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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-13
(45)【発行日】2024-09-25
(54)【発明の名称】表面弾性波センサアセンブリ
(51)【国際特許分類】
G01L 9/00 20060101AFI20240917BHJP
G01N 29/02 20060101ALI20240917BHJP
G01K 7/32 20060101ALI20240917BHJP
【ＦＩ】
G01L9/00 A
G01N29/02 501
G01K7/32 S
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2023521751
(86)(22)【出願日】2021-10-11
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-16
(86)【国際出願番号】 US2021054432
(87)【国際公開番号】W WO2022081485
(87)【国際公開日】2022-04-21
【審査請求日】2023-05-31
(31)【優先権主張番号】17/068,733
(32)【優先日】2020-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】リン， チュアンチア
【審査官】細見 斉子
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００７／０２９６３０５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００４／０１１８９２９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００３／０２３１１０７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３８５８７５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１８１２４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００６／００４９７１４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｌ ９／００
Ｇ０１Ｎ ２９／０２
Ｇ０１Ｋ ７／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサアセンブリであって、第１のＲＦ信号を受信したことに応じて第１の環境状態を測定するよう適合された第１の表面弾性波（ＳＡＷ：ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）センサを備え、前記第１のＳＡＷセンサが、
圧電材料の少なくとも１つの層を含む第１の基板と、
前記圧電材料上に形成された第１のインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）であって、第１の配置の噛合い導電指を含む２つの櫛形電極を含み、前記第１の配置の前記噛合い導電指が、前記第１のＩＤＴによって受信された前記第１のＲＦ信号の第１の信号変調を発生させ、前記第１の信号変調が前記第１のＳＡＷセンサを特定する、第１のインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、
を含み、
前記第１の配置は、前記第１のＩＤＴ内において、隣接する導電指が第１の間隔で配置された第１の部分と、隣接する導電指が前記第１の間隔とは異なる第２の間隔で配置された第２の部分とを含む、センサアセンブリ。
【請求項2】
前記第１のＲＦ信号又は第２のＲＦ信号を受信したことに応じて前記第１の環境状態を測定するよう適合された第２のＳＡＷセンサをさらに備え、前記第２のＳＡＷセンサが、前記第１の基板の前記圧電材料上又は第２の基板上に形成された第２のＩＤＴであって、第２の配置の噛合い導電指を含む２つの櫛形電極を含み、前記第２の配置の前記噛合い導電指が、前記第２のＩＤＴによって受信された前記第１のＲＦ信号又は前記第２のＲＦ信号の第２の信号変調を発生させ、前記第２の信号変調が前記第２のＳＡＷセンサを特定する、第２のＩＤＴ
を含む、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項3】
前記第２の配置は、前記第２のＩＤＴの前記２つの櫛形電極のうちの同じ櫛形電極からの少なくとも２つの導電指が、互いに隣接して配置された部分を含む、請求項２に記載のセンサアセンブリ。
【請求項4】
前記第１のＳＡＷセンサが、前記第１のＩＤＴに通信可能に接続されかつ前記圧電材料上に形成された第１の複数のＳＡＷリフレクタをさらに備え、前記第１の複数のＳＡＷリフレクタが第１の空間的配置を有し、前記第１の空間的配置によって、前記第１の複数のＳＡＷリフレクタから反射されて前記第１のＩＤＴへと戻る第１のＳＡＷが、第２の信号変調を有するようになり、前記第２の信号変調は、前記第１の信号変調と組み合わされたときに、前記第１のＳＡＷセンサを特定する、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項5】
前記第１のＲＦ信号又は第２のＲＦ信号を受信したことに応じて前記第１の環境状態を測定するよう適合された第２のＳＡＷセンサをさらに備え、前記第２のＳＡＷセンサが、前記第１の基板の前記圧電材料上又は第２の基板上に形成された第２のＩＤＴと、
前記第２のＩＤＴに通信可能に接続され、かつ前記圧電材料上に形成された第２の複数のＳＡＷリフレクタと、
を含み、
前記第２の複数のＳＡＷリフレクタが第２の空間的配置を有し、前記第２の空間的配置によって、前記第２の複数のＳＡＷリフレクタから反射されて前記第２のＩＤＴへと戻る第２のＳＡＷが、前記第２のＳＡＷセンサを特定する第２の信号変調を有するようになる、請求項４に記載のセンサアセンブリ。
【請求項6】
前記第１の配置が、前記第１のＲＦ信号の少なくとも一部で位相シフトを行うことで、前記第１の信号変調を発生させる、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項7】
前記第１の配置が、前記第１のＲＦ信号の少なくとも一部で周波数シフトを行うことで、前記第１の信号変調を発生させる、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項8】
センサアセンブリであって、
第１のＲＦ信号を受信したことに応じて第１の環境状態を測定するよう適合された第１の表面弾性波（ＳＡＷ：ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）センサを備え、前記第１のＳＡＷセンサが、
圧電材料の少なくとも１つの層を含む第１の基板と、
前記圧電材料上に形成された第１のインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）であって、第１の配置の噛合い導電指を含む２つの櫛形電極を含み、前記第１の配置の前記噛合い導電指が、前記第１のＩＤＴによって受信された前記第１のＲＦ信号の第１の信号変調を発生させ、前記第１の信号変調が前記第１のＳＡＷセンサを特定する、第１のインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、
前記第１のＩＤＴ上に配置された、第１の材料又は第１の厚さの少なくとも一方の第１の誘電体コーティングと、
を含み、
前記第１のＩＤＴが、第１のベース共振周波数を有し、
前記第１の厚さ又は前記第１の材料の少なくとも一方が、前記第１のベース共振周波数の第１のシフトと関連付けられ、
前記第１の誘電体コーティングを含む前記第１のＩＤＴが、前記第１のシフトによる第１の調整された共振周波数を有する、センサアセンブリ。
【請求項9】
前記第１のＲＦ信号又は第２のＲＦ信号を受信したことに応じて前記第１の環境状態を測定するよう適合された第２のＳＡＷセンサをさらに備え、前記第２のＳＡＷセンサが、前記第１の基板の前記圧電材料上又は第２の基板上に形成された第２のＩＤＴと、
前記第２のＩＤＴ上に配置された、前記第１の厚さとは異なる第２の厚さ又は前記第１の材料とは異なる第２の材料の少なくとも一方の第２の誘電体コーティングと、
を含み、
前記第２のＩＤＴが、前記第１のベース共振周波数又は第２のベース共振周波数を有し、
前記第２の厚さ又は前記第２の材料の少なくとも一方が、前記第２のベース共振周波数の第２のシフトと関連付けられ、
前記第２の誘電体コーティングを含む前記第２のＩＤＴが、前記第２のシフトによる第２の調整された共振周波数であって、前記第１の調整された共振周波数とは異なる第２の調整された共振周波数を有する、請求項８に記載のセンサアセンブリ。
【請求項10】
前記第１の複数のＳＡＷリフレクタの前記第１の空間的配置は、前記第１の複数のＳＡＷリフレクタのうちの第１のＳＡＷリフレクタからの第１の反射されたＳＡＷと、前記第１の複数のＳＡＷリフレクタのうちの第２のＳＡＷリフレクタからの第２の反射されたＳＡＷと、が互いに強め合う干渉をし合うように、前記第１のＳＡＷリフレクタと前記第２のＳＡＷリフレクタとの間の間隔を含む、請求項４に記載のセンサアセンブリ。
【請求項11】
前記第１の複数のＳＡＷリフレクタの前記第１の空間的配置は、前記第１のＲＦ信号の少なくとも一部で位相シフトを行う、請求項４に記載のセンサアセンブリ。
【請求項12】
前記第１の複数のＳＡＷリフレクタの前記第１の空間的配置が、前記第１のＳＡＷの４分の１波長又は半波長だけ隔てられた少なくとも２つのリフレクタを含む、請求項４に記載のセンサアセンブリ。
【請求項13】
システムであって、処理チャンバと、
前記処理チャンバ内で第１のＲＦ信号を送信し、かつ前記処理チャンバ内から伝播した第２のＲＦ信号を受信するための１つ以上のＲＦアンテナと、
前記処理チャンバ内に配置されたセンサウエハと、
を備え、前記センサウエハが、
圧電材料の少なくとも１つの層と、
第１の統合センサアセンブリと、
を含み、
前記第１の統合センサアセンブリが、
前記圧電材料の前記少なくとも１つの層上に配置された第１の表面弾性波（ＳＡＷ）センサであって、前記第１のＲＦ信号を受信したことに応じて、前記処理チャンバ内に位置する環境の第１の環境状態を測定し、測定した前記第１の環境状態と関連付けられたデータを有する前記第２のＲＦ信号を出力するよう適合された第１のＳＡＷセンサ
を含み、
前記第１のＳＡＷセンサが、
前記圧電材料の第１の領域上に形成されており、第１の空間的配置で配置された噛合い導電指を含む２つの櫛形電極を含む第１のインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、
前記第１のＩＤＴに通信可能に接続され、前記圧電材料の第２の領域上に形成された第１の複数のＳＡＷリフレクタであって、第２の空間的配置を有する第１の複数のＳＡＷリフレクタと、
を含み、
少なくとも前記第１の空間的配置の前記噛合い導電指が、前記第１のＲＦ信号及び前記第２のＲＦ信号の第１の信号変調を発生させ、前記第１の信号変調が第１のＳＡＷセンサを特定し、前記第１の空間的配置は、前記第１のＩＤＴ内において、隣接する導電指が第１の間隔で配置された第１の部分と、隣接する導電指が前記第１の間隔とは異なる第２の間隔で配置された第２の部分とを含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の幾つかの実施形態は、概して、環境の環境状態を測定するための表面弾性波（ＳＡＷ）センサアセンブリを有するセンサデバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
表面弾性波（ＳＡＷ：ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）は、弾性材料の表面に平行に進む音波である。ＳＡＷの全般的な数学的論考は、１８５５年にＬｏｒｄ Ｒａｙｌｅｉｇｈによって初めて報告されたが、電子機器における応用は、１９６５年にＷｈｉｔｅ及びＶｏｌｔｍｅｒらが圧電材料上のインターディジタルトランスデューサを利用するまで活用されなかった。ＳＡＷは、電子機器、特にＲＦ／ＩＦフィルタにおいて使用されている。電気エネルギーから（ＳＡＷの形態による）機械的エネルギーへの変換は、圧電材料の使用を通じて実現される。圧電材料は、機械的応力から内部で電荷を発生させたり、電界の印加に応じて機械的歪みを内部で発生させたりする能力を有する材料である。ＳＡＷトランスデューサは、圧電材料の表面上で使用されることが多く、電気エネルギーを機械的エネルギー（例えば、ＳＡＷ）に変換するだけでなく、ＳＡＷを電気エネルギーに変換する。ＳＡＷデバイスは、遅延線、フィルタ、共振器、相関器、コンバータ、センサ等を含む幾つかの様々な機能を提供するために、電子部品内でＳＡＷを使用する。ＳＡＷデバイスは、自身のそれぞれの機能を実行するためにウエハ上に配置されうる。
【発明の概要】
【0003】
本明細書に記載の幾つかの実施形態は、圧電材料の少なくとも１つの層を有する基板上に配置された表面弾性波（ＳＡＷ）センサを有する統合センサアセンブリを備えたセンサデバイスを対象とする。ＳＡＷセンサは、着信高周波（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信したことに応じて、ＳＡＷ特性の検出に基づいて環境状態を測定するよう適合されうる。ＳＡＷセンサは、圧電材料上に形成されたインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を含みうる。ＩＤＴは、着信ＲＦ信号を受信したことに応じて、環境状態に基づいてＳＡＷを生成することができる。ＳＡＷセンサは、ＩＤＴと通信する１つ以上のＳＡＷリフレクタを含みうる。ＳＡＷセンサは、ＳＡＷ波を受信し発信ＲＦ信号を生成するための他のＩＤＴを含みうる。ＳＡＷセンサアセンブリは、ＲＦアンテナ及び整合回路をさらに含みうる。整合回路は、ＲＦアンテナ及びＩＤＴに接続されうる。ＳＡＷセンサ、ＲＦアンテナ、及び整合回路は、圧電材料上で互いに一体化されうる。
【0004】
