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原文传递传感器、形成传感器的方法和装置

专利名称：	传感器、形成传感器的方法和装置
摘要：	公开的传感器可以包括至少一个谐振器(在一些实施例中，至少两个谐振器)和可以与谐振器联合形成的各种其它结构。在实施例中至少一个谐振器可以包括底电极、压电层、和顶电极，其中压电层被定位在底电极和顶电极之间。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	QORVO美国公司
发明人：	詹姆斯·拉塞尔·韦伯斯特;彼得·J·席勒;理查德·艾伦·范杜森;伊恩·罗伯特·哈蒙
专利状态：	有效
申请日期：	2014-05-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910765297.3
公开号：	CN110632171A
代理机构：	北京连和连知识产权代理有限公司
代理人：	杨帆
分类号：	G01N29/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	美国北卡罗来纳州
主权项：	1.一种传感器，包含：至少第一谐振器，所述至少第一谐振器具有第一表面和相对的第二表面，并且所述第一谐振器包含：底电极；压电层；和顶电极，其中，所述压电层被定位在所述底电极和所述顶电极之间；金属氧化物层，所述金属氧化物层定位在所述第一谐振器的至少所述第二表面上，所述金属氧化物层的厚度从大约至大约并且所述金属氧化物层包含氧原子；包含硅原子的耦合层，所述耦合层的硅原子被结合到所述金属氧化物层中的氧原子；以及分子识别成分层，所述分子识别成分层包含分子识别成分并且所述分子识别成分被结合到硅烷层。 2.一种传感器，包含：至少第一和第二谐振器，所述第一和第二谐振器中的每个具有第一表面和相对的第二表面，并且每个所述谐振器包含：底电极；压电层；和顶电极，其中，所述压电层被定位在所述底电极和所述顶电极之间；在所述第一和第二谐振器的所述第一表面之下的布拉格反射镜堆叠；以及被定位为邻近所述第一和第二谐振器二者的所述第二表面的分子识别成分层；其中，所述至少第一和第二谐振器被串联连接。 3.一种传感器，包含：至少第一谐振器，所述至少第一谐振器具有第一表面和相对的第二表面，并且所述谐振器包含：底电极；压电层；和顶电极，其中，所述压电层被定位在所述底电极和所述顶电极之间；耦合层，所述耦合层被定位为邻近所述至少第一谐振器的所述第二表面；以及分子识别成分层，所述分子识别成分层具有大体上圆形的形状并且所述分子识别成分层包含被结合到所述耦合层的分子识别成分。 4.一种传感器，包含：至少第一和第二谐振器，所述第一和第二谐振器中的每个具有大体上相同的形状，所述至少第一和第二谐振器中的每个具有第一表面和相对的第二表面，并且每个所述谐振器包含：底电极；压电层；和顶电极，其中，所述压电层被定位在所述底电极和所述顶电极之间；定位在所述第一和第二谐振器二者的至少所述第二表面上的金属氧化物层，所述金属氧化物层的厚度从大约至大约并且所述金属氧化物层包含氧原子；耦合层，所述耦合层包含硅原子，硅烷层的硅原子被结合到所述金属氧化物层中的氧原子；以及分子识别成分层，所述分子识别成分层包含被结合到所述硅烷层的分子识别成分，其中，所述至少第一和第二谐振器被串联连接。 5.根据权利要求1或3中任意一项所述的传感器，进一步包含至少第二谐振器。 6.根据权利要求2、4或5中任意一项所述的传感器，其中，所述至少第一和第二谐振器被串联电连接。 7.根据权利要求2、4或5中任意一项所述的传感器，其中，所述至少第一和第二谐振器具有大体上不同的形状。 8.根据权利要求2、4或5中任意一项所述的传感器，其中，所述至少第一和第二谐振器具有大体上相同的形状。 9.根据权利要求8所述的传感器，其中，所述至少第一和第二谐振器具有大体上半圆形的形状。 10.根据权利要求8所述的传感器，其中，所述至少第一和第二谐振器具有大体上矩形的形状。 