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谐振 传感器装置

阅读：472发布：2020-05-08

专利汇可以提供谐振传感器装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种谐振传感器装置，该谐振传感器装置包括：下电极，位于基底上；压电层，位于下电极上；上电极，位于压电层上；上钝化层，位于上电极上，上钝化层包括疏水性材料；以及气体感测层，位于上钝化层上。，下面是谐振传感器装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种谐振传感器装置，所述谐振传感器装置包括：
下电极，位于基底上；
压电层，位于下电极上；
上电极，位于压电层上；
上钝化层，位于上电极上，上钝化层包括第一疏水性材料；以及
气体感测层，位于上钝化层上。
2.根据权利要求1所述的谐振传感器装置，所述谐振传感器装置还包括：
下钝化层，位于基底与下电极之间，下钝化层包括第二疏水性材料。
3.根据权利要求2所述的谐振传感器装置，其中，
基底和下钝化层通过腔部分地分开，腔与下电极、压电层和上电极竖直叠置。
4.根据权利要求1所述的谐振传感器装置，其中，上钝化层在垂直于基底的上表面的第一方向上具有10nm至300nm的第一厚度。
5.根据权利要求1所述的谐振传感器装置，其中，
第一疏水性材料包括疏水性无机材料，疏水性无机材料包括氮化硅、氮化铝、碳化硅和碳氧化硅中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的谐振传感器装置，所述谐振传感器装置还包括：
上防湿气覆盖层，位于上钝化层与气体感测层之间。
7.根据权利要求6所述的谐振传感器装置，其中，
上防湿气覆盖层包括疏水性聚合物，并且
疏水性聚合物包括氟基聚合物、包括甲基的聚合物、脂肪族聚合物和芳族聚合物中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的谐振传感器装置，所述谐振传感器装置还包括：
下钝化层，位于下电极的底表面上，下钝化层包括第二疏水性材料；以及下防湿气覆盖层，位于下钝化层的底表面上。
9.根据权利要求1所述的谐振传感器装置，其中，上钝化层覆盖上电极的整个上表面。
10.根据权利要求1所述的谐振传感器装置，其中，上钝化层与水的接触角大于90度。
11.根据权利要求1所述的谐振传感器装置，其中，基底包括腔，并且谐振传感器装置还包括：
下钝化层，包括第二疏水性材料，下钝化层位于下电极的面对腔的底表面上。
12.一种谐振传感器装置，所述谐振传感器装置包括：
下钝化层，位于基底上，下钝化层包括第一疏水性材料；
下电极，位于下钝化层上；
压电层，位于下电极上；
上电极，位于压电层上；
上钝化层，位于上电极上，上钝化层包括第二疏水性材料；以及
气体感测层，位于上钝化层上。
13.根据权利要求12所述的谐振传感器装置，其中，上钝化层覆盖上电极的整个上表面，并且下钝化层覆盖下电极的整个底表面。
14.根据权利要求12所述的谐振传感器装置，其中，上钝化层和下钝化层与水的接触角均大于90度。
15.根据权利要求12所述的谐振传感器装置，所述谐振传感器装置还包括：
下防湿气覆盖层，位于下钝化层和基底之间，以及
上防湿气覆盖层，位于上钝化层与气体感测层之间，
其中，下防湿气覆盖层和上防湿气覆盖层中的每个包括疏水性聚合物。
16.根据权利要求12所述的谐振传感器装置，其中，
下钝化层和基底通过腔部分地分开，并且
下电极不暴露于腔的内壁。
17.一种谐振传感器装置，所述谐振传感器装置包括：
下电极，位于基底上；
压电层，位于下电极上；
上电极，位于压电层上；
上钝化层，位于上电极上，上钝化层包括第一疏水性材料；
下钝化层，位于下电极下；以及
气体感测层，位于上钝化层上，
其中，上钝化层与水的接触角大于90度。
18.根据权利要求17所述的谐振传感器装置，其中，
下钝化层位于基底和下电极之间，下钝化层包括第二疏水性材料，下钝化层和基底在与下电极竖直叠置的位置处通过腔部分地分开。
19.根据权利要求18所述的谐振传感器装置，其中，上钝化层覆盖上电极的整个上表面，并且下钝化层覆盖下电极的面对腔的整个底表面。
20.根据权利要求17所述的谐振传感器装置，其中，基底包括腔，下钝化层包括第二疏水性材料并且位于下电极的面对腔的底表面上。