さらなる実施形態において、センサアセンブリが、第１のＩＤＴからＳＡＷを受信し、受信されたＳＡＷの音響周波数と関連付けられた振動電位を生成する第２のＩＤＴを含みうる。この振動電位は、圧電基板又は圧電層の表面の領域に亘る測定された環境状態と関連付けられた情報を含みうる。センサアセンブリは、振動電位と関連付けられた発信ＲＦ信号を出力するための第２のＲＦアンテナ及び第２の整合回路を含みうる。
【0005】
例示的な実施形態において、センサデバイスを作製するための方法が開示される。本方法は、圧電材料の少なくとも１つの層を有する基板上に第１の導電構造を堆積させることで、統合センサアセンブリを作製することを含むことができ、第１の導電構造が高周波（ＲＦ）アンテナを形成する。本方法は、圧電材料上に第２の導電構造を堆積させることをさらに含むことができ、第２の導電構造が、ＲＦアンテナに接続された整合回路を形成する。本方法は、圧電材料上に第３の導電構造を堆積させることをさらに含むことができ、第３の導電構造が、ＲＦアンテナに接続されたインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を形成し、ＩＤＴは、表面弾性波（ＳＡＷ）センサの構成要素である。本方法は、圧電材料上に第４の導電構造を堆積させることをさらに含むことができ、第４の導電構造が、ａ）１つ以上のＳＡＷリフレクタ又はｂ）第２のＩＤＴの少なくとも一方を形成する。幾つかの実施形態において、第１の導電構造、第２の導電構造、第３の導電構造及び／又は第４の導電構造は、１回の堆積工程で一緒に形成することができる。
【0006】
幾つかの実施形態において、センサアセンブリが、着信ＲＦ信号を受信したことに応じて環境状態を測定するよう適合されたＳＡＷセンサを含みうる。ＳＡＷセンサは、ベース基板上に配置された圧電材料の少なくとも１つの層を含みうる。ＳＡＷセンサは、圧電基板上に形成された第１のＩＤＴをさらに含むことができ、第１のＩＤＴは、ベース共振周波数で動作する。ＳＡＷセンサは、ベース共振周波数のシフトと関連付けられた厚さ又は材料を有する誘電体コーティングを含むことができ、誘電体コーティングを含む第１のＩＤＴは、調整された共振周波数を有する。
【0007】
例示的な実施形態において、センサアセンブリを作製するための方法が開示される。本方法は、圧電基板上に導電層を堆積させることによりＳＡＷセンサを作製することから始まり、ここで、導電層は、ＳＡＷセンサのインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を形成する。ＩＤＴは、例えばＩＤＴ内の指間のピッチに基づいた、ベース共振周波数を有する。本方法は、材料の厚さを有する誘電体コーティングを導電層上に堆積させることで、ＩＤＴの共振周波数を調整することにより続けられ、ここで、少なくとも厚さ又は材料が、ベース共振周波数のシフトと関連付けられ、誘電体コーティングを含むＩＤＴが、調整された共振周波数を有する。
【0008】
他の実施形態において、センサアセンブリが、着信ＲＦ信号を受信したことに応じて環境状態を測定するよう適合された１つ以上のＳＡＷセンサを含みうる。第１のＳＡＷセンサは、圧電材料の少なくとも１つの層を有する基板と、圧電材料上に形成された第１のＩＤＴと、を含みうる。第１のＩＤＴは、第1の配置の噛合い導電指を含む２つの櫛形電極を含む。第1の配置の噛合い導電指は、第１のＩＤＴによって受信された信号の信号変調を発生させる。信号変調が、ＳＡＷセンサを特定する。
【0009】
他の実施形態において、センサアセンブリが、圧電材料の少なくとも１つの層を有する基板上に配置されたＳＡＷセンサを含みうる。ＳＡＷは、着信ＲＦ信号を受信したことに応じて、環境の環境状態を測定するよう適合されうる。ＳＡＷセンサは、圧電材料上に形成されたＩＤＴを含みうる。ＩＤＴは、着信ＲＦ信号を受信したことに応じて、環境状態に基づいてＳＡＷを生成する。ＳＡＷセンサは、ＳＡＷリフレクタの集合をさらに含むことができ、ＳＡＷリフレクタの集合は、ＳＡＷリフレクタから反射されてＳＡＷリフレクタから戻ってＩＤＴへと伝播するＳＡＷが、ＳＡＷセンサを特定する信号変調を有するようにする空間的配置を有する。
【0010】
本開示が、限定ではなく例として添付の図面に示されており、図面では、同様の構成要素が類似した参照符号で示される。本開示における「或る（ａｎ）」又は「１つの（ｏｎｅ）」実施形態に対する言及は必ずしも同じ実施形態に対して行われておらず、そのような言及は、少なくとも１つを意味することに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の態様に係る例示的な処理システムの簡素化された上面図を示す。
【図2】本開示の態様に係る、統合ＳＡＷセンサアセンブリを含むセンサデバイスの上面斜視図である。
【図3A-B】本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサアセンブリの様々な実施形態を示す。
【図4】本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサアセンブリを作製するための方法のフローチャートである。
【図5A-B】本開示の態様に係る、誘電体コーティングを含むＳＡＷセンサの様々な実施形態の上方からの透視図である。
【図6】本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサのベース共振周波数における周波数シフトを示すグラフである。
【図7】本開示の態様に係る、センサデバイスの上面斜視図である。
【図8】本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサアセンブリを作製するための方法のフローチャートである。
【図9A】本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサのＩＤＴの電極構成の一実施形態を示す。
【図9B】本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサのＩＤＴの電極構成の一実施形態を示す。
【図9C】本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサのＩＤＴの電極構成の一実施形態を示す。
【図10A-B】本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサのＳＡＷリフレクタの様々な空間的配置を示す。
【図11】本開示の態様に係る、センサデバイスの一実施形態の上面斜視図である。
【図12】本開示の態様に係る、センサデバイスの一実施形態の上面斜視図である。
【図13】本開示の態様に係る、センサデバイスの一実施形態の上面斜視図である。
【図14】本開示の態様に係る、センサデバイスの一実施形態の上面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本開示の実施形態は、ＳＡＷセンサアセンブリを含むセンサデバイスと、ＳＡＷセンサアセンブリを作製するための関連する方法と、を提供する。ＳＡＷセンサアセンブリは、圧電材料の少なくとも１つの層を有する基板上に配置された、アンテナ、回路、及び／又はインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）といった導電素子を含みうる。ＳＡＷセンサアセンブリは、例えば、圧電基板上、又は圧電層が載った半導体基板といった他の種類の基板上に形成されうる。ＳＡＷセンサは、着信ＲＦ信号を受信し、或る環境（例えば、圧電基板又は圧電層の表面）の圧力及び温度といった環境状態を測定するためのＳＡＷを生成する。開示された様々な実施形態は、環境状態を受動的に（例えば、電源といったアクティブデバイスなしで）測定する仕方、圧電基板又は圧電層の表面領域にわたって測定を行う仕方、ＳＡＷセンサを微調整する仕方、及び／又は、センサアセンブリの様々なＳＡＷセンサを区別する仕方を提供する。
【0013】
様々な実施形態は、圧電材料の少なくとも１つの層を有する基板（例えば、圧電基板又は基板に載置された圧電層）の上に配置されたＳＡＷセンサを含んでおり、かつ着信ＲＦ信号を受信したことに応じて環境の環境状態を測定するよう適合されたセンサアセンブリを有するデバイスとすることができ、又は当該デバイスを利用することができる。ＳＡＷセンサは、圧電材料の表面上に配置されたアンテナ、整合回路、及びインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を含みうる。ＳＡＷセンサは、アクティブ回路（例えば、電池で駆動するＣＭＯＳデバイス）を使用せずに、環境状態を測定するためにＳＡＷを生成することができる。アンテナ、整合回路、及びインターディジタルトランスデューサは、圧電材料上で互いに一体化されうる。
【0014】
一例において、センサデバイスが、圧電基板上に配置されたＳＡＷセンサを有する統合センサアセンブリを含む。ＳＡＷセンサは、着信高周波（ＲＦ）信号を受信したことに応じて、環境の環境状態を測定するよう適合されうる。ＳＡＷセンサは、圧電基板上に形成されたＩＤＴを含みうる。ＩＤＴは、着信ＲＦ信号を受信したことに応じて、（例えば、環境状態に依存する振幅、周波数、時間遅延、位相又は波長のうちの少なくとも１つを有する）環境状態に基づいて、ＳＡＷを生成することができる。ＳＡＷセンサは、ＳＡＷを反射してＩＤＴへと戻す１つ以上のＳＡＷリフレクタを含みうる。ＩＤＴは、次いで、受信した反射されたＳＡＷに基づいて、新しい発信ＲＦ信号を生成することができる。例えば、ＩＤＴは、反射されたＳＡＷの音響周波数と関連付けられた振動電位を生成することができる。この振動電位は、圧電材料の表面の領域にわたる測定された環境状態と関連付けられた情報を含みうる。ＳＡＷセンサアセンブリは、ＲＦアンテナ及び第１のＩＤＦに取り付けられた整合回路をさらに含みうる。整合回路が、ＲＦアンテナ及び第１のＩＤＴに接続されうる。ＳＡＷセンサ、ＲＦアンテナ、整合回路は、圧電材料上で互いに一体化されうる。
【0015】
幾つかの実施形態において、センサアセンブリが、圧電基板又は基板上の圧電層の表面によって隔てられた２つのＩＤＴを有するＳＡＷセンサを含みうる。第１のＩＤＴは、着信ＲＦ信号を受信し、ＳＡＷを生成するために使用することができ、ＳＡＷは、圧電基板又は圧電層の表面に沿って他のＩＤＴに渡される。他のＩＤＴは、ＳＡＷを受信し、ＳＡＷの音響周波数と関連付けられた振動電位を生成することができる。この振動電位は、測定された環境状態（例えば、温度、圧力など）と関連付けられた情報を含むことができ、ここで、環境はＩＤＴ間の領域を含む。各ＩＤＴは、整合回路を介してＲＦアンテナに接続されうる。
【0016】
一例において、１つ以上のリフレクタを含むことに加えて又はその代わりに、ＳＡＷセンサが、２つのＩＤＴを含むことができる（一方がＳＡＷを生成し、他方がＳＡＷを受信して、それから新しい発信ＲＦ信号を生成する）。追加のＩＤＴは、受信されたＳＡＷの音響周波数と関連付けられた振動電位を生成することができる。この振動電位は、圧電材料（例えば、圧電基板又は圧電層）の表面の領域にわたって測定された環境状態と関連付けられた情報を含みうる。第２のＩＤＴを含む実施形態では、ＳＡＷセンサアセンブリは、新しい発信ＲＦ信号を出力する第２のＲＦアンテナと、第２のＲＦアンテナ及び追加のＩＤＴに接続された第２の整合回路と、をさらに含みうる。第２のＲＦアンテナ及び第２の整合回路は、圧電材料上のＳＡＷセンサ、ＲＦアンテナ、及び整合回路と互いに一体化されうる。
【0017】
例示的な実施形態において、センサデバイスを作製するための方法が開示される。本方法は、圧電材料の少なくとも１つの層を有する基板上に第１の導電構造を堆積させることで、統合センサアセンブリを作製することを含むことができ、第１の導電構造が高周波（ＲＦ）アンテナを形成する。本方法は、圧電材料上に第２の導電構造を堆積させることをさらに含むことができ、第２の導電構造が、ＲＦアンテナに接続された整合回路を形成する。本方法は、圧電材料上に第３の導電構造を堆積させることをさらに含むことができ、第３の導電構造が、ＲＦアンテナに接続されたインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を形成し、ここで、ＩＤＴは、表面弾性波（ＳＡＷ）センサの構成要素である。本方法は、圧電材料上に第４の導電構造を堆積させることをさらに含むことができ、第４の導電構造が、ａ）１つ以上のＳＡＷリフレクタ、又はｂ）第２のＩＤＴの少なくとも一方を形成する。幾つかの実施形態において、第１の導電構造、第２の導電構造、第３の導電構造及び／又は第４の導電構造が、１回の堆積工程で一緒に形成される。代替的に、堆積工程を複数回行うことができ、各堆積工程が、第１の導電構造、第２の導電構造、第３の導電構造、及び第４の導電構造のうちの１つ以上を形成する。これらの導電構造は、実施形態では、それぞれ平面的な導体でありうる。全ての上記要素を有するセンサデバイスを１つの統合デバイスで作製することで、より小型化したセンサデバイスの使用が可能となり、これにより製造コストを削減し及び時間を短縮し、必要な製造工程数を減らすことができる。
【0018】
実施形態において、センサアセンブリは、圧電材料上に配置された第１のＩＤＴを有しベース共振周波数で動作するＳＡＷセンサを含む。第１のＩＤＴは、ベース共振周波数のシフトと関連付けられた厚さ／又は材料を含む誘電体コーティングを含むことができ、誘電体コーティングを含む第１のＩＤＴは、調整された共振周波数を有する。さらなる実施形態において、センサアセンブリは、様々なＳＡＷセンサを含むことができ、各ＳＡＷセンサは、異なる厚さ及び／又は材料の誘電体コーティングを含むＩＤＴを有し、これにより、各それぞれのＩＤＴが異なる調整された共振周波数を有するようになる。それぞれの固有の周波数によって、読取り機が、異なるＳＡＷセンサによって生成された発信ＲＦ信号を受信し、当該発信ＲＦ信号の間で区別することが可能となりうる。これにより、複数の（例えば５～２０個又はそれより多い）ＳＡＷセンサが同じセンサウエハ上に配置されるセンサウエハを製造することが可能となる。センサウエハ上の各ＳＡＷセンサによって生成された信号は、読取装置によって受信されうる。その後、読取り機（又はそれに接続されたコントローラ）は、その発信ＲＦ信号の周波数に基づいて、どのＳＡＷセンサが各特定の発信ＲＦ信号を生成したのかを決定することができる。これにより、検出器及び／又はコントローラが、センサウエハの様々な位置で、様々な環境状態を決定することが可能となる。
