 상이한 재료들 및/또는 두께들의 다수의 유전체 층들이 IDT(520)의 공진 주파수를 튜닝하기 위해 도포될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 유전체 코팅(530)은 제1 층이고, 유전체 코팅(540)은 제2 층이다. 대안적으로, (하나의 층을 갖는) 단일 유전체 코팅이 사용될 수 있으며, 이는 도 5a에서 사용된 유전체 코팅(530)과 상이한 두께 및/또는 재료를 가질 수 있다.
[0073] 일부 실시예들에서, SAW 센서(500A-B)는 도 4의 방법(400) 및/ 또는 도 8의 방법(800)에 따라 제조될 수 있다.
[0074] 일부 실시예들에서, 센서 데이터 프로세싱 및 분석, 이미지 프로세싱 알고리즘들, 하나 이상의 트레이닝(train)된 기계 학습 모델들을 생성하는 기계 학습(ML) 알고리즘들, 심층 ML 알고리즘들, 및/또는 SAW 센서 데이터를 분석하기 위한 다른 신호 프로세싱 알고리즘들을 사용하여, SAW 센서의 IDT의 최상부 상에 다양한 재료들 및 두께들의 임의의 개수의 유전체 코팅들을 도포한 결과 SAW 센서의 공진 주파수 시프트들을 결정할 수 있다. 이러한 모델들, 분석, 및/또는 알고리즘들을 사용하여, 유전체 재료들과 두께들의 조합들 및 주어진 SAW 센서에 대한 결과적인 공진 주파수 시프트들을 계산하고, 예측하고 그리고 평가할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 기술들은 이러한 SAW 센서들의 신호들이 혼동되지 않고 매우 근접하게 함께 동작할 수 있는 다수의 SAW 센서들을 설계하기 위해 SAW 센서 데이터와 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, ML 모델을 트레이닝하기 위한 트레이닝 데이터는 이전에 특정 재료 및 두께의 유전체 재료에 의해 코팅된 SAW 센서들의 공진 주파수 시프트들을 측정하기 위해 스캐닝 디바이스 또는 다른 유형의 센서 또는 카메라를 사용하여, 이미징함으로써 획득될 수 있다.
[0075] 사용될 수 있는 기계 학습 모델의 한 유형은 심층 신경망과 같은 인공 신경망이다. 인공 신경망들은 일반적으로 피처(feature)들을 원하는 출력 공간에 매핑하는 분류자 또는 회귀 계층들을 갖는 피처 표현 컴포넌트를 포함한다. 예를 들어 CNN(convolutional neural network)은 다수의 계층들의 컨볼루션 필터들을 호스팅한다. 풀링(pooling)이 수행되고, 비선형성들이 하부 계층들에서 어드레싱될 수 있고, 그 최상부 상에는 다중 계층 퍼셉트론(perceptron)이 일반적으로 추가되어, 컨벌루션 계층들에 의해 추출된 최상부 계층 피처들을 결정들(예를 들어, 분류 출력들)에 매핑한다. 심층 학습은 피처 추출 및 변환을 위해 다수의 계층들의 비선형 프로세싱 유닛들의 케스테이드(cascade)를 사용하는 기계 학습 알고리즘들의 클래스이다. 각각의 연속 계층은 이전 계층으로부터의 출력을 입력으로 사용한다. 심층 신경망들은 지도 방식(예를 들어, 분류) 및/또는 비지도 방식(예를 들어, 패턴 분석)으로 학습할 수 있다. 심층 신경망들은 계층들의 계층 구조를 포함하며, 여기서 상이한 계층들은 상이한 추상화 레벨들에 대응하는 상이한 레벨들의 표현들을 학습한다. 심층 학습에서, 각각의 레벨은 그의 입력 데이터를 약간 더 추상적이고 복합적인 표현으로 변환하도록 학습한다. 예를 들어 이미지 인식 애플리케이션에서, 원시 입력은 픽셀들의 매트릭스(matrix)일 수 있고; 제1 표현 계층은 픽셀들을 추상화하고 에지들을 인코딩할 수 있고; 제2 계층은 에지들의 배열들을 구성하고 인코딩할 수 있고; 제3 계층은 더 높은 레벨의 형상들(예를 들어, 치아들, 입술들, 잇몸들 등)을 인코딩할 수 있고; 그리고 제4 계층은 이미지에 얼굴이 포함되어 있음을 인식하거나 또는 이미지의 치아들 주위에 바운딩 박스(bounding box)를 정의할 수 있다. 특히, 심층 학습 프로세스는 자체적으로 어떤 피처들을 어떤 레벨에 최적으로 배치할지를 학습할 수 있다. "심층 학습"에서의 "심층"은 데이터가 변환되는 계층들의 수를 지칭한다. 보다 정확하게는, 심층 학습 시스템들은 상당한 신뢰 할당 경로(CAP) 깊이를 갖는다. CAP는 입력으로부터 출력으로의 변환들의 체인이다. CAP들은 입력과 출력 간의 잠재적 인과 관계들을 설명한다. 피드포워드(feedforward) 신경망의 경우, CAP들의 깊이는 네트워크의 깊이일 수 있으며, 은닉 계층들의 수에 1을 더한 수일 수 있다. 신호가 계층을 통해 한 번 초과 전파될 수 있는 순환 신경망들의 경우, CAP 깊이는 잠재적으로 무제한이다.
[0076] 일 실시예에서, 신경망은 다수의 데이터 포인트들을 포함하는 트레이닝 데이터세트를 사용하여 트레이닝되고, 여기서 각각의 데이터 포인트는 SAW 센서 구성(예를 들어, 특정 핑거(finger) 배열 및/또는 반사기들의 특정 배열을 갖는 IDT를 포함함)을 포함하고, 특정 압전 재료 및/또는 공지된 재료 및/또는 두께를 갖는 유전체 코팅을 포함할 수 있다. 각각의 트레이닝 데이터 포인트는 SAW 주파수, 위상, 시간 지연 등과 같은 SAW 속성을 추가적으로 포함하거나 또는 이러한 SAW 속성과 연관될 수 있다. 신경망은, SAW 센서 구성 및 목표 SAW 속성의 입력을 수신하고, SAW 센서 위에 증착될 때, SAW 센서가 목표 SAW 속성을 갖는 SAW들을 생성하게 하는 특정 재료 및/또는 두께를 갖는 유전체 코팅의 제안을 출력하기 위해 트레이닝 데이터세트를 사용하여 트레이닝될 수 있다.
[0077] 도 6은 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서의 기본 공진 주파수의 주파수 시프트(610)를 묘사하는 그래프(600)이다. 제1 피크(606)는 제1 공진 주파수를 갖는 유전체 코팅이 없는 IDT를 도시한다. 제2 피크(608)는 제2 공진 주파수를 갖는 유전체 코팅을 갖는 IDT를 도시한다. 피크들 사이의 거리는 유전체 코팅을 도포한 결과인 주파수 시프트(610)를 나타낸다. 유전체 코팅은 공진 주파수를 튜닝하기 위해 사용될 수 있다. 유전체 코팅의 두께가 증가함에 따라, 주파수 시프트(610)가 증가한다. 일부 실시예들에서, 유전체 코팅은 또한 극한 환경 조건들로부터(예를 들어, 플라즈마 환경, 부식성 화학 환경 등으로부터) SAW 센서를 보호할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 유전체 코팅으로 인한 신호 강도 감소(612)가 있다. 유전체 코팅은 또한 SAW 센서가 실시예들에서 환경으로부터의 과다 노출 및 신호 포화를 방지할 수 있다.
