(57)【要約】  物理的パラメータを感知するための方法及び装置が提供される。本装置（３０）は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）（３２）及び磁界源（３４）を備え、当該磁界源（３４）の磁界（３５）が、ＭＴＪに重なり、ＭＴＪに対する当該磁界源（３４）の近接さが、センサの入力に応じて変わる。磁界（３３）が、ＭＴＪから離れたＭＦＳの面に少なくとも与えられる。ＭＴＪは、第１の磁性電極（３６）及び第２の磁性電極（３８）を備え、両者は、誘電体（３７）により分離されており、当該誘電体（３７）は、相当のトンネリング導通を第１及び第２の磁性電極の間に可能にするよう構成されている。第１の磁性電極は、固定されたスピン軸を有し、第２の磁性電極は、自由なスピン軸を有する。磁界源は、第１の磁性電極より第２の磁性電極に近接して向いている。センサ全体の動的範囲は、同じ入力を受け取るがしかし異なる個々の応答曲線を有する電気的結合された複数のセンサを設けることにより拡張される。なお、これら複数のセンサは、同じ基板に形成されることが望ましいが必須ではない。
2009509126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気トンネル接合（ＭＴＪ）と、
磁界を前記ＭＴＪに与える磁界源（ＭＦＳ）であって、前記ＭＴＪに近接して移動可能に懸架され、それにより前記センサの入力に応じた前記ＭＴＪとＭＦＳとの間の距離の変化が前記ＭＴＪにおける前記ＭＦＳの磁界が変え、それにより前記ＭＴＪの電気特性を変える、前記磁界源（ＭＦＳ）と、
前記ＭＴＪにおける前記ＭＦＳの磁界を増強するため前記ＭＴＪから離れて対面する前記ＭＦＳの表面に固定状態に結合された磁気クラッディングと
を備えるセンサ。
【請求項２】
前記磁気クラッディングが、前記ＭＦＳの透磁率に等しいか又はそれより高い透磁率を有する材料から成る請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
前記磁気クラッディングが、恒久的に磁化されない請求項１記載のセンサ。
【請求項４】
前記磁気クラッディングが、前記ＭＦＳの外部磁界を前記ＭＴＪに向かう方向に実質的に閉じ込める請求項１記載のセンサ。
【請求項５】
前記ＭＴＪが、
固定した電子スピン軸を有する第１の磁性電極と、
前記第１の磁性電極より前記ＭＦＳに近接して配置され、且つ自由な電子スピン軸を有する第２の磁性電極と、
前記第１の磁性電極と第２の磁性電極とを分離し、且つ両者の間に十分なトンネリング導通を可能にするよう構成されている誘電体と
を備える請求項１記載のセンサ。
【請求項６】
前記第１の磁性電極が、第１の長い寸法及び第１の短い寸法を有し、
前記第２の磁性電極が、第２の長い寸法及び第２の短い寸法を有し、
前記第２の磁性電極は、前記第２の長い寸法が前記第１の長い寸法に対して角度βに配置されている状態で前記第１の磁性電極の上に重なる
請求項５記載のセンサ。
【請求項７】
０度≦β≦９０度である請求項６記載のセンサ。
【請求項８】
前記第１の磁性電極が、実質的に尖った又は曲線形状の端部を有する第１の細長い形状を有し、
前記第２の磁性電極が、実質的に尖った又は曲線形状の端部を有する第２の細長い形状を有する
請求項５記載のセンサ。
【請求項９】
前記第１の磁性電極が、第１の保持力を有する第１の磁性材料であってそのスピン軸が固定されている第１の磁性材料から成り、
前記第２の磁性電極が、前記第１の保持力より小さい第２の保持力を有する第２の磁性材料であってそのスピン軸が自由である第２の磁性材料から成る
請求項５記載のセンサ。
【請求項１０】
前記ＭＦＳが、電流を伝導するよう適合された第１の導体であって前記ＭＴＪを抜ける第１の向きを有する第１の導体を備え、
前記センサが更に、前記ＭＴＪの下に横たわり且つ電流を伝導するよう適合された第２の導体であって前記第１の向きに対して実質的に直交する第２の向きを有する第２の導体を備える
請求項１記載のセンサ。
【請求項１１】
センサであって、
磁気トンネル接合（ＭＴＪ）を備え、
前記磁気トンネル接合（ＭＴＪ）が、
少なくとも部分的に強磁性の第１の電極と、
少なくとも部分的に強磁性の第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極とを分離する誘電体であって前記第１の電極と第２の電極との間にトンネリング導通を与えるよう適合された誘電体と、を備え、
前記センサが更に、
前記ＭＴＪに近接して移動可能に配置され、前記センサの入力と共に変わる磁界を前記ＭＴＪにおいて与える磁界源（ＭＦＳ）と、
前記ＭＴＪから遠位の前記ＭＦＳの１又はそれより多い部分上にあり、前記ＭＴＪに向かう領域まで前記ＭＦＳの磁界を実質的に閉じ込める磁気遮蔽部材と
を備えるセンサ。
【請求項１２】
前記ＭＦＳが、電流伝導体であり、
前記磁気遮蔽部材が、前記ＭＴＪに近接しているがしかしそれに対面していない前記電流伝導体のそれらの部分を実質的に包囲する
請求項１１記載のセンサ。
【請求項１３】
前記ＭＦＳが、Ｕ字形状の導体を備え、
前記Ｕ字形状の基底部を形成する部分が、前記ＭＴＪに近接し且つ当該ＭＴＪから移動可能に離れている前面を有し、
前記磁気遮蔽部材が、前記部分の背面を覆う
請求項１１記載のセンサ。
【請求項１４】
前記磁気遮蔽部材が、前記部分の１又はそれより多い側部を覆う請求項１３記載のセンサ。
【請求項１５】
前記ＭＦＳが、永久磁石を備え、
前記磁気遮蔽部材が、前記ＭＴＪから離れて面する前記磁石の一部分を実質的に包囲する請求項１１記載のセンサ。
【請求項１６】
前記ＭＦＳを具現する部分を有する片持ちばりを更に備え、
前記磁気遮蔽部材が、当該部分に装着されている
請求項１１記載のセンサ。
【請求項１７】
前記少なくとも部分的に強磁性の第１の電極の下に横たわり、それを支持する基板を更に備え、
前記ＭＦＳが、前記少なくとも部分的に強磁性の第２の電極から離間した前記片持ちばりの第１の端部に結合され、
前記片持ちばりの遠位の第２の端部が、前記基板に結合され、
前記磁気遮蔽部材が、前記少なくとも部分的に強磁性の第２の電極と反対の前記片持ちばりの前記第１の端部に結合されている