【0019】
例示的な実施形態において、センサアセンブリを作製するための方法が開示される。本方法は、圧電基板上に導電層を堆積させることでＳＡＷセンサを作製することから始めることができ、ここで、導電層は、ＳＡＷセンサのインターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を形成する。ＩＤＴは、例えばＩＤＴ内の指間のピッチに基づいた、ベース共振周波数を有する。本方法は、材料の厚さを有する誘電体コーティングを導電層上に堆積させることで、ＩＤＴの共振周波数を調整することにより続けられ、ここで、少なくとも厚さ又は材料が、ベース共振周波数のシフトと関連付けられ、誘電体コーティングを含むＩＤＴが、調整された共振周波数を有する。
【0020】
幾つかの実施形態において、センサアセンブリが、ＩＤＴを含むＳＡＷセンサを有し、ＩＤＴは、一構成の噛合い導電指を含む２つの櫛形電極を有している。噛合い導電指の構成によって、ＩＤＴを通過した信号の信号変調を発生させることができる。この信号変調が、ＳＡＷセンサを特定しうる。追加的又は代替的に、センサアセンブリが、ＳＡＷセンサであって、ＩＤＴと、ＳＡＷリフレクタの集合と、を含むＳＡＷセンサを有することができ、ＳＡＷリフレクタの集合は、ＳＡＷセンサを特定する信号変調を反射されるＳＡＷが有するようにする空間的配置を有している。
【0021】
一例において、センサアセンブリが、着信ＲＦ信号を受信したことに応じて環境状態を測定するよう適合された複数のＳＡＷセンサを含みうる。第１のＳＡＷセンサが、圧電基板と、圧電基板上に形成された第１のＩＤＴと、を含みうる。第１のＩＤＴは、第1の配置の噛合い導電指を含む２つの櫛形電極を含みうる。第1の配置の噛合い導電指は、第１のＩＤＴによって受信された信号の信号変調を発生させる。信号変調が、ＳＡＷセンサを特定する。第２のＳＡＷセンサが、圧電基板（又は異なる圧電基板）上に形成された第２のＩＤＴを含みうる。第２のＩＤＴは、第２の配置の噛合い導電指を含む２つの櫛形電極を含みうる。第２の配置の噛合い導電指が、第２のＩＤＴによって受信された信号の信号変調を発生させる。第２の信号変調は、第２のＳＡＷセンサを特定する。したがって、第１のＳＡＷセンサ及び第２のＳＡＷセンサによって出力されたＲＦ信号は、自身の関連付けられた信号変調に基づいて特定されうる。これにより、複数の（例えば５～２０個又はそれより多い）ＳＡＷセンサが同じセンサウエハ上に配置されるセンサウエハを製造することが可能となる。センサウエハ上の各ＳＡＷセンサによって生成された信号は、読取装置によって受信されうる。その後、読取り機（又はそれに接続されたコントローラ）は、そのＲＦ信号の周波数に基づいて、どのＳＡＷセンサが各特定のＲＦ信号を生成したのかを決定することができる。これにより、検出器及び／又はコントローラが、センサウエハの様々な位置で、様々な環境状態を決定することが可能となる。
【0022】
先に開示された実施形態はいずれも組み合わせることができる。例えば、センサウエハは、第１の誘電体コーティング、第1の配置によるＩＤＴの指、及び／又は第1の配置のリフレクタを有する第１のＳＡＷセンサと、第２の誘電体コーティング、第２の配置によるＩＤＴの指、及び／又は第２の配置のリフレクタを有する第２のＳＡＷセンサと、を含みうる。第１のＳＡＷセンサ及び第２のＳＡＷセンサはそれぞれ、任意選択的に、それぞれのアンテナ及び整合ネットワークを含むそれぞれの統合センサアセンブリの一部でありうる。幾つかの実施形態において、複数のＳＡＷセンサの統合センサアセンブリが、共有の圧電基板上、又は圧電層が載置された他の基板上に含まれる。
【0023】
上記の実施形態及び同様の実施形態は、ＳＡＷセンサ、センサウエハ上に配置された１つ以上のＳＡＷセンサを含むセンサウエハといった、センサアセンブリの製造及び信号処理の分野において、幾つかの利点及び改善をもたらす。このような利点として、ＳＡＷセンサアセンブリの改善が挙げられ、例えば、ＳＡＷセンサの性能向上、ＳＡＷセンサの幅広い応用、ＳＡＷセンサ間の信号の差別化の向上、並びに、ＳＡＷセンサの製造コストの削減及び製造の複雑さの低減が挙げられる。
【0024】
センサの性能は、例えば、パッシブ回路を使用するセンサアセンブリ（例えば、ＳＡＷセンサ）によって改善されうる。パッシブ回路によって、アクティブデバイスの仕様制限に制約されずに、より過酷なレベル（高温及び高圧など）の環境を測定することが可能となる。例えば、固有のアンテナに接続されたＩＤＴを使用することで、ＳＡＷセンサのより幅広い応用が可能となる。固有のアンテナに接続されたＩＤＴは、圧電基板の広い領域にわたって配置されたＩＤＴ間でＳＡＷを送ることによって、より広い環境にわたって環境状態を測定するために使用することが可能である。ＳＡＷセンサ間の信号の差別化の向上は、例えば、固有の厚さ及び材料の誘電体コーティングを敷設することによって、様々な周波数で動作するよう調整されたＳＡＷセンサを含むセンサアセンブリを作製することで実現することができる。代替的又は追加的に、ＳＡＷセンサは、各それぞれのＳＡＷセンサを通過する信号に対して、固有の信号変調を発生させることができる。信号変調は、ＩＤＴ電極の噛合い導電指の配置、及び／又はＳＡＷリフレクタの空間的配置を利用して、発生させることができる。
【0025】
図１は、本開示の態様に係る例示的な処理システム１００の簡素化された上面図を示す。処理システム１００は、当該処理システム１００内に基板（例えば、シリコンウエハなどのウエハ）を移送するために、複数の基板カセット１０２（例えば、前方開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ：ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｐｏｄ）及びサイドストレージポッド（ＳＳＰ：ｓｉｄｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｏｄ））を結合することができるファクトリインタフェース９１を含む。本明細書では、ＦＯＵＰ、ＳＳＰ、及び他の基板カセットをまとめて収納場所と呼ぶことがある。幾つかの実施形態において、１つ以上の基板カセット１０２が、処理されるウエハに加えて又は当該ウエハの代わりに、ＳＡＷセンサアセンブリが配置され又は組み込まれた１つ以上のセンサウエハ１１０を含む。センサウエハ１１０のＳＡＷセンサアセンブリは、環境の環境状態（例えば、温度、又は圧力等）を測定するために使用されうる。例えば、センサウエハ１１０は、１つ以上の処理チャンバ１０７、並びに、これから説明するような他の区画及びチャンバの内部の環境状態を測定するために使用することができる。ファクトリインタフェース９１はまた、処理されるウエハ及び／又は処理されたウエハを移送するための同じ機能を使用して、センサウエハ１１０を処理システム１００内に移送し及び処理システム１００から取り出すこともできるが、これについて以下に説明する。
【0026】
処理システム１００は、第１の真空ポート１０３ａ、１０３ｂも含むことができ、第１の真空ポート１０３ａ、１０３ｂは、例えば脱気チャンバ及び／又はロードロックでありうるそれぞれのステーション１０４ａ、１０４ｂに、ファクトリインタフェース９１を結合することができる。第２の真空ポート１０５ａ、１０５ｂが、それぞれのステーション１０４ａ、１０４ｂに結合され、かつステーション１０４ａ、１０４ｂと移送チャンバ１０６との間に配置されており、移送チャンバ１０６内への基板の移送を容易にすることができる。移送チャンバ１０６は、当該移送チャンバ１０６の周囲に配置され当該移送チャンバ１０６に結合された複数の処理チャンバ１０７（プロセスチャンバとも呼ぶ）を含む。処理チャンバ１０７は、スリットバルブ等のそれぞれのポート１０８を介して移送チャンバ１０６に結合されている。
【0027】
処理チャンバ１０７は、エッチングチャンバ、堆積チャンバ（原子層堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、物理的気相堆積チャンバ、又はこれらのプラズマ強化バージョンを含む）、及び／又はアニールチャンバ等のうちの１つ以上を含みうる。処理チャンバ１０７は、例えば、シャワーヘッド又はチャック（例えば、静電チャック）といったチャンバ構成要素を含みうる。
【0028】
様々な実施形態において、ファクトリインタフェース９１は、ファクトリインタフェースロボット１１１を含む。ファクトリインタフェースロボット１１１は、ロボットアームを含むことができ、このロボットアームは、２リンクＳＣＡＲＡロボット、３リンクＳＣＡＲＡロボット、４リンクＳＣＡＲＡロボット等といった、ＳＣＡＲＡ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｒｏｂｏｔ ａｒｍ）ロボットであってよく又は当該ＳＡＣＲＡロボットを含んでよい。ファクトリインタフェースロボット１１１は、ロボットアームの末端にエンドエフェクタを含みうる。エンドエフェクタは、ウエハといった特定の物体を掴んで取り扱うよう構成されうる。ファクトリインタフェースロボット１１１は、基板カセット１０２（例えば、ＦＯＵＰ及び／又はＳＳＰ）と、ステーション１０４ａ、１０４ｂ（例えば、ロードロックでありうる）と、の間で物体を移送するよう構成されうる。
【0029】
移送チャンバ１０６は、移送チャンバロボット１１２を含む。移送チャンバロボット１１２は、ロボットアームの末端にエンドエフェクタを含みうる。エンドエフェクタは、ウエハ、エッジリング、リングキット、及び／又はセンサウエハ１１０といった特定の物体を取り扱うよう構成されうる。移送チャンバロボット１１２は、ＳＣＡＲＡロボットでありうるが、幾つかの実施形態において、ファクトリインタフェースロボット１１１よりもリンクが少なくてよく及び／又は自由度が低くてよい。
【0030】
処理システムは、処理チャンバ１０７内に１つ以上のＲＦアンテナ１２９を含みうる。ＲＦアンテナ１２９は、実施形態において、処理チャンバ１０７の壁に載置され又は壁の内部に配置されうる。ＲＦアンテナは、幾つかの実施形態において、チャンバの構成要素内に配置されうる。例えば、ＲＦアンテナ１２９が、処理チャンバのチャック（例えば、静電チャック）内又はシャワーヘッド内に配置されうる。追加的又は代替的に、１つ以上のＲＦアンテナ１２９は、移送チャンバ１０６内、ロードロック（例えば、ロードロック１０４ａ、１０４ｂ）内、ＦＩ１０１内及び／又はカセット１０２内に配置されうる。
【0031】
ＲＦアンテナ１２９は、センサウエハ１１０上のＳＡＷセンサアセンブリに通信可能に接続されうる。例えば、ＲＦ信号が、ＲＦアンテナ１２９からセンサウエハ１１０上のＳＡＷセンサアセンブリへと送信することができ、戻り信号が、ＳＡＷセンサアセンブリによって生成され、同じＲＦアンテナ又は他のＲＦアンテナ１２９によって受信されうる。戻り信号は、処理チャンバ、ロードロック、移送チャンバ等の内部の（例えば、ＳＡＷセンサアセンブリの表面上の）環境の環境状態の測定値を示す情報を含みうる。ＲＦアンテナが、ＲＦ信号を生成する及び／又はＲＦ信号を受信する送受信機に接続されうる。幾つかの実施形態において、処理チャンバと関連付けられた１つ以上のＲＦアンテナが、ＲＦ送信機に接続され、処理チャンバと関連付けられた１つ以上のＲＦアンテナが、ＲＦ受信機に接続される。センサウエハは、いかなる電力成分（例えば、いかなる電池）も含まなくてよく、代わりに、ＲＦアンテナ１２９によって生成された受信したＲＦ信号によって電力供給されうる。したがって、センサウエハはパッシブなデバイスでありうる。
【0032】
コントローラ１０９が、処理システム１００の様々な態様を制御することができ、ＲＦアンテナ１２９に通信可能に接続されうる。コントローラ１０９は、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、プログラム可能な論理制御装置（ＰＬＣ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、マイクロコントローラ等といった計算装置であってよく及び／又は当該計算装置を含んでよい。コントローラ１０９は、マイクロプロセッサ、又は中央処理装置等といった１つ以上の処理装置を含みうる。より具体的には、処理装置は、複合命令セット演算（ＣＩＳＣ：ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）マイクロプロセッサ、縮小命令セット演算（ＲＩＳＣ：ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ：ｖｅｒｙ ｌｏｎｇ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｏｒｄ）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装するプロセッサ、又は、命令セットの組み合わせを実装するプロセッサでありうる。処理装置はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、又はネットワークプロセッサ等といった、１つ以上の特殊用途処理装置であってもよい。
【0033】
図示されていないが、コントローラ１０９は、データ記憶装置（例えば、１つ以上のディスクドライブ及び／又はソリッドステートドライブ）、メインメモリ、スタティックメモリ、ネットワークインタフェース、及び／又は他の構成要素を含みうる。コントローラ１０９は、本明細書に記載された方法及び／又は実施形態のいずれか１つ以上を実行するための命令を実行することができる。命令は、コンピュータ可読記憶媒体に格納されてよく、コンピュータ可読記憶媒体は、メインメモリ、スタティックメモリ、二次記憶装置及び／又は（命令の実行中の）処理装置を含みうる。例えば、コントローラ１０９は命令を実行して、異なる保管場所内に位置する１つ以上のＲＦアンテナ１２９、ファクトリインタフェース９１、ロードロック又はステーション１０４ａ、１０４ｂ、移送チャンバ１０６、及び／又は任意の処理チャンバ１０７を作動させることができる。その後、コントローラ１０９は、センサウエハ１１０上のＳＡＷセンサアセンブリによって生成された戻りＲＦ信号を受信して、受信したＲＦ信号を解析することができる。ＳＡＷセンサアセンブリのそれぞれは、圧力、温度、プラズマ出力といった特定の環境特性を測定し、特定の環境特性の測定値を示すＲＦ信号を出力するよう構成されうる。追加的に、センサウエハ上の複数の異なるＳＡＷセンサアセンブリが、異なる環境特性を測定するよう構成されうる。コントローラ１０９は、ＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号に基づいて、測定された環境特性について（例えば、振幅、位相、周波数及び／又は時間遅延の）測定値を決定することができる。
