TW202223384A - 表面聲波感測器組件 - Google Patents

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Abstract

一種感測器組件包括表面聲波(SAW)感測器。SAW感測器適用於回應於接收RF信號來量測第一環境狀況。SAW感測器包括具有一層壓電材料的基板。SAW感測器進一步包括在壓電材料上形成的叉指換能器(IDT)。IDT包括具有以第一佈置的互鎖導電叉指的兩個梳形電極。以第一佈置的互鎖導電叉指產生藉由第一IDT接收的RF信號的第一信號調變。第一信號調變識別第一SAW感測器。

Description

表面聲波感測器組件
本揭示的一些實施例通常係關於具有表面聲波(surface acoustic wave; SAW)感測器組件以量測環境的環境狀況的感測器裝置。
表面聲波(SAW)係平行於彈性材料的表面行進的聲波。SAW的一般數學論述首先由Lord Rayleigh在1855年報道，但在電子裝置中的應用直到1965年才被White及Voltmer利用壓電材料上的叉指換能器開發。SAW在電子裝置中使用，特別地RF/IF滤波器。從電能到機械能（以SAW的形式）的轉換經由使用壓電材料來實現。壓電材料係具有從機械應力產生內部電荷以及回應於所施加的電場在內部產生機械應變的能力的材料。SAW換能器經常用於壓電材料的表面上以將電能轉換為機械能（例如，SAW）以及將SAW轉換為電能。SAW裝置可使用電子部件中的SAW以提供多種不同功能，包括延遲線、滤波器、諧振器、相關器、轉換器、感測器、及類似者。SAW裝置可以在晶圓上設置以執行其相應功能。
本文描述的一些實施例涵蓋一種包括整合感測器組件的感測器裝置，該整合感測器組件具有在具有至少一層壓電材料的基板上設置的表面聲波(SAW)感測器。SAW感測器可適用於基於回應於接收入射射頻(radio frequency; RF)信號偵測SAW性質來量測環境狀況。SAW感測器可包括在壓電材料上形成的叉指換能器(interdigitated transducer; IDT)。IDT可回應於接收入射RF信號來基於環境狀況產生SAW。SAW感測器可包括與IDT通訊的一或多個SAW反射器。SAW感測器可包括另一IDT以接收SAW波並且產生出射RF信號。SAW感測器組件可進一步包括RF天線及匹配電路系統。匹配電路系統可連接到RF天線及IDT。SAW感測器、RF天線、及匹配電路系統可在壓電材料上彼此整合。
在另外實施例中，感測器組件可包括第二IDT，該第二IDT從第一IDT接收SAW並且產生與接收的SAW的聲頻相關聯的振蕩電勢。此振蕩電勢可包括與跨壓電基板或壓電層的表面的區域量測的環境狀況相關聯的資訊。感測器組件可包括第二RF天線及第二匹配電路系統以輸出與振蕩電勢相關聯的出射RF信號。
在示例實施例中，揭示了一種用於製造感測器裝置的方法。方法可包括藉由將第一導電結構沉積到具有至少一層壓電材料的基板上來製造整合感測器組件，其中第一導電結構形成射頻(RF)天線。方法可進一步包括將第二導電結構沉積到壓電材料上，其中第二導電結構形成連接到RF天線的匹配電路系統。方法可進一步包括將第三導電結構沉積到壓電材料上，其中第三導電結構形成連接到RF天線的叉指換能器(IDT)，其中IDT係表面聲波(SAW)感測器的部件。方法可進一步包括將第四導電結構沉積到壓電材料上，其中第四導電結構形成下列的至少一者：a)一或多個SAW反射器或b)第二IDT。在一些實施例中，第一導電結構、第二導電結構、第三導電結構、及/或第四導電結構可在單個沉積操作中一起形成。
在一些實施例中，感測器組件可包括適用於回應於接收入射RF信號來量測環境狀況的SAW感測器。SAW感測器可包括在基底基板上設置的至少一層壓電材料。SAW感測器可進一步包括在壓電基板上形成的第一IDT，其中第一IDT以基本諧振頻率操作。SAW感測器可包括具有與基本諧振頻率中的偏移相關聯的厚度或材料的介電塗層，其中具有介電塗層的第一IDT具有經調節的諧振頻率。
在示例實施例中，揭示了一種用於製造感測器組件的方法。方法可開始於藉由將導電層沉積到壓電基板上來製造SAW感測器，其中導電層形成SAW感測器的叉指換能器(IDT)。IDT具有基本諧振頻率，例如，基於在IDT中的叉指之間的節距。方法可以藉由在導電層上沉積具有材料厚度的介電塗層調諧IDT的諧振頻率來繼續，其中至少厚度或材料與基本諧振頻率中的偏移相關聯，其中具有介電塗層的IDT具有經調節的諧振頻率。
在其他實施例中，感測器組件可包括適用於回應於接收入射RF信號來量測環境狀況的一個或多個SAW感測器。第一SAW感測器可包括具有至少一層壓電材料的基板及在壓電材料上形成的第一IDT。第一IDT可包括兩個梳形電極，該等電極包含以第一佈置設置的互鎖導電叉指。以第一佈置的互鎖導電叉指產生藉由IDT接收的信號的信號調變。信號調變識別SAW感測器。
在其他實施例中，感測器組件可包括在具有至少一層壓電材料的基板上設置的SAW感測器。SAW可適用於回應於接收入射RF信號來量測環境的環境狀況。SAW感測器可包括在壓電材料上形成的IDT。IDT回應於接收入射RF信號來基於環境狀況產生SAW。SAW感測器可進一步包括具有一空間佈置的SAW反射器的集合，該空間佈置導致從SAW反射器反射的SAW從SAW反射器傳播回到IDT以具有識別SAW感測器的信號調變。
本揭示的實施例提供了包括SAW感測器組件的感測器裝置及用於製造SAW感測器組件的相關方法。SAW感測器組件可包括導電元件，諸如在具有至少一層壓電材料的基板上設置的天線、電路系統、及/或叉指換能器(IDT)。SAW感測器組件可例如在壓電基板上或在另一類型的基板上（諸如其上具有壓電層的半導體基板）形成。SAW感測器接收入射RF信號並且產生SAW以量測環境狀況，諸如環境（例如，壓電基板或壓電層的表面）的壓力及溫度。各個揭示的實施例提供了用於被動地量測環境狀況（例如，不具有主動裝置，諸如電源供應器）、在壓電基板或壓電層的表面區域上方進行量測、精細調諧SAW感測器、及/或在感測器組件的各個SAW感測器之間進行區分的方式。
各個實施例可為或採用具有感測器組件的裝置，該感測器組件包括在具有至少一層壓電材料的基板上（例如，在壓電基板上或在基板上設置的壓電層上）設置的SAW感測器，並且適用於回應於接收入射RF信號來量測環境的環境狀況。SAW感測器可包括在壓電材料的表面上設置的天線、匹配電路系統、及叉指換能器(IDT)。SAW感測器可產生SAW以在不使用主動電路系統（例如，藉由電池供電的CMOS裝置）的情況下量測環境狀況。天線、匹配電路系統、及叉指換能器可在壓電材料上彼此整合。
在一實例中，感測器裝置包括在壓電基板上設置有SAW感測器的整合感測器組件。SAW感測器可適用於回應於接收入射射頻(RF)信號來量測環境的環境狀況。SAW感測器可包括在壓電基板上形成的IDT。IDT可回應於接收入射RF信號來基於環境狀況（例如，具有取決於環境狀況的振幅、頻率、時間延遲、相位或波長的至少一者）產生SAW。SAW感測器可包括將SAW反射回到IDT的一或多個SAW反射器。IDT可隨後基於接收的反射的SAW來產生新的出射RF信號。例如，IDT可產生與反射的SAW的聲頻相關聯的振蕩電勢。此振蕩電勢可包括與跨壓電材料的表面的區域量測的環境狀況相關聯的資訊。SAW感測器組件可進一步包括附接到第一IDT的RF天線及匹配電路系統。匹配電路系統可連接到RF天線及第一IDT。SAW感測器、RF天線、及匹配電路系統可在壓電材料上彼此整合。
在一些實施例中，感測器組件可包括具有兩個IDT的SAW感測器，該等IDT藉由壓電基板或基板上的壓電層的表面分離。第一IDT可用於接收入射RF信號並且產生沿著壓電基板或壓電層的表面傳遞至另一IDT的SAW。另一IDT可接收SAW並且產生與SAW的聲頻相關聯的振蕩電勢。此振蕩電勢可包括與量測的環境狀況（例如，溫度、壓力、或類似者）相關聯的資訊，其中環境包括在IDT之間的區域。每個IDT可經由匹配電路系統耦接到RF天線。
在一實例中，除了或替代包括一或多個反射器，SAW感測器可包括兩個IDT（一者用於產生SAW並且另一者用於接收SAW及從其產生新的出射RF信號）。額外IDT產生與接收的SAW的聲頻相關聯的振蕩電勢。此振蕩電勢可包括與跨壓電材料（例如，壓電基板或壓電層）的表面的區域量測的環境狀況相關聯的資訊。在包括第二IDT的實施例中，SAW感測器組件可進一步包括用於輸出新的出射RF信號的第二RF天線及耦接到第二RF天線及額外IDT的第二匹配電路系統。第二RF天線及第二匹配電路系統可彼此整合並且與壓電材料上的SAW感測器、RF天線及匹配電路系統整合。
在示例實施例中，揭示了一種用於製造感測器裝置的方法。方法可包括藉由將第一導電結構沉積到具有至少一層壓電材料的基板上來製造整合感測器組件，其中第一導電結構形成射頻(RF)天線。方法可進一步包括將第二導電結構沉積到壓電材料上，其中第二導電結構形成連接到RF天線的匹配電路系統。方法可進一步包括將第三導電結構沉積到壓電材料上，其中第三導電結構形成連接到RF天線的叉指換能器(IDT)，其中IDT係表面聲波(SAW)感測器的部件。方法可進一步包括將第四導電結構沉積到壓電材料上，其中第四導電結構形成下列的至少一者：a)一或多個SAW反射器或b)第二IDT。在一些實施例中，第一導電結構、第二導電結構、第三導電結構、及/或第四導電結構在單個沉積操作中一起形成。或者，可執行多個沉積操作，其中每個沉積操作形成第一導電結構、第二導電結構、第三導電結構及第四導電結構的一或多者。在實施例中，此等導電結構可各自係平面導體。藉由製造在一個整合裝置中具有全部部件的感測器裝置使得能夠使用較小的感測器裝置，此繼而可以降低製造成本、時間、及減少所需的製造步驟的數量。
在實施例中，感測器組件包括具有以基本諧振頻率操作的壓電材料上設置的第一IDT的SAW感測器。第一IDT可包括具有與基本諧振頻率中的偏移相關聯的厚度及/或材料的介電塗層，其中具有介電塗層的第一IDT具有經調節的諧振頻率。在另外實施例中，感測器組件可包括各自具有IDT的各種SAW感測器，該等IDT具有導致每個相應IDT具有不同的調節的諧振頻率的不同厚度及/或材料的介電塗層。每個唯一頻率可允許讀取器接收藉由不同SAW感測器產生的出射RF信號並且在彼等出射RF信號之間進行區分。此使得能夠製造包括在相同的感測器晶圓上設置的多個（例如，5至20或更多個）SAW感測器的感測器晶圓。藉由感測器晶圓上的SAW感測器的每一者產生的信號可藉由讀取器接收。讀取器（或與其連接的控制器）可隨後基於此出射RF信號的頻率來決定哪個SAW感測器產生每個特定的出射RF信號。此使得偵測器及/或控制器能夠決定跨感測器晶圓的不同位置的不同環境狀況。