請求項１６記載のセンサ。
【請求項１８】
マルチレンジ・センサであって、
複数の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）と、
複数の磁気遮蔽された磁界源（ＭＦＳ）と、を備え、
各磁界源（ＭＦＳ）が、１つのＭＴＪと関連付けられ且つ磁界を与え、当該磁界の範囲が、前記磁気遮蔽部材により制限され、当該磁界が、前記の関連付けられたＭＴＪに部分的重なり、
各ＭＦＳが、前記マルチレンジ・センサの入力を受け取り、
前記の関連付けられたＭＴＪに対する前記複数の磁気遮蔽されたＭＦＳの近接さが、前記複数の磁気遮蔽されたＭＦＳに共通の前記マルチレンジ・センサの入力に応答して種々に変わり、
前記複数のＭＴＪが、電気的に結合されている、マルチレンジ・センサ。
【請求項１９】
複数の片持ちばりを更に備え、
各片持ちばりが、前記の関連付けられたＭＴＪに近接して前記磁気遮蔽されたＭＦＳのうちの１つを支持し、
前記磁気遮蔽部材が、前記ＭＴＪに近接しているがしかしそれから離れて面している前記片持ちばりの端部に配置されている
請求項１８記載のマルチレンジ・センサ。
【請求項２０】
前記磁気遮蔽されたＭＦＳを支持する前記複数の片持ちばりが、前記マルチレンジ・センサの入力に応じた異なるたわみ特性を有する請求項１９記載のマルチレンジ・センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［技術分野］
本発明は、一般的にセンシングに関し、より詳細には磁気トンネル接合（ＭＴＪ）を用いたセンサに関する。
【０００２】
［背景技術］
センサは、位置、動き、力、加速度、温度、圧力等々のような、しかしこれらに限定されることを意図しない物理的パラメータを測定又は検出するため最近のシステムで広く用いられている。これら及び他のパラメータを測定するための多くの異なるタイプのセンサが、従来技術で存在する。しかしながら、それらは全て、当該技術で周知の様々な制限、例えば、過大なサイズ及び重さ、不適切な感度及び／又は動的範囲、コスト、信頼性及び他の要因に苦慮している。従って、改良されたセンサ、特に、半導体デバイス及び集積回路と容易に一体化されることができるセンサ、及びそれらの製造方法に対する必要性が継続して存在する。
【０００３】
従って、様々な物理的パラメータを測定するのに適合可能である改良されたセンサ及び方法を提供することが望ましい。その上、センサ及び方法は、単純で、頑強で、信頼性が高く、更に、半導体デバイス及び集積回路の構造及び製造方法と相性が良く、そして好ましいがしかし必須ではないことであるが同じ基板に形成されるよう適合されていることが望ましい。更に、改良されたセンサ及び方法は、測定される物理的パラメータを電気信号に変換することが望ましい。本発明の他の望ましい特徴及び特性は、添付の図面と関係した、以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲、及び前述の技術分野及び背景から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
本発明は、以下で、添付の図面と関係して説明され、そこにおいては、類似の参照番号は、類似の構成要素を示す。
【０００５】
以下の詳細な説明は、当然に単なる例示であり、本発明、及び本発明の応用及び使用を制限することを意図するものではない。更に、先の技術分野、背景、簡単な概要、又は以下の詳細な説明で提示されるいずれの明示又は暗示された理論により束縛されることを意図するものではない。
【０００６】
説明の単純化及び明瞭化のため、図面は、構成の一般的な態様を示し、そして周知の特徴及び技術の説明及び詳細は、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるため省略されている場合がある。その上、図面の中の構成要素は、必ずしも尺度通りに描かれているわけではない。例えば、図面の中の構成要素又は領域の一部の寸法は、本発明の実施形態の理解をより良くするのを助けるため他の構成要素又は領域に対して誇張されている場合がある。
【０００７】
詳細な説明及び特許請求の範囲の中の用語「第１」、「第２」、「第３」、「第４」等々は、ある場合、類似の構成要素間を区別するため用いられる場合があり、必ずしも、特定の順次的又は時間的順序を説明するため用いられているわけではない。そのように用いられている用語は、適切な状況の下では交換可能であり、それにより本明細書で説明される本発明の実施形態は、例えば、図示された又は本明細書で説明された順序以外の順序で動作することが可能であることを理解すべきである。更に、用語「備える」、「含む」、「有する」及びそれらのいずれの変体は、非排他的包含をカバーすることを意図し、それにより或るリストの構成要素を備えるプロセス、方法、物品又は装置は、必ずしもそれらの構成要素に制限されるものではなく、明示的に列挙されていない他の構成要素、又はそのようなプロセス、方法、物品又は装置に固有の他の構成要素を含んでよい。
【０００８】
詳細な説明及び特許請求の範囲の中の用語「左」、「右」、「中」、「外」、「前」、「後」、「上」、「下」、「頂部」、「底部」、「上に」、「下に」、「より下」等々は、ある場合、説明の目的のため用いられ、必ずしも恒久的な相対的位置を説明しているわけではない。そのように用いられている用語は、適切な状況の下では交換可能であり、それにより本明細書で説明される本発明の実施形態は、例えば、図示された又は本明細書で説明された向き以外の向きで動作することが可能であることを理解すべきである。本明細書で用いられているように、用語「結合された」は、電気的に又は非電気的に直接又は間接に接続されることを定義している。
【０００９】