说明书全文

谐振传感器装置

[0001] 本申请要求于2018年10月29日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0130235号韩国专利申请的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。

技术领域

[0002] 发明构思涉及一种谐振传感器装置，更具体地，涉及一种使用膜体声波谐振器(FBAR)的谐振传感器装置。

背景技术

[0003] 使用FBAR的谐振传感器有利于小型化和/或与移动系统集成。使用FBAR的谐振传感器具有其中下电极、压电层和/或上电极依次堆叠的结构。使用FBAR的谐振传感器使用这样的原理：当电能施加到两个电极时，通过压电效应产生声波，并且由于声波而发生谐振。

发明内容

[0004] 本发明构思提供了一种能够提供增加的灵敏度的稳定性和/或具有改善的耐久性的传感器。

[0005] 一些示例实施例包括一种能够检测挥发性有机化合物或气体的传感器系统。

[0006] 根据发明构思的一些方面，提供了一种谐振传感器装置，该谐振传感器装置包括：下电极，位于基底上；压电层，位于下电极上；上电极，位于压电层上；上钝化层，位于上电极上，上钝化层包括疏水性材料；以及气体感测层，位于上钝化层上。

[0007] 根据发明构思的一些方面，提供了一种谐振传感器装置，该谐振传感器装置包括：下钝化层，位于基底上，下钝化层包括疏水性材料；下电极，位于下钝化层上；压电层，位于下电极上；上电极，位于压电层上；上钝化层，位于上电极上，上钝化层包括疏水性材料；以及气体感测层，位于上钝化层上。

[0008] 根据发明构思的一些方面，提供了一种谐振传感器装置，该谐振传感器装置包括：下电极，位于基底上；压电层，位于下电极上；上电极，位于压电层上；上钝化层，位于上电极上，上钝化层包括疏水性材料；下钝化层，位于下电极下；以及气体感测层，位于上钝化层上，其中，上钝化层与水的接触角大于90度。
附图说明

[0009] 通过下面结合附图进行的详细描述，发明构思的示例实施例将被更清楚地理解，在附图中：

[0010] 图1是根据一些示例实施例的传感器系统的框图；

[0011] 图2是根据一些示例实施例的传感器装置的框图；

[0012] 图3是根据一些示例实施例的谐振传感器装置的透视图；

[0013] 图4是图3的谐振传感器装置的剖视图；

[0014] 图5是示出图3的谐振传感器装置的谐振频率的变化的曲线图；

[0015] 图6是根据一些示例实施例的谐振传感器装置的剖视图；

[0016] 图7是根据一些示例实施例的谐振传感器装置的剖视图；

[0017] 图8是根据一些示例实施例的谐振传感器装置的剖视图；以及

[0018] 图9是示出根据一些示例实施例的谐振传感器的频率变化的曲线图。

具体实施方式

[0019] 在下文中，将参照附图详细描述发明构思的示例实施例。

[0020] 图1是根据一些示例实施例的传感器系统1的框图。

[0021] 参照图1，传感器系统1可以包括电子装置10和/或传感器装置20。电子装置10可以通过有线或无线方式连接到传感器装置20。传感器系统1可以通过传感器装置20感测或测量气味和/或气体等，并且可以被称为“电子鼻系统(electronic nose system，或被称为电子嗅觉系统)”。

[0022] 电子装置10可以是包括感测由于挥发性有机化合物引起的气味的变化和/或感测大气中某气体的含量的变化的功能的装置。例如，电子装置10可以是智能电话、平板个人计算机(PC)、移动电话、电视电话、电子书阅读器、台式PC、膝上型PC、上网本计算机、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、移动医疗装置、照相机和/或可穿戴装置中的至少一种，和/或可以是可以连接到这些各种电子设备的电子设备。此外，电子装置10可以是包括感测根据温度变化的气味变化的功能的智能家用电器。例如，智能家用电器可以包括电视机、数字视频光盘(DVD)播放器、音频播放器、冰箱、空调、真空吸尘器、烤箱、微波炉、洗衣机、空气净化器、机顶盒、电视盒、游戏控制台、电子词典、电子钥匙、摄像机和/或电子相框中的至少一种。