在示例實施例中，揭示了用於製造感測器組件的方法。方法可開始於藉由將導電層沉積到壓電基板上來製造SAW感測器，其中導電層形成SAW感測器的叉指換能器(IDT)。IDT具有基本諧振頻率，例如，基於在IDT中的叉指之間的節距。方法可以藉由在導電層上沉積具有材料厚度的介電塗層調諧IDT的諧振頻率來繼續，其中至少厚度或材料與基本諧振頻率中的偏移相關聯，其中具有介電塗層的IDT具有經調節的諧振頻率。
在一些實施例中，感測器組件具有包括IDT的SAW感測側器，該IDT具有在一佈置中包括互鎖導電叉指的兩個梳形電極。互鎖導電叉指的佈置可產生經過IDT傳遞的信號的信號調變。此信號調變可識別SAW感測器。此外、或在替代方案中，感測器組件可具有包括IDT及SAW反射器的集合的SAW感測器，該等SAW反射器具有導致反射的SAW具有識別SAW感測器的信號調變的空間佈置。
在一實例中，感測器組件可包括適用於回應於接收入射RF信號來量測環境狀況的多個SAW感測器。第一SAW感測器可包括壓電基板及在壓電基板上形成的第一IDT。第一IDT可包括兩個梳形電極，該等電極包含以第一佈置設置的互鎖導電叉指。以第一佈置的互鎖導電叉指產生藉由IDT接收的信號的信號調變。信號調變識別SAW感測器。第二SAW感測器可包括在壓電基板上（或在不同的壓電基板上）形成的第二IDT。第二IDT可包括兩個梳形電極，該等電極包含以第二佈置設置的互鎖導電叉指。以第二佈置的互鎖導電叉指產生藉由第二IDT接收的信號的第二信號調變。第二信號調變識別第二SAW感測器。因此，藉由第一及第二SAW感測器輸出的RF信號可基於其相關聯的信號調變來識別。此使得能夠製造包括在相同的感測器晶圓上設置的多個（例如，5至20或更多個）SAW感測器的感測器晶圓。藉由感測器晶圓上的SAW感測器的每一者產生的信號可藉由讀取器接收。讀取器（或與其連接的控制器）可隨後基於RF信號的頻率來決定哪個SAW感測器產生每個特定的RF信號。此使得偵測器及/或控制器能夠決定跨感測器晶圓的不同位置的不同環境狀況。
可結合上文揭示的實施例的任一者。例如，感測器晶圓可包括具有第一介電塗層、IDT的叉指的第一佈置及/或反射器的第一佈置的第一SAW感測器，及具有第二介電塗層、IDT的叉指的第二佈置、及/或反射器的第二佈置的第二SAW感測器。第一及第二SAW感測器可視情況各自係包括相應天線及匹配網路的相應整合感測器組件的部分。在一些實施例中，多個SAW感測器的整合感測器組件包括在共享的壓電基板或其上設置有壓電層的其他基板上。
此等及類似實施例提供了在感測器組件（諸如SAW感測器及包括在感測器晶圓上設置的一或多個SAW感測器的感測器晶圓）的製造及信號處理的領域中的多個優點及改進。此等優點包括SAW感測器組件的改進，諸如改進的SAW感測器效能、SAW感測器的更廣泛可用用途、在SAW感測器之間的增加的信號差異、及降低的SAW感測器的製造成本及製造複雜性。
例如，感測器效能可藉由使用被動電路系統（例如，SAW感測器）的感測器組件改進。被動電路系統藉由不限於主動裝置的規格限制來允許在更極端的位準（例如，高溫及高壓）下量測環境狀況。例如，SAW感測器的更廣泛可用用途可藉由使用耦接到唯一天線的IDT來實現。耦接到唯一天線的IDT可以用於藉由在跨壓電基板的廣泛區域設置的IDT之間發送SAW來跨更寬環境量測環境狀況。例如，在SAW感測器之間增加的信號差異可藉由利用SAW感測器產生感測器組件來實現，該等SAW感測器藉由施加具有唯一厚度或材料的介電塗層來調諧以在不同頻率下操作。替代地或另外地，SAW感測器可在穿過每個相應SAW感測器傳遞的信號上產生唯一信號調變。信號調變可使用IDT電極的互鎖導電叉指的佈置及/或SAW反射器的空間佈置產生。
第1圖示出了根據本揭示的態樣的示例處理系統100的簡化俯視圖。處理系統100包括複數個基板匣102（例如，前開式晶圓盒(front opening pod; FOUP)及側面儲存盒(side storage pod; SSP)）可與其耦接來用於將基板（例如，諸如矽晶圓的晶圓）傳遞到處理系統100中的工廠介面91。FOUP、SSP、及其他基板匣可一起在本文中稱為儲存位置。在一些實施例中，除了或替代待處理的晶圓，一或多個基板匣102還包括其上設置有或其中整合有SAW感測器組件的一或多個感測器晶圓110。感測器晶圓110的SAW感測器組件可用於量測環境的環境狀況（例如，溫度、壓力、或類似者）。例如，感測器晶圓110可用於量測一或多個處理腔室107及其他隔室及如將論述的腔室內的環境狀況。如將解釋，工廠介面91亦可使用用於傳遞待處理及/或已經處理的晶圓的相同功能將感測器晶圓110傳遞到處理系統100中並且傳遞出該處理系統。
處理系統100亦可包括可將工廠介面91耦接到相應站104a、104b的第一真空埠103a、103b，該等站可為例如除氣腔室及/或裝載閘。第二真空埠105a、105b可耦接到相應站104a、104b並且在站104a、104b與傳遞腔室106之間設置以促進將基板傳遞到傳遞腔室106中。傳遞腔室106包括在傳遞腔室106周圍設置並且與其耦接的多個處理腔室107（亦稱為處理腔室）。處理腔室107穿過相應埠108（諸如狹縫閥或類似者）耦接到傳遞腔室106。
處理腔室107可包括下列的一或多個：蝕刻腔室、沉積腔室（包括原子層沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、或其電漿增強的版本）、退火腔室、及/或類似者。處理腔室107可例如包括腔室部件，諸如噴頭或夾盤（例如，靜電夾盤）。
在各個實施例中，工廠介面91包括工廠介面機器人111。工廠介面機器人111可包括機械臂，該機械臂可為或包括選擇性順應性組裝機械臂(selective compliance assembly robot arm; SCARA)機器人，諸如2連桿SCARA機器人、3連桿SCARA機器人、4連桿SCARA機器人等等。工廠介面機器人111可在機械臂的端部上包括端效器。端效器可經構造為拾取及處置具體物體，諸如晶圓。工廠介面機器人111可經構造為在基板匣102（例如，FOUP及/或SSP）與站104a、104b（例如，其可為裝載閘）之間傳遞物體。
傳遞腔室106包括傳遞腔室機器人112。傳遞腔室機器人112可包括機械臂，其中在機械臂的端部處具有端效器。端效器可經構造為處置特定物體，諸如晶圓、邊緣環、環套組、及/或感測器晶圓110。在一些實施例中，傳遞腔室機器人112可為SCARA機器人，但與工廠介面機器人111相比可具有較少的連桿及/或較少的自由度。
處理系統可包括在處理腔室107中的一或多個RF天線129。在實施例中，RF天線129可在處理腔室107的壁上或內設置。在一些實施例中，RF天線可在腔室部件內設置。例如，RF天線129可在夾盤（例如，靜電夾盤）或處理腔室的噴頭內設置。一或多個RF天線129可額外或替代地在傳遞腔室106內、在裝載閘（例如，裝載閘104a、104b）內、在FI 101內及/或在匣102內設置。
RF天線129可通訊地耦接到感測器晶圓110上的SAW感測器組件。例如，RF信號可以從RF天線129發送到感測器晶圓110上的SAW感測器組件並且返回信號可以藉由SAW感測器組件產生並且藉由相同的RF天線或另一RF天線129來接收。返回信號可包括指示處理腔室、裝載閘、傳遞腔室等等（例如，在SAW感測器組件的表面上）內的環境的環境狀況的量測的資訊。RF天線可連接到收發機，該等收發機產生RF信號及/或接收RF信號。在一些實施例中，與處理腔室相關聯的一或多個RF天線連接到RF發射器並且與處理腔室相關聯的一或多個RF天線連接到RF接收器。感測器晶圓可能不包括任何電力部件（例如，任何電池），並且可替代地藉由RF天線129產生的接收的RF信號來供電。因此，感測器晶圓可為被動裝置。
控制器109可控制處理系統100的各個態樣並且可通訊地耦接到RF天線129。控制器109可為及/或包括計算裝置，諸如個人電腦、伺服器電腦、可程式設計邏輯控制器(programmable logic controller; PLC)、微控制器等等。控制器109可包括一或多個處理裝置，諸如微處理器、中央處理單元、或類似者。更特定地，處理裝置可為複雜指令集計算(complex instruction set computing; CISC)微處理器、精簡指令集計算(reduced instruction set computing; RISC)微處理器、極長指令字(very long instruction word; VLIW)微處理器、或實施其他指令集的處理器或實施指令集組合的處理器。處理裝置亦可為一或多個專用處理裝置，諸如特殊應用積體電路((application specific integrated circuit; ASIC)、場可程式化閘陣列(field programmable gate array; FPGA)、數位訊號處理器(digital signal processor; DSP)、網路處理器、或類似者。
儘管未示出，控制器109可包括資料儲存裝置（例如，一或多個磁碟驅動器及/或固態驅動器）、主記憶體、靜態記憶體、網路介面、及/或其他部件。控制器109可執行指令以執行本文描述的方法及/或實施例中的任何一或多個。指令可儲存在電腦可讀取儲存媒體上，該電腦可讀取儲存媒體可包括主記憶體、靜態記憶體、輔助儲存器及/或處理裝置（在執行指令期間）。例如，控制器109可執行指令以啟用在不同的儲存位置內定位的一或多個RF天線129、工廠介面91、裝載閘或站104a、104b、傳遞腔室106、及/或任何處理腔室107。控制器109可隨後接收藉由感測器晶圓110上的SAW感測器組件產生的返回RF信號並且可分析接收的RF信號。SAW感測器組件的每一者可經構造為量測特定環境性質，諸如壓力、溫度、電漿功率、等等，並且輸出指示特定環境性質的量測的RF信號。此外，在感測器晶圓上的多個不同的SAW感測器組件可經構造為量測不同的環境性質。控制器109可接受RF信號並且針對基於接收的RF信號量測的環境性質（或多個環境性質）決定量測值（例如，振幅、相位、頻率及/或時間延遲）。