図１は、本発明の例示的実施形態に従った、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）３２及び可動の磁界源（ＭＦＳ）３４を用いているセンサ３０の単純化した概略側面図及び電気回路である。磁界源（ＭＦＳ）３４は、矢印４４−１、４４−２（集約的に４４）により示すように自由に動き、そしてＭＴＪ３２に対して動く磁界３５を与え、それによりＭＦＳ３４及びＭＴＪ３２の相対的位置に依存してＭＴＪ３２における磁界Ｈの強度及び／又は方向を変える。ＭＴＪ３２は、第１の電極３６、絶縁トンネリング誘電体３７及び第２の電極３８を備える。電圧ＶｔがＭＴＪ３２の両端間に印加されたとき、電流Ｉｔは、印加された電圧の極性に依存して、量子力学トンネリングにより絶縁体３７を介して電極３６から電極３８へ、又はその逆に流れる。
【００１０】
電極３６、３８は、例えば、磁性材料であることが望ましく、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、及び類似のもの、又は、より一般的にはその電子スピン軸が集団で整列されることができる材料であるがそれらに制限することを意図するものではない。適切な電極材料及び構成の例は、磁気抵抗ランダム・アクセス・メモリ（ＭＲＡＭ）デバイスの電極に共通に用いられている材料及び構造であり、それは、当該技術で周知であり、とりわけ強磁性材料を含む。電極３６、３８は、異なる保持力を有するのが望ましく、即ち、電極３６は、高い保持力を有し、それによりそのスピン軸の向きがＭＦＳ３４の運動により実質的に影響されないように固定されることができるようにすべきであり、そして電極３８は、比較的低い保持力を有し、それによりそのスピン軸の向きが、ＭＦＳ３４の運動により変えられないようにすべきである。電極３６の保持力は電極３８の保持力より大きさで約２桁大きいことが望ましいが、しかしより大きい比及びより小さい比もまた有効である。電極の保持力は、当該技術で周知の手段に従ってそれらの成分を変えることにより調整されることができる。例示的なスピン軸の整列は、図１のようであり、そこにおいて、電極３６のベクトル４０（以下では、スピン軸４０）は、電極３６の中の電子スピン軸が図１の図面の平面に対して垂直に且つその平面に面して整列されていることを示しており、そして電極３８のベクトル４２（以下では、スピン軸４２）は、電極３８の中の電子スピン軸が図１の図面の平面に対して平行で且つ図１において右に向けて、即ちスピン軸４０に対して直交して整列されていることを示している。スピン軸の向きは磁界の存在中での適切な熱処理により又は他の手段により１つの方向又は別の方向に固定されることができることは、当該技術では既知である。下側の電極３６、即ち、磁界源３４から最も遠い電極の中のスピン軸が、固定されることが望ましい。スピン軸は、例えば、磁界源３４の磁界方向に依存したいずれの都合良い方向に固定されることができる。上側の（即ち、ＭＳＦ３４に最も近い）電極３８の中のスピン軸４２は、自由であり、即ち、固定されてなく、そして磁界源３４により与えられる磁界３５に応答して、電極３６の中の固定されたスピン軸４０に対して向きを変える。ＭＴＪ３２はまた、磁気シールド又はクラッディング３３を備え、当該磁気シールド又はクラッディング３３は、ＭＦＳ３４の遠位端部、即ち、ＭＴＪ３２から離れて面するＭＦＳ３４の部分を覆う又は包囲することが望ましい。磁気シールド３３が、カップ（椀）形状を有し、それにより磁気シールド３３がＭＦＳ３４の側部並びに背面３９を覆うことが望ましいが、これは必須ではない。従って、本明細書で用いられるように、ＭＦＳ３４に言及している単語「遠位部分」は、まさに背面３９並びに背面３９とＭＦＳ３４の１又はそれより多い側面の組み合わせを含むことを意図している。いずれの構成も有効である。磁気シールド又はクラッディング３３の目的は、磁界３５をＭＴＪ３２に向くよう指向させること、即ち、ＭＴＪ３２でのその強度を増大させること（他のものは等しい。）であり、そしてこれを全体的に又は部分的に達成するいずれの幾何学的構成は、有効であり、そして用語「磁気シールド」、「磁気クラッディング」、又は「クラッディング」に含められることを意図している。磁気シールド又はクラッディング３３は、例えば、１００から２０，０００又はそれより高い範囲であるがそれに制限されることを意図するものではない高い透磁率μを有する材料から成ることが好ましい。鉄、及びニッケル−鉄合金は、適切な材料の非制限的例であるが、しかしいずれの高い透磁率材料もまた用いることができる。磁界源の導体３４Ａは、ＭＴＪ３２に近接しているが、しかしＭＦＳ３４の反対側に、且つその磁界に関してＭＦＳ３４に対して直角であるような向きに設けられることが都合よい。電流Ｉｆは、ＭＦＳ３４単独の場合可能性のある方向以外の方向へスピン軸４２をフリップ（ｆｌｉｐ）するのを助けるため、又はＭＦＳ３４への近接によりフリップされた後でスピン軸４２を前の状態に復元するためＭＦＳ導体３４Ａに与えられることが都合よい。
【００１１】
図２は、図１の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）３２、即ち、電極３６、３８の中の磁気スピン軸４０、４２の異なる相対的向きを示すＭＴＪ３２−１…３２−５の側面図の集合である。ＭＴＪ３２―１において、自由スピン軸４２−１及び固定スピン軸４０−１は、平行であり、図２の図面の平面に横たわり、そして両方とも右に向いている。ＭＴＪ３２−２においては、自由スピン軸４２−２及び固定スピン軸４０−２は、平行であり、そしてその図面の平面に横たわっているが、反対（逆平行）方向に向いており、即ち、スピン軸４２−２は左に向き、スピン軸４０−２は右に向いている。ＭＴＪ３２−３においては、両方のスピン軸は直交していて、電極３８の中の自由スピン軸４２−３は、その図面の平面に横たわり、且つ右に向き、そして電極３６の固定スピン軸４０―３は、その図面の平面に対して垂直であって、その図面の平面の中に入るよう向いている。ＭＴＪ３２−４においては、スピン軸は、逆平行であり、スピン軸４２−４はその図面の平面に入るように向き、そしてスピン軸４０−４は、その図面の平面から出るように向いている。ＭＴＪ３２−５においては、スピン軸４２−５及び４０−５は、平行であり、そしてその図面の平面に対して垂直で且つその図面の平面に入るよう向いている。図２の例は、網羅的であることを意味せず、様々な相対的スピン軸の向きがあり得ることを単に示している。他の相対的向きがまた、可能である。