[0023] 传感器装置20可以是执行感测由于挥发性有机化合物引起的气味的变化和/或感测大气中某气体的含量的变化的功能的装置。例如，传感器装置20可以包括膜体声波谐振器(FBAR)类型的谐振传感器。传感器装置20还可以包括用于执行与电子装置10的相互通信的适当接口。例如，传感器装置20和电子装置10之间的连接可以通过I2C、串行外设接口(SPI)、通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI)和/或移动工业处理器接口(MIPI)中的任何一种来连接，并且/或者可以通过有线或无线通信协议来连接。

[0024] 图2是根据一些示例实施例的传感器装置20的框图。

[0025] 参照图2，传感器装置20可以包括气体传感器GS、环境传感器ES和/或驱动电路DC。传感器装置20可以感测和/或测量气味和/或气体等，并且因此可以被称为“电子鼻系统”。

[0026] 气体传感器GS可以通过感测空气中的气体来输出第一感测结果OUT1。环境传感器ES可以通过感测诸如温度、湿度、大气压力和/或光等的环境因素来输出第二感测结果OUT2。驱动电路DC可以通过接收第一感测结果OUT1和第二感测结果OUT2并基于第二感测结果OUT2校正第一感测结果OUT1来产生气体感测信号GSS。

[0027] 在一些示例实施例中，气体传感器GS和/或环境传感器ES可以均利用包括谐振器的谐振型装置来实现。例如，气体传感器GS和/或环境传感器ES可以均包括FBAR。因此，气体传感器GS和/或环境传感器ES可以被称为FBAR传感器。包括这样的FBAR传感器的传感器装置20(和/或传感器系统)可以用作电子鼻系统以感测对人体有害的各种类型的气体，例如，感测由于挥发性有机化合物引起的气味变化和/或大气中某气体的含量的变化。根据一些示例实施例，传感器装置20可以使用涂覆有响应于某气体的聚合物的多个FBAR来实现，并且/或者可以有效地安装在小型移动产品上。

[0028] 驱动电路DC可以包括振荡器(未示出)，该振荡器可以输出振荡信号，该振荡信号具有与气体传感器GS和/或环境传感器ES中的每个中的谐振器的谐振频率对应的频率。例如，第一振荡器(未示出)可以输出具有与气体传感器GS的谐振频率对应的频率的振荡信号(例如，第一感测结果OUT1)，并且/或者第二振荡器(未示出)可以输出具有与环境传感器ES的谐振频率对应的频率的振荡信号(例如，第二感测结果OUT2)。

[0029] 驱动电路DC可以包括处理电路，处理电路包括但不限于处理器、中央处理单元(CPU)、控制器、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、芯片上系统(SoC)、可编程逻辑单元、微处理器或能够以定义的方式响应并执行指令的任何其它装置。在一些示例实施例中，驱动电路DC可以是专用集成电路(ASIC)和/或ASIC芯片中的至少一种。

[0030] 驱动电路DC可以通过执行存储在存储装置上的计算机可读程序代码而被配置为专用机器。程序代码可以包括能够由一个或更多个硬件装置(诸如上述驱动电路DC的一个或更多个实例)实现的程序或计算机可读指令、软件元件、软件模块、数据文件和/或数据结构等。程序代码的示例包括由编译器产生的机器代码和使用解释器执行的更高级程序代码两者。

[0031] 在一些示例实施例中，气体传感器GS可以包括FBAR和/或聚合物，并且当气体吸附到聚合物上时，FBAR的谐振频率可以改变。然而，包括在气体传感器GS中的FBAR的谐振频率可以通过除气体吸附之外的其它环境因素(例如，以温度、湿度、颗粒、大气压力、光和/或气体的流动为例)来改变。换句话说，气体传感器GS的第一感测结果OUT1可以包括除了气体感测结果之外的由其它环境因素造成的影响。因此，包括在驱动电路DC中的校正电路(未示出)可以从由气体传感器GS获得的第一感测结果OUT1减去由环境传感器ES获得的第二感测结果OUT2来得到气体感测结果，并且根据气体感测结果产生气体感测信号GSS。