在一些實施例中，單個感測器晶圓110包括多個SAW感測器組件，該等SAW感測器組件經調諧到不同頻率及/或經構造為執行信號的不同調變（例如，藉由執行相位偏移）。每個SAW感測器可與特定調變及/或頻率相關聯。各種接收的RF信號的不同頻率及/或調變可藉由控制器109用於唯一地識別產生相應RF信號的特定SAW感測器。因此，感測器晶圓可包括許多不同的SAW感測器，並且控制器109可基於RF信號的唯一佔據面積來唯一地決定哪個SAW感測器產生每個接收的RF信號。此使得控制器109能夠決定跨感測器晶圓110的環境分佈（例如，跨感測器晶圓110的局部壓力及/或溫度）。
第2圖係根據本揭示的態樣的包括整合的SAW感測器組件210的感測器裝置200（例如，感測器晶圓）的頂部透視圖。感測器裝置200包括基底基板202及整合到基底基板202的表面中的一或多個SAW感測器組件210A-D。SAW感測器組件210A-D可各自包括為整合裝置的部分的RF天線208A-D、匹配電路系統206A-D、及/或SAW感測器204A-D。或者，一或多個SAW感測器組件210A-D可包括連接到離散RF天線及分離的離散匹配電路系統的SAW感測器204A-D的整合部件，可包括整合SAW感測器204A-D及連接到分離的離散天線的匹配電路系統206A-D，及/或可包括整合SAW感測器204A-D及連接到分離的離散匹配電路系統的天線208A-D。在一些實施例中，感測器晶圓具有至少一層壓電材料並且包括其上形成的多個整合SAW感測器204A-D，並且視情況包括一或多個整合天線208A-D及/或其上設置的整合匹配電路系統206A-D。此等部件在下文參考第3A圖至第3B圖更詳細描述。
如第2圖所示，基底基板202可以係包含平坦表面的碟形結構（例如，晶圓）。在其他實施例中，基底基板202可形成為其他平坦形狀，該等形狀可以用於傳輸、沉積、及藉由處理系統（例如，第1圖的處理系統100）處理。基底基板202可由習知的晶圓基底基板（諸如矽）製成，並且可以包括壓電材料（諸如LiNbO 3、LiTaO 3、或La 3Ga 5SiO 14）或部分或完全藉由該壓電材料覆蓋。在一些實施例中，基底基板可由壓電材料完整地製成，而不具有習知的晶圓基底基板（例如，矽）。在一些實施例中，基底基板可包括壓電基板，包括或由壓電材料構成。
如第2圖所示，感測器裝置200包括整合到基底基板202的表面中及/或沉積到該表面上的多個SAW感測器組件210A-D。感測器裝置200可包括一或多個SAW感測器組件210A-D。儘管將四個感測器組件210A-D圖示為一實例，更多或更少感測器組件可包括在感測器裝置200中。SAW感測器組件210可以感測器陣列佈置，其中每個整合SAW感測器組件210量測基底基板202上的不同位置的環境狀況。在一些實施例中，每個SAW感測器組件在共用的壓電基板或其上形成有壓電層的其他基板上（例如，在相同晶圓上）形成。或者，一或多個SAW感測器組件可能已經在分離的壓電基板或具有壓電層的基板上形成以形成離散感測器組件（例如，可能已經連同其他SAW感測器組件一起在分離的壓電基板上形成，並且隨後經切割及封裝以形成離散的SAW感測器組件）。離散感測器組件可隨後安裝到基底基板202上。在此種實施例中，基底基板202可能或可能不係壓電材料。每個SAW感測器組件210A-D可以附接到基底基板202上的不同位置或在不同位置處設置。
如第2圖所示，SAW感測器組件210A-D各自包括RF天線208A-D、匹配電路系統206A-D、及SAW感測器204A-D。RF天線208A-D、匹配電路系統206A-D、及SAW感測器204A-D可各自包括平面導體。例如，RF天線208A-D、匹配電路系統206A-D、及SAW感測器204A-D可各自藉由針對每個導電元件沉積單個導電層形成（例如，一層用於IDT及/或反射器，一層用於天線，並且一層用於匹配網路）。在一些實施例中，RF天線208A-D、匹配電路系統206A-D、及SAW感測器204A-D（例如，包括一或多個IDT及/或一或多個反射器）可形成單個導電層，其中沉積每個元件可在單個微影步驟中一起執行。單個SAW感測器組件120A-D的RF天線208A-D、匹配電路系統206A-D、及/或SAW感測器204A-D可在基底基板202上（或在分離的壓電基板或材料上）彼此整合。此外，在一些實施例中，一些或全部SAW感測器組件120A-D（包括其SAW感測器、匹配網路及天線）在基底基板202上整合在一起。RF天線208A-D、匹配電路系統206A-D、及SAW感測器204A-D可包括如本文在其他實施例中論述的各種材料及構造。
在一些實施例中，感測器裝置200可包括在一或多個SAW感測器組件210之上設置的保護塗層或層。保護塗層可包括介電材料，該介電材料可具有高溫度抗性（例如，攝氏300-1000度）。可使用的介電塗層的實例包括Al 2O 3、AlN、Y 2O 3、Y 3Al 5O 12、基於釔的氧化物、氟化物及/或氧氟化物等等。
在一些實施例中，感測器裝置200包括在與SAW感測器組件210相對的基底基板202的後側上的層。在後側上的此層可包括或係金屬層。金屬層可用於最小化來自其他信號（例如，在其他腔室中的第1圖的RF天線129）的干擾並且可視情況提供增加的支撐，用於藉由夾盤（例如，靜電夾盤）固持感測器裝置200。
在一些實施例中，感測器裝置200可包括在SAW感測器204之上的基底基板的區域上方設置的屏蔽結構、或其部分。屏蔽結構可包括在基底基板202的區域之上的凹陷以允許跨基底基板202的表面傳播SAW。屏蔽結構可包括具有高溫抗性及/或高壓抗性的材料。在一些實施例中，材料係金屬，諸如不鏽鋼、鋁或鋁合金。在一些實施例中，材料係陶瓷，該陶瓷可為介電材料。在一些實施例中，屏蔽結構跨基底基板202的較大部分設置。例如，屏蔽結構可包括完全封閉感測器裝置200的覆蓋件。
在一些實施例中，如第2圖所示，SAW感測器組件210A-D可在基板的相同側面（例如，前側）上設置。然而，在其他實施例中，SAW感測器組件210A-D可在基板的前側及後側兩者上設置。例如，第一組SAW感測器組件（其可在第一諧振頻率下操作）可在基底基板202的第一側面上設置並且第二組SAW感測器（其可在第二諧振頻率下操作）可在基底基板202的第二側面上設置。
在一些實施例中，SAW感測器組件210A-D可緊靠彼此定位。在一些實施例中，SAW感測器組件可共同定位或共享元件（例如，第一SAW感測器組件的RF天線208A、匹配電路系統206A、及/或SAW感測器可為另一SAW感測器組件的部分）。在一個實施例中，第一IDT可鄰近第二IDT。第一IDT可產生藉由反射器反射回到第二IDT的SAW。在一個實施例中，SAW感測器（例如，204A）的SAW反射器可用於從第二SAW感測器組件反射SAW。在另一實例中，兩個SAW感測器組件可包括SAW感測器，該等SAW感測器可跨基板202的相同區域產生並且傳播SAW。在另一實例中，可形成SAW感測器組件，使得SAW感測器204的IDT鄰近彼此設置並且在兩個不同方向上傳播SAW。
第3A圖至第3B圖描繪了根據本揭示的態樣的SAW感測器組件300A-B的各個實施例。SAW感測器組件300可包括RF天線306A-B、匹配電路系統304A-B、及SAW感測器302A-B。例如，SAW感測器組件可在第2圖的感測器裝置200上使用。
RF天線306A-B可包括平面導體或耦接在一起的多個導電層以接收及/或發射RF信號。如本文所使用，耦接在一起的部件可直接耦接或間接耦接。例如，耦接到天線的IDT可直接耦接到天線或可經由在IDT與天線之間的匹配網路間接耦接到天線。RF天線306A-B可作為與特定RF範圍相關聯的滤波器操作。RF天線306A-B可包括諧振器天線（例如，諸如介電諧振器天線）、分形天線、或一些其他類型的天線。RF天線306A-B可為平坦結構或形成為實質上平坦或相對於基板表面齊平（例如，可為平面導體）。匹配電路系統304A-B耦接到RF天線306A-B及SAW感測器302A-B。匹配電路系統304A-B可包括電路部件的組合，諸如電阻器、電容器、及/或電感器以匹配RF天線306A-B的阻抗及/或負載。在實施例中，匹配電路系統304A-B可經設計為最小化在RF天線306A-B與SAW感測器302A-B之間的信號反射。每個SAW感測器302A-B經由相應匹配電路系統304A-B耦接到相應RF天線306A-B。如第3A圖至第3B圖所示，SAW感測器302A-B可包括叉指換能器(IDT) 310A-B。IDT 310A-B 包括彼此叉指的兩個梳形電極。IDT 310A-B可在壓電材料（例如，第2圖的基底基板202）上設置。IDT從匹配電路系統304接收入射信號（例如，交流(alternating current; AC)信號）並且基於信號在電極的導電叉指之間的間隙中產生電場。此電場在壓電材料的表面上產生SAW。
如第3A圖所示，SAW感測器302A可包括SAW反射器312A-B。藉由IDT 310產生的SAW沿著壓電材料的表面傳播到SAW反射器312A-B。SAW反射器312A-B可包括經設計為反射藉由IDT 310A產生的入射SAW的部分的導電材料（例如，平面導體）的條帶。SAW的此等反射部分可反射回到IDT 310A。IDT 310A可將如藉由多個反射器312A-B反射的反射SAW結合在一起以產生振蕩電勢。可將振蕩電勢發送到RF天線306。RF天線306輸出與振蕩電勢相關聯的出射RF信號，該出射RF信號可藉由RF信號接收裝置（例如，第1圖的RF天線129）接收。藉由IDT 310A產生的振蕩電勢包括指示在IDT 310與SAW反射器312之間設置的環境的環境狀況的資訊。環境狀況可藉由發送到SAW感測器組件300的RF信號及返回接收的RF信號的頻率改變指示。返回接收的信號可包括指示環境狀況的資訊。例如，針對給定溫度或壓力，壓電材料的長度將強化或抑制，從而導致可經校準到指定的溫度或壓力的信號的節距、相位、及總延遲改變。在一些實施例中，反射器可經空間佈置及校準，使得在RF信號之間的頻率改變與環境狀況改變（例如，溫度或壓力改變）相關聯。