[0078] 도 7은 본 개시내용의 양태들에 따른 센서 디바이스(700)의 상부 사시도이다. 센서 디바이스(700)는 베이스 기판(702)을 갖고, 베이스 기판(702) 상에 배치된 SAW 센서 조립체들(704A-B)을 포함한다. SAW 센서 조립체들(704A-B)은 RF 안테나(710), 정합 회로부(708), 및 SAW 센서들(706A-B)을 포함한다. RF 안테나(710), 정합 회로부(708), 및 SAW 센서들(706A-B)을 포함하는 SAW 센서 조립체들(704A-B)은 본 명세서의 다른 곳에서 개시된 SAW 센서들(예를 들어, 도 2의 베이스 기판(202) 및 SAW 센서 조립체들(210) 및 도 3의 300)의 특징들 및 구성들을 포함할 수 있다.
[0079] 도 7에 도시된 바와 같이, SAW 센서들(706A-706B)은 베이스 기판(702)에 부착되거나 또는 증착될 수 있는 베이스 기판(702)의 압전 재료 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, SAW 센서들(706A-B)의 압전 기판들은 실리콘 웨이퍼에 부착될 수 있다. 다른 실시예들에서, SAW 센서 조립체들은 베이스 기판(702)에 완전히 통합될 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판(702)은 공통 압전 재료를 포함할 수 있고, 하나 이상의 SAW 센서 조립체들(704A-B)의 RF 안테나(710), 정합 회로부(708), 및 SAW 센서들(706A-B)은 공통 압전 재료 상에서 서로 통합될 수 있다. 대안적으로, RF 안테나(710) 또는 정합 회로부(708) 중 하나 이상은 베이스 기판(702)에 통합되지 않은 별개의 디바이스들일 수 있다.
[0080] 도 7에 도시된 바와 같이, SAW 센서(706A-B)는 각각 압전 재료 상에 배치된 IDT 및 IDT를 덮는 유전체 코팅을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 SAW 센서(706A-B) 조립체의 유전체 코팅은 동일한 두께 및 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 유전체 코팅의 두께 및/또는 재료는 각각의 SAW 센서 조립체(704)에 대해 고유할 수 있다. 다양한 SAW 센서 조립체들의 고유한 공진 주파수들은 환경 조건을 측정하고 측정을 특정 SAW 센서 및 따라서 베이스 기판(702) 상의 로케이션에 매핑하기 위해 사용될 수 있다.
[0081] 일부 실시예들에서, 유전체 코팅은 SAW 센서(706A-B)를 갖는 SAW 센서 조립체(704)의 일부를 덮을 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 유전체 코팅은 RF 안테나(710) 및 정합 회로부(708)를 포함하는 각각의 SAW 센서 조립체(704)의 전체를 덮을 수 있다.
[0082] 일부 실시예들에서, 각각의 센서 조립체는 동일한 기본 공진 주파수를 갖는 SAW 센서들(706A-B)을 갖는 SAW 센서 조립체들(704)을 포함할 수 있다. SAW 센서들(706A-B)은 각각의 SAW 센서(7086A-B)에 상이한 두께 및/또는 재료를 갖는 유전체 코팅을 도포함으로써 상이한 공진 주파수들 시프트들을 생성함으로써 상이한 음향 주파수들을 갖는 SAW들을 생성하도록 튜닝될 수 있다. 예를 들어, 제1 SAW 센서(706A)는 제1 두께를 갖는 제1 유전체 코팅을 가질 수 있고, 제2 SAW 센서(706B)는 제2 두께를 갖는 제2 유전체 코팅을 가질 수 있다.
[0083] 일부 실시예들에서, 유전체 코팅(도시되지 않음)이 있는 그리고/또는 없는 SAW 센서 조립체들의 조합들은 유전체 코팅들을 갖는 SAW 센서 조립체들(704)과 동일한 베이스 기판(702) 상에 조합될 수 있다.
[0084] 도 8은 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서 조립체를 제조하기 위한 방법(800)의 흐름도이다.
[0085] 도 8을 참조하면, 블록(810)에서, 프로세싱 시스템은 SAW 센서의 현재 RF 공진 주파수 범위를 결정할 수 있다. SAW 센서는 본 명세서의 다른 곳에 개시된 SAW 센서들(예를 들어, 도 5의 SAW 센서(500))의 특징들 및 구성들을 포함할 수 있다.
[0086] 블록(820)에서, 프로세싱 시스템은 SAW 센서에 대한 목표 RF 공진 주파수 범위를 결정할 수 있다.
[0087] 블록(830)에서, 프로세싱 시스템은, 신호 전파 속도를 튜닝하고 현재 RF 공진 주파수 범위를 목표 RF 공진 주파수 범위로 조정할 유전체 코팅 재료 또는 유전체 코팅 두께 중 적어도 하나를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, SAW 센서 설계(및 선택적으로 목표 SAW 속성)는 유전체 코팅 재료 및/또는 유전체 코팅 두께에 대한 제안을 출력하는 트레이닝된 기계 학습 모델에 입력된다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 시스템은 SAW 센서 상에 증착될 유전체 재료들 및 층들의 조합을 결정한다. 일부 실시예들에서, 결정된 재료 및 두께는 SAW 센서 사양들(예를 들어, 표면적, 최대 두께 등)에 의존한다.
[0088] 블록(840)에서, 프로세싱 시스템은 SAW 센서 위에 유전체 코팅을 증착할 수 있다. 유전체 코팅은 블록(830)에서 결정된 유전체 코팅 재료 또는 유전체 코팅 두께 중 적어도 하나를 가질 수 있다.
[0089] 블록(850)에서, 프로세싱 시스템은 공진 주파수가 목표 RF 공진 주파수의 임계 차이 내에 있는지를 결정할 수 있다. 프로세싱 시스템은 현재 공진 주파수를 측정하고, 그 결과를 블록(820)에서 결정된 목표 공진 주파수와 비교할 수 있다. 공진 주파수가 임계 차이 내에 있다면, 방법(800)은 완료될 수 있다. 그러나, 공진 주파수가 목표 주파수의 임계 차이 내에 있지 않으면, 방법은 블록(810)으로 돌아가고, 다른 유전체 코팅을 결정하고 증착하기 위해 방법의 단계들을 반복한다.
[0090] 도 9a 내지 도 9c는 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서의 IDT들(900A-B)의 전극 배열들의 다양한 실시예들을 묘사한다. IDT들(900A-C)은 각각 적어도 압전 재료의 층을 갖는 기판 상에 배열로 배치된 인터로킹 디지트들(910A-C)을 갖는 2 개의 빗살형 전극들을 포함한다.
[0091] 일부 실시예들에서, IDT(900A-C)는 전기 신호(예를 들어, RF 신호)를 수신하고, 수신된 전기 신호와 연관된 SAW를 생성한다. 다른 실시예들에서, IDT(900A-C)는 SAW를 수신하고, 수신된 SAW와 연관된 전기 신호(예를 들어, RF 신호)를 생성한다. 어느 경우든, 전극의 인터로킹 디지트들(910A-C)의 배열은 IDT(900A-C)를 통과하는 임의의 신호 내에서 신호 변조를 생성할 수 있다.