11.根据权利要求2或3中任意一项所述的传感器，进一步包含定位在所述至少第一谐振器的至少所述第二表面上的金属氧化物层。 12.根据权利要求1、或4-11中任意一项所述的传感器，其中，所述金属氧化物层是从TiO2、SiO2、A12O3、或ZnO中选择的。 13.根据权利要求1、或4-12中任意一项所述的传感器，其中，所述金属氧化物层是TiO2。 14.根据权利要求1、或4-13中任意一项所述的传感器，其中，所述金属氧化物层的厚度从大约至大约 15.根据权利要求1、或4-14中任意一项所述的传感器，其中，所述金属氧化物层的厚度从大约至大约 16.根据权利要求1、或4-15中任意一项所述的传感器，其中，所述金属氧化物层的厚度从大约至大约 17.根据权利要求1、或4-16中任意一项所述的传感器，其中，所述金属氧化物层是利用原子层沉积来沉积的。 18.根据权利要求1、或4-17中任意一项所述的传感器，其中，所述金属氧化物层被沉积在所述传感器的整体上。 19.根据权利要求2所述的传感器，进一步包含耦合层。 20.根据权利要求3或19中任意一项所述的传感器，进一步包含定位在所述至少第一谐振器的至少所述第二表面上的氧化层。 21.根据权利要求20所述的传感器，其中，所述耦合层包含硅原子并且所述耦合层的硅原子被结合到所述金属氧化物层中的氧原子。 22.根据权利要求1、3-21中任意一项所述的传感器，其中，所述耦合层包含环氧硅烷。 23.根据权利要求1-22中任意一项所述的传感器，其中，所述分子识别成分是抗体。 24.根据权利要求1-23中任意一项所述的传感器，其中，所述分子识别成分层具有大体上圆形的形状。 25.根据权利要求1-24中任意一项所述的传感器，其中，所述传感器具有大体上圆形的形状。 26.根据权利要求1、或3-25中任意一项所述的传感器，其中，所述传感器进一步包含定位在所述至少第一谐振器的所述底电极之下的布拉格反射镜堆叠。 27.一种总成，包含：至少一个有源传感器和至少一个参考传感器，其中，所述有源传感器和所述参考传感器中的每个包含：至少第一谐振器，所述至少第一谐振器具有第一表面和相对的第二表面，并且所述第一谐振器包含：底电极；压电层；和顶电极，其中，所述压电层被定位在所述底电极和所述顶电极之间；金属氧化物层，所述金属氧化物层定位在所述至少一个有源传感器和所述至少一个参考传感器二者的所述第一和第二谐振器的至少所述第二表面上，所述金属氧化物层的厚度从大约至大约并且所述金属氧化物层包含氧原子；耦合层，所述耦合层包含硅原子，硅烷层的硅原子被结合到所述金属氧化物层中的氧原子；分子识别成分层，所述分子识别成分层的分子识别成分被结合到遍及所述至少一个有源传感器的所述耦合层；以及参考结合材料层，所述参考结合材料层的参考结合材料被结合到遍及所述至少一个参考传感器的所述耦合层，其中，参考结合材料不同于所述分子识别成分。 28.一种总成，包含：至少一个有源传感器和至少一个参考传感器，其中，所述有源传感器和所述参考传感器中的每个包含：至少第一和第二谐振器，所述第一和第二谐振器中的每个具有第一表面和相对的第二表面，并且每个所述谐振器包含：底电极；压电层；和顶电极，其中，所述压电层被定位在所述第一和第二谐振器中的每个的所述底电极和所述顶电极之间，并且其中，所述有源传感器和所述参考传感器中的每个的所述至少第一和至少第二谐振器被独立地串联连接；以及在所述至少一个有源传感器和所述参考传感器的所述第一和第二谐振器的所述第一表面之下的布拉格反射镜堆叠；被定位为邻近所述有源传感器的所述第一和第二谐振器的所述第二表面的分子识别成分层；以及被定位为邻近所述参考传感器的所述第一和第二谐振器二者的所述第二表面的参考结合材料层，其中，参考结合材料不同于分子识别成分。 29.