【0034】
幾つかの実施形態において、単一のセンサウエハ１１０は、異なる周波数に調整された、及び／又は（例えば、位相シフトを行うことによって）異なる信号変調を行うよう構成された複数のＳＡＷセンサアセンブリを含む。各ＳＡＷセンサは、特定の変調及び／又は周波数と関連付けられうる。様々な受信されたＲＦ信号の異なる周波数及び／又は変調は、コントローラ１０９によって、それぞれのＲＦ信号を生成した特定のＳＡＷセンサを一意に特定するために使用することができる。したがって、センサウエハは、多くの異なるＳＡＷセンサを含むことができ、コントローラ１０９は、どのＳＡＷセンサが各受信されたＲＦ信号を生成したのかを、そのＲＦ信号の固有のフィンガープリントに基づいて一意に決定することができる。これにより、コントローラ１０９は、センサウエハ１１０全体の環境プロファイル（例えば、センサウエハ１１０の局所的な圧力及び／又は温度）を決定することができる。
【0035】
図２は、本開示の態様に係る、統合ＳＡＷセンサアセンブリ２１０を含むセンサデバイス２００（例えば、センサウエハ）の上面斜視図である。センサデバイス２００は、ベース基板２０２と、ベース基板２０２の表面に組み込まれた１つ以上のＳＡＷセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄと、とを含む。ＳＡＷセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄはそれぞれ、ＲＦアンテナ２０８Ａ～Ｄ、整合回路２０６Ａ～Ｄ、及び／又はＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄを含むことができ、これらは、統合されたデバイスの部分である。代替的に、１つ以上のＳＡＷセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄが、別個のＲＦアンテナ、及び別体の別個の整合回路に接続されたＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄの統合された構成要素を含んでよく、別体の別個のアンテナに接続された統合ＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄ及び整合回路２０６Ａ～Ｄを含んでよく、及び／又は、別体の別個の整合回路に接続された統合ＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄ及びアンテナ２０８Ａ～Ｄを含んでよい。幾つかの実施形態において、センサウエハは、圧電材料の少なくとも１つの層を有し、当該少なくとも１つの層には、複数の統合ＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄが形成されており、任意選択的に、当該少なくとも１つの層の上には、１つ以上の統合されたアンテナ２０８Ａ～Ｄ及び／又は統合された整合回路２０６Ａ～Ｄが配置されている。これらの構成要素については、図３Ａ～Ｂを参照しながら、以下でより詳細に説明する。
【0036】
図２に示すように、ベース基板２０２は、平坦な表面（例えば、ウエハ）を含むディスク状の構造でありうる。他の実施形態において、ベース基板２０２は、処理システム（例えば、図１の処理システム１００）による移送、堆積、及び処理のために使用可能な他の平坦な形状に形成することができる。ベース基板２０２は、ケイ素といった従来のウエハベース基板で作製することができ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、又はＬａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４などの圧電材料を含むことができ、又は当該圧電材料によって部分的又は完全に被覆されうる。幾つかの実施形態において、ベース基板が、従来のウエハベース基板（例えば、ケイ素）を使用せずに、全体が圧電材料で作製されうる。幾つかの実施形態において、ベース基板は、圧電材料を含み又は圧電材料で構成された圧電基板を含みうる。
【0037】
図２に示すように、センサデバイス２００は、ベース基板２０２の表面に組み込まれ、及び／又は当該表面上に堆積させられた複数のＳＡＷセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄを含む。センサデバイス２００は、１つ以上のＳＡＷセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄを含みうる。一例として４つのセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄが示されているが、より多くの又はより少ないセンサアセンブリが、センサデバイス２００に含まれてよい。ＳＡＷセンサアセンブリ２１０は、センサアレイで配置することができ、ここでは、統合された各ＳＡＷセンサアセンブリ２１０が、ベース基板２０２上の様々な位置の環境状態を測定する。幾つかの実施形態において、各ＳＡＷセンサアセンブリは、共通の圧電基板上、又は（例えば、同じウエハ上の）圧電層が形成された他の基板上に形成される。代替的に、１つ以上のＳＡＷセンサアセンブリが、別体の圧電基板又は圧電層を含む基板の上に形成されていて、別個のセンサアセンブリを形成してよい（例えば、他のＳＡＷセンサアセンブリとともに別体の圧電基板上に形成され、その後、ダイシング及びパッケージングされて、別個のＳＡＷセンサアセンブリを形成してよい）。その後、別個のセンサアセンブリは、ベース基板２０２上に取り付けることができる。このような実施形態では、ベース基板２０２は、圧電材料であってよく、圧電材料でなくてよい。各ＳＡＷセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄが、ベース基板２０２上の異なる位置に取り付けられ又は配置されうる。
【0038】
図２に示すように、ＳＡＷセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄはそれぞれ、ＲＦアンテナ２０８Ａ～Ｄ、整合回路２０６Ａ～Ｄ、及びＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄを含む。ＲＦアンテナ２０８Ａ～Ｄ、整合回路２０６Ａ～Ｄ、及びＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄは、それぞれ平面的な導体を含みうる。例えば、ＲＦアンテナ２０８Ａ～Ｄ、整合回路２０６Ａ～Ｄ、及びＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄはそれぞれ、導電要素ごとに単一の導電層（例えば、ＩＤＴ及び／又はリフレクタに対して一層、アンテナに対して一層、及び整合ネットワークに対して一層）を堆積することによって、形成することができる。幾つかの実施形態において、ＲＦアンテナ２０８Ａ～Ｄ、整合回路２０６Ａ～Ｄ、及び（例えば、１つ以上のＩＤＴ及び／又は１つ以上のリフレクタを含む）ＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄは、単一の導電層を形成することができ、ここで、各要素を堆積させることが、１回のリソグラフィステップで一緒に実施されうる。単一のＳＡＷセンサアセンブリ１２０Ａ～ＤのＲＦアンテナ２０８Ａ～Ｄ、整合回路２０６Ａ～Ｄ、及び／又はＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄは、ベース基板２０２上（又は別の圧電基板又は材料上）で互いに一体化されうる。さらに、幾つかの実施形態において、ＳＡＷセンサアセンブリ１２０Ａ～Ｄ（これらのＳＡＷセンサ、整合ネットワーク及びアンテナを含む）の一部又は全部が、ベース基板２０２上に一緒に統合されている。ＲＦアンテナ２０８Ａ～Ｄ、整合回路２０６Ａ～Ｄ、及びＳＡＷセンサ２０４Ａ～Ｄは、本明細書の他の実施形態で記載するように、様々な材料及び構成を含みうる。
【0039】
幾つかの実施形態において、センサデバイス２００が、１つ以上のＳＡＷセンサアセンブリ２１０の上に配置された保護コーティング又は層を含みうる。保護コーティングは、高温に対する耐性（例えば、３００～１０００℃）を有しうる誘電材料を含むことができる。使用しうる誘電体コーティングの例には、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、イットリウム系酸化物、フッ化物及び／又はオキシフルオリド等が含まれる。
【0040】
幾つかの実施形態において、センサデバイス２００が、ＳＡＷセンサアセンブリ２１０とは反対側のベース基板２０２の裏面上に層を含む。裏面上の上記層は、金属層を含んでよく又は金属層であってよい。金属層は、他の信号（例えば、他のチャンバ内の図１のＲＦアンテナ１２９）からの干渉を最小に抑えるために使用することができ、任意選択的に、チャック（例えば、静電チャック）によってセンサデバイス２００を保持するための向上した支持を提供することができる。
【0041】
幾つかの実施形態において、センサデバイス２００は、ＳＡＷセンサ２０４又はその一部分の上に、ベース基板の或る領域に亘って配置された遮蔽構造を含みうる。遮蔽構造は、ベース基板２０２の上記領域の上方に凹部を含むことができ、ベース基板２０２の表面にわたるＳＡＷの伝播を可能にする。遮蔽構造は、高温に対する耐性及び／又は耐圧性を有する材料を含みうる。幾つかの実施形態において、材料は、ステンレス鋼、アルミニウム又はアルミニウム合金といった金属である。幾つかの実施形態において、材料がセラミックであり、これは誘電材料でありうる。幾つかの実施形態において、遮蔽構造が、ベース基板２０２のより大きな部分にわたって配置される。例えば、遮蔽構造は、センサデバイス２００を完全に包み込むカバーを含みうる。
【0042】
幾つかの実施形態において、図２に示すように、ＳＡＷセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄは、基板の同じ側（例えば、表側）に配置されうる。しかしながら、他の実施形態において、ＳＡＷセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄは、基板の表側と裏側の両方に配置されてよい。例えば、（第１の共振周波数で動作しうる）第１のセットのＳＡＷセンサアセンブリが、ベース基板２０２の第１の側に配置されてよく、（第２の共振周波数で動作しうる）第２のセットのＳＡＷセンサが、ベース基板２０２の第２の側に配置されてよい。
【0043】
幾つかの実施形態において、ＳＡＷセンサアセンブリ２１０Ａ～Ｄが、互いに近接して配置されうる。幾つかの実施形態において、ＳＡＷセンサアセンブリが、共同敷設され得（ｃｏ－ｌｏｃａｔｅｄ）、又は、構成要素を共有することができる（例えば、第１のＳＡＷセンサアセンブリのＲＦアンテナ２０８Ａ、整合回路２０６Ａ、及び／又はＳＡＷセンサが、他のＳＡＷセンサアセンブリの一部でありうる）。一実施形態において、第１のＩＤＴが、第２のＩＤＴに隣接してよい。第１のＩＤＴはＳＡＷを生成することができ、このＳＡＷは、リフレクタによって反射されて第２のＩＤＴに戻る。一実施形態において、ＳＡＷセンサ（例えば２０４Ａ）のＳＡＷリフレクタが、第２のＳＡＷセンサアセンブリからのＳＡＷを反射するために使用されうる。他の例において、２つのＳＡＷセンサアセンブリが、ＳＡＷを生成して基板２０２の同じ領域にわたって伝播させうるＳＡＷセンサを含みうる。他の例において、ＳＡＷセンサアセンブリは、ＳＡＷセンサ２０４のＩＤＴが互いに隣接して配置されかつ２つの異なる方向にＳＡＷを伝播させるように、形成されうる。
【0044】
図３Ａ～Ｂは、本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサアセンブリ３００Ａ～Ｂの様々な実施形態を示している。ＳＡＷセンサアセンブリ３００は、ＲＦアンテナ３０６Ａ～Ｂ、整合回路３０４Ａ～Ｂ、及びＳＡＷセンサ３０２Ａ～Ｂを含みうる。ＳＡＷセンサアセンブリは、例えば、図２のセンサデバイス２００上で使用されうる。
【0045】
ＲＦアンテナ３０６Ａ～Ｂは、ＲＦ信号を受信及び／又は送信するために一緒に結合された平面的な導体又は複数の導電層を含みうる。本明細書では、一緒に結合される構成要素は、直接的に結合されてよく、又は間接的に結合されてよい。例えば、アンテナに結合されるＩＤＴは、アンテナに直接的に結合されてよく、又は、ＩＤＴとアンテナの間にある整合ネットワークを介してアンテナに間接的に結合されてよい。ＲＦアンテナ３０６Ａ～Ｂは、特定のＲＦ範囲と関連付けられたフィルタとして動作することができる。ＲＦアンテナ３０６Ａ～Ｂは、共振器アンテナ（例えば、誘電体共振器アンテナなど）、フラクタルアンテナ、又は何らかの他の種類のアンテナを含みうる。ＲＦアンテナ３０６Ａ～Ｂは、平坦な構造をしていてよく、又は、基板の表面に対して概ね平坦又は同一平面となるよう形成されうる（例えば、平面的な導体でありうる）。整合回路３０４Ａ～Ｂは、ＲＦアンテナ３０６Ａ～Ｂ、及びＳＡＷセンサ３０２Ａ～Ｂに結合されている。整合回路３０４Ａ～Ｂは、ＲＦアンテナ３０６Ａ～Ｂのインピーダンス及び／又は負荷を整合させるために、抵抗器、キャパシタ、及び／又はインダクタといった回路構成要素の組合せを含みうる。整合回路３０４Ａ～Ｂは、実施形態において、ＲＦアンテナ３０６Ａ～ＢとＳＡＷセンサ３０２Ａ～Ｂとの間の信号反射を最小に抑えるよう設計されうる。各ＳＡＷセンサ３０２Ａ～Ｂは、それぞれの整合回路３０４Ａ～Ｂを介してそれぞれのＲＦアンテナ３０６Ａ～Ｂに結合されている。図３Ａ～Ｂに示すように、ＳＡＷセンサ３０２Ａ～Ｂは、インターディジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）３１０Ａ～Ｂを含みうる。ＩＤＴ３１０Ａ～Ｂは、互いに噛合った２つの櫛形電極を含む。ＩＤＴ３１０Ａ～Ｂは、圧電材料（例えば、図２のベース基板２０２）上に配置されうる。ＩＤＴは、整合回路３０４から入力信号（例えば、交流（ＡＣ）信号）を受け取り、その信号に基づいて、電極の導電指間の間隙に電界を発生させる。この電界により、圧電材料の表面上にＳＡＷが発生する。