【００１２】
図３は、図１の磁気トンネル接合３２の分解平面図３２−６、３２−７、３２−８の集合であり、図２の視野に対して垂直に見た磁気スピン軸の異なる向きを示す。図１及び図２においては、電極３８は、電極３６の上方に横たわり、当該電極３６は、電極３８からトンネリング誘電体３７により分離されているが、図３においては、電極３６、３８は、そのような整列からずらされ、それにより電極３６、３８の平面に横たわるスピン軸のアジマス向きを一層容易に見ることができる。例えば、図３のＭＴＪ３２−６においては、スピン軸４２−６及び４０−６は、図２のＭＴＪ３２−１のスピン軸４２−１及び４０−１と同じ向きを有し、そして図３のＭＴＪ３２−７においては、スピン軸４２−７及び４０−７は、図２のＭＴＪ３２−３のスピン軸４２−３及び４０−３と同じ向きを有する。しかしながら、図３のＭＴＪ３２−８は、別の可能性、即ち、スピン軸４２−８がスピン軸４０−８に対して平行でも直交でもないアジマス向きを有するが、しかしスピン軸４０−８に対して中間のアジマス角度で横たわることを示す。上記においては、電極３６、３８は、スピン軸４０、４２が常に電極３６の平面の中に横たわる程十分に薄いが、しかし電極３６、３８の平面の中で異なる相対的アジマス角度に配向され得ることを推定している。
【００１３】
電極３６及び３８のスピン軸の相対的向きは、ＭＴＪ３２の電気特性に影響を与える。これは、スピンの向きが大部分のトンネリングが起こるフェルミ・レベルに近い電子状態の密度に影響を与え、従って、一定の障壁厚さにおいて同じ印加された電界又は同じ印加された電圧についてのトンネリングの確率に影響を与えるからである。図４は、磁気スピン軸４０、４２の２つの異なる向きについての磁気トンネル接合３２の代表的な電流対電圧のプロット５０を示す。トレース５１は、スピン軸４０、４２が平行である場合に対応し、そしてトレース５２は、スピン軸４０、４２が逆平行である場合に対応する。ＭＴＪ３２の両端間の所与の電圧Ｖｔ＝Ｖｔ（１）について、ＭＴＪ３２は、Ｉｔ対Ｖｔ特性がトレース５１に対応するときコンダクタンスＣｔ（１）を有し、そしてＩｔ対Ｖｔ特性がトレース５２に対応するとき異なるコンダクタンスＣｔ（２）を有する。別の方法で述べると、ＭＴＪ３２がトレース５１により特徴付けられる状態にあるとき、Ｖｔ＝Ｖｔ（１）に対して、Ｉｔ＝Ｉｔ（１）であり、そしてＭＴＪ３２がトレース５２により特性付けられる状態にあるとき、同じ電圧Ｖｔ＝Ｖｔ（１）に対して、Ｉｔ＝Ｉｔ（２）＜Ｉｔ（１）である。一定の電圧でのコンダクタンスＣｔ又は抵抗Ｒｔ又は電流Ｉｔのこの相違を用いて、電極３６、３８のスピン軸４０、４２の相対的向きの変化を検出し得る。電極３８のスピン軸の向きが印加される磁界Ｈに依存する（例えば、図１を参照）ので、一定電圧におけるコンダクタンス又は抵抗又は電流の変化を用いて、Ｈの変化、又はＨの変化を起こすことができるいずれの物理的パラメータの変化を検出し得る。図１に示されるように、ＭＴＪ３２に対するＭＦＳ３４の位置又は向きの変化（例えば、矢印４４−１及び４４−２により示されるように）により、ＭＴＪ３２でのＨが変わり、従って、ＭＴＪ３２の電気特性が予測可能な方法で変わる。図４上で示されるように、上記の２つの場合についてトンネリング抵抗Ｒｔは、関係Ｒｔ（２）＝Ｖｔ＝Ｖｔ（１）／Ｉｔ（２）及びＲｔ（１）＝Ｖｔ＝Ｖｔ（１）／Ｉｔ（１）から計算することができる。
【００１４】
図５から図７は、印加される磁界Ｈの関数としてのＭＴＪ３２のトンネリング抵抗Ｒｔの単純化したプロット６０、６２、６４を示す。図５のプロット６０は、電極３８が単一の磁気領域のように切り替わるケース、即ち、そのスピン軸４２が、臨界磁界Ｈｃ又は−Ｈｃに達するまで実質的に変わらないままであるケースを示し、その臨界磁界Ｈｃ又は−Ｈｃに達すると、それは実質的に新しい向きにスナップ状に切り替わり、即ちフリップする。例えば、ＭＴＪ３２がＶｔ＝Ｖｔ（１）においてＲｔ＝Ｒｔ（１）により特性付けられる状態にある場合、それは、Ｈ＝Ｈｃまでこの状態のままであり、ついで、Ｒｔ＝Ｒｔ（２）により特性付けられる状態へフリップする。それが元に戻るようフリップしたとき、それは、Ｈｃ＝−Ｈｃまでこの状態のままである。このタイプのヒステリシスの挙動は、センサ３０が加速度、力、温度、位置、圧力、又はいずれの他の物理的パラメータの変化によりＨが変わる、例えば、ＭＦＳ３４をＭＴＪ３２に対して移動させることによりＨが変わることに応じて２値出力を有することが望ましいとき、非常に有効である。元に戻るようフリップするため必要とされる磁界−Ｈｃは、図１に示される電流リード３４Ａにより与えられることができることが都合よい。
【００１５】
図６のプロット６２は、電極３８が僅かに異なる磁界Ｈｃ′≦Ｈ≦Ｈｃ″で個々にフリップすることができる、複数の磁気領域になるものを表すケースを示す。説明の目的のため、ＭＴＪ３２がＲｔ＝Ｒｔ（１）により特性付けられる状態にあると仮定すると、Ｈが増大されるとき、ＲｔはＨ＝Ｈｃ′まで不変のままであり、そのＨ＝Ｈｃ′からＲｔは、Ｈ＝Ｈｃ″まで一定電圧で徐々に増大し始め、Ｈ＝Ｈｃ″でＲｔはＲｔ＝Ｒｔ（２）にロックする。ヒステリシス・ループ６２は、傾斜平行六面体の形状を有する。図７は、電極３８の材料及び向きが磁化がＨの増大又は減少に応じて連続的に回転することができるような状態にある（例えば、互いに直角に）ときの状況を示す。従って、ヒステリシス・ループは、Ｒｔ＝Ｒｔ（１）及びＲｔ＝Ｒｔ（２）で末端を有するＲｔ対Ｈのプロット６４により示されるように実質的にほぼ直線状態につぶれている。この状況は、スピン軸４２が、例えば図３のＭＴＪ３２−８に示されるように、スピン軸４０に対して連続的に回転することができるとき生じる。図１に示される電流ライン３４Ａが、プロット６０、６２により示される構成と関係して用いられて、磁界−Ｈｃを与えることが都合よく、それによりスピン軸４２をリセットすることができ、即ち、それが磁界３５により乱される前にその初期の向きに戻るようフリップすることができる。
【００１６】