[0032] 图3是根据一些示例实施例的谐振传感器装置100的透视图。图4是谐振传感器装置100的剖视图。在图4中，为了便于说明，省略了诸如封装基底110和/或盖构件130的一些组件。

[0033] 参照图3和图4，谐振传感器装置100可以包括封装基底110、基底120、至少一个谐振传感器RS和/或盖构件130。

[0034] 封装基底110可以包括印刷电路板(PCB)、中介层(interposer)、硅基底、玻璃基底和/或陶瓷基底中的至少一种。封装基板110还可以包括用于与基底120和/或所述至少一个谐振传感器RS电连接的布线(未示出)和/或通孔结构(未示出)。

[0035] 在一些示例实施例中，封装基底110上还可以定位有驱动半导体芯片(未示出)，并且驱动半导体芯片可以包括用于驱动所述至少一个谐振传感器RS的应用处理器。在一些示例实施例中，还可以在封装基底110内部形成驱动电路单元(未示出)，并且驱动电路单元可以包括用于驱动所述至少一个谐振传感器RS的应用处理器。

[0036] 基底120可以位于封装基底110上。基底120可以包括半导体基底，该半导体基底包括诸如硅、锗、硅锗、砷化镓和/或磷化铟的材料。

[0037] 所述至少一个谐振传感器RS可以位于基底120上。所述至少一个谐振传感器RS可以感测特定类型的挥发性有机化合物和/或气体。在图3中，通过示例的方式示出了六个谐振传感器RS，并且六个谐振传感器RS可以感测六种类型的挥发性有机化合物和/或气体。然而，谐振传感器RS的数量不限于附图中所示的数量。所述至少一个谐振传感器RS可以包括FBAR类型的谐振传感器。

[0038] 可选择地，基底120上还可以定位至少一个环境传感器(未示出)。例如，至少一个环境传感器可以包括湿度传感器和/或温度传感器。至少一个环境传感器可以实现为形成在基底120上的CMOS电路。然而，发明构思不限于此。

[0039] 盖构件130可以位于封装基底110上。盖构件130可以覆盖所述至少一个谐振传感器RS和基底120两者。盖构件130的一部分可以与所述至少一个谐振传感器RS和/或基底120间隔开，使得空气空间(未示出)位于所述至少一个谐振传感器RS和/或基底120上。

[0040] 多个开口130H可以形成在盖构件130的上表面上，并且/或者所述至少一个谐振传感器RS可以通过多个开口130H暴露于谐振传感器装置100外部的大气。例如，存在于大气中的挥发性有机化合物和/或气体可以通过多个开口130H扩散到空气空间中，并且所述至少一个谐振传感器RS可以感测挥发性有机化合物和/或气体。

[0041] 所述至少一个谐振传感器RS可以位于基底120上。所述至少一个谐振传感器RS可以包括下电极132、上电极134、压电层140、下钝化层142、上钝化层144和/或气体感测层160。

[0042] 下钝化层142可以位于基底120上。下钝化层142可以包括疏水性材料，并且可以用作保护膜以用于减少或防止所述至少一个谐振传感器RS的性能由于周围环境(例如，由于大气中的湿气)的改变而改变。下钝化层142还可以用作应力释放层，以减轻可能由基底120的材料与所述至少一个谐振传感器RS的材料之间的差异引起的应力。在一些示例实施例中，疏水性材料可以包括疏水性无机材料。下钝化层142可以包括例如氮化硅(SiN)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)和/或碳氧化硅(SiOC)。