【0046】
図３Ａに示すように、ＳＡＷセンサ３０２Ａは、ＳＡＷリフレクタ３１２Ａ～Ｂを含みうる。ＩＤＴ３１０によって生成されたＳＡＷは、圧電材料の表面に沿って、ＳＡＷリフレクタ３１２Ａ～Ｂまで伝播する。ＳＡＷリフレクタ３１２Ａ～Ｂは、ＩＤＴ３１０Ａによって生成された入射ＳＡＷの一部を反射するよう設計された導電材料（例えば、平面的な導体）のストリップを含みうる。ＳＡＷの上記反射された部分は、反射されてＩＤＴ３１０Ａに戻りうる。ＩＤＴ３１０Ａは、複数のリフレクタ３１２Ａ～Ｂによって反射されたＳＡＷを一緒に合わせて、振動電位を発生させることができる。振動電位は、ＲＦアンテナ３０６に送られうる。ＲＦアンテナ３０６は、振動電位と関連付けられた発信ＲＦ信号を出力し、この発信ＲＦ信号は、ＲＦ信号受信装置（例えば、図１のＲＦアンテナ１２９）によって受信されうる。ＩＤＴ３１０Ａによって生成された振動電位は、ＩＤＴ３１０とＳＡＷリフレクタ３１２との間に配置された環境の状態を示す情報を含む。環境状態は、ＳＡＷセンサアセンブリ３００に送信されたＲＦ信号と、返送されて受信されたＲＦ信号と、の周波数の変化によって示すことができる。返送されて受信された信号は、環境状態を示す情報を含みうる。例えば、所与の温度又は圧力の場合、圧電材料の長さが強くなったり縮んだりして、信号のピッチ、位相、全体的な遅延が変化し、これらのことは、特定の温度又は圧力に較正されうる。幾つかの実施形態において、リフレクタは、ＲＦ信号間の周波数の変化が環境状態の変化（例えば、温度又は圧力の変化）と関連付けられるように、空間的に配置され較正されうる。
【0047】
幾つかの実施形態において、ＳＡＷリフレクタ３１２Ａ～Ｂが、図３Ａに示すように、ＩＤＴ３１０Ａの１の側又は複数の側に配置されうる。ＳＡＷリフレクタは、幾つかの実施形態において、互いの間の距離、及び厚さが変わりうる。代替的に、ＳＡＷリフレクタは、厚さ及び／又は間隔が均一でありうる。
【0048】
図３Ｂに示すように、ＳＡＷセンサ３０２Ｂは、一連の遅延線３１４Ａ～Ｃを含む。ＩＤＴ３１０によって生成されたＳＡＷが、圧電材料の表面に沿って遅延線３１４Ａ～Ｃまで伝播する。遅延線３１４Ａ～Ｃは、ＩＤＴ３１０によって生成されたＳＡＷを反射し及び／又は遅延させるよう設計された導電材料（例えば、平面的な導体）のストリップを含みうる。遅延させられた反射されたＳＡＷが、ＩＤＴ３１０に戻って一緒に合成される。反射されたＳＡＷの相対遅延が、強め合うように及び弱め合うように互いに干渉し、その結果、測定された環境状態を示す振動電位が得られる。振動電位はＲＦアンテナ３０６に送られ、さらに、他の装置（例えば、図１のＲＦアンテナ１２９）に送られうる。振動電位は、ＩＤＴ３１０と遅延線３１４との間の環境の状態を示す情報を含む。環境状態は、ＲＦアンテナ３０６によって送信された戻りＲＦ信号の周波数の変化、又は反射されたＳＡＷの相対遅延によって示されうる。幾つかの実施形態において、リフレクタ３１４Ａ～Ｃは、第１のセットの遅延線（例えば、３１４Ａ）と第２のセットの遅延線（例えば、３１４Ｂ）との間の相対遅延が、温度又は圧力といった測定された環境状態と関連付けられるように、空間的に配置され較正されうる。
【0049】
幾つかの実施形態において、ＳＡＷセンサ３０２Ａ～Ｂが、第２のＩＤＴ（図示せず）を含む。第１のＩＤＴ３１０Ａ～Ｂは、着信した電気信号を取り込んで、当該着信信号と関連付けられたＳＡＷを生成することができる。ＳＡＷは、圧電材料を横切って進むことができ、第２のＩＤＴによって受信されうる。幾つかの実施形態において、ＳＡＷが、圧電材料の表面上の導電要素（例えば、遅延線３１４）を通過してから、第２のＩＤＴに到達することができる。第２のＩＤＴは、受信されたＳＡＷと関連付けられた振動電位を生成することができる。振動電位は、第２のＩＤＴに接続された整合回路を介して、その整合回路に取り付けられたＲＦアンテナに伝送されうる。受信されたＲＦ信号に基づく第１の振動電位と、受信されたＳＡＷに基づきＩＤＴが生成した第２の振動電位と、の間の変化が、測定された環境状態を示しうる。幾つかの実施形態において、複数のＩＤＴが、共通のＲＦアンテナ及び／又は整合ネットワークを共有しうる。
【0050】
幾つかの実施形態において、ＲＦアンテナ３０６Ａ～Ｂと、整合回路３０４Ａ～Ｂと、ＩＤＴ３１０Ａ～Ｂを含むＳＡＷセンサ３０２Ａ～Ｂと、のすべてが、共通の圧電材料上に一緒に統合されている。他の実施形態でさらに述べるように、ＳＡＷセンサアセンブリ３００Ａ～Ｂは、圧電材料に完全に統合されうる。このことによって、ＳＡＷセンサアセンブリ３００Ａ～Ｂ全体を、複数の組立ステップ及び別々の部品作製ステップにおいて一緒に部品ごとに作製する代わりに、基板（例えば、ウエハ）上に一緒に製作することが可能となる。上記構成要素の全てを有するセンサデバイスを１つの統合デバイスで作製することで、より小型化したセンサデバイスの使用が可能となり、製造コストを削減し、時間を短縮し、必要な製造工程数を減らすことができる。また、単一のデバイスを作製することで、製作される部品同士で互換性を持たせることができる。また、部品の仕様を合わせるという非効率も解消されうる。
【0051】
図４は、本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサアセンブリを作製するための方法４００のフローチャートである。方法４００は、実施形態において、センサデバイス（例えば、図１のセンサアセンブリ１１０）を製造するために実行されうる。
【0052】
図４を参照すると、ブロック４１０において、導電構造が、圧電材料の少なくとも１つの層が載置された基板上に形成され、圧電材料上にＲＦアンテナを形成する。ＲＦアンテナは、前述したＲＦアンテナのいずれかに対応しうる。圧電材料は、前述した圧電材料のいずれであってよい。第１の導電構造を形成することが、圧電材料上にフォトレジストを堆積させるためのフォトレジスト堆積工程を実施することと、フォトレジストの選択的な部分を硬化させるための（例えば、リソグラフィ装置を用いた）パターニング工程を実施することと、フォトレジストの硬化部分又は未硬化部分のいずれかをエッチング除去するためのエッチング工程を（例えば、エッチングチャンバ内で）実施することと、を含みうる。次いで、堆積プロセス（例えば、原子層堆積、物理的気相堆積、化学気相堆積など）が、導電層（例えば、金属層）を、圧電材料及びその上に形成されたフォトレジストの上に堆積させるために、（例えば、堆積チャンバ内で）実施されうる。その後、（例えば、エッチングチャンバ内で）選択的なエッチングプロセスを実施して、フォトレジスト及びその上に形成された導電材料を除去して、第１の導電構造を残すことができる。
【0053】
ブロック４２０において、第２の導電構造が、圧電構造上に形成されて整合回路を形成し、この整合回路は、ＲＦアンテナを構成する第１の導電構造への電気的接続を有しうる（例えば、ＲＦアンテナに接続されうる）。整合回路は、前述した整合回路に対応しうる。第２の導電構造を形成することが、圧電材料上にフォトレジストを堆積させるためのフォトレジスト堆積工程を実施することと、フォトレジストの選択的な部分を硬化させるための（例えば、リソグラフィ装置を用いた）パターニング工程を実施することと、フォトレジストの硬化部分又は未硬化部分のいずれかをエッチング除去するためのエッチング工程を（例えば、エッチングチャンバ内で）実施することと、を含みうる。次いで、堆積プロセス（例えば、原子層堆積、物理的気相堆積、化学気相堆積など）が、導電層（例えば、金属層）を、圧電材料及びその上に形成されたフォトレジストの上に堆積させるために、（例えば、堆積チャンバ内で）実施されうる。その後、（例えば、エッチングチャンバ内で）選択的なエッチングプロセスを実施して、フォトレジスト及びその上に形成された導電材料を除去して、第２の導電構造を残すことができる。第２の導電構造は、第１の導電構造と同時に形成されうる。したがって、一連の工程（例えば、フォトレジスト堆積、リソグラフィ、エッチング、金属堆積、エッチングなどのプロセス）を実行して、第１の導電構造及び第２の導電構造の両方を同時に又は並行して形成することができる。
【0054】
ブロック４３０において、第３の導電構造が圧電構造上に形成されて、圧電材料上にインターディジタルトランスデユーサ（ＩＤＴ）を形成する。ＩＤＴは、整合回路を介してＲＦアンテナに接続されうる。ＩＤＴは、本開示の他の実施形態で開示されたＩＤＴ（例えば、図３のＩＤＴ３１０）の特徴及び構成を含みうる。第３の導電構造を形成することが、圧電材料上にフォトレジストを堆積させるためのフォトレジスト堆積工程を実施することと、フォトレジストの選択的な部分を硬化させるための（例えば、リソグラフィ装置を用いた）パターニング工程を実施することと、フォトレジストの硬化部分又は未硬化部分のいずれかをエッチング除去するためのエッチング工程を（例えば、エッチングチャンバ内で）実施することと、を含みうる。次いで、堆積プロセス（例えば、原子層堆積、物理的気相堆積、化学気相堆積など）が、導電層（例えば、金属層）を、圧電材料及びその上に形成されたフォトレジストの上に堆積させるために、（例えば、堆積チャンバ内で）実施されうる。その後、（例えば、エッチングチャンバ内で）選択的なエッチングプロセスを実施して、フォトレジスト及びその上に形成された導電材料を除去して、第３の導電構造を残すことができる。第３の導電構造は、第１の導電構造及び／又は第２の導電構造と同時に形成されうる。したがって、一連の工程（例えば、フォトレジスト堆積、リソグラフィ、エッチング、金属堆積、エッチングなどのプロセス）を実行して、第１の導電構造、第２の導電構造、及び第３の導電構造を同時に又は並行して形成することができる。
【0055】
ブロック４４０において、第４の導電構造が圧電材料上に形成され、ａ）１つ以上のＳＡＷリフレクタ、又はｂ）第２のＩＤＴ電極、のうちの少なくとも１つを形成する。ＳＡＷリフレクタ及び第２のＩＤＴは、ＳＡＷが伝播しうる圧電材料のスパン（ｓｐａｎ）によって、上記ＩＤＴから隔てられうる。これにより、第２のＩＤＴ及び／又はリフレクタは、ＳＡＷを介して第１のＩＤＴに通信可能に接続されうる。ＳＡＷリフレクタは、本開示の他の箇所に開示されたＳＡＷレフレクタ（例えば、図３のＳＡＷレフレクタ３１２）の特徴及び構成を含みうる。第２のＩＤＴは、本開示の他の実施形態で開示されたＩＤＴ（例えば、図３のＩＤＴ３１０）の特徴及び構成を含みうる。第４の導電構造を形成することが、圧電材料上にフォトレジストを堆積させるためのフォトレジスト堆積工程を実施することと、フォトレジストの選択的な部分を硬化させるための（例えば、リソグラフィ装置を用いた）パターニング工程を実施することと、フォトレジストの硬化部分又は未硬化部分のいずれかをエッチング除去するためのエッチング工程を（例えば、エッチングチャンバ内で）実施することと、を含みうる。次いで、堆積プロセス（例えば、原子層堆積、物理的気相堆積、化学気相堆積など）が、導電層（例えば、金属層）を、圧電材料及びその上に形成されたフォトレジストの上に堆積させるために、（例えば、堆積チャンバ内で）実施されうる。その後、（例えば、エッチングチャンバ内で）選択的なエッチングプロセスを実施して、フォトレジスト及びその上に形成された導電材料を除去して、第４の導電構造を残すことができる。第４の導電構造は、第１の導電構造、第２の導電構造、及び／又は第３の導電構造と同時に形成されうる。したがって、一連の工程（例えば、フォトレジスト堆積、リソグラフィ、エッチング、金属堆積、エッチングなどのプロセス）を実行して、第１の導電構造、第２の導電構造、第３の導電構造、及び第４の導電構造を同時に又は並行して形成することができる。
【0056】
ブロック４５０において、任意選択的に、第５の導電構造が圧電材料上に形成され、ＩＤＴ間に１つ以上の導波路を形成する。第５の導電構造を形成することが、圧電材料上にフォトレジストを堆積させるためのフォトレジスト堆積工程を実施することと、フォトレジストの選択的な部分を硬化させるための（例えば、リソグラフィ装置を用いた）パターニング工程を実施することと、フォトレジストの硬化部分又は未硬化部分のいずれかをエッチング除去するためのエッチング工程を（例えば、エッチングチャンバ内で）実施することと、含みうる。次いで、堆積プロセス（例えば、原子層堆積、物理的気相堆積、化学気相堆積など）が、導電層（例えば、金属層）を、圧電材料及びその上に形成されたフォトレジストの上に堆積させるために、（例えば、堆積チャンバ内で）実施されうる。その後、（例えば、エッチングチャンバ内で）選択的なエッチングプロセスを実施して、フォトレジスト及びその上に形成された導電材料を除去して、第５の導電構造を残すことができる。第５の導電構造は、第１の導電構造、第２の導電構造、第３の導電構造及び／又は第４の導電構造と同時に形成されうる。したがって、一連の工程（例えば、フォトレジスト堆積、リソグラフィ、エッチング、金属堆積、エッチングなどのプロセス）を実行して、第１の導電構造、第２の導電構造、第３の導電構造、第４の導電構造、及び第５の導電構造を同時に又は並行して形成することができる。
【0057】
幾つかの実施形態において、ＲＦアンテナ、整合回路、ＩＤＴ、ＳＡＷリフレクタ及び／又は導波路を形成する導電構造が、単一の導電層を形成する。ブロック４１０、４２０、４３０、４４０及び／又は４５０の工程は、各導電構造が一緒に堆積されるよう、一緒に実行することができる。代替的に、１つ以上の層が別々に形成されうる。
【0058】
幾つかの実施形態において、方法４００は、ＲＦアンテナ及び／又は整合回路の上に保護コーティングを堆積させることをさらに含みうる。保護コーティングは、プラズマに対する耐性を有し、高温に対して耐性を有し、及び／又は高圧に対する耐性を有しうる誘電材料を含みうる。使用しうる誘電体コーティングの例には、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、イットリウム系酸化物、フッ化物及び／又はオキシフルオリド等が含まれる。
【0059】
幾つかの実施形態において、保護層又は保護コーティングを堆積させることが、原子層堆積、化学気相堆積、物理的気相堆積、又はこれらのプラズマ強化バージョンを使用して実施されうる。