図８は、本発明の例示的実施形態に従った磁気トンネル接合センサ７０であって、磁界源８６を有する可撓性の片持ちばりを採用し、その位置が磁気トンネル接合センサ７０の入力に依存する磁気トンネル接合センサ７０の単純化した概略側面図である。ＭＴＪ（ＭＴＪＳ）センサ７０は、基板７２、好都合には半導体基板を備え、その基板７２上に、ＭＴＪデバイス３２と、磁界源８６付きの片持ちばり８４とが、形成される。基板７２は、ＭＴＪ３２の電気特性の変化を測定する電子回路７３が設けられる部分７４を有することが望ましいが、しかしこれは必須ではない。能動型磁界源を採用した（例えば、図９参照）とき、電子回路７３はまた、磁界源（ＭＦＳ）部分８６のための電流ドライバを含んでもよいが、しかしこれは必須ではない。導体７６は、ＭＴＪ電極３６に電気的に接触することが都合よく、そして導体６８は、ＭＴＪ電極３８に電気的に接触することが都合よい。導体７６、７８は、Ｔａ／ＴａＮから成ることが都合よいが、しかしこれは、それに制限することを意図するものではなく、いずれの妥当な導電性材料を用い得る。絶縁層（図示せず）が、導体７６と部分７４との間に設けられてもよい。乱雑になることを避けるため図８から図１０には図示されてないが、図１の電流ライン３４ＡをＭＴＪ３２の真下に、即ち、導体７６と基板７２の領域７４との間に設けてもよいが、しかしこれは必須ではない。誘電性領域７５が、電極７８を支持するため設けられる。トンネリング誘電体３７は、酸化アルミニウムから成ることが都合よいが、非常に薄く、実質的に一様で、ピンホールの無い層の状態に製造されることができる他の絶縁性の非常に高い材料、例えば、ＭｇＯのようなものも用いてもよい。誘電性平坦化層７７が、導体７６、７８の上に設けられる。片持ちばり８４の領域８２は、誘電性平坦化層７７の領域９２により支持される。片持ちばり８４の部分８５及び８６は、自由であり、即ち、それらは、矢印８８により示されるように移動し得る。片持ちばり８４の磁界源（ＭＦＳ）部分８６は、ＭＴＪ３２の上に位置する。凹部又は開口８０を誘電性平坦化層７７に設けて、片持ちばり８４の部分８５及びＭＦＳ部分８６が、例えば、矢印８８により示されるように、ＭＴＪ３２に向かい及びそれから離れるように撓むことを可能にする。図１のクラッディング３３に似た磁気シールド又はクラッディング８３が、ＭＦＳ８６の遠位面８６に設けられる。図９−図１０、及び図１１−図１２に関係して説明されるように、ＭＦＳ８６は、能動型、即ち、電流を搬送する（例えば、図９及び図１０参照）タイプでもよく、また受動型、即ち、永久磁石８７（例えば、図１１及び図１２参照）を含むタイプでもよい。いずれの物理的パラメータでも磁気トンネル接合センサ７０により測定されることを希望される場合、そのような物理的パラメータは、そのような物理的パラメータの変化に応答して矢印８８により示されるように片持ちばり８４が撓むように、当該片持ちばり８４に結合される。
【００１７】
図９は、図８の磁気トンネル接合センサ７０の例示的実施形態に対応する磁気トンネル接合センサ７０−１の単純化した側面図であり、片持ちばり８４は、図９に示されるように、Ｕ字形状を有する。電流を搬送する可撓性片持ちばり８４−１は、変化する磁界を磁気トンネル接合（ＭＴＪ）３２に与えるＭＦＳ部分８６−１を有する。ＭＴＪ３２は、平面図９０−１の中に見られ、電極３８が見る者に最も近い位置にある。Ｕ字形状の片持ちばり８４−１は、誘電性平坦化層７７の領域９２に固定された端部領域８２−１と、誘電性平坦化層７７の凹んだ範囲又は開口８０−１の上に延在する部分８５−１及び８６−１とを有する。ＭＦＳ部分８６−１は、「Ｕ」字形状の底部を形成し、ＭＴＪ３２に重なる。電流９６は、ＭＦＳ部分８６−１を含むＵ字形状の片持ちばり８４−１を流れ、そして図１のセンサ３０の磁界３５に似た磁界をＭＴＪ３２の近傍に生成する。能動型磁界源（ＭＦＳ）を有するそのような構成に言及する、即ち、磁界が、永久磁石よりむしろ電流により発生される。Ｕ字形状のうちの直線状の一定幅の脚部を有する片持ちばり８４−１が図示されているが、そのような直線状の一定幅の脚部は、単に、説明の都合のためであり、制限することを意図するものではなく、そして当業者は、本明細書の記載に基づいて、所望の電流に適応し、矢印８８の方向の所望の撓み特性を与えるのに適するいずれのＵ字形状も採用してもよい。
【００１８】
図１０は、図８及び図９の片持ちばり８４−１の部分７１−１を更に詳細に示す単純化した側部断面図である。磁界源８６−１の遠位部分は、磁気シールド又はクラッディング８３−１により実質的に覆われ、そしてＭＦＳ８６−１の露出された表面９１−１が、矢印９５−１により示されるようにＭＴＪ３２に向いている。
【００１９】
図１１は、図８の磁気トンネル接合センサ７０の更に別の実施形態に対応する磁気トンネル接合センサ７０−２の単純化した平面図９０−２であり、そこにおいて、その上に永久磁石８７を有するＭＦＳ部分８６−２を有する片持ちばり８４−２は、磁気トンネル接合センサ７０−２への入力の変化に応答して、変化する磁界を磁気トンネル接合３２に与える。受動型磁界源を有するそのような構成に言及し、即ち、磁界は、電流を搬送するワイヤ又はコイルよりむしろ永久磁石により発生される。ＭＴＪ３２が、平面図９０−２に見られ、電極３８は見る者に最も近い位置にある。片持ちばり８４−２は、誘電性平坦化層７７の領域９２−２に固定された端部領域８２−２と誘電性平坦化層７７の凹部又は開口の上に延在している部分８５−２及び８６−２とを有する単一のはりであることが都合よい。永久磁石８７が、ＭＴＪ３２の上方のＭＦＳ部分８６−２にいずれの好都合の手段により設けられ、又は装着される。永久磁石８７は、ＭＦＳ部分８６−２より下の片持ちばり８４−２の下側に取り付けられることが都合よいが、しかしそれは必須ではなく、ＭＦＳ部分８６−２の上方又はそのＭＦＳ部分８６−２上のその他の場所に取り付けられることもできるであろう。永久磁石８７は、図１のセンサ３０の磁界３５に似た磁界をＭＴＪ３２の近傍に生成する。アンカー領域８２−２とＭＦＳ部分８６−２との間にテーパ状の幅９３を有する片持ちばり８４−２が図１１に示されているが、これは、単に図示の便宜のためであり、当業者は、片持ちばり８４−２に関する所望の撓み特性を矢印８８の方向に与えるようないずれの形状も用いることができることを理解するであろう。