[0043] 腔120U可以位于基底120的一部分与下钝化层142之间。例如，基底120可以在与腔120U竖直叠置的区域中不接触下钝化层142，并且/或者可以在不与腔120U竖直叠置的区域中接触下钝化层142。所述至少一个谐振传感器RS的气体感测区域(未示出)可以位于腔
120U上方。尽管未在附图中示出，但在平面图中，腔120U可以具有各种形状，诸如圆形、矩形、三角形和/或多边形。在制造工艺中，在基底120上形成牺牲层(未示出)并且/或者形成覆盖牺牲层的下钝化层142之后，可以通过使用蚀刻工艺等选择性地去除牺牲层来在基底
120和下钝化层142之间形成腔120U。

[0044] 其中下电极132、压电层140、上电极134和/或上钝化层144顺序堆叠的堆叠结构可以位于下钝化层142上。气体感测层160可以位于上钝化层144上。堆叠结构可以与腔120U竖直叠置。

[0045] 所述至少一个谐振传感器RS的谐振频率可以由压电层140的厚度确定。当通过下电极132和/或上电极134施加与谐振频率对应的射频(RF)电压时，所述至少一个谐振传感器RS可以沿着下电极132、压电层140和/或上电极134堆叠的方向(例如，沿着垂直于基底120的上表面的方向)谐振。

[0046] 在一些示例实施例中，下电极132和/或上电极134可以均包括金属，诸如钼(Mo)、钌(Ru)、金(Au)、铝(Al)、铂(Pt)、钛(Ti)、钨(W)、钯(Pd)、铬(Cr)和/或镍(Ni)。下电极132的一部分和/或上电极134的一部分可以与腔120U竖直叠置。

[0047] 压电层140可以位于下电极132与上电极134之间，并且/或者可以包括氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、铅锆钛氧化物(PbZrTiOx、PZT)和/或各种类型的压电材料中的任何一种。

[0048] 上钝化层144可以包括疏水性材料，并且/或者可以用作保护膜以用于减少或防止所述至少一个谐振传感器RS的性能由于周围环境(例如，由于大气中的湿气)的改变而改变。例如，下钝化层142和/或上钝化层144可以有效地减少或防止所述至少一个谐振传感器RS的输出频率根据所述至少一个谐振传感器RS的操作环境而变化的漂移现象。在一些示例实施例中，上钝化层144可以包括疏水性无机材料。例如，疏水性无机材料可以包括SiN、AlN、SiC和/或SiOC中的至少一种。

[0049] 在一些示例实施例中，下钝化层142和/或上钝化层144可以通过使用化学气相沉积(CVD)工艺、原子层沉积(ALD)工艺和/或旋涂工艺等分别形成在下电极132和/或上电极134上。下钝化层142可以包括与上钝化层144相同的材料，但不限于此。下钝化层142可以与上钝化层144在同一工艺中形成。可选择地，可以在形成下钝化层142之后形成上钝化层
144。虽然下钝化层142和上钝化层144被示出为单个材料层，但是下钝化层142和/或上钝化层144中的每个可以形成为包括多个材料层的堆叠结构。

[0050] 上钝化层144可以在垂直于基底120的上表面的第一方向上具有第一厚度，并且/或者第一厚度可以为大约10nm至大约300nm。下钝化层142可以在第一方向上具有第二厚度，并且/或者第二厚度可以为大约10nm至大约300nm。第一厚度可以等于第二厚度，但不限于此。

[0051] 下钝化层142和/或上钝化层144可以具有大于约90度的与水的接触角。与水的接触角指当液滴放置在固体表面上时液滴与固体表面之间的角度。下钝化层142和/或上钝化层144可以包括疏水性材料，因此，与水的接触角可以大于约90度且小于约180度。

[0052] 上钝化层144可以基本上覆盖上电极134的上表面的整个区域。下钝化层142可以覆盖下电极132的面对腔120U的整个底表面，因此，下电极132的底表面可以不暴露于腔120U的内壁。由于上钝化层144和/或下钝化层142，上电极134和/或下电极132可以不直接暴露于空气空间(和/或环境大气)。

[0053] 虽然在附图中未示出，但还可以形成键合垫(pad，也被称为焊盘，未示出)以分别连接到下电极132和/或上电极134。键合垫上还可以定位键合引线(未示出)以将外部装置电连接到谐振传感器RS。