[0092] 본 개시내용의 실시예들은 인터로킹 디지트들(910A-C)의 다양한 배열들을 포함한다. 예를 들어, 도 9a에 도시된 바와 같이, IDT(900A)는 교번하는 인터로킹 디지트들(910A)의 제1 배열을 포함할 수 있다. 이러한 제1 배열은 특정한 공진 주파수 및/또는 위상을 갖는 변조되지 않은 신호(920A)를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같이, IDT(900B)는 서로 인접하게 배열된 동일한 전극으로부터의 적어도 2 개의 디지트들을 포함하는 인터로킹 디지트들(910B)의 제2 배열을 포함할 수 있다. 이러한 배열은 변조된 신호(920B)를 발생시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 변조된 신호(920B)는 변조되지 않은 신호(920A)와 동일한 공진 주파수를 포함할 수 있지만 위상 시프트 또는 다른 방식으로 수정된 신호를 포함할 수 있다. 인터로킹 핑거들 사이의 피치 또는 간격은 또한 도 9c에 제시된 바와 같이 조정된 또는 변조된 주파수를 갖는 변조된 신호를 생성하도록 조정될 수 있다.
[0093] 일부 실시예들에서, 인터로킹 디지트들(예를 들어, 910B)의 배열은 IDT(예를 들어, 910B)를 식별하는 신호 변조를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 변조된 신호(예를 들어, 920B)는 추가의 신호 프로세싱 디바이스들(예를 들어, 도 1의 RF 안테나(129))에 대한 식별자들로서 작용하는 고유한 신호 변조들(예를 들어, 위상 시프트(930))을 포함한다. 추가의 예에서, SAW 센서에 의해 생성된 신호는 정보를 포함하는 신호를 송신한 SAW 센서를 식별하는 신호 변조뿐만 아니라, 측정 가능한 환경 조건을 식별하는 정보도 포함할 수 있다.
[0094] 일부 실시예들에서, 인터로킹 디지트들의 배열에 의해 생성된 신호 변조는 원래 신호의 위상 시프트들을 포함하는 신호 변조를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같이, 인터로킹 디지트들(910B)의 배열은 신호에 걸친 다양한 로케이션에서 위상 시프트들(930)을 갖는 변조되지 않은 신호의 동일한 주파수의 신호를 발생시킨다. 일부 실시예들에서, 변조된 신호는 변조되지 않은 신호와 동일한 주파수를 포함한다.
[0095] 도 9a 내지 도 9c에 묘사된 IDT들(900A-C)은 본 개시내용의 다양한 실시예들에서 사용되는 IDT의 서브세트들 또는 서브섹션들일 수 있다. 예를 들어, IDT(900A)에 의해 묘사된 배열은 더 긴 IDT에 대해 반복될 수 있다. 다른 예에서, 도 9b에 묘사된 IDT(900B)는 묘사된 것보다 더 많은 인터로킹 디지트들을 포함할 수 있고, 이들 디지트들은 다양한 위상 및/또는 주파수 변조들을 발생시키는 다양한 배열들을 포함할 수 있다. 예를 들어, IDT(900B)는 신호의 펄스를 위상 시프트시키는 것과 연관될 수 있지만, 다른 서브섹션들(묘사되지 않음)과 조합될 때 변조된 신호를 발생시키는 다수의 변조된 펄스들로 구성된 신호의 신호 변조를 생성한다. 일부 실시예들에서, IDT(900A) 및 IDT(900B)에 의해 묘사된 배열들의 조합들은 조합되어, 변조들이 없는 영역들 및 위상 시프트 영역들 모두를 가질 수 있다. 예를 들어, IDT는 신호 변조들을 발생시키는 IDT(900A) 및 IDT(900B)를 포함하는 교번하는 서브섹션들을 포함할 수 있다. 추가적으로, IDT는 신호 변조들을 발생시키는 IDT(900A), IDT(900B) 및/또는 IDT(900C)를 포함하는 교번하는 서브섹션들을 포함할 수 있다.
[0096] 일부 실시예들에서, IDT들(900A-C)은 센서 디바이스(예를 들어, 도 2의 센서 디바이스(200))의 센서 조립체(예를 들어, 도 2의 SAW 센서 조립체(210))의 SAW 센서(예를 들어, 도 2의 SAW 센서(204))의 일부일 수 있다. 다양한 SAW 센서 조립체들이 베이스 기판(예를 들어, 웨이퍼)에 걸쳐 배치될 수 있다. 각각의 SAW 센서 조립체는 디지털 인터로킹 디지트들의 고유한 배열을 갖는 IDT가 있는 SAW 센서를 포함할 수 있다. 각각의 SAW 센서는 환경 조건을 측정하고, 정보를 송신한 SAW 센서 조립체를 식별하는 신호 변조를 갖는 신호로 정보를 리턴할 수 있다. 고유한 신호 변조들을 가짐으로써, 각각의 센서는 중첩되는 또는 심지어 동등한 공진 주파수 범위들 내에서 작동할 수 있고 여전히 다른 센서들과 구별될 수 있음을 이해할 수 있다. 예를 들어, 측정된 환경 조건은, 환경 조건과 연관된 정보를 송신하는 신호가 또한 베이스 기판의 제1 영역에 로케이팅된 센서를 식별하는 신호 변조를 포함하기 때문에, 베이스 기판의 제1 영역에 매핑될 수 있다.
[0097] 일부 실시예들에서, 인터로킹 디지트들의 배열은 센서를 식별하기 위해 본 개시내용의 다른 실시예들과 조합될 수 있다. 예를 들어, 인터로킹 디지트들(910)의 배열은 도 10과 연관되어 논의된 바와 같이 SAW 반사기들(1004)의 공간 배열과 조합될 수 있다. 이로 인해 SAW 센서를 고유하게 식별하는 추가의 변조 신호가 발생할 수 있다. 다른 예에서, 인터로킹 디지트들(910)의 배열은 도 5와 연관되어 논의된 바와 같이 유전체 코팅(530)의 도포와 조합될 수 있다. 이로 인해 SAW 센서를 고유하게 식별하는 튜닝된 주파수와 조합된 신호 변조가 발생할 수 있다. 이러한 기술들의 조합은, 센서 웨이퍼 상에 함께 배치되고 여전히 고유하게 식별될 수 있는 SAW 센서들의 밀도를 증가시킬 수 있다.
[0098] 도 10a 및 도 10b는 본 개시내용의 양태들에 따른 SAW 센서들(1000A-B)의 SAW 반사기들의 다양한 공간 배열들을 묘사한다. SAW 센서들(1000A-B)은 IDT(1002A-B) 및 압전 기판 상에 또는 압전 층이 상부에 배치되어 있는 기판(예를 들어, 반도체 기판) 상에 공간 배열로 배치된 SAW 반사기들(1004A-D)의 하나 이상의 집합들을 포함한다. IDT(1002A-B)는 전기 신호를 수신하고 압전 기판 또는 압전 층의 압전 재료의 표면을 가로질러 전파되는 SAW를 생성하도록 설계된다. 생성된 SAW는 SAW 반사기들(1004A-D)에 의해 반사되어 IDT(1002A-B)로 리턴된다. IDT(1002A-B)는 반사된 SAW와 연관된 새로운 전기 전위를 생성한다. SAW 반사기들은 IDT(1002A-B)로 리턴되고 있는 반사된 SAW 파동들에 신호 변조를 적용하도록 공간적으로 배열될 수 있다.