在一些實施例中，SAW反射器312A-B可在IDT 310A的一個或多個側面上設置，如第3A圖所示。在一些實施例中，SAW反射器的距離以及厚度可在彼此之間變化。或者，SAW反射器可具有均勻的厚度及/或間隔。
如第3B圖所示，SAW感測器302B包括一系列延遲線314A-C。藉由IDT 310產生的SAW沿著壓電材料的表面傳播到延遲線314A-C。延遲線314A-C包括經設計為反射及/或延遲藉由IDT 310產生的SAW的導電材料（例如，平面導體）的條帶。延遲及反射的SAW返回到IDT 310並且組合在一起。反射的SAW的相對延遲建設性及破壞性地彼此干擾，此導致指示量測的環境狀況的振蕩電勢。可將振蕩電勢發送到RF天線306並且發送到另一裝置（例如，第1圖的RF天線129）。振蕩電勢包括指示在IDT 310與延遲線314之間的環境的環境狀況的資訊。環境狀況可藉由RF天線306發送的返回RF信號的頻率或反射的SAW的相對延遲的改變指示。在一些實施例中，反射器314A-C 可經空間佈置及校準，使得在第一組延遲線（例如，314A）與第二組延遲線（例如，314B）之間的相對延遲與量測的環境狀況（諸如溫度或壓力）相關聯。
在一些實施例中，SAW感測器302A-B包括第二IDT（未描繪）。第一IDT 310A-B可接收入射電氣信號並且產生與入射信號關聯的SAW。SAW可跨壓電材料行進並且藉由第二IDT接收。在一些實施例中，在到達第二IDT之前，SAW可經過壓電材料的表面上的導電元件（例如，延遲線314）傳遞。第二IDT可產生與接收的SAW相關聯的振蕩電勢。振蕩電勢可經由連接到第二IDT的匹配電路系統發送到附接到該匹配電路系統的RF天線。在基於接收的RF信號的第一振蕩電勢與藉由IDT基於接收的SAW產生的第二振蕩電勢之間的改變可指示量測的環境狀況。在一些實施例中，多個IDT可共享共用的RF天線及/或匹配網路。
在一些實施例中，RF天線306A-B、匹配電路系統304A-B、及包括IDT 310A-B的SAW感測器302A-B均在共用的壓電材料上整合在一起。如在其他實施例中進一步論述，SAW感測器組件300A-B可完全整合到壓電材料中，此可使得整個SAW感測器組件300A-B能夠在多個組裝步驟及分離的部件製造步驟中在基板（例如，晶圓）而非部件上製造在一起。製造在一個整合裝置中具有全部部件的感測器裝置使得能夠使用較小的感測器裝置，此繼而可以降低製造成本、時間、及減少所需的製造步驟的數量。此外，製造單個裝置使得能夠產生彼此相容的部件。此外，將消除匹配部件規格的低效。
第4圖係根據本揭示的態樣的用於製造SAW感測器組件的方法400的流程圖。在實施例中，方法400可實現以製造感測器裝置（例如，第1圖的感測器組件110）。
參考第4圖，於方塊410，導電結構在其上設置有至少一層壓電材料的基板上形成，從而在壓電材料上形成RF天線。RF天線可對應於先前提及的RF天線的任一者。壓電材料可為先前提及的壓電材料的任一者。形成第一導電結構可包括執行光阻劑沉積操作以在壓電材料上沉積光阻劑，執行圖案化操作（例如，利用微影裝置）以固化光阻劑的選擇部分，以及執行蝕刻操作（例如，在蝕刻腔室中）以蝕刻掉光阻劑的經固化部分及未固化部分。沉積製程（例如，原子層沉積、物理氣相沉積、化學氣相沉積等）可隨後執行（例如，在沉積腔室中）以在壓電材料及其上形成的光阻劑上沉積導電層（例如，金屬層）。選擇性蝕刻製程可隨後執行（例如，在蝕刻腔室中）以移除光阻劑及其上形成的導電材料，從而留下第一導電結構。
於方塊420，第二導電結構在壓電結構上形成，從而形成可具有到第一導電結構的電氣連接的匹配電路系統，該第一導電結構構成RF天線（例如，其可耦接到RF天線）。匹配電路系統可對應於先前提及的匹配電路系統。形成第二導電結構可包括執行光阻劑沉積操作以在壓電材料上沉積光阻劑，執行圖案化操作（例如，利用微影裝置）以固化光阻劑的選擇部分，以及執行蝕刻操作（例如，在蝕刻腔室中）以蝕刻掉光阻劑的經固化部分及未固化部分。沉積製程（例如，原子層沉積、物理氣相沉積、化學氣相沉積等）可隨後執行（例如，在沉積腔室中）以在壓電材料及其上形成的光阻劑上沉積導電層（例如，金屬層）。選擇性蝕刻製程可隨後執行（例如，在蝕刻腔室中）以移除光阻劑及其上形成的導電材料，從而留下第二導電結構。第二導電結構可與第一導電結構同時形成。因此，可執行一系列操作（例如，光阻劑沉積、微影、蝕刻、金屬沉積、蝕刻等製程）以同時或並行形成第一導電結構及第二導電結構兩者。
於方塊430，第三導電結構在壓電結構上形成，從而在壓電材料上形成叉指換能器(IDT)。IDT可耦接到RF天線及匹配電路系統。IDT可包括及在本揭示的其他實施例中揭示的IDT（例如，第3圖的IDT 310）的特徵構造。形成第三導電結構可包括執行光阻劑沉積操作以在壓電材料上沉積光阻劑，執行圖案化操作（例如，利用微影裝置）以固化光阻劑的選擇部分，以及執行蝕刻操作（例如，在蝕刻腔室中）以蝕刻掉光阻劑的經固化部分及未固化部分。沉積製程（例如，原子層沉積、物理氣相沉積、化學氣相沉積等）可隨後執行（例如，在沉積腔室中）以在壓電材料及其上形成的光阻劑上沉積導電層（例如，金屬層）。選擇性蝕刻製程可隨後執行（例如，在蝕刻腔室中）以移除光阻劑及其上形成的導電材料，從而留下第三導電結構。第三導電結構可與第一及/或第二導電結構同時形成。因此，可執行一系列操作（例如，光阻劑沉積、微影、蝕刻、金屬沉積、蝕刻等製程）以同時或並行形成第一導電結構、第二導電結構及第三導電結構。
於方塊440，第四導電結構在壓電材料上形成，從而形成下列的至少一者：a)一或多個SAW反射器或b)第二IDT電極。SAW反射器及第二IDT可藉由SAW可跨其傳播的壓電材料的跨距與IDT分離。此可導致第二IDT及/或反射器經由SAW通訊地耦接到第一IDT。SAW反射器可包括在本揭示的其他地方揭示的SAW反射器（例如，第3圖的SAW反射器312）的特徵及構造。第二IDT可包括在本揭示的其他地方揭示的IDT（例如，第3圖的IDT 310）的特徵及構造。形成第四導電結構可包括執行光阻劑沉積操作以在壓電材料上沉積光阻劑，執行圖案化操作（例如，利用微影裝置）以固化光阻劑的選擇部分，以及執行蝕刻操作（例如，在蝕刻腔室中）以蝕刻掉光阻劑的經固化部分及未固化部分。沉積製程（例如，原子層沉積、物理氣相沉積、化學氣相沉積等）可隨後執行（例如，在沉積腔室中）以在壓電材料及其上形成的光阻劑上沉積導電層（例如，金屬層）。選擇性蝕刻製程可隨後執行（例如，在蝕刻腔室中）以移除光阻劑及其上形成的導電材料，從而留下第四導電結構。第四導電結構可與第一、第二及/或第三導電結構同時形成。因此，可執行一系列操作（例如，光阻劑沉積、微影、蝕刻、金屬沉積、蝕刻等製程）以同時或並行形成第一導電結構、第二導電結構、第三導電結構及第四導電結構。
於方塊450，第五導電結構視情況在壓電材料上形成，從而在IDT之間形成一或多個波導。形成第五導電結構可包括執行光阻劑沉積操作以在壓電材料上沉積光阻劑，執行圖案化操作（例如，利用微影裝置）以固化光阻劑的選擇部分，以及執行蝕刻操作（例如，在蝕刻腔室中）以蝕刻掉光阻劑的經固化部分及未固化部分。沉積製程（例如，原子層沉積、物理氣相沉積、化學氣相沉積等）可隨後執行（例如，在沉積腔室中）以在壓電材料及其上形成的光阻劑上沉積導電層（例如，金屬層）。選擇性蝕刻製程可隨後執行（例如，在蝕刻腔室中）以移除光阻劑及其上形成的導電材料，從而留下第五導電結構。第五導電結構可與第一、第二、第三及/或第四導電結構同時形成。因此，可執行一系列操作（例如，光阻劑沉積、微影、蝕刻、金屬沉積、蝕刻等製程）以同時或並行形成第一導電結構、第二導電結構、第三導電結構、第四導電結構及第五導電結構。
在一些實施例中，形成RF天線、匹配電路系統、IDT、SAW反射器及/或波導的導電結構形成單個導電層。於方塊410、420、430、440及/或450的操作可一起執行，使得每個導電結構沉積在一起。或者，可分別形成一或多個層。
在一些實施例中，方法400可進一步包括在RF天線及/或匹配電路系統上沉積保護塗層。保護塗層可包括介電材料，該介電材料可為抗電漿的，具有高溫抗性及/或具有高壓抗性。可使用的介電塗層的實例包括Al 2O 3、AlN、Y 2O 3、Y 3Al 5O 12、基於釔的氧化物、氟化物及/或氟氧化物等等。
在一些實施例中，沉積保護層及保護塗層可使用原子層沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、或其電漿增強的版本來執行。
第5A圖至第5B圖係根據本揭示的態樣的其上設置有介電塗層530、540的SAW感測器500的各個實施例的頂部透視圖。SAW感測器500A-B包括IDT 520，該IDT具有在具有至少一層壓電材料的基底基板510上設置的兩個梳形叉指電極。SAW感測器進一步包括在IDT 520及基底基板510的頂部上設置的介電塗層530。SAW感測器500A-B可額外包括在基底基板510上與IDT 520間隔開的一或多個額外IDT及/或反射器。介電塗層530可額外塗佈額外的IDT及/或反射器及/或在IDT與額外IDT及/或反射器之間的基底基板510的區域。在其中整合SAW感測器組件亦包括RF天線及匹配網路的實施例中，RF天線及匹配網路亦可藉由介電塗層530塗佈。
在一些實施例中，IDT 520接收電氣信號（例如，交流信號）並且跨壓電材料的表面產生SAW。產生的SAW包括傳播速度及諧振頻率。SAW感測器的諧振頻率可以藉由施加介電塗層530來調節。介電塗層530可調節SAW的傳播速度，從而導致減小的諧振頻率。介電塗層530可包括薄的均勻介電層。可使用的介電塗層的實例包括Al 2O 3、AlN、Y 2O 3、Y 3Al 5O 12、基於釔的氧化物、氟化物及/或氟氧化物等等。
在一些實施例中，目標諧振頻率可以藉由決定SAW感測器的基本諧振頻率並且決定厚度及/或材料以塗佈與第一頻率偏移相關聯的SAW感測器的表面來達成，使得具有施加的頻率偏移的基本頻率導致目標諧振頻率。在一些實施例中，例如，如第5A圖所示，單個介電層（或第一材料及/或厚度的介電層）可施加到SAW感測器。然而，在其他實施例中，例如，如第5B圖所示，可施加相同或不同材料及/或厚度的多個介電層以調諧IDT 520的諧振頻率。例如，如圖所示，介電塗層530係第一層並且介電塗層540係第二層。或者，可使用單個介電塗層（具有一層），該介電塗層可具有與第5A圖中使用的介電塗層530不同的厚度及/或材料。