【００２０】
図１２は、図８及び図１１の片持ちばり８４−２の部分７１−２を更に詳細に示す単純化した側部断面図である。その下側表面に永久磁石８７−２を有する磁界源の遠位部分８６−２が、磁気シールド又はクラッディング８３−２により実質的に覆われている。その上に永久磁石８７−２が取り付けられているＭＦＳ８６−２の表面９１−２、及び永久磁石８７−２は、矢印９５−２により示されるようにＭＴＪ３２に向いている。
【００２１】
図１３から図１８は、様々な物理的パラメータを検出することができるセンサを提供するためのＭＴＪ３２も用い方を示す。図１３から図１８は、非制限的事例を意図し、そして当業者は、多くの他の実施形態がこれら及び他の例が本明細書で教示する基本的原理に従って可能であることを本明細書の説明に基づいて理解するであろう。説明の便宜のため、図１３から図１８のセンサは、感知及び／又は駆動回路を含む集積回路の一部であるよりむしろ個別の独立型の形式であるように示されているが、集積回路の一部であることを除外するものではない。図１３から図１８及び関連の説明は、説明を単に容易にすることを意図しており、制限を意図するものではない。当業者は、これらの様々な例で教示される原理を個別形式又は一体型形式で用い得ることを本明細書の説明に基づいて理解するであろう。
【００２２】
図１３は、本発明の更に別の例示的実施形態に従った磁気トンネル接合センサ１００の単純化した概略断面図である。図１４は、図１３の磁気トンネル接合センサ１００の単純化した部分破断平面図である。図１４及び図１７でそれらを容易に見えるようにするため（なお、制限を意図するものではなく）、ＭＴＪ３２は、平面図において実質的に正方形であると仮定し、そして磁界源１０４は、平面図において円形であると仮定しているが、これは、単に説明の便宜のためである。磁気トンネル接合センサ１００は、本体１０１に取り付けられたリード又は導体７６、７８を有するＭＴＪ３２を備える。再び図１３を参照すると、図１０、図１１及び図１２の磁界源８７及び図１の磁界源３４に似た磁界源１０４を有するダイヤフラム１０２は、ＭＴＪ３２の上方に配置される。磁界源１０４を有するダイヤフラム１０２は、様々な外部刺激に応答して、矢印１０６により示されるように動く。これは、ＭＴＪ３２における磁界Ｈを変え、それにより図１から図７と関係して説明したように、その電気特性を変える効果を有する。従って、磁気トンネル接合センサ１００は、磁界源（ＭＦＳ）１０４とＭＴＪ３２との相対的位置を変えることができるいずれの物理的パラメータ又は作用の変化を検出することができる。そのような物理現象の非制限的例は、動き、加速度、力、圧力、温度、等々である。
【００２３】
図１５は、図１３の磁気トンネル接合センサ１００と似ているが本発明の更に別の実施形態に従ったセンサ１１１の単純化した概略断面図である。センサ１１１は、例えば、ＭＦＳ１０４付きダイヤフラム１０２を、遠隔入力に結合、例えば、その位置又は加速度をモニタリングし又は検出する対象物に結合することを容易にするため、又はそのサイズ又は分離変化が温度、圧力又は他の物理的パラメータとともに変わるデバイスに結合するためのアタッチメント孔１０７を有するアタッチメント・ラグ１０５を含む（なお、制限を意図するものではない。）ことにより、磁気トンネル接合センサ１００とは異なる。
【００２４】
図１６は、図１３に全体的に似ているが本発明の更に別の実施形態に従ったセンサ１１２であって、図８から図１０の磁界源片持ちばり８４、８６及び図１の磁界源３４に似た能動型磁界源片持ちばり１０８を用いるセンサ１１２の単純化した概略断面図である。図１７は、図１６のセンサ１１２をより詳細に示す単純化した部分破断平面図である。ダイヤフラム１０２とＭＴＪ３２との間に、図８から図１０の片持ちばり８４に似ており、且つＭＴＪ３２の上方に配置された磁界源８６に似た端部１１０と、ＭＴＪ３２から離れて面する側部上の端部１１０を実質的に覆う磁気シールド又はクラッディング１０３とを有する片持ちばり１０８が取り付けられている。ボス又は結合手段１０９が、ダイヤフラム１０２の下側部、即ち、片持ちばり１０８に対するダイヤフラム１０２の結合の動き１０６を容易にするため、片持ちばり１０８に向いている側部に設けられることが都合よい。片持ちばり１０８の第１の端部は、本体１０１の領域１０１−１に固定され、そして遠位端部１１０は、ＭＴＪ３２に向けて又はそれから離れるよう図１６における垂直方向に自由に移動する。図１７でより容易に分かることができるように、片持ちばり１０８は、Ｕ字形状であることが望ましく、遠位端部１１０は、図８から図１０のＭＦＳ８６に似て、ＭＴＪ３２の上方に配置された「Ｕ」字形状の「底部」を形成する。片持ちばり１０８は、図９の電流９６に似た電流１１４を搬送するよう適合されており、当該電流１１４は、図１の磁界３５に似た磁界Ｈであって、磁気シールド又はクラッディング１０３により集中化された磁界ＨをＭＴＪ３２の近傍に生成する。ボス又は結合手段１０９を介して片持ちばり１０８に結合されたダイヤフラム１０２の位置の変化は、ＭＴＪ３２における磁界を変え、それにより図１から図７に関係して説明されたような電気特性を変える。従って、図１６及び図１７の構成は、駆動電流１１４を変えることによりＭＴＪ３２における周囲の磁界Ｈを調整し、それによりセンサ１１２が２値出力（例えば、図５参照）又はアナログ出力（例えば、図７参照）又はそれらの組み合わせ（例えば、図６参照）が望ましいかどうかに依存した最も好適な範囲で動作するという更なる利点を有して、既に言及した物理的パラメータのいずれかのためのセンサとして働くことができる。これは、重要な利点である。
【００２５】