【0060】
図５Ａ～Ｂは、本開示の態様に係る、誘電体コーティング５３０、５４０が載置されたＳＡＷセンサ５００の様々な実施形態の上方からの透視図である。ＳＡＷセンサ５００Ａ～Ｂは、２つの櫛形の噛合った電極を有するＩＤＴ５２０を含み、上記２つの電極は、圧電材料の少なくとも１つの層を有するベース基板５１０上に配置されている。ＳＡＷセンサは、ＩＤＴ５２０及びベース基板５１０の上に配置された誘電体コーティング５３０をさらに含む。ＳＡＷセンサ５００Ａ～Ｂは、追加的に、ベース基板５１０上のＩＤＴ５２０から間隔を置いて配置された１つ以上の追加のＩＤＴ及び／又はリフレクタを含むことができる。誘電体コーティング５３０は、追加のＩＤＴ（複数可）及び／又リフレクタ、及び／又は、ＩＤＴと、追加のＩＤＴ及び／又はリフレクタと、の間のベース基板５１０の領域を追加的にコーティングすることができる。統合ＳＡＷセンサアセンブリがＲＦアンテナ及び整合ネットワークも含む実施形態では、ＲＦアンテナ及び整合ネットワークも、誘電体コーティング５３０によってコーティングされうる。
【0061】
幾つかの実施形態において、ＩＤＴ５２０は、電気信号（例えば、交流信号）を受信し、圧電材料の表面にわたってＳＡＷを発生させる。発生したＳＡＷは、伝搬速度及び共振周波数を含む。誘電体コーティング５３０を敷設することで、ＳＡＷセンサの共振周波数を調整することが可能である。誘電体コーティング５３０は、ＳＡＷの伝搬速度を調整することができ、その結果共振周波数が下げられる。誘電体コーティング５３０は、薄い均一な誘電体層を含みうる。使用しうる誘電体コーティングの例には、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、イットリウム系酸化物、フッ化物及び／又はオキシフルオリド等が含まれる。
【0062】
幾つかの実施形態において、目標共振周波数は、第１の周波数シフトが適用されたベース周波数が結果的に目標共振周波数となるように、ＳＡＷセンサのベース共振周波数を決定し、第１の周波数シフトと関連付けられたＳＡＷセンサの表面をコーティングするための厚さ及び／又は材料を決定することによって、実現することが可能である。幾つかの実施形態において、例えば図５Ａに示すように、単一の誘電体層（又は第１の材料及び／又は厚さの誘電体層）が、ＳＡＷセンサに敷設されうる。しかしながら、他の実施形態において、例えば図５Ｂに示すように、同じ又は異なる材料及び／又は厚さの複数の誘電体層が、ＩＤＴ５２０の共振周波数を調整するために敷設されうる。例えば、図示のように、誘電体コーティング５３０は第１の層であり、誘電体コーティング５４０は第２の層である。代替的に、（１つの層を含む）単一の誘電体コーティングが使用されてよく、この単一の誘電体コーティングは、図５Ａで使用された誘電体コーティング５３０とは異なる厚さ及び／又は材料を有しうる。
【0063】
【0064】
幾つかの実施形態において、センサデータの処理及び解析、画像処理アルゴリズム、１つ以上の訓練済み機械学習モデルを生成する機械学習（ＭＬ：ｍａｃｈｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ）アルゴリズム、ディープＭＬアルゴリズム、及び／又は、ＳＡＷセンサデータを解析するための他の信号処理アルゴリズムを使用して、ＳＡＷセンサのＩＤＴの上に様々な材料及び厚さの任意の数の誘電体コーティングを敷設した結果としての、ＳＡＷセンサの共鳴周波数シフトを決定することができる。これらのモデル、解析、及び／又はアルゴリズムを使用して、所与のＳＡＷセンサについて、誘電材料と厚さの組み合わせ、及び得られる共振周波数シフトを計算、予測、及び評価することができる。追加的又は代替的に、このような技術をＳＡＷセンサデータと共に使用して、複数のＳＡＷセンサであって、当該ＳＡＷセンサの信号が混同されずに近接して一緒に動作可能な複数のＳＡＷセンサを設計することができる。幾つかの実施形態において、ＭＬモデルを訓練するための訓練データを、走査装置又は他の種類のセンサ又はカメラを使用して撮像することで取得して、指定された材料及び厚さの誘電材料によって以前にコーティングされたＳＡＷセンサの共振周波数シフトを測定することができる。
【0065】
使用できる機械学習モデルの１つのタイプは、ディープニューラルネットワークといった、人工ニューラルネットワークである。人工ニューラルネットワークは、一般に、特徴を所望の出力空間にマッピングする分類器又は回帰層を含む特徴表現要素を含む。例えば、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ：Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）は、畳み込みフィルタの複数層のホストとして機能する（ｈｏｓｔ）。より下層では、プーリング（ｐｏｏｌｉｎｇ）が行われ、非線形性に対処することができ、その上には、多層パーセプトロンが一般的に付け足され、畳み込み層によって抽出された上層の特徴が、決定（例えば、分類出力）にマッピングされる。ディープラーニングは、特徴抽出と変換のために非線形処理ユニットの複数層のカスケードを使用する或るクラスの機械学習アルゴリズムである。連続する各層は、前の層からの出力を入力として使用する。ディープニューラルネットワークは、教師あり（例えば、分類）及び／又は教師なし（例えば、パターン解析）の形態で学習することができる。ディープニューラルネットワークには層の階層があり、ここでは、様々な層が、様々な抽象度に対応する様々なレベルの表現を学習する。ディープラーニングにおいて、各レベルは、自身の入力データを、僅かにより抽象的で複雑な表現に変換することを学習する。例えば、画像認識アプリケーションでは、生の入力は、画素の行列とすることができ、即ち、第１の表現層が、画素を抽象化しエッジを符号化することができ、第２の層が、エッジの配置を構成して符号化することができ、第３の層が、より高いレベルの形状（例えば、歯、唇、歯肉など）を符号化することができ、第４の層が、画像が顔を含むことを認識することができ、又は画像内の歯の周りの境界ボックスを定めることができる。特に、ディープラーニングプロセスは、どの特徴をどのレベルに配置するのが最適かを自ら学習することが可能である。「ディープラーニング（ｄｅｅｐ ｌｅａｒｎｉｎｇ）」の「ディープ（ｄｅｅｐ）」とは、データを変換する層の数を指す。より正確には、ディープラーニングシステムは、実質的なＣＡＰ（ｃｒｅｄｉｔ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｐａｔｈ）の深さを有する。ＣＡＰとは、入力から出力への変換の連鎖のことである。ＣＡＰは、入力と出力の間の潜在的な因果関係を記述する。フィードフォワード（ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ）ニューラルネットワークの場合、ＣＡＰの深さはネットワークの深さであり、隠れ層の数＋１とすることができる。リカレントニューラルネットワークの場合、信号が１つの層を複数回伝播することがあるため、ＣＡＰの深さが無制限になりうる。
【0066】
一実施形態において、ニューラルネットワークが、複数のデータ点を含む訓練データセットを使用して訓練され、ここで、各データ点は、（例えば、特定の指構成及び／又はリフレクタの特定の構成を備えたＩＤＴを含む）ＳＡＷセンサ構成を含み、かつ、特定の圧電材料、及び／又は、既知の材料及び／又は厚さを有する誘電コーティングを含みうる。各訓練データ点は、ＳＡＷ周波数、位相、時間遅延等といったＳＡＷの属性を追加的に含むことができ、又は、当該属性と関連付けることができる。ニューラルネットワークは、ＳＡＷセンサ構成及び目標ＳＡＷ属性の入力を受け取り、ＳＡＷセンサの上に堆積されたときに、ＳＡＷセンサに目標ＳＡＷ属性を有するＳＡＷを生成させる特定の材料及び／又は厚さを有する誘電体コーティングの提案を出力するように、訓練データセットを使用して訓練されうる。
【0067】
図６は、本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサのベース共振周波数における周波数シフト６１０を示すグラフ６００である。第１のピーク６０６は、第１の共振周波数を有する誘電体コーティングが無いＩＤＴを示している。第２のピーク６０８は、第２の共振周波数を有する誘電体コーティングを有するＩＤＴを示している。ピーク間の距離が、誘電体コーティングを敷設した結果である周波数シフト６１０を表している。誘電体コーティングを使用して、共振周波数を調整することが可能である。誘電体コーティングの厚さが増すにつれて、周波数シフト６１０の大きさが増大する。幾つかの実施形態において、誘電体コーティングはまた、ＳＡＷセンサを極端な環境状態から（例えば、プラズマ環境から、腐食性の化学環境からなど）保護することができる。図６に示されるように、誘電体コーティングから結果的にもたらされた信号強度の低下６１２が存在する。誘電体コーティングはまた、実施形態において、ＳＡＷセンサを過度な露出から護り、環境からの信号飽和を防ぐことができる。
【0068】
図７は、本開示の態様に係る、センサデバイス７００の上面斜視図である。センサデバイス７００は、ベース基板７０２を有し、ベース基板７０２に配置されたＳＡＷセンサアセンブリ７０４Ａ～Ｂを含む。ＳＡＷセンサアセンブリ７０４Ａ～Ｂは、ＲＦアンテナ７１０、整合回路７０８、及びＳＡＷセンサ７０６Ａ～Ｂを含む。ＲＦアンテナ７１０、整合回路７０８、及びＳＡＷセンサ７０６Ａ～Ｂを含むＳＡＷセンサアセンブリ７０４Ａ～Ｂは、本明細書の他の箇所に開示されたＳＡＷセンサ（例えば、図２のベース基板２０２及びＳＡＷセンサセンブリ２１０、図３のＳＡＷセンサセンブリ３００）の特徴及び構成を含みうる。
【0069】
図７に示されるように、ＳＡＷセンサ７０６Ａ～７０６Ｂは、ベース基板７０２の圧電材料上に配置することができ、上記圧電材料はベース基板７０２上に貼り付けられ又は堆積されうる。例えば、ＳＡＷセンサ７０６Ａ～Ｂの圧電基板は、シリコンウエハに貼り付けることができる。他の実施形態において、ＳＡＷセンサアセンブリが、ベース基板７０２に完全に組み込まれうる。例えば、ベース基板７０２は、共通の圧電材料を含み、１つ以上のＳＡＷセンサアセンブリ７０４Ａ～ＢのＲＦアンテナ７１０、整合回路７０８、及びＳＡＷセンサ７０６Ａ～Ｂが、共通の圧電材料上に互いに組み込まれうる。代替的に、ＲＦアンテナ７１０又は整合回路７０８のうちの１つ以上が、ベース基板７０２に組み込まれていない別個のデバイスであってよい。
【0070】
図７に示すように、ＳＡＷセンサ７０６Ａ～Ｂはそれぞれ、圧電材料上に配置されたＩＤＴと、ＩＤＴを覆う誘電体コーティングと、を含みうる。幾つかの実施形態において、各ＳＡＷセンサアセンブリ７０６Ａ～Ｂの誘電体コーティングが、同じ厚さ及び材料を含みうる。他の実施形態において、誘電体コーティングの厚さ及び／又は材料が、ＳＡＷセンサアセンブリ７０４ごとに固有であってよい。様々なＳＡＷセンサアセンブリの固有の共振周波数を使用して、環境状態を測定し、特定のＳＡＷセンサに対して、したがってベース基板７０２上の位置に対して測定値をマッピングすることができる。
【0071】
幾つかの実施形態において、誘電体コーティングが、ＳＡＷセンサ７０６Ａ～Ｂを有するＳＡＷセンサアセンブリ７０４の一部分を覆いうる。しかしながら、他の実施形態において、誘電体コーティングは、ＲＦアンテナ７１０、及び整合回路７０８を含む各ＳＡＷセンサアセンブリ７０４全体を覆いうる。
【0072】
幾つかの実施形態において、各センサアセンブリが、同じベース共振周波数を有するＳＡＷセンサ７０６Ａ～Ｂを備えたＳＡＷセンサアセンブリ７０４を含みうる。ＳＡＷセンサ７０６Ａ～Ｂは、異なる厚さ及び／又は材料の誘電体コーティングを各ＳＡＷセンサ７０８６Ａ～Ｂに敷設することで、異なる共振周波数シフトを発生させることによって、音響周波数が様々なＳＡＷを生成するよう調整されうる。例えば、第１のＳＡＷセンサ７０６Ａは、第１の厚さを有する第１の誘電体コーティングを有することができ、第２のＳＡＷセンサ７０６Ｂは、第２の厚さを有する第２の誘電体コーティングを有することができる。
【0073】
幾つかの実施形態において、誘電体コーティングを含むＳＡＷセンサアセンブリ及び／又は誘電体コーティングを含まないＳＡＷセンサアセンブリ（図示せず）の組み合わせを、誘電体コーティングを含むＳＡＷセンサアセンブリ７０４と同じベース基板７０２上で組み合わせることができる。
【0074】
図８は、本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサアセンブリを作製するための方法８００のフローチャートである。
【0075】
図８を参照すると、ブロック８１０において、処理システムは、ＳＡＷセンサの現在のＲＦ共振周波数範囲を決定することができる。ＳＡＷセンサは、本明細書の他の箇所に開示されたＳＡＷセンサ（例えば、図５のＳＡＷセンサ５００）の特徴及び構成を含みうる。
【0076】
ブロック８２０において、処理システムは、ＳＡＷセンサの目標ＲＦ共振周波数範囲を決定することができる。
【0077】
ブロック８３０において、処理システムは、信号伝播速度を調整しかつ現在のＲＦ共振周波数範囲を目標ＲＦ共振周波数範囲に対して調整する誘電体コーティング材料又は誘電体コーティング厚さのうちの少なくとも一方を決定することができる。一実施形態において、ＳＡＷセンサの設計（及び、任意選択的に、目標ＳＡＷ属性）が、訓練済みの機械学習モデルに入力され、当該機械学習モデルは、誘電体コーティングの材料及び／又は誘電体コーティングの厚さについての提案を出力する。幾つかの実施形態において、処理システムは、ＳＡＷセンサ上に堆積させる誘電材料と層の組み合わせを決定する。幾つかの実施形態において、決定された材料及び厚さが、ＳＡＷセンサの仕様（例えば、表面積、最大厚さなど）に依存する。
【0078】
ブロック８４０において、処理システムは、ＳＡＷセンサの上に誘電体コーティングを堆積させることができる。誘電体コーティングは、ブロック８３０で決定された誘電体コーティングの材料又は誘電体コーティングの厚さのうちの少なくとも一方を有しうる。
【0079】