在一些實施例中，可根據第4圖的方法400及/或第8圖的方法800製造SAW感測器500A-B。
在一些實施例中，感測器資料處理及分析、影像處理演算法、產生一或多個訓練的機器學習模型的機器學習(machine learning; ML)演算法、深度ML演算法、及/或用於分析SAW感測器資料的其他信號處理演算法可以用於決定由於在SAW感測器的IDT的頂部上施加任何數量的各種材料及厚度的介電塗層的SAW感測器的諧振頻率偏移。此等模型、分析、及/或演算法可以用於計算、預測、及估計介電材料及厚度與給定SAW感測器的所得諧振頻率偏移的組合。此外或替代地，此種技術可與SAW感測器資料一起使用以設計可以緊靠地一起操作的多個SAW感測器，而不混淆此種SAW感測器的信號。在一些實施例中，訓練資料以訓練ML模型可藉由使用掃描裝置或其他類型的感測器或相機以量測SAW感測器的諧振頻率偏移來成像獲得，該等SAW感測器先前已經藉由指定的材料及厚度的介電材料塗佈。
可使用的一種類型的機器學習模型係人工神經網路，諸如深度神經網路。人工神經網路通常包括具有將特徵映射到期望輸出空間的分類器或迴歸層的特徵表示部件。例如，卷積神經網路(convolutional neural network; CNN)主管多層卷積滤波器。在頂部通常附加有多層辨認器的較低層處執行合併，並且可解決非線性，從而將由卷積層提取的頂部層特徵映射到決策（例如，分類輸出）。深度學習係使用多層非線性處理單元的級聯用於特徵提取及變換的一類機器學習演算法。每個連續層使用來自先前層的輸出作為輸入。深度神經網路可以受監督（例如，分類）及/或不受監督（例如，模式分析）方式學習。深度神經網路包括層階層，其中不同層學習對應於不同抽象位準的不同表示位準。在深度學習中，每個位準學習將其輸入資料變換為略微更抽象及複合表示。在影像識別應用中，例如，原始輸入可能係像素矩陣；第一表示層可提取像素並且編碼邊緣；第二層可構成並且編碼邊緣的佈置；第三層可編碼高位準形狀（例如，牙齒、嘴唇、牙齦等）；以及第四層可識別影像含有面部或定義影像中牙齒周圍的邊界框。值得注意的係，深度學習製程可以自己學習哪些特徵最佳地放置在其自有的哪個位準。「深度學習」中的「深度」指資料穿過其變換的層的數量。更精確地，深度學習系統具有實質信用指派路徑(credit assignment path; CAP)深度。CAP係從輸入到輸出的變換鏈。CAP描述了輸入與輸出之間的潛在因果關係。針對前饋神經網路，CAP的深度可能係網路深度並且可為隱藏層的數量加一。針對其中信號可穿過層傳播大於一次的遞歸神經網路，CAP深度潛在地不受限制。
在一個實施例中，神經網路使用訓練資料集訓練，該訓練資料集包括多個資料點，其中每個資料點包括SAW感測器構造（例如，包括具有特定指狀物佈置及/或特定反射器佈置的IDT）並且可包括具有已知的材料及/或厚度的特定壓電材料及/或介電塗層。每個訓練資料點可額外包括SAW屬性（諸如SAW頻率、相位、時間延遲等）或與SAW屬性相關聯。神經網路可使用訓練資料集訓練以接收SAW感測器構造的輸入及目標SAW屬性並且輸出具有特定材料及/或厚度的介電塗層的建議，當在SAW感測器上方沉積時，該材料及/或厚度將導致SAW感測器產生具有目標SAW屬性的SAW。
第6圖係根據本揭示的態樣的描繪SAW感測器的基本諧振頻率中的頻率偏移610的圖形600。第一峰606圖示不具有介電塗層的IDT，該介電塗層具有第一諧振頻率。第二峰608圖示具有介電塗層的IDT，該介電塗層具有第二諧振頻率。在峰之間的距離表示由於施加介電塗層的頻率偏移610。介電塗層可以用於調諧諧振頻率。由於介電塗層的厚度增加，頻率偏移610增加。在一些實施例中，介電塗層亦可保護SAW感測器不受極端環境狀況（例如，來自電漿環境、來自腐蝕性化學環境等等）影響。如第6圖所示，存在由介電塗層導致的信號強度減小612。在實施例中，介電塗層亦可防止SAW感測器過度暴露及來自環境的信號飽和。
第7圖係根據本揭示的態樣的感測器裝置700的頂部透視圖。感測器裝置700具有基底基板702並且包括在基底基板702上設置的SAW感測器組件704A-B。SAW感測器組件704A-B包括RF天線710、匹配電路系統708、及SAW感測器706A-B。包括RF天線710、匹配電路系統708、及SAW感測器706A-B的SAW感測器組件704A-B可包括在本文中其他地方揭示的SAW感測器的特徵及構造（例如，第2圖的基底基板202及SAW感測器組件210以及第3圖的方法300）。
如第7圖所示，SAW感測器706A-706B可在基底基板702的壓電材料上設置，該基底基板可附接到或沉積在基底基板702上。例如，SAW感測器706A-B的壓電基板可附接到矽晶圓。在其他實施例中，SAW感測器組件可完全整合到基底基板702中。例如，基底基板702可包括共用的壓電材料並且一或多個SAW感測器組件704A-B的RF天線710、匹配電路系統708、及SAW感測器706A-B可在共用的壓電材料上彼此整合。或者，RF天線710或匹配電路系統708的一或多個可為未整合到基底基板702中的離散裝置。
如第7圖所示，SAW感測器706A-B可各自包括在壓電材料上設置的IDT及覆蓋IDT的介電塗層。在一些實施例中，每個SAW感測器706A-B組件的介電塗層可包括相同的厚度及材料。在其他實施例中，針對每個SAW感測器組件704，介電塗層的厚度及/或材料可為唯一的。各個SAW感測器組件的唯一諧振頻率可以用於量測環境狀況並且將量測映射到特定SAW感測器及因此基底基板702上的位置。
在一些實施例中，介電塗層可覆蓋具有SAW感測器706A-B的SAW感測器組件704的一部分。然而，在其他實施例中，介電塗層可覆蓋包括RF天線710及匹配電路系統708的每個SAW感測器組件704的整體。
在一些實施例中，每個感測器組件可包括SAW感測器組件704，其中SAW感測器706A-B具有相同的基本諧振頻率。SAW感測器706A-B可經調諧以藉由將具有不同厚度及/或材料的介電塗層施加至每個SAW感測器7086A-B來藉由產生不同的諧振頻率偏移產生具有不同聲頻的SAW。例如，第一SAW感測器706A可具有第一介電塗層（具有第一厚度），並且第二SAW感測器706B可具有第二介電塗層（具有第二厚度）。
在一些實施例中，具有及/或不具有介電塗層（未描繪）的SAW感測器組件的組合可以在相同的基底基板702上組合為具有介電塗層的SAW感測器組件704。
第8圖係根據本揭示的態樣的用於製造SAW感測器組件的方法800的流程圖。
參考第8圖，於方塊810，處理系統可決定SAW感測器的當前RF諧振頻率範圍。SAW感測器可包括在本文中其他地方揭示的SAW感測器（例如，第5圖的SAW感測器500）的特徵及構造。
於方塊820，處理系統可決定SAW感測器的目標RF諧振頻率範圍。
於方塊830，處理系統可決定介電塗層材料或介電塗層厚度的至少一者，該介電塗層材料或介電塗層厚度將調諧信號傳播速度並且將當前RF諧振頻率範圍調節至目標RF諧振頻率範圍。在一個實施例中，將SAW感測器設計（及視情況目標SAW屬性）輸入到經訓練的機器學習模型中，該機器學習模型輸出針對介電塗層材料及/或介電塗層厚度的建議。在一些實施例中，處理系統決定將在SAW感測器上沉積的介電材料及層的組合。在一些實施例中，決定的材料及厚度係取決於SAW感測器規格（例如，表面積、最大厚度等）。
於方塊840，處理系統可在SAW感測器上方沉積介電塗層。介電塗層可具有於方塊830決定的介電塗層材料或介電塗層厚度的至少一者。
於方塊850，處理系統可決定諧振頻率是否在目標RF諧振頻率的閾值差內。處理系統可量測當前諧振頻率並且將結果與方塊820處決定的目標諧振頻率進行比較。若諧振頻率在閾值差內，則方法800可完成。然而，若諧振頻率不在目標頻率的閾值差內，則方法返回到方塊810並且重複方法的步驟以決定及沉積另一介電塗層。
第9A圖至第9C圖描繪了根據本揭示的態樣的SAW感測器的IDT 900A-B的電極佈置的各個實施例。IDT 900A-C各自包括具有在基板上以一佈置設置的互鎖叉指910A-C的兩個梳形電極，該基板具有至少一層壓電材料。
在一些實施例中，IDT 900A-C接收電氣信號（例如，RF信號）並且產生與接收的電氣信號相關聯的SAW。在另一實施例中，IDT 900A-C接收SAW並且產生與接收的SAW相關聯的電氣信號（例如，RF信號）。在任一情況下，電極的互鎖叉指910A-C的佈置可以在經過IDT 900A-C傳遞的任何信號內產生信號調變。
本揭示的實施例包括互鎖叉指910A-C的各種佈置。如第9A圖所示，例如，IDT 900A可包括交替互鎖叉指910A的第一佈置。此第一佈置可導致具有特定諧振頻率及/或相位的未調變信號920A。如第9B圖所示，例如，IDT 900B可包括互鎖叉指910B的第二佈置，該等互鎖叉指包括來自鄰近彼此佈置的相同電極的至少兩個叉指。此佈置可導致經調變的信號920B。在一些實施例中，經調變的信號920B可包括與未調變的信號920A相同的諧振頻率，但具有相位偏移或以其他方式修改的信號。如第9C圖中闡述，在互鎖指狀物之間的節距或間隔亦可經調節以產生具有經調節或經調變的頻率的經調變信號。
在一些實施例中，互鎖叉指（例如，910B）的佈置可導致識別IDT（例如，910B）的信號調變。例如，經調變信號（例如，920B）包括唯一的信號調變（例如，相位偏移930），該等信號調變用作對另外信號處理裝置（例如，第1圖的RF天線129）的識別符。在另外實例中，藉由SAW感測器產生的信號可包括識別可量測環境狀況的資訊以及識別SAW感測器的信號調變，該SAW感測器發送包含資訊的信號。
在一些實施例中，藉由互鎖叉指的佈置產生的信號調變可導致信號調變包含原始信號的相位偏移。例如，如第9B圖所示，互鎖叉指910B的佈置導致具有未調變信號的相同頻率的信號，其中在跨信號的各個位置處具有相位偏移930。在一些實施例中，經調變的信號包括與未調變的信號相同的頻率。