図１８は、図１６のセンサ１１２に似ているが、本発明の更に別の実施形態に従ったセンサ１１６の単純化した概略断面図である。センサ１１６は、特に、圧力及び／又は温度を測定するよう適合されている。センサ１１６は、内部チャンバ１２０をダイヤフラム１０２の上方に有するハウジング１１８を含むことによりセンサ１１４とは異なる。センサ１１６が主として圧力センサとして機能することが望まれるときは、オプションのＩ／Ｏポート１１９が、ハウジング１１８に設けられ、そしてチャンバに、又は圧力が決定されるべきライン又は領域に結合される。チャンバ１２０内の圧力の増大により、ダイヤフラム１０２及び片持ちばり１０８の遠位端部１１０がＭＴＪ３２に向けて移動し、それによりＭＴＪ３２における磁界Ｈが増大する。チャンバ１２０内の圧力が低下するとき、逆のことが起こり、そしてＭＴＪ３２における磁界Ｈが減少する。磁界Ｈの変化に応答した電気特性の対応の変化は、圧力変化を表す電気的出力を与える。前に説明したように、この出力は、２値、アナログ、又はそれらの２つの混合であってよい。
【００２６】
センサ１１６が温度センサとして機能することが望まれるときは、オプションのＩ／Ｏポート１１９は、除外されるか又は封止され、それによりチャンバ１２０内に既知量の気体を捕捉する。チャンバ１２０内の気体の温度がハウジング１１８の温度の変化に応じて上昇又は降下するにつれ、チャンバ１２０内の気体の圧力がそれに従って応答し、ダイヤフラム１０２は、ＭＴＪ３２に向けて又はそれから離れるよう移動し、そしてＭＴＪ３２の電気特性は、圧力センサの場合について既に説明したのと同じように変化する。基準温度での初期気体圧力を調整することにより、そしてオプションで駆動電流１１４を調整することにより、ＭＴＪ３２からの基準温度出力は、所望の値に設定される。同様に、センサ１１６の動的範囲は、片持ちばり１０８及びダイヤフラム１０２のばね定数を選択することにより変えられる。ダイヤフラム１０２及び／又は片持ちばり１０８の適切な設計により、センサ１１６の応答は、所望の応用に応じて線形又は非線形にし得る。当業者は、線形又は非線形応答を有する片持ちばりのばね又はダイヤフラムの作り方を理解している。これらは、本発明の更なる利点である。図１６の圧力及び温度センサ１１６はＵ字形状の能動型磁界源を用いていると説明したが、これは、制限することを意図するものではなく、受動型磁界源及び単一アームの片持ちばりも用いてもよい。ＭＴＪ３２に温度安定化を与えることが望ましく、それによりＭＴＪ３２自体の特性の温度変化は、ＭＦＳ１０４、１１０の動きにより誘発される変化と比較してさほど大きく無くなる。
【００２７】
図１９は、本発明のセンサの製造方法１２２の単純化したフロー図である。製造方法１２２は、開始１２２及び初期のＭＴＪ形成ステップ１２４で始まり、ＭＴＪ形成ステップ１２４において、例えば、図１、及び図８から図１８のＭＴＪ３２に似た磁気トンネル接合（ＭＴＪ）が、図１の導体３４Ａ付き又はそれ無しで作成される。当業者は、ＭＴＪ３２の幾何学的形状及び構成が単なる例示であり、制限することを意図するものではないことを理解するであろう。また、他のＭＴＪ形態を用いてもよい。後続のステップ１２５において、例えば、図１、及び図８から図１８に示されるＭＦＳ３４、８６、８７、１０４、１１０のような可動の磁界源（ＭＦＳ）が、ＭＴＪ３２に移動可能に結合され、それによりＭＴＪ３２における磁界は、ＭＦＳ３４の動きにより変更される。いずれのタイプの磁界源を用いてもよい。図１３から図１８に示される形態のセンサのケースにおいては、、ＭＦＳ１０４、１１０を含むダイヤフラム１０２は、ＭＴＪ３２の上方に装着される。次いで、製造方法１２２は、終了１２６で一般的に完了する。
【００２８】
図２０は、図１９の製造方法１２２に似た方法製造１２２′を更に詳細に示す単純化したフロー図である。開始１２３′及びＭＴＪ形成ステップ１２４は、製造方法１２２と同じである。図２０において、ステップ１２５は、平坦化するスペーサをＭＴＪの上に加えるステップ１２６、それに続く平坦化するスペーサの上にＭＦＳを形成するステップ１２７、それに続くＭＦＳの遠位部分の上に磁気クラッディングを形成ステップ１２８、及びそれに続くステップ１２９に更に分割される。ステップ１２９においては、ステップ１２６で設けられた平坦化するスペーサの一部分が除去され、それによりクラッド（被覆された）ＭＦＳ（例えば、ＭＦＳ３４、８６、８７、１０４、１１０）は、感知される又は測定されることが望まれる変化する物理的パラメータに応答して、ＭＴＪ（例えば、ＭＴＪ３２）に対して移動することができ、それにより当該移動が、ＭＴＪ（例えば、ＭＴＪ３２）における磁界を変える。製造方法１２２′は、センサ３０、７０が集積回路技術を用いて製造される状況に適しているが、それに制限されるわけではない。次いで、製造方法１２２′は、終了１２６′に進む。
【００２９】
図２１は、図１９−図２０の方法の一実施形態の更なる詳細をステップ１３２−１４８により示す単純化した概略断面図のセット（以下、方法１３０と記す。）である。方法１３０は、図１９−図２０のステップ１２４に対応するステップ１３２−１３８、及び図１９−図２０のステップ１２５に似たステップ１４０−１４８（集約的に１２５−１）に更に分割することができる。方法１３０は、ＭＴＪセンサ３２が集積回路の一部として製造される場合について便宜的に説明するが、当業者は、当該センサを独立型素子として製造することを行う仕方を理解するであろう。初期ステップ１３２において、基板１５０、好ましくは、集積回路の作成に適した半導体基板（例えば、Ｓｉ、ＧａＡｓ等）、例えば、シリコンの半導体基板が、準備される。ステップ１３４において、トランジスタ及び／又は他の素子が、周知の半導体集積回路プロセス技術を用いて形成されて、基板１５０の中に及び／又はその上に、ＭＴＪセンサのための測定及び／又は駆動回路１５２、及び希望される場合は電流リード３４Ａが設けられる。当業者は、これを行う仕方を理解するであろう。これは、本発明にとって必須ではない。ステップ１３６において、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン又は他の絶縁材料の誘電性層１５４が、成長され、又は被着され、そして例えば、アルミニウム、銅、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、又は類似のものの第１の導体７６が、その上に被着され又は形成され、そしてパターニングされて、オプションで領域１５７で回路１５２の適切な素子と接触する。