ブロック８５０において、処理システムは、共振周波数が目標ＲＦ共振周波数の閾値差の範囲内にあるかどうかを判定することができる。処理システムは、現在の共振周波数を測定し、その結果をブロック８２０で決定された目標共振周波数と比較することができる。共振周波数が閾値差の範囲内にある場合には、方法８００は完了してよい。しかしながら、共振周波数が目標周波数の閾値差の範囲内にない場合には、本方法はブロック８１０に戻り、他の誘電体コーティングを決定して堆積させるために本方法のステップを繰り返す。
【0080】
図９Ａ～Ｃは、本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサのＩＤＴ９００Ａ～Ｂの電極構成の様々な実施形態を示している。ＩＤＴ９００Ａ～Ｃはそれぞれ、圧電材料の少なくとも１つの層を有する基板上に、一構成において配置された噛合い指９１０Ａ～Ｃを有する２つの櫛形電極を含む。
【0081】
幾つかの実施形態において、ＩＤＴ９００Ａ～Ｃは、電気信号（例えば、ＲＦ信号）を受信し、受信した電気信号と関連付けられたＳＡＷを生成する。他の実施形態において、ＩＤＴ９００Ａ～Ｃは、ＳＡＷを受信し、受信したＳＡＷと関連付けられた電気信号（例えば、ＲＦ信号）を生成する。いずれの場合も、電極の噛合い指９１０Ａ～Ｃの構成によって、ＩＤＴ９００Ａ～Ｃを通過する任意の信号内で信号変調を発生させることができる。
【0082】
本開示の実施形態は、噛合い指９１０Ａ～Ｃの様々な構成を含む。図９Ａに示すように、例えば、ＩＤＴ９００Ａは、交互になった噛合い指９１０Ａの第1の配置を含みうる。この第1の配置によって、特定の共振周波数及び／又は位相を有する変調されていない信号９２０Ａを得ることができる。図９Ｂに示すように、例えば、ＩＤＴ９００Ｂは、互いに隣接して配置された同じ電極からの少なくとも２つの指を含む噛合い指９１０Ｂの第２の配置を含みうる。この構成によって、変調された信号９２０Ｂを得ることができる。幾つかの実施形態において、変調された信号９２０Ｂは、９２０Ａと同じ共振周波数を含みうるが、位相シフトが行われ又は信号が別様に変更されている。図９Ｃで記載するように、噛合い指間のピッチ又は間隔を調整して、調整又は変調された周波数を有する変調された信号を生成することもできる。
【0083】
幾つかの実施形態において、噛合い指（例えば、９１０Ｂ）の構成によって、ＩＤＴ（例えば、９１０Ｂ）を特定する信号変調を得ることができる。例えば、変調された信号（例えば、９２０Ｂ）は、さらなる信号処理装置（例えば、図１のＲＦアンテナ１２９）に対して識別子として機能する固有の信号変調（例えば、位相シフト９３０）を含む。さらなる例では、ＳＡＷセンサによって生成された信号が、測定可能な環境状態を特定する情報と、情報を含む信号を送信したＳＡＷセンサを特定する信号変調と、を含みうる。
【0084】
幾つかの実施形態において、噛合い指の構成によって発生する信号変調によって、元の信号の位相シフトを含む信号変調を得ることができる。例えば、図９Ｂに示すように、噛合い指９１０Ｂの構成によって、変調されていない信号と同じ周波数の信号であって、当該信号全体の様々な位置で位相シフト９３０が行われた信号が得られる。幾つかの実施形態において、変調された信号が、変調されていない信号と同じ周波数を含む。
【0085】
図９Ａ～Ｃに示されたＩＤＴ９００Ａ～Ｃは、本開示の様々な実施形態で使用されるＩＤＴのサブセット又はサブセクションでありうる。例えば、ＩＤＴ９００Ａにより示される構成を、より長いＩＤＴのために繰り返すことができる。他の例において、図９Ｂに示されたＩＤＴ９００Ｂは、示されているよりも多くの噛合い指を含むことができ、これらの指は、様々な位相及び／又は周波数変調をもたらす様々な配置を含みうる。例えば、ＩＤＴ９００Ｂは、信号のパルスの位相シフトと関連付けることができるが、他のサブセクション（図示せず）と組み合わせたときには、複数の変調されたパルスで構成された信号の信号変調を発生させることができ、結果的に変調された信号がもたらされる。幾つかの実施形態において、ＩＤＴ９００Ａ及びＩＤＴ９００Ｂによって示された構成が、位相シフト領域と、変調が行われない領域と、の両方を有するように、組み合わせられうる。例えば、ＩＤＴは、ＩＤＴ９００Ａ及びＩＤＴ９００Ｂを含む交互のサブセクションを含むことができ、結果的に信号変調がもたらされる。追加的に、ＩＤＴは、ＩＤＴ９００Ａ、ＩＤＴ９００Ｂ及び／又はＩＤＴ９００Ｃを含む交互のサブセクションを含むことができ、結果的に信号変調がもたらされる。
【0086】
幾つかの実施形態において、ＩＤＴ９００Ａ～Ｃは、センサデバイス（例えば、図２のセンサデバイス２００）のセンサアセンブリ（例えば、図２のＳＡＷセンサアセンブリ２１０）のＳＡＷセンサ（例えば、図２のＳＡＷセンサ２０４）の一部でありうる。様々なＳＡＷセンサアセンブリが、ベース基板（例えば、ウエハ）に亘って配置されうる。各ＳＡＷセンサアセンブリは、デジタル噛合い指の固有の構成を有するＩＤＴを備えたＳＡＷセンサを含みうる。各ＳＡＷセンサは、環境状態を測定し、情報を送信したＳＡＷセンサアセンブリを特定する信号変調を有する信号で、情報を返すことができる。一意の信号変調を有することで、各センサが、重複する又は同等の共振周波数の範囲内で動作することが可能であり、さらに、他のセンサと区別されうることが分かる。例えば、測定された環境状態が、当該環境状態と関連付けられた情報を送る信号がベース基板の第１の領域内に位置するセンサを特定する信号変調も含むため、ベース基板の第１の領域にマッピングされうる。
【0087】
幾つかの実施形態において、噛合い指の構成を、本開示の他の実施形態と組み合わせて、センサを特定することができる。例えば、噛合い指９１０の構成を、図１０との関連で述べるように、ＳＡＷリフレクタ１００４の空間的配置と組み合わせることができる。これにより、さらに変調された信号であって、ＳＡＷセンサを一意に特定する上記信号を得ることができる。他の例において、噛合い指９１０の構成を、図５との関連で述べた誘電体コーディング５３０の敷設と組み合わせることができる。これにより、調整された周波数と組み合わされた信号変調であって、ＳＡＷセンサを一意に特定する上記信号変調を得ることができる。上記の技術の組み合わせによって、センサウエハ上に一緒に配置可能なうえに一意に特定可能なＳＡＷセンサの密度を上げることができる。
【0088】
図１０Ａ～Ｂは、本開示の態様に係る、ＳＡＷセンサ１０００Ａ～ＢのＳＡＷリフレクタの様々な空間的配置を示す。ＳＡＷセンサ１０００Ａ～Ｂは、ＩＤＴ１００２Ａ～Ｂと、圧電基板上又は圧電層が載置された基板（例えば、半導体基板）上に、或る空間的配置で配置された１つ以上のＳＡＷリフレクタの集合１００４Ａ～Ｄと、を含む。ＩＤＴ１００２Ａ～Ｂは、電気信号を受信し、圧電基板又は圧電層の圧電材料の表面にわたって伝搬するＳＡＷを生成するよう設計されている。生成されたＳＡＷは、ＳＡＷリフレクタ１００４Ａ～Ｄによって反射されて、ＩＤＴ１００２Ａ～Ｂに戻される。ＩＤＴ１００２Ａ～Ｂは、反射されたＳＡＷと関連付けられた電位を新たに生成する。ＳＡＷリフレクタは、ＩＤＴ１００２Ａ～Ｂに戻ってくる反射されたＳＡＷ波に信号変調を適用するよう、空間的に配置されうる。
【0089】
図示のように、単一のＩＤＴ１００２Ａ～Ｂは、受信したＲＦ信号に基づいてＳＡＷを生成することと、ＳＡＷの反射を受け取ってそれから新しいＲＦ信号を生成することと、の両方を行う。このような実施形態において、ＳＡＷの生成と反射されたＳＡＷの受信とは、時間１にＲＦ信号が受信され、かつ時間２に新しいＲＦ信号が生成されるように、時間的にずれている。幾つかの実施形態（図示せず）において、２つのＩＤＴが並置され又は互いに隣接して配置される。第１のＩＤＴが、ＲＦ信号を受信してＳＡＷを生成することができ、第２のＩＤＴが、反射されたＳＡＷを受信して新たなＲＦ信号を生成することができる。このような構成では、第１のＩＤＴと第２のＩＤＴが並行して動作することができる。したがって、第２のＩＤＴは、第１のＩＤＴが着信ＲＦ信号を受信している間に、新しいＲＦ信号を出力することができる。
【0090】
本開示の実施形態は、ＳＡＷリフレクタ１００４Ａ～Ｄの様々な空間的配置を含む。例えば、ＳＡＷリフレクタ１００４Ａ～Ｂに示すように、ＳＡＷセンサが、均一に分散されたＳＡＷリフレクタの集合を含みうる。他の例では、ＳＡＷセンサが、均一には分散されておらず固有の間隔が置かれうるＳＡＷリフレクタの集合を含みうる。他の例では、ＳＡＷリフレクタ１００４Ｃ～Ｄに示すように、ＳＡＷセンサが、グループ化された１つ以上のＳＡＷリフレクタの集合を含みうる。他の例では、ＳＡＷリフレクタ１００４Ｄで示すように、ＳＡＷセンサが、様々な間隔が置かれたグループ化された１つ以上のＳＡＷリフレクタの集合を含みうる。
【0091】
幾つかの実施形態において、ＳＡＷリフレクタ１００４Ａ～Ｄの空間的配置によって、ＳＡＷセンサを特定する信号変調がもたらされる。例えば、図１０Ａ～Ｂに示す先に記載の各実施例は、各ＳＡＷセンサに固有の信号変調をもたらすことができる。例えば、信号変調によって、ＩＤＴ１００２Ａ～Ｂに戻ったときの反射されたＳＡＷの強め合う干渉及び弱め合う干渉の結果として、位相の変化、周波数の変化、及び／又は信号遅延をもたらすことができる。
【0092】
例えば、ＳＡＷリフレクタのグループ間の間隔１０１０Ａ～Ｄによって、固有の信号変調がもたらされうる。例えば、図１０Ｂでは、ＳＡＷリフレクタ１００４Ｃが、第１の群のリフレクタ１００９Ａ群と第２の群のリフレクタ１００９Ｂとに分けられ、ＳＡＷリフレクタ１００４Ｄが、第１の群のリフレクタ１００９Ｃと第２の群のリフレクタ１００９Ｄとに分けられる。第１の群１００９Ａ、１００９Ｃ内の全てのリフレクタが、第１のピッチ又は間隔を有し、第２の群１００９Ｂ、１００９Ｄ内の全てのリフレクタも、第１のピッチ又は間隔を有する。第１のピッチ又は間隔は、例えば、おおよそＳＡＷの１波長の間隔程度とすることができる。第１の群１００９Ａは、ＳＡＷの全波長でなくてよい間隙又は空間１０１０Ｄによって、第２の群の１００９Ｂから隔てられうる。同様に、第１の群１００９Ｃは、間隙又は空間１０１０Ｄによって第２群１００９Ｄから隔てられうる。実施形態では、間隙又は空間１０１０Ｄは、１／４波長、１／２波長、１／４波長、１／２波長、３／４波長、１と１／４波長、１と１／２波長、１と３／４波長、２と１／４波長、２と１／２波長、２と３／４波長．．．といった長さを有しうる。さらなる例において、ＳＡＷリフレクタ１００４Ａ～Ｄの空間的分散が、ＳＡＷリフレクタ間の１／２波長及び／又は１／４波長の間隔を含みうる。幾つかの実施形態において、ＳＡＷリフレクタがグループで配置され、ここでは、第１の群のＳＡＷリフレクタが、第２の群のＳＡＷリフレクタから、例えば半波長又は１／４波長だけずれうる。一実施形態において、第１の群のＳＡＷリフレクタの各ＳＡＷリフレクタが、当該群の直近の１つ以上のＳＡＷリフレクタから、ＳＡＷの波長に対応しうる間隔だけ間隔が空けられる。追加的に、第２の群のＳＡＷリフレクタの各ＳＡＷリフレクタが、当該群からの直近の１つ以上のＳＡＷリフレクタから、ＳＡＷの波長に対応しうる間隔だけ間隔が空けられうる。幾つかの実施形態において、１／２波長、１／４波長及び／又は全波長の間隔の組み合わせを使用して、ＳＡＷセンサ１０００Ａ～Ｂを特定しうる固有の信号変調を発生させることができる。幾つかの実施形態において、ＳＡＷセンサ１０００Ａ～Ｂが、センサデバイス（例えば図２のセンサデバイス２００）のセンサアセンブリ（例えば図２のＳＡＷセンサセンブリ２１０）の一部でありうる。ＩＤＴを含むＳＡＷセンサと、固有の空間的配置で配置されたＳＡＷリフレクタの集合と、を備える様々なＳＡＷセンサアセンブリが、ベース基板（例えば、ウエハ）にわたって配置されうる。各ＳＡＷセンサは、環境状態を測定し、情報を送信したＳＡＷセンサアセンブリを特定する信号変調を有する信号で、情報を返すことができる。一意の信号変調を有することで、各センサが、重複する又は同等の共振周波数の範囲内で動作することが可能であり、さらに、他のセンサと区別されうることが分かる。例えば、測定された環境状態が、当該環境状態と関連付けられた情報を送る信号がベース基板の第１の領域内に位置するセンサを特定する信号変調も含むため、ベース基板の第１の領域にマッピングされうる。
【0093】
幾つかの実施形態において、ＳＡＷリフレクタの空間的配置を、本開示の他の実施形態と組み合わせて、ＳＡＷセンサを特定することができる。例えば、ＳＡＷセンサのＳＡＷリフレクタ１００４Ａ～Ｄの固有の空間的配置を、図９との関連で述べた、ＩＤＴの噛合い指９１０の固有の配置と組み合わせることができる。これにより、ＳＡＷセンサを一意に特定するさらに変調された信号が得られうる。他の例において、ＳＡＷリフレクタ１００４の固有の空間的配置を、図５との関連で述べた、敷設された誘電体コーティング５３０と組み合わすことができる。これにより調整された周波数と組み合わされた信号変調であって、ＳＡＷセンサを一意に識別する信号変調を得ることができる。
【0094】
図１１～１４は、本開示の態様に係る、センサデバイス１１００～１４００の様々な実施形態の上面斜視図である。センサデバイスは、圧電材料の少なくとも１つの層を有する基板１１０２～１４０２（例えば、圧電基板、又は圧電層が載置された半導体基板）と、ＳＡＷ１１０６～１４０６を使用して環境の環境状態を測定することと関連付けられたＲＦ信号を受信及び／又は送信するよう設計されたＳＡＷセンサセンブリ１１０４～１４０４及び１１０８～１２０８と、を含む。センサアセンブリは、ＲＦアンテナと、整合回路と、ＩＤＴを有するＳＡＷセンサと、を含みうる。センサアセンブリは、本明細書の他の箇所に開示されたＳＡＷセンサアセンブリ（例えば、センサデバイス２００）の特徴及び構成を含みうる。以下の例示的な実施形態では、複数のセンサアセンブリ間でＳＡＷを送って、複数のセンサアセンブリ間の圧電材料の表面上の或る領域内の環境状態を測定するための様々な構成を開示する。
【0095】