第9A圖至第9C圖中描繪的IDT 900A-C可為在本揭示的各個實施例中使用的IDT的子集或子部分。例如，藉由IDT 900A描繪的佈置可針對較長IDT重複。在另一實例中，第9B圖中描繪的IDT 900B可包括與描繪者相比更多的互鎖叉指，並且此等叉指可包括導致各個相位及/或頻率調變的各種佈置。例如，IDT 900B可與相位偏移信號脈衝相關聯，但當與其他子部分（未描繪）組合時產生由多個經調變脈衝構成的信號的信號調變，從而導致經調變信號。在一些實施例中，可組合藉由IDT 900A及IDT 900B描繪的佈置的組合以具有相位偏移區域及不具有調變的區域兩者。例如，IDT可包含交替子部分，該等子部分包括導致信號調變的IDT 900A及IDT 900B。此外，IDT可包含交替子部分，該等子部分包括導致信號調變的IDT 900A、IDT 900B及/或IDT 900C。
在一些實施例中，IDT 900A-C可為感測器裝置（例如，第2圖的感測器裝置200）的感測器組件（例如，第2圖的SAW感測器組件210）的SAW感測器（例如，第2圖的SAW感測器204）的部分。各個SAW感測器組件可跨基底基板（例如，晶圓）設置。每個SAW感測器組件可包括具有IDT的SAW感測器，該IDT具有數位互鎖叉指的唯一佈置。每個SAW感測器可量測環境狀況並且返回具有信號調變的信號中的資訊，該信號調變識別發送資訊的SAW感測器組件。可以瞭解，藉由具有唯一的信號調變，每個感測器可以在重疊或甚至相等的諧振頻率範圍內操作並且仍可與其他感測器不同。例如，因為發送與環境狀況相關聯的資訊的信號亦包括識別在基底基板的第一區域中定位的感測器的信號調變，量測的環境狀況可以映射到基底基板的第一區域。
在一些實施例中，互鎖叉指的佈置可與本揭示的其他實施例組合以識別感測器。例如，互鎖叉指910的佈置可與如關聯第10圖論述的SAW反射器1004的空間佈置組合。此可導致唯一地識別SAW感測器的另外的經調變信號。在另一實例中，互鎖叉指910的佈置可與如關聯第5圖論述的介電塗層530的應用組合。此可導致信號調變與唯一地識別SAW感測器的經調諧頻率組合。此等技術的組合可以增加可以一起放置在感測器晶圓上並且仍唯一地識別的SAW感測器的密度。
第10A圖至第10B圖描繪了根據本揭示的態樣的SAW感測器1000A-B的SAW反射器的各種空間佈置。SAW感測器1000A-B包括IDT 1002A-B及在壓電基板上或在其上設置有壓電層的基板（例如，半導體基板）上以空間佈置設置的SAW反射器1004A-D的一或多個集合。IDT 1002A-B經設計為接收電氣信號並且產生跨壓電基板或壓電層的壓電材料的表面傳播的SAW。產生的SAW藉由SAW反射器1004A-D反射並且返回到IDT 1002A-B。IDT 1002A-B產生與反射的SAW相關聯的新電勢。SAW反射器可以經空間佈置以將信號調變施加到反射的SAW波，該等SAW波返回到IDT 1002A-B。
如圖所示，單個IDT 1002A-B均基於接收的RF信號產生SAW，並且接收SAW的反射且從其產生新RF信號。在此種實施例中，SAW的產生及反射的SAW的接收在時間上偏移，使得在時間1接收RF信號並且在時間2產生新RF信號。在一些實施例（未圖示）中，兩個IDT側對側或鄰近彼此設置。第一IDT可接收RF信號且產生SAW，並且第二IDT可接收反射的SAW且產生新RF信號。在此種構造中，第一IDT及第二IDT可平行操作。因此，第二IDT可輸出新RF信號，同時第一IDT接收入射RF信號。
本揭示的實施例包括SAW反射器1004A-D的各種空間佈置。例如，如在SAW反射器1004A-B中圖示，SAW感測器可包括均勻地分佈的SAW反射器的集合。在另一實例中，SAW感測器可包括未均勻地分佈並且可唯一地隔開的SAW反射器的集合。在另一實例中，如在SAW反射器1004C-D中圖示，SAW感測器可包括分組在一起的SAW反射器的一或多個集合。在另一實例中，如在SAW反射器1004D中圖示，SAW感測器可包括以相異間隔分組的SAW反射器的一或多個集合。
在一些實施例中，SAW反射器1004A-D的空間佈置導致識別SAW感測器的信號調變。例如，在第10A圖至第10B圖中描繪的先前描述的實例的每一者可導致對每個SAW感測器唯一的信號調變。例如，由於當返回到IDT 1002A-B時反射的SAW的建設性及破壞性干擾，信號調變可導致相位改變、頻率改變、及/或信號延遲。
例如，在SAW反射器的組之間的間隔1010A-D可導致唯一信號調變。例如，在第10B圖中，將SAW反射器1004C分為第一組反射器1009A及第二組反射器1009B，並且將SAW反射器1004D分為第一組反射器1009C及第二組反射器1009D。在第一組1009A、1009C中的所有反射器具有第一節距或間隔，並且在第二組1009B、1009D中的所有反射器亦具有第一節距或間隔。第一間距或間隔可為例如近似SAW的一個波長的間隔。第一組1009A可藉由間隙或空間1010D與第二組1009B分離，該間隙或空間可能不係SAW的全部波長。類似地，第一組1009C可藉由間隙或空間1010D與第二組1009D分離。在一些實施例中，間隙或空間1010D可具有長度，該長度係四分之一波長、二分之一波長、四分之三波長、及一又四分之一波長、一又二分之一波長、一又四分之三波長、二又四分之一波長、二又二分之一波長、二又四分之三波長等等。在另外實例中，SAW反射器1004A-D的空間分佈可包括在SAW反射器之間的二分之一及/或四分之一波長間隔。在一些實施例中，SAW反射器以組佈置，其中第一組SAW反射器可從第二組SAW反射器偏移例如達二分之一波長或四分之一波長。在一個實施例中，第一組SAW反射器的每個SAW反射器與該組的一或多個最近SAW反射器隔開達一間隔，該間隔可對應於SAW的波長。此外，第二組SAW反射器的每個SAW反射器可與來自該組的一或多個最近SAW反射器隔開一間隔，該間隔可對應於SAW的波長。在一些實施例中，二分之一波長、四分之一波長及/或全部波長間隔的組合可用於產生唯一信號調變，該信號調變可識別SAW感測器1000A-B。在一些實施例中，SAW感測器1000A-B可為感測器裝置（例如，第2圖的感測器裝置200）的感測器組件（例如，第2圖的SAW感測器組件210）的部分。各個SAW感測器組件可跨各自包括SAW感測器的基底基板（例如，晶圓）設置，該SAW感測器具有IDT及以唯一空間佈置設置的SAW反射器的集合。每個SAW感測器可量測環境狀況並且返回具有信號調變的信號中的資訊，該信號調變識別發送資訊的SAW感測器組件。可以瞭解，藉由具有唯一的信號調變，每個感測器可以在重疊或甚至相等的諧振頻率範圍內操作並且仍可與其他感測器區分。例如，因為發送與環境狀況相關聯的資訊的信號亦包括識別在基底基板的第一區域中定位的感測器的信號調變，量測的環境狀況可以映射到基底基板的第一區域。
在一些實施例中，SAW反射器的空間佈置可與本揭示的其他實施例組合以識別SAW感測器。例如，如關聯第9圖論述，SAW感測器的SAW反射器1004A-D的唯一空間佈置可與IDT的互鎖叉指910的唯一佈置組合。此可導致唯一地識別SAW感測器的另一經調變信號。在另一實例中，SAW反射器1004的唯一空間佈置可與如關聯第5圖論述的施加的介電塗層530組合。此可導致信號調變與唯一地識別SAW感測器的經調諧頻率組合。
第11圖至第14圖係根據本揭示的態樣的感測器裝置1100-1400的各個實施例的頂部透視圖。感測器裝置包括具有至少一層壓電材料的基板1102-1402（例如，壓電基板或其上設置有壓電層的半導體基板）及SAW感測器組件1104-1404及1108-1208，該等SAW感測器組件經設計為接收及/或發送與使用SAW 1106-1406量測環境的環境狀況相關聯的RF信號。感測器組件可包括RF天線、匹配電路系統、及具有IDT的SAW感測器。感測器組件可包括在本文中其他地方揭示的SAW感測器組件（例如，感測器裝置200）的特徵及構造。以下示例性實施例揭示了在多個感測器組件之間發送SAW以量測在多個感測器組件之間的壓電材料的表面上的區域中的環境狀況的各種構造。
在一些實施例中，例如，如第11圖所示，感測器裝置1100可包括第一SAW感測器組件1104A，該SAW感測器組件經設計為接收入射RF信號並且產生跨基板1102的表面傳播的SAW 1106A，該基板可為壓電基板或其上設置有壓電層的基板。SAW 1106藉由第二SAW感測器組件1108A接收，該等SAW感測器組件經設計為產生與接收的SAW 1106A相關聯的電勢並且輸出與電勢相關聯的出射RF信號，其中出射RF信號輸出包括指示在第一SAW感測器組件1104A與第二SAW感測器組件1108A之間的環境的環境狀況的資訊。在一些實施例中，波導在第一SAW感測器組件1104A與第二SAW感測器組件1108A之間設置。波導可以維持在第一SAW感測器組件1104A與第二SAW感測器組件1108A之間傳播的SAW。在一些實施例中，第一SAW感測器組件1104A及第二SAW感測器組件1108A係單個整合裝置的部分。在一些實施例中，SAW感測器組件1104A、1108A的匹配網路及/或天線不係整合裝置的部分，而是替代地為離散部件。在一些實施例中，在第一SAW感測器組件1104A與第二SAW感測器組件1108A之間設置的波導連同第一及/或第二SAW感測器組件1104A、1108A一起係整合裝置的部分。在另外的實施例中，感測器裝置可包括第一組SAW感測器組件1104，該等SAW感測器各自產生藉由第二組SAW感測器組件1108接收的SAW 1106。在實施例中，SAW感測器組件的每一者可為單個整合裝置的部分。在一些實施例中，波導在一或多個相應對的第一SAW感測器組件1104A-D與第二SAW感測器組件1108A-D之間設置。
在一些實施例中，例如，如第12圖所示，感測器裝置1200可包括一組SAW產生感測器組件1204，該等SAW產生感測器組件經設計為接收入射RF信號並且產生跨基板1202的表面傳播的SAW 1206，該基板可為壓電基板或具有壓電層的基板。感測器裝置1200亦可包括SAW接收感測器組件1208，該SAW接收感測器組件經設計為接收藉由該組SAW產生感測器組件1204產生的SAW 1206。SAW接收感測器組件1208可經設計為產生與藉由SAW產生感測器組件1204產生的SAW 1206的每一者相關聯的振蕩電勢。SAW接收感測器組件1208根據每個振蕩電勢輸出出射RF信號，其中每個RF信號包括指示在SAW接收感測器組件1208與相關聯的SAW產生感測器組件（例如，1204A）之間設置的環境的環境狀況的資訊。在一些實施例中，第一波導可在SAW產生感測器組件1208與第一感測器組件1204A之間設置，並且第二波導可在SAW產生組件1208與第二SAW感測器組件1204B之間設置。在一些實施例中，第一SAW感測器組件1204A、第二SAW感測器組件1204B及SAW接收感測器組件1208係單個整合裝置的部分。在一些實施例中，SAW感測器組件1204A、1204B、1208的匹配網路及/或天線不係整合裝置的部分，而是替代地為離散部件。在一些實施例中，在第一SAW感測器組件1204A與SAW接收感測器組件1208之間設置的第一波導及在第二SAW感測器組件1204B與SAW接收感測器組件1208之間設置的第二波導連同第一SAW感測器組件1204A、第二SAW感測器組件1204B及/或SAW接收感測器組件1208一起係整合裝置的部分。在另外的實施例中，感測器裝置1200可包括多組SAW產生感測器組件（例如，1204）及多個SAW接收感測器組件（例如，1208）以接收藉由每組SAW產生感測器組件產生的SAW（例如，1206）。