[0054] 气体感测层160可以位于上钝化层144上，并且/或者上钝化层144可以置于上电极134与气体感测层160之间。气体感测层160可以包括能够吸附某种类型的挥发性有机化合物和/或气体的气体吸附层。例如，气体感测层160可以包括能够选择性地吸附选自挥发性有机化合物(诸如，甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、甲苯、甲醛、乙醛和/或苯)和/或气体(诸如，氨、二氧化碳、一氧化氮和/或硫化氢)中的至少一种目标物质的反应性材料。例如，当如图3中所示形成六个谐振传感器RS时，六个谐振传感器RS中的每个气体感测层160可以选择性地吸附甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、甲苯、甲醛、乙醛、苯、氨、二氧化碳、一氧化氮和/或硫化氢之中的六种不同目标物质。

[0055] 在一些示例实施例中，气体感测层160的反应性材料可以包括但不限于聚合物、多孔金属氧化物颗粒、金属氧化物纳米管和/或碳纳米管等。

[0056] 在下文中，参照图5对谐振传感器装置100的驱动原理进行简要描述。

[0057] 图5是示出谐振传感器装置100的谐振频率的变化的曲线图。

[0058] 参照图5，第一曲线图41表示当没有目标物质吸附到气体感测层160上时谐振传感器RS的谐振频率(即，无负载的谐振器的谐振频率)，第二曲线图42表示当目标物质吸附到气体感测层160上时谐振传感器RS的谐振频率(即，负载的谐振器的谐振频率)。

[0059] 在膜体声波谐振器模型中，可以根据在谐振传感器RS中引起的质量变化来获得谐振频率变化，如由等式(1)所示。

[0060]

[0061] 这里，Δf和f0分别表示谐振传感器RS的频率变化和谐振频率。μq和ρq分别表示压电层140的材料的剪切模量和压电层140的材料的密度。A表示气体感测区域的面积，Δm表示变化的质量。也就是说，根据等式(1)，谐振传感器RS的频率变化可以根据谐振传感器RS的质量的变化(例如，吸附到气体感测层160上的目标物质的质量的变化)而发生。

[0062] 如图5中所示，当目标物质吸附到气体感测层160上时，谐振传感器RS的谐振频率会改变，并且因此，从振荡器输出的振荡信号(例如，感测信号)的频率会改变。因此，通过检测来自振荡器的输出信号和/或感测信号的频率，能够感测是否吸附了目标物质，并且可以计算目标物质的吸附量。

[0063] 返回参照图3，在根据一些示例实施例的谐振传感器装置100中，由于下钝化层142和/或上钝化层144包括疏水性材料并且/或者覆盖下电极132的整个底表面和/或上电极134的整个上表面，所以可以提高谐振传感器装置100的感测精度。

[0064] 谐振传感器装置即使在各种情况下也需要对某目标物质具有精确的灵敏度。例如，即使谐振传感器装置周围的温度和/或湿度改变，谐振传感器装置的输出信号的频率也必须保持不变。然而，在常规的谐振传感器装置中，当湿气渗透到钝化层中时，会出现其中常规的谐振传感器装置的输出频率由于吸附到钝化层中的湿气的质量的改变而变化的漂移现象。具有漂移特性的谐振传感器会根据周围环境的改变而表现出不稳定的灵敏度。因此，随着谐振传感器的使用时间段的增加，谐振传感器的灵敏度会降低并且/或者谐振传感器的使用寿命(和/或耐久性)会缩短。

[0065] 另一方面，根据依据一些示例实施例的谐振传感器装置100，下钝化层142和/或上钝化层144可以包括疏水性材料，并且/或者吸附到下钝化层142和/或上钝化层144中的湿气的量可以显著减少。因此，即使谐振传感器装置100的环境温度和/或湿度改变，也可以减少或防止漂移现象，并且/或者谐振传感器装置100也可以具有稳定的灵敏度。此外，可以减少或防止由于一段使用时间段而导致的灵敏度的劣化，因此，谐振传感器装置100可以具有改善的耐久性。