[0099] 도시된 바와 같이, 단일 IDT(1002A-B) 둘 모두는 수신된 RF 신호에 기초하여 SAW를 생성하고, SAW의 반사를 수신하고 이로부터 새로운 RF 신호를 생성한다. 이러한 실시예에서, SAW의 생성 및 반사된 SAW의 수신은 시간 상 오프셋되어, 시간(1)에서 RF 신호가 수신되고, 시간(2)에서 새로운 RF 신호가 생성된다. 일부 실시예들(도시되지 않음)에서, 2 개의 IDT들은 서로 나란히 또는 인접하게 배치된다. 제1 IDT는 RF 신호를 수신하여 SAW를 생성하고, 제2 IDT는 반사된 SAW를 수신하여 새로운 RF 신호를 생성할 수 있다. 이러한 구성에서, 제1 IDT 및 제2 IDT는 병렬로 동작할 수 있다. 따라서, 제1 IDT가 들어오는 RF 신호를 수신하는 동안 제2 IDT는 새로운 RF 신호를 출력할 수 있다.
[00100] 본 개시내용의 실시예들은 SAW 반사기들(1004A-D)의 다양한 공간 배열들을 포함한다. 예를 들어, SAW 반사기들(1004A-B)에 도시된 바와 같이, SAW 센서는 균일하게 분포된 SAW 반사기들의 집합을 포함할 수 있다. 다른 예에서, SAW 센서는, 균일하게 분포되지 않고 고유하게 이격될 수 있는 SAW 반사기들의 집합을 포함할 수 있다. 다른 예에서, SAW 반사기들(1004C-D)에 도시된 바와 같이, SAW 센서는 함께 그룹화된 SAW 반사기들의 하나 이상의 집합을 포함할 수 있다. 다른 예에서, SAW 반사기들(1004D)에 도시된 바와 같이, SAW 센서는 다양한 간격으로 그룹화된 SAW 반사기들의 하나 이상의 집합을 포함할 수 있다.
[00101] 일부 실시예들에서, SAW 반사기들(1004A-D)의 공간 배열은 SAW 센서를 식별하는 신호 변조를 발생시킨다. 예를 들어, 도 10a 및 도 10b에 묘사된 이전에 설명된 예들 각각은 각각의 SAW 센서에 고유한 신호 변조들을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 신호 변조는 IDT(1002A-B)로 리턴할 때 반사된 SAW들의 보강 및 상쇄 간섭의 결과로서 위상 변화들, 주파수 변화들, 및/또는 신호 지연들을 발생시킬 수 있다.
[00102] 예를 들어, SAW 반사기들의 그룹들 사이의 간격(1010A-D)은 고유한 신호 변조들을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 도 10b에서, SAW 반사기들(1004C)은 제1 그룹의 반사기들(1009A) 및 제2 그룹의 반사기들(1009B)로 분할되고, SAW 반사기들(1004D)은 제1 그룹의 반사기들(1009C) 및 제2 그룹의 반사기들(1009D)로 분할된다. 제1 그룹들(1009A, 1009C)의 반사기들 모두는 제1 피치 또는 간격을 갖고, 제2 그룹들(1009B, 1009D)의 반사기들 모두도 또한 제1 피치 또는 간격을 갖는다. 제1 피치 또는 간격은 예를 들어 대략 SAW에 대한 하나의 파장의 간격일 수 있다. 제1 그룹(1009A)은 SAW의 전체 파장이 아닐 수 있는 갭 또는 공간(1010D)에 의해 제2 그룹(1009B)으로부터 분리될 수 있다. 유사하게, 제1 그룹(1009C)은 갭 또는 공간(1010D)에 의해 제2 그룹(1009D)으로부터 분리될 수 있다. 실시예들에서, 갭 또는 공간(1010D)은 1/4 파장, 1/2 파장, 3/4 파장, 1과 1/4 파장, 1과 1/2 파장, 1과 3/4 파장, 2와 1/4 파장, 2와 1/2 파장, 2와 3/4 파장 등인 길이를 가질 수 있다. 추가의 예에서, SAW 반사기들(1004A-D)의 공간 분포는 SAW 반사기들 사이의 1/2 및/또는 1/4 파장 간격을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, SAW 반사기들은 그룹들로 배열되며, 여기서 제1 그룹의 SAW 반사기들은 제2 그룹의 SAW 반사기들로부터 예를 들어 1/2 파장 또는 1/4 파장만큼 오프셋될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 그룹의 SAW 반사기들의 각각의 SAW 반사기는 SAW의 파장에 대응할 수 있는 간격만큼 그 그룹의 하나 이상의 가장 가까운 SAW 반사기로부터 이격된다. 추가적으로, 제2 그룹의 SAW 반사기들의 각각의 SAW 반사기는 SAW의 파장에 대응할 수 있는 간격만큼 그 그룹으로부터의 하나 이상의 가장 가까운 SAW 반사기로부터 이격될 수 있다. 일부 실시예들에서, 1/2 파장, 1/4 파장 및/또는 전체 파장 간격의 조합들은 SAW 센서(1000A-B)를 식별할 수 있는 고유한 신호 변조를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, SAW 센서들(1000A-B)은 센서 디바이스(예를 들어, 도 2의 센서 디바이스(200))의 센서 조립체(예를 들어, 도 2의 SAW 센서 조립체(210))의 일부일 수 있다. 고유한 공간 배열로 배치된 SAW 반사기들의 집합 및 IDT를 갖는 SAW 센서를 각각 포함하는 베이스 기판(예를 들어, 웨이퍼)에 걸쳐 다양한 SAW 센서 조립체들이 배치될 수 있다. 각각의 SAW 센서는 환경 조건을 측정하고, 정보를 송신한 SAW 센서 조립체를 식별하는 신호 변조를 갖는 신호로 정보를 리턴할 수 있다. 고유한 신호 변조를 가짐으로써, 각각의 센서는 중첩되는 또는 심지어 동등한 공진 주파수 범위들 내에서 작동할 수 있고 여전히 다른 센서들과 구별될 수 있음을 이해할 수 있다. 예를 들어, 측정된 환경 조건은, 환경 조건과 연관된 정보를 송신하는 신호가 또한 베이스 기판의 제1 영역에 로케이팅된 센서를 식별하는 신호 변조를 포함하기 때문에, 베이스 기판의 제1 영역에 매핑될 수 있다.