在一些實施例中，例如，如第13圖所示，感測器裝置1300可包括兩個感測器組件1304A及1304B，各自在壓電基板1302（或其上設置有壓電層的基板）上設置。每個感測器組件1304A及1304B可接收入射RF信號並且產生與接收的入射RF信號相關聯的SAW 1306。藉由每個信號產生的SAW 1306藉由其他感測器組件接收。例如，藉由第一感測器組件1304A產生的SAW 1306藉由第二感測器組件1304B接收並且藉由第二感測器組件1304B產生的SAW 1306藉由第一感測器組件1304A接收。每個感測器組件1304可產生與藉由每個感測器組件1304接收的對應SAW 1306相關聯的振蕩電勢。每個感測器組件1304可根據每個振蕩電勢輸出出射RF信號，其中每個出射RF信號包括指示在兩個感測器組件1304A及1304B之間設置的環境的環境狀況的資訊。在另外的實施例中，處理系統（例如，第1圖的處理系統100）可協調發送入射RF信號，使得感測器組件交替SAW產生及振蕩電勢產生的角色。在不同實施例中，處理系統可協調發送入射RF信號，使得每個感測器組件1304與其他感測器組件1304同步地產生SAW。在另外的實施例中，感測器裝置1300可包括多對感測器，該感測器根據詳述感測器組件1304A及1304B的先前描述的示例性實施例操作。
在一些實施例中，波導在第一SAW感測器組件1304A與第二SAW感測器組件1304B之間設置。在一些實施例中，第一SAW感測器組件1304A及第二SAW感測器組件1304B係單個整合裝置的部分。在一些實施例中，SAW感測器組件1304A-B的匹配網路及/或天線不係整合裝置的部分，而是替代地為離散部件。在一些實施例中，在第一SAW感測器組件1304A與第二SAW感測器組件1304B之間設置的波導連同第一及/或第二SAW感測器組件1304A、1304B一起係整合裝置的部分。
在一些實施例中，如第14圖所示，感測器裝置1400可包括在具有至少一層壓電材料的基板1402的表面上設置的多個感測器組件1404。感測器裝置1400可包括SAW感測器組件1404A，該SAW感測器組件經設計為接收入射RF信號並且產生將藉由多個SAW感測器組件1404B、1404C、及1404D接收的SAW 1406。感測器裝置1400可包括SAW感測器組件1404B，該SAW感測器組件經設計為從另一SAW感測器組件1404A接收SAW 1406A並且產生與SAW相關聯的振蕩電勢且輸出與產生的振蕩電勢相關聯的入射RF信號。SAW感測器組件1404B亦可經設計為回應於接收入射RF信號來產生SAW 1408。感測器裝置可進一步包括SAW感測器組件1404C，該SAW感測器組件經設計為從多個SAW感測器組件1404A及1404B接收SAW 1408及1406B。SAW感測器組件1404C可針對接收的SAW的每一者產生振蕩電勢並且輸出與產生的振蕩電勢的每一者相關聯的出射RF信號。SAW感測器組件1404C亦可經設計為回應於接收入射RF信號來產生SAW 1410。感測器裝置可進一步包括SAW感測器組件1404D，該SAW感測器組件經設計為從多個SAW感測器組件1404C及1404A接收SAW 1410及1406C。SAW感測器組件1404D可針對接收的SAW的每一者產生電勢並且輸出與產生的振蕩電勢的每一者相關聯的出射RF信號。
在一些實施例中，一或多個SAW感測器組件1404A-D係相同整合裝置的部分。在一些實施例中，波導在一或多個SAW感測器組件1404A-D之間設置，諸如在SAW感測器組件1404A與SAW感測器組件1404D之間及/或在SAW感測器組件1404A與SAW感測器組件1404C之間。在實施例中，波導可為具有一或多個SAW感測器組件的整合裝置的部分。例如，波導可為在壓電材料上形成的平面導體，其上形成SAW感測器組件。
在一些實施例中，使用第11圖至第14圖所示的實施例的組合。例如，感測器組件1104、1108、1204、1208、1304、及1404可以彼此的任何組合在壓電基板的表面上使用以回應於接收入射RF信號來在跨壓電基板的表面的不同區域處量測環境狀況。
前述描述闡述了數個具體細節，諸如具體系統、部件、方法等等的實例，以便提供對本揭示的若干實施例的良好理解。然而，熟習此項技術者將顯而易見，本揭示的至少一些實施例可在沒有此等具體細節的情況下實踐。在其他實例中，熟知的部件或方法未詳細描述並且以簡單的方塊圖格式提供，以便避免不必要地混淆本揭示。因此，闡述的具體細節僅係示例性的。特定實施方式可從此等示例性細節改變並且仍預期在本揭示的範疇內。
在整個此說明書中提及「一個實施例」或「一實施例」意指結合實施例描述的特定特徵、結構、或特性包括在至少一個實施例中。因此，在整個此說明書的各個位置中出現片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」不必皆指相同實施例。另外，術語「或」意欲意味著包括性「或」而非排除性「或」。當在本文中使用術語「約」或「近似」時，這意欲意味著所提供的標稱值在±10%內為精確的。
儘管以特定次序圖示及描述本文的方法的操作，每個方法的操作次序可改變，使得某些操作可以逆向次序執行，或使得某些操作可至少部分與其他操作同時執行。在另一實施例中，不同操作的指令或子操作可以間歇及/或交替方式。在一個實施例中，將多個金屬結合操作執行為單個步驟。
將理解，以上描述意欲為說明性而非限制性的。在讀取及理解以上描述之後，眾多其他實施例將對熟習此項技術者顯而易見。由此，本揭示的範疇應當參考隨附申請專利範圍連同此種申請專利範圍所賦予的等效物的全部範疇來確定。
100:處理系統 101:FI 102:基板匣 103a:第一真空埠 103b:第一真空埠 104a:站 104b:站 105a:第二真空埠 105b:第二真空埠 106:傳遞腔室 107:處理腔室 108:埠 109:控制器 110:感測器晶圓 111:工廠介面機器人 112:傳遞腔室機器人 129:RF天線 200:感測器裝置 202:基底基板 204A:SAW感測器 204B:SAW感測器 204C:SAW感測器 204D:SAW感測器 206A:匹配電路系統 206B:匹配電路系統 206C:匹配電路系統 206D:匹配電路系統 208A:RF天線 208B:RF天線 208C:RF天線 208D:RF天線 210A:SAW感測器組件 210B:SAW感測器組件 210C:SAW感測器組件 210D:SAW感測器組件 300A:SAW感測器組件 300B:SAW感測器組件 302A:SAW感測器 302B:SAW感測器 304A:匹配電路系統 304B:匹配電路系統 306A:RF天線 306B:RF天線 310A:叉指換能器(IDT) 310B:叉指換能器(IDT) 312A:SAW反射器 312B:SAW反射器 314A:延遲線 314B:延遲線 314C:延遲線 400:方法 410:操作 420:操作 430:操作 440:操作 450:操作 500A:SAW感測器 510:基底基板 520:IDT 530:介電塗層 540:介電塗層 600:圖形 606:第一峰 608:第二峰 610:頻率偏移 612:信號強度減小 700:感測器裝置 702:基底基板 704A:SAW感測器組件 704B:SAW感測器組件 706A:SAW感測器 706B:SAW感測器 708:匹配電路系統 710:RF天線 800:方法 810:操作 820:操作 830:操作 840:操作 850:操作 900A:IDT 900B:IDT 900C:IDT 910A:互鎖叉指 910B:互鎖叉指 910C:互鎖叉指 920A:未調變信號 920B:經調變的信號 930:相位偏移 1000A:SAW感測器 1000B:SAW感測器 1002A:IDT 1002B:IDT 1004A:SAW反射器 1004B:SAW反射器 1004C:SAW反射器 1004D:SAW反射器 1009A:第一組反射器 1009B:第二組反射器 1009C:第一組反射器 1009D:第二組反射器 1010D:間隙或空間 1100:感測器裝置 1102:基板 1104A:第一SAW感測器組件 1106A:SAW 1108A:第二SAW感測器組件 1200:感測器裝置 1202:基板 1204A:第一感測器組件 1204B:第二SAW感測器組件 1208:SAW接收感測器組件 1300:感測器裝置 1302:壓電基板 1304A:感測器組件 1304B:感測器組件 1306:SAW 1400:感測器裝置 1402:基板 1404A:SAW感測器組件 1404B:SAW感測器組件 1404C:SAW感測器組件 1404D:SAW感測器組件 1406A:SAW 1406B:SAW 1406C:SAW 1408:SAW 1410:SAW SSP:側面儲存盒
本揭示在附圖的圖式中藉由實例示出並且不作限制，在附圖中相同參考指示類似元件。應當注意，在本揭示中，對「一(an)」或「一個(one)」實施例的不同參考並非必須係相同實施例，並且此種參考意味著至少一個。
第1圖示出了根據本揭示的態樣的示例處理系統的簡化俯視圖。
第2圖係根據本揭示的態樣的包括整合SAW感測器組件的感測器裝置的頂部透視圖。
第3A圖至第3B圖描繪了根據本揭示的態樣的SAW感測器組件的各個實施例。
第4圖係根據本揭示的態樣的用於製造SAW感測器組件的方法的流程圖。