一种总成，包含：至少一个有源传感器和至少一个参考传感器，其中，所述有源传感器和所述参考传感器中的每个包含至少第一谐振器，所述第一谐振器具有第一表面和相对的第二表面，所述至少一个谐振器包含：底电极；压电层；和顶电极，其中，所述压电层被定位在所述底电极和所述顶电极之间；耦合层，所述耦合层被定位为邻近所述有源传感器和所述参考传感器的至少所述第一谐振器的所述第二表面，所述耦合层包含硅原子；分子识别成分层，所述分子识别成分层的分子识别成分被结合到遍及所述至少一个有源传感器的所述耦合层，所述分子识别成分层具有大体上圆形的形状；以及参考结合材料层，所述参考结合材料层的参考结合材料被结合到遍及至少一个参考传感器的所述耦合层，所述参考结合材料层具有大体上圆形的形状，其中，所述参考结合材料不同于所述分子识别成分。 30.一种总成，包含：至少一个有源传感器和至少一个参考传感器，其中，所述至少一个有源传感器和所述至少一个参考传感器中的每个包含：第一和第二谐振器，所述第一和第二谐振器中的每个具有大体上相同的形状，并且所述第一和第二谐振器中的每个具有第一表面和相对的第二表面，并且每个所述谐振器包含：底电极；压电层；和顶电极，其中，所述压电层被定位在所述底电极和所述顶电极之间，并且所述有源传感器和所述参考传感器中的每个的所述第一和第二谐振器被独立地串联连接；金属氧化物层，所述金属氧化物层定位在所述有源传感器和所述参考传感器的所述第一和第二谐振器的至少所述第二表面上，所述金属氧化物层的厚度从大约至大约并且所述金属氧化物层包含氧原子；耦合层，所述耦合层包含硅原子，所述耦合层的硅原子被结合到所述金属氧化物层中的氧原子；分子识别成分层，所述分子识别成分层的分子识别成分被结合到遍及所述至少一个有源传感器的所述耦合层；以及参考结合材料层，所述参考结合材料层的参考结合材料被结合到遍及所述至少一个参考传感器的所述耦合层，其中，所述参考结合材料不同于所述分子识别成分。 31.根据权利要求27-30中任意一项所述的总成，其中，所述总成包含至少一个参考传感器和至少两个有源传感器。 32.根据权利要求27-31中任意一项所述的总成，其中，所述总成包含至少一个参考传感器和至少三个有源传感器。 33.根据权利要求27-32中任意一项所述的总成，其中，所述至少一个有源传感器和所述至少一个参考传感器二者具有大体上相同的形状。 34.根据权利要求27-33中任意一项所述的总成，其中，所述至少一个有源传感器和所述至少一个参考传感器二者具有大体上圆形的形状。 35.根据权利要求1-26中任意一项所述的传感器被设置在包含至少一个其它传感器的总成中。 36.一种形成传感器的方法，包含：形成至少第一谐振器，所述第一谐振器具有第一表面和相对的第二表面，所述第一谐振器包含底电极；在所述底电极的至少一部分上的压电层；和在所述压电层的至少一部分上的顶电极；以及使金属氧化物层沉积在所述至少第一谐振器的所述第二表面上，利用原子层沉积(ALD)使所述金属氧化物沉积。 37.根据权利要求36所述的方法，进一步包含在所述金属氧化物层上形成包含耦合层的硅烷；以及使分子识别成分组合物沉积在包含耦合层的硅烷上。 38.根据权利要求37所述的方法，其中，使所述分子识别成分组合物沉积以便形成具有大体上圆形的形状、覆盖所述至少第一谐振器的分子识别成分层。 39.一种形成传感器的方法，包含：形成至少第一谐振器，所述第一谐振器具有第一表面和相对的第二表面，所述第一谐振器包含底电极；在所述底电极的至少一部分上的压电层；和在所述压电层的至少一部分上的顶电极；以及在所述至少第一谐振器的所述第二表面上形成耦合层；以及使分子识别成分组合物沉积在所述耦合层上，使所述分子识别成分组合物沉积以便形成具有大体上圆形的形状、覆盖所述至少第一谐振器的分子识别成分层。 40.根据权利要求36或39所述的方法，进一步包含将所述第一和第二谐振器串联电连接。 41.根据权利要求36-40中任意一项所述的方法，进一步包含切割晶圆，所述传感器在所述晶圆上形成。 42.根据权利要求36-41中任意一项所述的方法，进一步包含将所述传感器安装在电气连接板上。 43.根据权利要求41或42所述的方法，其中，所述切割发生在形成所述耦合层之前。
所属类别：	发明专利