[00103] 일부 실시예들에서, SAW 반사기들의 공간 배열은 SAW 센서를 식별하기 위해 본 개시내용의 다른 실시예들과 조합될 수 있다. 예를 들어, SAW 센서의 SAW 반사기들(1004A-D)의 고유한 공간 배열은 도 9와 연관되어 논의된 바와 같이 IDT의 인터로킹 디지트들(910)의 고유한 배열과 조합될 수 있다. 이로 인해 SAW 센서를 고유하게 식별하는 추가의 변조 신호가 발생할 수 있다. 다른 예에서, SAW 반사기들(1004)의 고유한 공간 배열은 도 5와 연관되어 논의된 바와 같이 도포된 유전체 코팅(530)과 조합될 수 있다. 이로 인해 SAW 센서를 고유하게 식별하는 튜닝된 주파수와 조합된 신호 변조가 발생할 수 있다.
[00104] 도 11 내지 도 14는 본 개시내용의 양태들에 따른 센서 디바이스들(1100 내지 1400)의 다양한 실시예들의 상부 사시도들이다. 센서 디바이스들은 적어도 압전 재료의 층을 갖는 기판(1102-1402)(예를 들어, 압전 기판 또는 압전 층이 상부에 배치되어 있는 반도체 기판), 및 SAW들(1106-1406)을 사용하여 환경의 환경 조건을 측정하는 것과 연관된 RF 신호들을 수신 및/또는 송신하도록 설계된 SAW 센서 조립체들(1104-1404 및 1108-1208)을 포함한다. 센서 조립체들은 RF 안테나들, 정합 회로부, 및 IDT들을 갖는 SAW 센서들을 포함할 수 있다. 센서 조립체들은 본 명세서의 다른 곳에 개시된 SAW 센서 조립체들(예를 들어, 센서 디바이스(200))의 특징들 및 구성들을 포함할 수 있다. 이하의 예시적인 실시예들에서는 다수의 센서 조립체들 사이의 압전 재료의 표면 상의 영역의 환경 조건을 측정하기 위해 다수의 센서 조립체들 사이에서 SAW들을 송신하는 다양한 구성들을 개시한다.
[00105] 일부 실시예들에서, 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 센서 디바이스(1100)는, 들어오는 RF 신호들을 수신하고 압전 기판 또는 압전 층이 상부에 배치되어 있는 기판일 수 있는 기판(1102)의 표면을 가로질러 전파되는 SAW(1106A)를 생성하도록 설계된 제1 SAW 센서 조립체(1104A)를 포함할 수 있다. SAW(1106)는, 수신된 SAW(1106A)와 연관된 전기 전위를 생성하고 전기 전위와 연관된 나가는 RF 신호를 출력하도록 설계된 제2 SAW 센서 조립체들(1108A)에 의해 수신되며, 여기서 나가는 RF 신호 출력은 제1 SAW 센서 조립체(1104A)와 제2 SAW 센서 조립체(1108A) 사이의 환경의 환경 조건을 나타내는 정보를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 SAW 센서 조립체(1104A)와 제2 SAW 센서 조립체(1108A) 사이에 도파관이 배치된다. 도파관은 제1 SAW 센서 조립체(1104A)와 제2 SAW 센서 조립체(1108A) 사이에서 전파되는 SAW를 유지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 SAW 센서 조립체(1104A) 및 제2 SAW 센서 조립체(1108A)는 단일 통합 디바이스의 일부이다. 일부 실시예들에서, SAW 센서 조립체들(1104A, 1108A)의 정합 네트워크들 및/또는 안테나들은 통합 디바이스의 일부가 아니며, 대신에 별개의 컴포넌트들이다. 일부 실시예들에서, 제1 SAW 센서 조립체(1104A)와 제2 SAW 센서 조립체(1108A) 사이에 배치된 도파관은 제1 및/또는 제2 SAW 센서 조립체들(1104A, 1108A)과 함께 통합 디바이스의 일부이다. 추가의 실시예에서, 센서 디바이스는 제2 세트의 SAW 센서 조립체들(1108)에 의해 수신되는 SAW들(1106)을 각각 생성하는 제1 세트의 SAW 센서 조립체들(1104)을 포함할 수 있다. SAW 센서 조립체들 각각은 실시예들에서 단일 통합 디바이스의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 SAW 센서 조립체들(1104A-D)과 제2 SAW 센서 조립체들(1108A-D)의 하나 이상의 개개의 쌍들 사이에 도파관들이 배치된다.
[00106] 일부 실시예들에서, 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 센서 디바이스(1200)는, 들어오는 RF 신호들을 수신하고 압전 기판 또는 압전 층을 갖는 기판일 수 있는 기판(1202)의 표면을 가로질러 전파되는 SAW들(1206)을 생성하도록 설계된 SAW 생성 센서 조립체들(1204)의 세트를 포함할 수 있다. 센서 디바이스(1200)는 또한, SAW 생성 센서 조립체들(1204)의 세트에 의해 생성된 SAW들(1206)을 수신하도록 설계된 SAW 수신 센서 조립체(1208)를 포함할 수 있다. SAW 수신 센서 조립체(1208)는 SAW 생성 센서 조립체들(1204)에 의해 생성된 SAW들(1206) 각각과 연관된 진동식 전기 전위를 생성하도록 설계될 수 있다. SAW 수신 센서 조립체(1208)는 각각의 진동식 전기 전위에 따라 나가는 RF 신호를 출력하고, 여기서 각각의 RF 신호는 SAW 수신 센서 조립체(1208)와 연관 SAW 생성 센서 조립체(예를 들어, 1204A) 사이에 배치된 환경의 환경 조건을 나타내는 정보를 포함한다. 제1 도파관은 일부 실시예들에서 SAW 생성 센서 조립체(1208)와 제1 SAW 센서 조립체(1204A) 사이에 배치될 수 있고, 제2 도파관은 SAW 생성 조립체(1208)와 제2 SAW 센서 조립체(1204B) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 SAW 센서 조립체(1204A), 제2 SAW 센서 조립체(1204B) 및 SAW 수신 센서 조립체(1208)는 단일 통합 디바이스의 일부이다. 일부 실시예들에서, SAW 센서 조립체들(1204A, 1204B, 1208)의 정합 네트워크들 및/또는 안테나들은 통합 디바이스의 일부가 아니며, 대신에 별개의 컴포넌트들이다. 일부 실시예들에서, 제1 SAW 센서 조립체(1204A)와 SAW 수신 센서 조립체(1208) 사이에 배치된 제1 도파관, 및 제2 SAW 센서 조립체(1204B)와 SAW 수신 센서 조립체(1208) 사이에 배치된 제2 도파관은 제1 SAW 센서 조립체(1204A), 제2 SAW 센서 조립체(1204B) 및/또는 SAW 수신 센서 조립체(1208)와 함께 통합 디바이스의 일부이다. 추가의 실시예에서, 센서 디바이스(1200)는 SAW 생성 센서 조립체들(예를 들어, 1204)의 다수의 세트들, 및 SAW 생성 센서 조립체들의 각각의 세트에 의해 생성된 SAW들(예를 들어, 1206)을 수신하기 위한 다수의 SAW 수신 센서 조립체들(예를 들어, 1208)을 포함할 수 있다.