[0066] 图6是根据一些示例实施例的谐振传感器装置100A的剖视图。在图6中，与图1至图5中的附图标记相同的附图标记表示与图1至图5中的组件相同的组件。

[0067] 参照图6，谐振传感器RSA可以包括下防湿气覆盖层172和/或上防湿气覆盖层174。下防湿气覆盖层172可以位于基底120与下钝化层142之间，并且/或者下防湿气覆盖层172的表面可以由腔120U暴露。上防湿气覆盖层174可以位于上钝化层144和气体感测层160之间。

[0068] 如图6中所示，下防湿气覆盖层172、下钝化层142、下电极132、压电层140、上电极134、上钝化层144、上防湿气覆盖层174和/或气体感测层160可以顺序地位于基底120上。

[0069] 在一些示例实施例中，下钝化层142和/或上钝化层144可以包括氧化铝、氮化硅、氮化铝、碳化硅和/或碳氧化硅中的至少一种。

[0070] 在一些示例实施例中，下防湿气覆盖层172和/或上防湿气覆盖层174可以包括疏水性聚合物，诸如氟基聚合物、包括甲基的聚合物、脂肪族聚合物和/或芳族聚合物。疏水性聚合物可以包括氟基聚合物、包含甲基的聚合物、脂肪族聚合物和/或芳族聚合物中的至少一种。

[0071] 例如，具有疏水性的氟基聚合物可以包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、乙烯四氟乙烯(ETFE)和/或聚三氟氯乙烯(PCTFE)中的至少一种，但不限于此。具有疏水性的包括甲基的聚合物可以包括选自包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚丙烯酸酯、聚异戊二烯、聚丙烯和/或聚苯乙烯中的任何一种，但不限于此。例如，具有疏水性的脂肪族聚合物可以包括选自油酸、硬脂酸、1-癸硫醇、1-十一硫醇、1-十二硫醇、1-十四硫醇、1-十五硫醇、1-十六硫醇、1-十八硫醇、十六烷基三氯硅烷、正十八烷基三乙氧基硅烷、正十八烷基二甲基氯硅烷、正十八烷基甲氧基二氯硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、三十烷基二甲基氯硅烷和/或三十烷基三氯硅烷中的任何一种，但不限于此。例如，具有疏水性的芳族聚合物可以是包括芳族烃(诸如苯酚、苯、乙苯、氯苯、甲苯和/或二甲苯)的芳族聚合物，但不限于此。

[0072] 根据依据一些示例实施例的谐振传感器装置100A，上钝化层144和/或上防湿气覆盖层174可以顺序地位于上电极134与气体感测层160之间，并且/或者下钝化层142和/或下防湿气覆盖层172可以顺序地位于下电极132与腔120U之间。因此，可以显著减少吸附到上钝化层144和/或上防湿气覆盖层174中以及/或者下钝化层142和/或下防湿气覆盖层172中的湿气的量。

[0073] 因此，即使谐振传感器装置100A的环境温度和/或湿度改变，也可以减少或防止谐振传感器装置100A的漂移现象，并且/或者谐振传感器装置100A可以具有稳定的灵敏度。此外，可以减少或防止由于一段使用时间段而导致的灵敏度的劣化，因此，谐振传感器装置100A可以具有优异的耐久性。

[0074] 图7是根据一些示例实施例的谐振传感器装置100B的剖视图。在图7中，与图1至图6中的附图标记相同的附图标记表示与图1至图6中的组件相同的组件。

[0075] 参照图7，谐振传感器RSB还可以包括上防湿气覆盖层174，上防湿气覆盖层174可以位于上钝化层144与气体感测层160之间。

[0076] 在制造工艺中，可以通过使用多晶硅在基底120上形成牺牲层(未示出)，然后可以顺序地形成下钝化层142、下电极132、压电层140、上电极134、上钝化层144和/或上防湿气覆盖层174。此后，可以去除牺牲层，从而在从其去除牺牲层的空间中形成腔120U。去除牺牲层的工艺可以是使用蚀刻剂溶液的湿法蚀刻工艺和/或使用包括氟的蚀刻气体的干法蚀刻工艺。例如，下钝化层142可以包括相对于牺牲层的材料具有蚀刻选择性的材料，并且可以例如在去除牺牲层的工艺中不被去除和/或损坏。