第5A圖至第5B圖係根據本揭示的態樣的具有介電塗層的SAW感測器的各個實施例的頂部透視圖。
第6圖係根據本揭示的態樣的描繪SAW感測器的基本諧振頻率中的頻率偏移的圖形。
第7圖係根據本揭示的態樣的感測器裝置的頂部透視圖。
第8圖係根據本揭示的態樣的用於製造SAW感測器組件的方法的流程圖。
第9A圖至第9C圖描繪了根據本揭示的態樣的SAW感測器的IDT的電極佈置的各個實施例。
第10A圖至第10B圖描繪了根據本揭示的態樣的SAW感測器的SAW反射器的各種空間佈置。
第11圖至第14圖係根據本揭示的態樣的感測器裝置的各個實施例的頂部透視圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200:感測器裝置
202:基底基板
204A:SAW感測器
204B:SAW感測器
204C:SAW感測器
204D:SAW感測器
206A:匹配電路系統
206B:匹配電路系統
206C:匹配電路系統
206D:匹配電路系統
208A:RF天線
208B:RF天線
208C:RF天線
208D:RF天線
210A:SAW感測器組件
210B:SAW感測器組件
210C:SAW感測器組件
210D:SAW感測器組件

Claims (20)

  1. 一種感測器組件，包含： 一第一表面聲波(SAW)感測器，適用於回應於接收一第一RF信號來量測一第一環境狀況，該第一SAW感測器包含： 一第一基板，包含至少一層一壓電材料；以及 一第一叉指換能器(IDT)，在該壓電材料上形成，該第一IDT包含兩個梳形電極，該等電極包含以一第一佈置的互鎖導電叉指，其中以該第一佈置的該等互鎖導電叉指產生藉由該第一IDT接收的該第一RF信號的一第一信號調變，其中該第一信號調變識別該第一SAW感測器。
  2. 如請求項1所述之感測器組件，進一步包含： 一第二SAW感測器，適用於回應於接收該第一RF信號或一第二RF信號來量測該第一環境狀況，該第二SAW感測器包含： 一第二IDT，在該第一基板的該壓電材料上或在一第二基板上形成，該第二IDT包含兩個梳形電極，該等電極包含以一第二佈置的互鎖導電叉指，其中以該第二佈置的該等互鎖導電叉指產生藉由該第二IDT接收的該第一RF信號或該第二RF信號的一第二信號調變，其中該第二信號調變識別該第二SAW感測器。
  3. 如請求項2所述之感測器組件，其中該第二IDT的該第二佈置包含來自鄰近彼此佈置的該等兩個梳形電極的該相同梳形電極的至少兩個叉指。
  4. 如請求項1所述之感測器組件，其中該第一SAW感測器進一步包含通訊地耦接到該第一IDT並且在該壓電材料上形成的第一複數個SAW反射器，其中該第一複數個SAW反射器具有導致從該第一複數個SAW反射器反射並且回到該第一IDT的該第一SAW具有一第二信號調變的一第一空間佈置，當與該第一信號調變組合時，該第二信號調變識別該第一SAW感測器。
  5. 如請求項4所述之感測器組件，進一步包含： 一第二SAW感測器，適用於回應於接收該第一RF信號或一第二RF信號來量測該第一環境狀況，該第二SAW感測器包含： 一第二IDT，在該第一基板的該壓電材料上或在一第二基板上形成；以及 第二複數個SAW反射器，通訊地耦接到該第二IDT並且在該壓電材料上形成，其中該第二複數個SAW反射器具有導致從該第二複數個SAW反射器反射並且回到該第二IDT的該第二SAW具有識別該第二SAW感測器的一第二信號調變的一第二空間佈置。
  6. 如請求項1所述之感測器組件，其中該第一佈置藉由相位偏移該第一RF信號的至少一部分來產生該第一信號調變。
  7. 如請求項1所述之感測器組件，其中該第一佈置藉由頻率偏移該第一RF信號的至少一部分來產生該第一信號調變。
  8. 如請求項1所述之感測器組件，其中該第一SAW感測器進一步包含： 在該第一IDT上設置的一第一厚度或一第一材料的至少一者的一第一介電塗層，其中： 該第一IDT包含一第一基本諧振頻率； 該第一厚度或該第一材料的至少一者與該第一基本諧振頻率中的一第一偏移相關聯；以及 具有該第一介電塗層的該第一IDT具有一第一經調節的諧振頻率。
  9. 如請求項8所述之感測器組件，進一步包含： 一第二SAW感測器，適用於回應於接收該第一RF信號或一第二RF信號來量測該第一環境狀況，該第二SAW感測器包含在該第一基板的該壓電材料上或在一第二基板上形成的一第二IDT；以及 在該第二IDT上設置的一第二厚度或一第二材料的至少一者的一第二介電塗層，其中： 該第二IDT包含該第一基本諧振頻率或一第二基本諧振頻率； 該第二厚度或該第二材料的至少一者與該第二基本諧振頻率中的一第二偏移相關聯；以及 具有該第二介電塗層的該第二IDT具有一第二經調節的諧振頻率。
  10. 一種感測器組件，包含： 一第一表面聲波(SAW)感測器，在包含至少一層一壓電材料的一基板上設置，其中該第一SAW感測器適用於回應於接收一第一RF信號來量測一環境的一環境狀況，該第一SAW感測器包含： 一第一叉指換能器(IDT)，在該壓電材料的一第一區域上形成，該第一IDT用於回應於接收該第一RF信號來基於該環境狀況產生一第一SAW；以及 第一複數個SAW反射器，通訊地耦接到該第一IDT並且在該壓電基板的一第二區域上形成； 其中該第一複數個SAW反射器具有導致從該第一複數個SAW反射器反射並且返回到該第一IDT的該第一SAW具有識別該第一SAW感測器的一第一信號調變的一第一空間佈置。
  11. 如請求項10所述之感測器組件，進一步包含： 一第二SAW感測器，在該壓電材料上設置，其中該第二SAW感測器適用於回應於接收該第一RF信號或一第二RF信號來量測該環境的該環境狀況，該第二SAW感測器包含： 一第二IDT，在該壓電材料的一第三區域上形成，該第二IDT用於回應於接收該第一RF信號或該第二RF信號來基於該環境狀況產生一第二SAW；以及 一第二複數個SAW反射器，通訊地耦接到該第二IDT並且在該壓電材料的一第四區域上形成； 其中該第二複數個SAW反射器具有導致從該第二複數個SAW反射器反射並且返回到第二IDT的該第二SAW具有識別該第二SAW感測器的一第二信號調變的一第二空間佈置。
  12. 如請求項10所述之感測器組件，其中SAW反射器的該第一空間佈置包含在該複數個SAW反射器的一第一SAW反射器與該複數個SAW反射器的一第二SAW反射器之間的一間隔，使得來自該第一SAW反射器的一第一反射的SAW及來自該第二SAW反射器的一第二反射的SAW彼此建設性地干擾。
  13. 如請求項10所述之感測器組件，其中SAW反射器的該第一空間佈置藉由相位偏移該第一RF信號的至少一部分來產生該第一信號調變。
  14. 如請求項10所述之感測器組件，其中SAW反射器的該第一空間佈置包含藉由該第一SAW的一四分之一波長或一二分之一波長分離的至少兩個反射器。
  15. 如請求項10所述之感測器組件，其中該第一SAW感測器進一步包含： 在該第一IDT上設置的一第一厚度或一第一材料的至少一者的一第一介電塗層，其中： 該第一IDT包含一第一基本諧振頻率， 該第一厚度或該第一材料的至少一者與該第一基本諧振頻率中的一第一偏移相關聯；以及 具有該第一介電塗層的該第一IDT具有一第一經調節的諧振頻率。
  16. 如請求項15所述之感測器組件，其中該第一SAW感測器進一步包含： 一第二叉指換能器(IDT)，在該壓電材料的一第三區域上形成；以及 在該第二IDT上設置的一第二厚度或一第二材料的至少一者的一第二介電塗層，其中： 該第二IDT包含一第二基本諧振頻率； 該第二厚度或該第二材料的至少一者與該第二基本諧振頻率中的一第二偏移相關聯；以及 具有該第二介電塗層的該第二IDT具有一第二經調節的諧振頻率。
  17. 一種感測器組件，包含： 一第一表面聲波(SAW)感測器，適用於回應於接收一第一RF信號來量測一第一環境狀況，該第一SAW感測器包含： 一第一叉指換能器(IDT)，在包含至少一層一壓電材料的一基板上形成，該第一IDT包含一第一基本諧振頻率；以及 在該第一IDT上設置的一第一厚度或一第一材料的至少一者的一第一介電塗層，其中該第一厚度或該第一材料的至少一者與該第一基本諧振頻率中的一第一偏移相關聯，其中具有該第一介電塗層的該第一IDT具有一第一經調節的諧振頻率。
  18. 如請求項17所述之感測器組件，進一步包含： 一第二SAW感測器，適用於回應於接收一第二RF信號來量測該第一環境狀況，該第二SAW感測器包含： 一第二叉指換能器(IDT)，在該基板上或在一第二基板上形成，該第二IDT包含該第一基本諧振頻率或一第二基本諧振頻率；以及 在該第二IDT上設置的一第二厚度或一第二材料的至少一者的一第二介電塗層，其中該第二厚度或該第二材料的至少一者與該第一基本諧振頻率或該第二基本諧振頻率中的一第二偏移相關聯，其中具有該第二介電塗層的該第二IDT具有一第二經調節的諧振頻率。
  19. 如請求項18所述之感測器組件，其中該第一經調節的諧振頻率與該第二經調節的諧振頻率不同，使得具有該第一介電塗層的該第一SAW感測器在與具有該第二介電塗層的該第二SAW感測器不同的一諧振頻率下操作。
  20. 一種系統，包含： 一處理腔室； 一或多個RF天線，用於在該處理腔室內發送一第一RF信號並且接收從該處理腔室內傳播的一第二RF信號；以及 一感測器晶圓，在該處理腔室內設置，該感測器晶圓包含： 至少一層一壓電材料；以及 一第一整合感測器組件，包含： 一第一表面聲波(SAW)感測器，在至少該層該壓電材料上設置，其中該第一SAW感測器適用於回應於接收該第一RF信號來量測該處理腔室內定位的一環境的一第一環境狀況並且輸出具有與該量測的環境狀況相關聯的資料的該第二RF信號，其中該第一SAW感測器包含： 一第一叉指換能器(IDT)，在該壓電材料的一第一區域上形成，該第一IDT包含兩個梳形電極，該等電極包含以一第一空間佈置設置的互鎖導電叉指；以及 第一複數個SAW反射器，通訊地耦接到該第一IDT並且在該壓電基板的一第二區域上形成，其中該第一複數個SAW反射器具有一第二空間佈置， 其中以該第一空間佈置的該等互鎖導電叉指或以該第二空間佈置的該第一複數個SAW反射器產生該等第一及第二RF信號的一第一信號調變，其中該第一信號調變識別該第一SAW反射器。
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