[00107] 일부 실시예들에서, 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 센서 디바이스(1300)는 각각 압전 기판(1302)(또는 압전 층이 상부에 배치되어 있는 기판) 상에 배치된 2 개의 센서 조립체들(1304A 및 1304B)을 포함할 수 있다. 각각의 센서 조립체(1304A 및 1304B)는 들어오는 RF 신호를 수신할 수 있고, 수신된 들어오는 RF 신호와 연관된 SAW(1306)를 생성할 수 있다. 각각의 신호에 의해 생성된 SAW(1306)는 다른 센서 조립체에 의해 수신된다. 예를 들어, 제1 센서 조립체(1304A)에 의해 생성된 SAW(1306)는 제2 센서 조립체(1304B)에 의해 수신되고, 제2 센서 조립체(1304B)에 의해 생성된 SAW(1306)는 제1 센서 조립체(1304A)에 의해 수신된다. 각각의 센서 조립체(1304)는 각각의 센서 조립체(1304)에 의해 수신된 대응하는 SAW(1306)와 연관된 진동식 전기 전위를 생성할 수 있다. 각각의 센서 조립체(1304)는 각각의 진동식 전기 전위에 따라 나가는 RF 신호를 출력할 수 있으며, 여기서 각각의 나가는 RF 신호는 2 개의 센서 조립체들(1304A, 1304B) 사이에 배치된 환경의 환경 조건을 나타내는 정보를 포함한다. 추가의 실시예에서, 프로세싱 시스템(예를 들어, 도 1의 프로세싱 시스템(100))은 센서 조립체들이 SAW 생성 및 진동식 전기 전위 생성의 역할들을 번갈아 수행하도록 들어오는 RF 신호들을 전송하는 것을 조정할 수 있다. 상이한 실시예에서, 프로세싱 시스템은 각각의 센서 조립체(1304)가 다른 센서 조립체(1304)와 동기화된 SAW들을 생성하도록 들어오는 RF 신호들을 전송하는 것을 조정할 수 있다. 추가의 실시예에서, 센서 디바이스(1300)는 센서 조립체(1304A 및 1304B)를 상세히 설명하는 이전에 설명된 예시적인 실시예들에 따라 작동하는 다수의 센서 쌍들을 포함할 수 있다.
[00108] 일부 실시예들에서, 제1 SAW 센서 조립체(1304A)와 제2 SAW 센서 조립체(1304B) 사이에 도파관이 배치된다. 일부 실시예들에서, 제1 SAW 센서 조립체(1304A) 및 제2 SAW 센서 조립체(1304B)는 단일 통합 디바이스의 일부이다. 일부 실시예들에서, SAW 센서 조립체들(1304A-B)의 정합 네트워크들 및/또는 안테나들은 통합 디바이스의 일부가 아니며, 대신에 개별 컴포넌트들이다. 일부 실시예들에서, 제1 SAW 센서 조립체(1304A)와 제2 SAW 센서 조립체(1304B) 사이에 배치된 도파관은 제1 및/또는 제2 SAW 센서 조립체들(1304A, 1304B)과 함께 통합 디바이스의 일부이다.
[00109] 일부 실시예들에서, 도 14에 도시된 바와 같이, 센서 디바이스(1400)는 적어도 압전 재료의 층을 갖는 기판(1402)의 표면 상에 배치된 다수의 센서 조립체들(1404)을 포함할 수 있다. 센서 디바이스(1400)는, 들어오는 RF 신호를 수신하고 다수의 SAW 센서 조립체들(1404B, 1404C, 1404D)에 의해 수신될 SAW들(1406)을 생성하도록 설계된 SAW 센서 조립체(1404A)를 포함할 수 있다. 센서 디바이스(1400)는, 다른 SAW 센서 조립체(1404A)로부터 SAW(1406A)를 수신하고 SAW와 연관된 진동식 전기 전위를 생성하고 생성된 진동식 전기 전위와 연관된 들어오는 RF 신호를 출력하도록 설계된 SAW 센서 조립체(1404B)를 포함할 수 있다. SAW 센서 조립체(1404B)는 또한 들어오는 RF 신호의 수신에 응답하여 SAW(1408)를 생성하도록 설계될 수 있다. 센서 디바이스는 다수의 SAW 센서 조립체들(1404A 및 1404B)로부터 SAW들(1408 및 1406B)을 수신하도록 설계된 SAW 센서 조립체(1404C)를 더 포함할 수 있다. SAW 센서 조립체(1404C)는 수신된 SAW들 각각에 대한 진동식 전기 전위들을 생성하고, 생성된 진동식 전기 전위들 각각과 연관된 나가는 RF 신호들을 출력할 수 있다. SAW 센서 조립체(1404C)는 또한 들어오는 RF 신호의 수신에 응답하여 SAW(1410)를 생성하도록 설계될 수 있다. 센서 디바이스는 다수의 SAW 센서 조립체들(1404C 및 1404A)로부터 SAW들(1410 및 1406C)을 수신하도록 설계된 SAW 센서 조립체(1404D)를 더 포함할 수 있다. SAW 센서 조립체(1404D)는 수신된 SAW들 각각에 대한 전기 전위들을 생성하고, 생성된 진동식 전기 전위들 각각과 연관된 나가는 RF 신호들을 출력할 수 있다.
[00110] 일부 실시예들에서, SAW 센서 조립체들(1404A-D) 중 하나 이상은 동일한 통합 디바이스의 일부이다. 일부 실시예들에서, SAW 센서 조립체(1404A)와 SAW 센서 조립체(1404D) 사이 그리고/또는 SAW 센서 조립체(1404A)와 SAW 센서 조립체(1404C) 사이와 같이, SAW 센서 조립체들(1404A-D) 중 하나 이상 사이에 도파관들이 배치된다. 도파관들은 실시예들에서 하나 이상의 SAW 센서 조립체들과 통합된 디바이스의 일부일 수 있다. 예를 들어, 도파관들은 SAW 센서 조립체들이 형성된 압전 재료 상에 형성된 평면 도체들일 수 있다.
[00111] 일부 실시예들에서, 도 11 내지 도 14에 도시된 실시예들의 조합들이 사용된다. 예를 들어, 센서 조립체들(1104, 1108, 1204, 1208, 1304 및 1404)은 들어오는 RF 신호들의 수신에 응답하여 압전 기판의 표면에 걸쳐 상이한 영역들에서 환경 조건들을 측정하기 위해 압전 기판의 표면 상에서 서로 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
[00112] 이전의 설명은 본 개시내용의 몇몇 실시예들의 양호한 이해를 제공하기 위해 특정 시스템들, 컴포넌트들, 방법들 등의 예들과 같은 다수의 특정 세부사항들을 기재한다. 그러나, 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들이 이러한 특정 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 잘-알려진 컴포넌트들 또는 방법들은 본 개시내용을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 상세히 설명되지 않거나 간단한 블록 다이어그램 포맷으로 제시된다. 따라서, 기재된 특정 세부사항들은 단지 예시일 뿐이다. 특정한 구현들은 이러한 예시적인 세부사항들과 다를 수 있으며, 여전히 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.
[00113] 본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는, 실시예와 관련하여 설명된 특정한 피처, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 장소들에서의 어구 "일 실시예" 또는 "실시예"의 출현들 모두는 반드시 동일한 실시예를 지칭할 필요는 없다. 부가적으로, 용어 "또는"은 배타적인 "또는" 보다는 포괄적인 "또는"을 의미하도록 의도된다. 용어 "약" 또는 "대략"이 본 명세서에서 사용될 때, 이는 제시된 공칭 값이 ±10% 내에서 정확하다는 것을 의미하도록 의도된다.