幾つかの実施形態において、例えば、図１１に示すように、センサデバイス１１００が、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１１０４Ａであって、着信ＲＦ信号を受信し、圧電基板又は圧電層が載置された基板でありうる基板１１０２の表面にわたって伝搬するＳＡＷ１１０６Ａを生成するよう設計された第１のＳＡＷセンサアセンブリ１１０４Ａを含みうる。ＳＡＷ１１０６は、受信したＳＡＷ１１０６Ａと関連付けられた電位を生成し、当該電位と関連付けられた発信ＲＦ信号を出力するよう設計された第２のＳＡＷセンサアセンブリ１１０８Ａによって受信され、ここで、発信ＲＦ信号の出力が、第１のＳＡＷセンサセンブリ１１０４Ａと第２のＳＡＷセンサセンブリ１１０８Ａとの間の環境の状態を示す情報を含む。幾つかの実施形態において、導波路が、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１１０４Ａと第２のＳＡＷセンサアセンブリ１１０８Ａとの間に配置される。導波路は、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１１０４Ａと第２のＳＡＷセンサアセンブリ１１０８Ａとの間を伝搬するＳＡＷを維持することができる。幾つかの実施形態において、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１１０４Ａ及び第２のＳＡＷセンサアセンブリ１１０８Ａが、単一の統合デバイスの一部である。幾つかの実施形態において、ＳＡＷセンサアセンブリ１１０４Ａ、１１０８Ａの整合ネットワーク及び／又はアンテナが、統合デバイスの一部ではなく、むしろ別個の構成要素である。幾つかの実施形態において、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１１０４Ａと第２のＳＡＷセンサアセンブリ１１０８Ａとの間に配置された導波路が、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１１０４Ａ及び／又は第２のＳＡＷセンサアセンブリ１１０８Ａと共に、統合デバイスの一部である。さらなる実施形態において、センサデバイスは、第１のセットのＳＡＷセンサアセンブリ１１０４を含むことができ、第１のセットのＳＡＷセンサアセンブリ１１０４はそれぞれ、第２のセットのＳＡＷセンサアセンブリ１１０８によって受信されるＳＡＷ１１０６を生成する。実施形態において、ＳＡＷセンサアセンブリのそれぞれが、単一の統合デバイスの一部でありうる。幾つかの実施形態において、導波路が、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１１０４Ａ～Ｄと、第２のＳＡＷセンサアセンブリ１１０８Ａ～Ｄと、の１つ以上のそれぞれの対の間に配置される。
【0096】
幾つかの実施形態において、例えば図１２に示すように、センサデバイス１２００が、着信ＲＦ信号を受信し、圧電基板又は圧電層を含む基板でありうる基板１２０２の表面にわたって伝搬するＳＡＷ１２０６を生成するよう設計されたＳＡＷ生成センサアセンブリ１２０４のセットを含みうる。センサデバイス１２００はまた、ＳＡＷ生成センサアセンブリ１２０４のセットによって生成されたＳＡＷ１２０６を受信するよう設計されたＳＡＷ受信センサアセンブリ１２０８も含みうる。ＳＡＷ受信センサアセンブリ１２０８は、ＳＡＷ生成センサアセンブリ１２０４によって生成されたＳＡＷ１２０６のそれぞれと関連付けられた振動電位を生成するよう設計されうる。ＳＡＷ受信センサアセンブリ１２０８は、各振動電位に従って発信ＲＦ信号を出力し、ここで、各ＲＦ信号は、ＳＡＷ受信センサアセンブリ１２０８と、関連するＳＡＷ生成センサアセンブリ（例えば、１２０４Ａ）と、の間に配置された環境の環境状態を示す情報を含む。幾つかの実施形態において、第１の導波路が、ＳＡＷ生成センサアセンブリ１２０８と第１のＳＡＷセンサアセンブリ１２０４Ａとの間に配置され得、第２の導波路が、ＳＡＷ生成アセンブリ１２０８と第２のＳＡＷセンサアセンブリ１２０４Ｂとの間に配置されうる。幾つかの実施形態において、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１２０４Ａ、第２のＳＡＷセンサアセンブリ１２０４Ｂ、及びＳＡＷ受信センサアセンブリ１２０８が、単一の統合デバイスの一部である。幾つかの実施形態において、ＳＡＷセンサアセンブリ１２０４Ａ、１２０４Ｂ、１２０８の整合ネットワーク及び／又はアンテナが、統合デバイスの一部ではなく、むしろ別個の構成要素である。幾つかの実施形態において、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１２０４ＡとＳＡＷ受信センサアセンブリ１２０８との間に配置された第１の導波路と、第２のＳＡＷセンサアセンブリ１２０４ＢとＳＡＷ受信センサアセンブリ１２０８との間に配置された第２の導波路とが、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１２０４Ａ、第２のＳＡＷセンサアセンブリ１２０４Ｂ、及び／又はＳＡＷ受信センサアセンブリ１２０８と共に、統合デバイスの一部である。さらなる実施形態において、センサデバイス１２００が、複数セットのＳＡＷ生成センサアセンブリ（例えば、１２０４）と、各セットのＳＡＷ生成センサアセンブリによって生成されたＳＡＷ（例えば、１２０６）を受信するための複数のＳＡＷ受信センサアセンブリ（例えば、１２０８）と、を含みうる。
【0097】
幾つかの実施形態において、例えば図１３に示すように、センサデバイス１３００が、圧電基板１３０２上（又は圧電層が載置された基板上）にそれぞれが配置された２つのセンサアセンブリ１３０４Ａ及び１３０４Ｂを含みうる。各センサアセンブリ１３０４Ａ及び１３０４Ｂは、着信ＲＦ信号を受信し、受信した着信ＲＦ信号と関連付けられたＳＡＷ１３０６を生成することができる。各信号によって生成されたＳＡＷ１３０６は、他のセンサアセンブリによって受け取られる。例えば、第１のセンサアセンブリ１３０４Ａによって生成されたＳＡＷ１３０６が、第２のセンサアセンブリ１３０４Ｂによって受け取られ、第２のセンサアセンブリ１３０４Ｂによって生成されたＳＡＷ１３０６が、第１のセンサアセンブリ１３０４Ａによって受け取られる。各センサアセンブリ１３０４は、各センサアセンブリ１３０４によって受け取られた対応するＳＡＷ１３０６と関連付けられた振動電位を生成することができる。各センサアセンブリ１３０４は、各振動電位に従って発信ＲＦ信号を出力することができ、ここで、各発信ＲＦ信号は、２つのセンサアセンブリ１３０４Ａと１３０４Ｂの間に配置された環境の環境状態を示す情報を含む。さらなる実施形態において、処理システム（例えば、図１の処理システム１００）は、センサアセンブリがＳＡＷ生成と振動電位生成の役割を交互に行うように、着信ＲＦ信号の送信を調整することができる。他の実施形態において、処理システムは、各センサアセンブリ１３０４が他のセンサアセンブリ１３０４と同期してＳＡＷを生成するように、着信ＲＦ信号の送信を調整することができる。さらなる実施形態において、センサデバイス１３００は、センサアセンブリ１３０４Ａ及び１３０４Ｂを詳述した先に記載の例示的な実施形態に従って動作する複数対のセンサを含みうる。
【0098】
幾つかの実施形態において、導波路が、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１３０４Ａと第２のＳＡＷセンサアセンブリ１３０４Ｂとの間に配置される。幾つかの実施形態において、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１３０４Ａ及び第２のＳＡＷセンサアセンブリ１３０４Ｂが、単一の統合デバイスの一部である。幾つかの実施形態において、ＳＡＷセンサアセンブリ１３０４Ａ～Ｂの整合ネットワーク及び／又はアンテナが、統合デバイスの一部ではなく、むしろ別個の構成要素である。幾つかの実施形態において、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１３０４Ａと第２のＳＡＷセンサアセンブリ１３０４Ｂとの間に配置された導波路が、第１のＳＡＷセンサアセンブリ１３０４Ａ及び／又は第２のＳＡＷセンサアセンブリ１３０４Ｂと共に、統合デバイスの一部である。
【0099】
幾つかの実施形態において、図１４に示すように、センサデバイス１４００が、圧電材料の少なくとも１つの層を有する基板１４０２の表面上に配置された複数のセンサアセンブリ１４０４を含みうる。センサデバイス１４００は、着信ＲＦ信号を受信し、複数のＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｂ、１４０４Ｃ、及び１４０４Ｄによって受信されるＳＡＷ１４０６を生成するよう設計されたＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ａを含みうる。センサデバイス１４００は、他のＳＡＷセンサアセンブリ１４０４ＡからＳＡＷ１４０６Ａを受信し、当該ＳＡＷと関連付けられた振動電位を生成し、生成された振動電位と関連付けられた発信ＲＦ信号を出力するよう構成されたＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｂを含みうる。ＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｂはまた、着信ＲＦ信号を受信したことに応じてＳＡＷ１４０８を生成するよう設計されうる。センサデバイスは、複数のＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ａ及び１４０４Ｂから、ＳＡＷ１４０８及び１４０６Ｂを受信するよう設計されたＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｃをさらに含みうる。ＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｃは、受信したＳＡＷそれぞれについて振動電位を生成し、生成された振動電位のそれぞれと関連付けられた発信ＲＦ信号を出力することができる。ＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｃはまた、着信ＲＦ信号を受信したことに応じてＳＡＷ１４１０を生成するよう設計されうる。センサデバイスは、複数のＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｃ及び１４０４Ａから、ＳＡＷ１４１０及び１４０６Ｃを受信するよう設計されたＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｄをさらに含みうる。ＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｄは、受信したＳＡＷそれぞれについて電位を生成し、生成された振動電位のそれぞれと関連付けられた発信ＲＦ信号を出力することができる。
【0100】
幾つかの実施形態において、１つ以上のＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ａ～Ｄが、同じ統合デバイスの一部である。幾つかの実施形態において、導波路が、１つ以上のＳＡＷセンサセンブリ１４０４Ａ～Ｄの間に配置され、例えば、ＳＡＷセンサアセンブリ１４０４ＡとＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｄとの間、及び／又はＳＡＷセンサアセンブリ１４０４ＡとＳＡＷセンサアセンブリ１４０４Ｃとの間に配置される。実施形態において、導波路が、１つ以上のＳＡＷセンサアセンブリを含む統合デバイスの一部でありうる。例えば、導波路は、圧電材料上に形成された平面的な導体とすることができ、その上にＳＡＷセンサアセンブリが形成される。
【0101】
幾つかの実施形態において、図１１～図１４に示す実施形態の組み合わせが使用される。例えば、センサアセンブリ１１０４、１１０８、１２０４、１２０８、１３０４、及び１４０４を、圧電基板の表面上で、互いの任意の組み合わせにより、着信ＲＦ信号を受信したことに応じて圧電基板の表面全体の様々な領域で環境状態を測定するために使用することができる。
【0102】
先の明細書の記載では、本開示の幾つかの実施形態が良く理解できるように、特定のシステム、構成要素、方法などの例といった数多くの具体的な詳細事項を説明している。当業者には、これらの具体的な詳細事項がなくとも、本開示の少なくとも幾つかの実施形態を実施しうることが明らかであろう。他の例では、周知の構成要素又は方法は、本開示を不必要に曖昧にしないために、詳細には記載せず又は簡素なブロック図で提示される。従って、記載された具体的な詳細事項は、単なる例示に過ぎない。特定の実施形態が、これらの例示的な詳細事項か変更されてよく、それでも尚、本開示の範囲内にあると見做されうる。
【0103】
本明細書全体を通じて、「一実施形態」又は「或る実施形態」への言及は、当該実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、「或る実施形態において」又は「一実施形態において」という表現が本明細書の様々な箇所で現れたとしても、必ずしも全てが同じ実施形態をさすものではない。加えて、「又は（ｏｒ）」という用語は、排他的「論理和（ｏｒ）」というより、むしろ包括的「論理和（ｏｒ）」を意味するものとする。本明細書で、「約（ａｂｏｕｔ）」又は「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語が使用される場合に、これは、提示された公称値が±１０％の範囲内で正しいということを意味するものとする。
【0104】
本明細書の方法の工程は特定の順序で示され説明されているが、各方法の工程の順序を変えることもでき、これにより、特定の工程を逆の順序で実行することがで、又は、特定の操作を少なくとも部分的に他の工程と同時に実行することができる。他の実施形態において、別個の工程の命令又は二次工程が、断続的な形態及び／又は交互になった形態であってよい。一実施形態において、複数の金属接合工程が１つの工程として実行される。
【0105】
先の記載は例示であり、限定的でないことが意図されていると理解されたい。先の明細書の記載を読み理解すれば、当業者には他の多くの実施形態が明らかであろう。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、かかる特許請求が権利付与される均等物の全範囲と共に規定される。
【図1】
【図2】
【図3A-B】
【図4】
【図5A-B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A-B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】