[0077] 图8是根据一些示例实施例的谐振传感器装置100C的剖视图。在图8中，与图1至图7中的附图标记相同的附图标记表示与图1至图7中的组件相同的组件。

[0078] 参照图8，谐振传感器RSC可以位于包括腔120UA的基底120A上。基底120A可以包括腔120UA，并且腔120UA的上部可以被下绝缘层122包围。下绝缘层122可以包括诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和/或氧化铝的绝缘材料。

[0079] 在一些示例实施例中，可以通过各向异性蚀刻工艺和/或激光钻孔工艺等去除基底120A的一部分来形成腔120UA。在其它示例实施例中，腔120UA可以通过针对基底120A的背侧蚀刻工艺形成。与图8中所示的情况不同，腔120UA可以延伸到基底120A的底表面，因此腔120UA可以穿透基底120A。

[0080] 下钝化层142可以位于下电极132的面对腔120UA的底表面的整个区域上，并且可以不位于下电极132与下绝缘层122之间。

[0081] 图9是示出根据一些示例实施例的谐振传感器EX-11和EX-21的频率变化的曲线图。为了比较，在图9中还示出了根据比较示例的谐振传感器CO-11的频率变化。

[0082] 参照图9，根据比较示例的谐振传感器CO-11被制造为包括常规的钝化层(例如，包括氧化硅的钝化层)。根据第一示例实施例的谐振传感器EX-11具有与参照图3和图4描述的谐振传感器RS相同的结构，并且被制造成包括氮化铝作为下钝化层142和/或上钝化层144。根据第二示例实施例的谐振传感器EX-21具有与参照图6描述的谐振传感器RSA相同的结构，并且被制造成包括氧化铝作为下钝化层142和/或上钝化层144并且包括氟基聚合物作为下防湿气覆盖层172和/或上防湿气覆盖层174。将根据第一示例实施例的谐振传感器EX-
11和根据第二示例实施例的谐振传感器EX-21以及根据比较示例的谐振传感器CO-11放置在不从外部供应气体或挥发性有机化合物的气密环境中，并且在相同的温度和湿度(例如，
20℃的温度和80％的相对湿度(RH))下测量谐振传感器EX-11、EX-21和CO-11的谐振频率随时间的变化。

[0083] 如图9中所示，根据比较示例的谐振传感器CO-11呈现出随时间变化的频率变化值。也就是说，根据比较示例的谐振传感器CO-11呈现出相当大的漂移特性。例如，根据比较示例的谐振传感器CO-11呈现出大约338kHz的频率变化值。漂移特性表示在某环境下传感器输出随时间变化的现象。具有漂移特性的谐振传感器会根据周围环境的变化呈现出不稳定的灵敏度，因此，随着谐振传感器的使用时间段的增加，谐振传感器的灵敏度会降低，并且/或者谐振传感器的耐久性会劣化。

[0084] 另一方面，在根据第一示例实施例的谐振传感器EX-11和/或第二示例实施例的谐振传感器EX-21中，频率变化值即使在时间流逝之后也是不显著的，并且显著地减少或防止漂移现象。例如，根据第一示例实施例的谐振传感器EX-11和/或根据第二示例实施例的谐振传感器EX-21分别呈现10kHz和5kHz的显著低的频率变化值。

[0085] 这是因为根据比较示例的谐振传感器CO-11的输出频率的变化随着湿气渗透并且/或者被吸附到谐振传感器CO-11中的钝化层中而增加，而根据第一示例实施例的谐振传感器EX-11和/或第二示例实施例的谐振传感器EX-21可以有效地减少或防止湿气渗透和/或被吸附到包括疏水性材料的下钝化层和/或上钝化层中。因此，谐振传感器EX-11和/或EX-21的输出频率几乎不变。

[0086] 虽然已经参照发明构思的示例实施例具体示出并且描述了发明构思，但将理解的是，在不脱离权利要求的精神和/或范围的情况下，可以在此进行形式和/或细节上的各种改变。

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