[00114] 본 명세서의 방법들의 동작들이 특정한 순서로 도시되고 설명되지만, 각각의 방법의 동작들의 순서는, 특정한 동작들이 역순으로 수행될 수 있거나, 또는 특정한 동작이 다른 동작들과 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 별개의 동작들의 명령들 또는 하위-동작들은 간헐적이고 그리고/또는 교번적인 방식으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 다수의 금속 결합 동작들이 단일 단계로서 수행된다.
[00115] 위의 설명은 제한이 아니라 예시적인 것으로 의도된다는 것을 이해한다. 위의 설명을 판독 및 이해할 시에, 많은 다른 실시예들이 당업자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시내용의 범위는, 첨부된 청구항들이 권리를 가지는 등가물들의 전체 범위와 함께 그러한 청구범위들을 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 센서 조립체로서,
    제1 RF 신호의 수신에 응답하여 제1 환경 조건을 측정하도록 구성된 제1 표면 탄성파(SAW) 센서를 포함하고,
    상기 제1 SAW 센서는,
    적어도 압전 재료의 층을 포함하는 제1 기판; 및
    상기 압전 재료 상에 형성된 제1 IDT(interdigitated transducer) ― 상기 제1 IDT는 제1 배열로 인터로킹(interlocking) 전도성 디지트(digit)들을 포함하는 2 개의 빗살형(comb-shaped) 전극들을 포함하고, 상기 제1 배열의 상기 인터로킹 전도성 디지트들은 상기 제1 IDT에 의해 수신된 상기 제1 RF 신호의 제1 신호 변조를 생성하고, 상기 제1 신호 변조는 상기 제1 SAW 센서를 식별함 ― 를 포함하는, 센서 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 RF 신호 또는 제2 RF 신호의 수신에 응답하여 상기 제1 환경 조건을 측정하도록 구성된 제2 SAW 센서를 더 포함하고,
    상기 제2 SAW 센서는, 상기 제1 기판의 상기 압전 재료 상에 또는 제2 기판 상에 형성된 제2 IDT ― 상기 제2 IDT는 제2 배열로 인터로킹 전도성 디지트들을 포함하는 2 개의 빗살형 전극들을 포함하고, 상기 제2 배열의 상기 인터로킹 전도성 디지트들은 상기 제2 IDT에 의해 수신된 상기 제1 RF 신호 또는 상기 제2 RF 신호의 제2 신호 변조를 생성하고, 상기 제2 신호 변조는 상기 제2 SAW 센서를 식별함 ― 를 포함하는, 센서 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 IDT의 상기 제2 배열은 서로 인접하게 배열된 상기 2 개의 빗살형 전극들 중 동일한 빗살형 전극으로부터의 적어도 2 개의 디지트들을 포함하는, 센서 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 SAW 센서는, 상기 제1 IDT에 통신 가능하게 결합되고 상기 압전 재료 상에 형성된 제1 복수의 SAW 반사기들을 더 포함하고, 상기 제1 복수의 SAW 반사기들은, 상기 제1 복수의 SAW 반사기들로부터 반사되어 상기 제1 IDT로 되돌아가는 제1 SAW가, 상기 제1 신호 변조와 조합될 때 상기 제1 SAW 센서를 식별하는 제2 신호 변조를 갖게 하는 제1 공간 배열을 갖는, 센서 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 RF 신호 또는 제2 RF 신호의 수신에 응답하여 상기 제1 환경 조건을 측정하도록 구성된 제2 SAW 센서를 더 포함하고,
    상기 제2 SAW 센서는,
    상기 제1 기판의 상기 압전 재료 상에 또는 제2 기판 상에 형성되는 제2 IDT; 및
    상기 제2 IDT에 통신 가능하게 결합되고 상기 압전 재료 상에 형성된 제2 복수의 SAW 반사기들 ― 상기 제2 복수의 SAW 반사기들은, 상기 제2 복수의 SAW 반사기들로부터 반사되어 상기 제2 IDT로 되돌아가는 제2 SAW가, 상기 제2 SAW 센서를 식별하는 제2 신호 변조를 갖게 하는 제2 공간 배열을 가짐 ― 을 포함하는, 센서 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배열은 상기 제1 RF 신호의 적어도 일부를 위상 시프트함으로써 상기 제1 신호 변조를 생성하는, 센서 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배열은 상기 제1 RF 신호의 적어도 일부를 주파수 시프트함으로써 상기 제1 신호 변조를 생성하는, 센서 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 SAW 센서는, 상기 제1 IDT 상에 배치된 제1 두께 또는 제1 재료 중 적어도 하나의 제1 유전체 코팅을 더 포함하며,
    상기 제1 IDT는 제1 기본 공진 주파수를 포함하고;
    상기 제1 두께 또는 상기 제1 재료 중 적어도 하나는 상기 제1 기본 공진 주파수의 제1 시프트와 연관되고; 그리고
    상기 제1 유전체 코팅을 갖는 상기 제1 IDT는 제1 조정된 공진 주파수를 갖는, 센서 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 RF 신호 또는 제2 RF 신호의 수신에 응답하여 상기 제1 환경 조건을 측정하도록 구성된 제2 SAW 센서 ― 상기 제2 SAW 센서는 상기 제1 기판의 상기 압전 재료 상에 또는 제2 기판 상에 형성된 제2 IDT를 포함함 ―; 및
    상기 제2 IDT 상에 배치된 제2 두께 또는 제2 재료 중 적어도 하나의 제2 유전체 코팅을 더 포함하고,
    상기 제2 IDT는 상기 제1 기본 공진 주파수 또는 제2 기본 공진 주파수를 포함하고;
    상기 제2 두께 또는 상기 제2 재료 중 적어도 하나는 상기 제2 기본 공진 주파수의 제2 시프트와 연관되고; 그리고
    상기 제2 유전체 코팅을 갖는 상기 제2 IDT는 제2 조정된 공진 주파수를 갖는, 센서 조립체.
