表面声波传感器组件制造技术

一种传感器装置包括具有在压电基板上设置的表面声波(SAW)传感器的整合传感器组件。SAW传感器适用于响应于RF信号来测量环境的环境状况。SAW传感器包括在具有至少一层压电材料的基板上形成的叉指换能器(IDT)。SAW传感器包括在压电材料上形成的第二IDT的一个或多个SAW反射器。SAW传感器进一步包括在压电材料上形成的RF天线。SAW传感器和RF天线在压电材料上彼此整合。上彼此整合。上彼此整合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面声波传感器组件


[0001]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。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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
[0022]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器装置，包含：第一整合传感器组件，所述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入射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入射RF信号来基于所述环境状况产生第一SAW；和a)通信地耦合到所述第一IDT并且在所述压电材料的第二区域上形成的一个或多个SAW反射器或b)在所述压电材料的第三区域上形成的第二IDT的至少一者；和第一RF天线，所述第一RF天线在所述压电材料的第四区域上形成；其中所述第一SAW传感器和所述RF天线在所述压电材料上彼此整合。2.如权利要求1所述的传感器装置，其中所述第一整合传感器组件进一步包含耦合到所述RF天线和所述第一IDT并且在所述压电材料的第五区域上形成的匹配电路。3.如权利要求2所述的传感器装置，其中所述RF天线、所述匹配电路、所述第一IDT、和下述的至少一者：a)所述一个或多个SAW反射器或b)所述第二IDT各自包含在所述压电材料上设置的一个或多个平面导体。4.如权利要求2所述的传感器装置，进一步包含在所述RF天线和所述匹配电路上设置的保护涂层或覆盖件。5.如权利要求1所述的传感器装置，进一步包含：第二整合传感器组件，所述第二整合传感器组件包含：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入射RF信号或第二入射第二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：第三IDT，所述第三IDT在所述压电材料的第五区域上形成；和a)通信地耦合到所述第三IDT并且在所述压电材料的第六区域上形成的一个或多个额外SAW反射器或b)在所述压电材料的第七区域上形成的第四IDT的至少一者；和第二RF天线，所述第二RF天线耦合到所述第三IDT并且在所述压电材料的第八区域上形成；其中所述第二SAW传感器和所述第二RF天线在所述压电材料上彼此整合并且所述第一SAW传感器适用于在第一频率范围中操作，且所述第二SAW传感器适用于在与所述第一频率范围不同的第二频率范围中操作。6.如权利要求1所述的传感器装置，其中所述基板包含压电基板，所述压电基板包含所述压电材料。7.如权利要求1所述的传感器装置，其中所述基板包含由第一材料构成的基板和所述基板上的压电层，其中所述压电层包含所述压电材料。8.如权利要求1所述的传感器装置，所述第一SAW传感器进一步包含：所述第二IDT，所述第二IDT在所述压电材料的所述第三区域上形成，所述第二IDT：从所述第一IDT接收所述第一SAW；和产生与所述接收的第一SAW的第一声频相关联的第一振荡电势；和第二RF天线，所述第
二RF天线耦合到所述第二IDT，其中所述第二RF天线根据所述第一振荡电势输出第一出射RF信号。9.如权利要求8所述的传感器装置，其中：所述第二RF天线进一步接收所述第一入射RF信号或第二入射RF信号；所述第二IDT进一步回应于接收所述第一入射RF信号或所述第二入射RF信号来基于所述环境状况产生第二SAW；所述第一IDT进一步：从所述第二IDT接收所述第二SAW；和产生与所述接收的第二SAW的第二声频相关联的第二振荡电势；和所述第一RF天线进一步根据所述第二振荡电势输出第二出射RF信号。10.如权利要求8所述的传感器装置，其中所述第一整合传感器组件进一步包含：第三IDT，所述第三IDT在所述压电材料的第五区域上形成，其中所述第三IDT：从所述第一IDT接收所述第一SAW；和产生与所述接收的第一SAW的所述第一声频相关联的第二振荡电势；和第三RF天线，所述第三RF天线耦合到所述第三IDT，其中所述第三RF天线进一步根据所述第二振荡电势输出第二出射RF信号。11.如权利要求10所述的传感器装置，其中：所述第二RF天线进一步接收所述第一入射RF信号或第二入射RF信号；所述第二IDT进一步回应于接收所述第一入射RF信号或所述第二入射RF信号来基于所述环境状况产生第二SAW；所述第三IDT进一步：从所述第二IDT接收所述第二SAW；和产生与所述接收的第一SAW的所述第一声频和所述接收的第二SAW的第二声频的组合相关联的第三振荡电势；和所述第三RF天线进一步根据所述第二振荡电势输出第三出射RF信号。12.如权利要求8所述的传感器装置，所述第一整合传感器组件进一步包含：在所述压电材料的第五区域上形成的第三IDT；和耦合到所述第三IDT的第三RF天线，其中：所述第二RF天线进一步接收所述第一入射RF信号或第二入射...

【专利技术属性】
技术研发人员：林庄嘉，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：