  10. 센서 조립체로서,
    적어도 압전 재료의 층을 포함하는 기판 상에 배치된 제1 표면 탄성파(SAW) 센서 ― 상기 제1 SAW 센서는 제1 RF 신호의 수신에 응답하여 환경의 환경 조건을 측정하도록 구성됨 ― 를 포함하고,
    상기 제1 SAW 센서는,
    상기 압전 재료의 제1 영역 상에 형성된 제1 IDT(interdigitated transducer) ― 상기 제1 IDT는 상기 제1 RF 신호의 수신에 응답하여 상기 환경 조건에 기초하여 제1 SAW를 생성함 ―; 및
    상기 제1 IDT에 통신 가능하게 결합되고 상기 압전 기판의 제2 영역 상에 형성된 제1 복수의 SAW 반사기들을 포함하고;
    상기 제1 복수의 SAW 반사기들은, 상기 제1 복수의 SAW 반사기들로부터 반사되어 상기 제1 IDT로 되돌아가는 상기 제1 SAW가, 상기 제1 SAW 센서를 식별하는 제1 신호 변조를 갖게 하는 제1 공간 배열을 갖는, 센서 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 압전 재료 상에 배치된 제2 SAW 센서 ― 상기 제2 SAW 센서는 상기 제1 RF 신호 또는 제2 RF 신호의 수신에 응답하여 상기 환경의 상기 환경 조건을 측정하도록 구성됨 ― 를 더 포함하고,
    상기 제2 SAW 센서는,
    상기 압전 재료의 제3 영역 상에 형성된 제2 IDT ― 상기 제2 IDT는 상기 제1 RF 신호 또는 상기 제2 RF 신호의 수신에 응답하여 상기 환경 조건에 기초하여 제2 SAW를 생성함 ―; 및
    상기 제2 IDT에 통신 가능하게 결합되고 상기 압전 재료의 제4 영역 상에 형성된 제2 복수의 SAW 반사기들을 포함하고;
    상기 제2 복수의 SAW 반사기들은, 상기 제2 복수의 SAW 반사기들로부터 반사되어 상기 제2 IDT로 되돌아가는 상기 제2 SAW가, 상기 제2 SAW 센서를 식별하는 제2 신호 변조를 갖게 하는 제2 공간 배열을 갖는, 센서 조립체.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 SAW 반사기들의 제1 공간 배열은 상기 복수의 SAW 반사기들 중 제1 SAW 반사기와 상기 복수의 SAW 반사기들 중 제2 SAW 반사기 사이의 간격을 포함하여, 상기 제1 SAW 반사기로부터의 제1 반사된 SAW 및 상기 제2 SAW 반사기로부터의 제2 반사된 SAW가 서로 보강 간섭하는, 센서 조립체.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 SAW 반사기들의 제1 공간 배열은 상기 제1 RF 신호의 적어도 일부를 위상 시프트함으로써 상기 제1 신호 변조를 생성하는, 센서 조립체.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 SAW 반사기들의 제1 공간 배열은 상기 제1 SAW의 1/4 파장 또는 1/2 파장만큼 분리된 적어도 2 개의 반사기들을 포함하는, 센서 조립체.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 SAW 센서는, 상기 제1 IDT 상에 배치된 제1 두께 또는 제1 재료 중 적어도 하나의 제1 유전체 코팅을 더 포함하며,
    상기 제1 IDT는 제1 기본 공진 주파수를 포함하고;
    상기 제1 두께 또는 상기 제1 재료 중 적어도 하나는 상기 제1 기본 공진 주파수의 제1 시프트와 연관되고; 그리고
    상기 제1 유전체 코팅을 갖는 상기 제1 IDT는 제1 조정된 공진 주파수를 갖는, 센서 조립체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 SAW 센서는,
    상기 압전 재료의 제3 영역 상에 형성된 제2 IDT(interdigitated transducer); 및
    상기 제2 IDT 상에 배치된 제2 두께 또는 제2 재료 중 적어도 하나의 제2 유전체 코팅을 더 포함하고,
    상기 제2 IDT는 제2 기본 공진 주파수를 포함하고;
    상기 제2 두께 또는 상기 제2 재료 중 적어도 하나는 상기 제2 기본 공진 주파수의 제2 시프트와 연관되고; 그리고
    상기 제2 유전체 코팅을 갖는 상기 제2 IDT는 제2 조정된 공진 주파수를 갖는, 센서 조립체.
  17. 센서 조립체로서,
    제1 RF 신호의 수신에 응답하여 제1 환경 조건을 측정하도록 구성된 제1 표면 탄성파(SAW) 센서를 포함하고,
    상기 제1 SAW 센서는,
    적어도 압전 재료의 층을 포함하는 기판 상에 형성된 제1 IDT(interdigitated transducer) ― 상기 제1 IDT는 제1 기본 공진 주파수를 포함함 ―; 및
    상기 제1 IDT 상에 배치된 제1 두께 또는 제1 재료 중 적어도 하나의 제1 유전체 코팅 ― 상기 제1 두께 또는 상기 제1 재료 중 적어도 하나는 상기 제1 기본 공진 주파수의 제1 시프트와 연관되고, 상기 제1 유전체 코팅을 갖는 상기 제1 IDT는 제1 조정된 공진 주파수를 가짐 ― 을 포함하는, 센서 조립체.
  18. 제17항에 있어서,
    제2 RF 신호의 수신에 응답하여 상기 제1 환경 조건을 측정하도록 구성된 제2 SAW 센서를 더 포함하고,
    상기 제2 SAW 센서는,
    상기 기판 상에 또는 제2 기판 상에 형성된 제2 IDT(interdigitated transducer) ― 상기 제2 IDT는 상기 제1 기본 공진 주파수 또는 제2 기본 공진 주파수를 포함함 ―; 및
    상기 제2 IDT 상에 배치된 제2 두께 또는 제2 재료 중 적어도 하나의 제2 유전체 코팅 ― 상기 제2 두께 또는 상기 제2 재료 중 적어도 하나는 상기 제1 기본 공진 주파수 또는 상기 제2 기본 공진 주파수의 제2 시프트와 연관되고, 상기 제2 유전체 코팅을 갖는 상기 제2 IDT는 제2 조정된 공진 주파수를 가짐 ― 을 포함하는, 센서 조립체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 조정된 공진 주파수는 상기 제1 유전체 코팅을 갖는 상기 제1 SAW 센서가 상기 제2 유전체 코팅을 갖는 상기 제2 SAW 센서와 상이한 공진 주파수에서 동작하도록 상기 제2 조정된 공진 주파수와 상이한, 센서 조립체.
  20. 시스템으로서,
    프로세싱 챔버;
    상기 프로세싱 챔버 내에서 제1 RF 신호를 송신하고 상기 프로세싱 챔버 내로부터 전파되는 제2 RF 신호를 수신하는 하나 이상의 RF 안테나; 및
    상기 프로세싱 챔버 내에 배치된 센서 웨이퍼를 포함하고,
    상기 센서 웨이퍼는,
    적어도 압전 재료의 층; 및
    제1 통합 센서 조립체를 포함하고,
    상기 제1 통합 센서 조립체는,
    적어도 상기 압전 재료의 상기 층 상에 배치된 제1 표면 탄성파(SAW) 센서 ― 상기 제1 SAW 센서는 상기 제1 RF 신호의 수신에 응답하여 상기 프로세싱 챔버 내에 로케이팅(locate)된 환경의 제1 환경 조건을 측정하고 상기 측정된 환경 조건과 연관된 데이터를 갖는 상기 제2 RF 신호를 출력하도록 구성됨 ― 를 포함하고,
    상기 제1 SAW 센서는,
    상기 압전 재료의 제1 영역 상에 형성된 제1 IDT(interdigitated transducer) ― 상기 제1 IDT는 제1 공간 배열로 배치된 인터로킹 전도성 디지트들을 포함하는 2 개의 빗살형 전극들을 포함함 ―; 및
    상기 제1 IDT에 통신 가능하게 결합되고 상기 압전 기판의 제2 영역 상에 형성된 제1 복수의 SAW 반사기들 ― 상기 제1 복수의 SAW 반사기들은 제2 공간 배열을 가짐 ― 을 포함하고,
    상기 제1 공간 배열의 상기 인터로킹 전도성 디지트들 또는 상기 제2 공간 배열의 상기 제1 복수의 SAW 반사기들은 상기 제1 및 제2 RF 신호들의 제1 신호 변조를 생성하고, 상기 제1 신호 변조는 상기 제1 SAW 센서를 식별하는, 시스템.
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