例えば、イリジウム・マンガン、プラチナ・マンガン、コバルト鉄、コバルト鉄硼素、ルテニウム、及び類似のもの、及びこれらの組み合わせの第１の電極３６は、導体７６上に被着されて、その導体７６と電気的に接触し、そしてパターニングされて、ＭＴＪ３２の第１の電極３６（図８参照）を形成する。選定される材料の組み合わせは、比較的に高い保持力を有するべきである。これまで設けられた様々な半導体、誘電体及び導体領域又は層、並びに基板１５０は、電極３６のスピン軸４０を所定の向きに固定するため用いることができるアニーリング温度（例えば、２００℃から３００℃）に耐えるように十分に耐熱性であることが望ましいが、これは必須ではない。しかしながら、スピン軸４０を固定する他の手段も用い得る。ステップ１３８において、例えば、酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムのトンネリング誘電体３７が、電極３６の上に成長され又は被着され、そして例えば、ニッケル鉄、コバルト鉄、コバルト鉄硼素、ルテニウム、及び／又は類似のものの導電性電極３８であって、場合によってはタンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン及び類似のもののような導電性材料でキャップされた（上を覆われた）導電性電極３８が、トンネリング誘電体３７の上に成長され又は被着される。電極３８で用いられる材料の組み合わせは、電極３６を作る材料より低い保持力を有するべきである。電極３６、誘電体３７及び電極３８は、図１及び図８に示されるＭＴＪ３２を形成する。導体７６、７８は、電極３６、３８のそれぞれに接触するよう設けられることが都合よい。導体７６、７８が回路１５２の適切な素子と位置１５７、１６９で接触しているように示されているが、これは、必須でなく、そしてそれらは、駆動エレクトロニクスにいずれの都合よい方法で結合され得る。
【００３０】
例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、燐（リン）をドーピングされた酸化シリコン、及び類似のものの第１の平坦化層１６６は、既存の構造の上に被着、又は成長され、又はさもなければ形成され、それにより電極３８の上側表面は、露出される。代替として、第１の平坦化層１６６は、被着され、次いで、例えば、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスにより、又はフォトリソグラフィ及びエッチのシーケンスにより、電極３８の上側表面の全部又は一部を選択的に除去されてもよい。次いで、例えば、アルミニウム、銅、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、及び類似のもの、又は更にはこれらのタイプの材料の組み合わせの導体７６が、その上に被着され又は成長され、又はさもなければ形成されて、電極３８と電気的に接触し、そしてオプションで回路１５２の適切な素子と位置１６９で接触をする。導体７８から位置１６９まで延在するシンカー（ｓｉｎｋｅｒ）１６３が、導体７８の一部として同時に形成され、又は導体７８の形成前に又はその後に別個に形成され得る。いずれの仕組みも有効である。しかしながら、シンカー１６３（及びステップ１３６のシンカー１５５）は、必須でなく、そして導体７８（及び導体７６）は、埋め込まれた回路１５２では無く他の所へ接続され得る。ステップ１４０において、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、燐をドーピングされた酸化シリコン、及び類似のものの第２の平坦化層１７０は、第１の平坦化層１６６及び導体７８の上に被着され、成長され、又はさもなければ形成される。第２の平坦化層１７０の厚さ１７３は、片持ちばり８４及びＭＴＪ３２周囲の分離を部分的に決定するであろう。厚さ１７３は、０．１から１．０ミクロンの範囲が有効であり、０．１から０．５ミクロンの範囲が都合よく、そして０．２から０．４ミクロンの範囲が好ましい。永久磁石８７がＭＴＪ３２と対面している片持ちばり８４の下側面に取り付けられることになる場合、その厚さを考慮することが必要である。
【００３１】
次いで、片持ちばり８４に望ましい材料が、表面１７１上の適切な位置に成長又は被着され、又はさもなければ形成され、それによりＭＦＳ領域８６、１１０（図８から図１２を参照）は、ＭＴＪ３２の上に配置され、そしてアンカー領域８２（図８から図１２を参照）が、第２の平坦化層１７０上に且つそれから所望のはり長さだけ離間して配置される。広範囲の材料、即ち、純粋なもの又は合金又は複合材、又は層状の構造のいずれもが片持ちばり８４の材料のため用いることができる。Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｗ、ポリＳｉ、及び様々な混合物及びそれらの合金は、適切な材料の非制限的例であるが、他の材料もまた用いることができる。そのような材料は、スパッタリング、同時スパッタリング（ｃｏ−ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、蒸着、電気メッキ、無電極メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−ｌｅｓｓ  ｐｌａｔｉｎｇ）、又は化学蒸着により形成又は被着されることが都合よいが、しかし必須ではなく、又はそれらの組み合わせを用いてもよい。スパッタリング及び同時スパッタリングは、恐らく電気メッキとの組み合わせが、好適であるが、他の材料及びプロセスも用いることができる。重要なことは、片持ちばり８４が所望の応用に適したサイズ及び剛性を有することである。当業者は、本明細書の説明に基づいて、それらの応用のための所望の特性の片持ちばりを設計及び製造する仕方を理解するであろう。図９に示されるタイプの例示的片持ちばり構造は、Ｃｕを用いて製造され、そのはりの厚さは、約０．３から１．０ミクロンの範囲であり、Ｕ字形状のアーム幅は、約１００ミクロンであり、ＭＦＳ領域８６（図８から図１０を参照）は約５ミクロン幅である。次いで、クラッディング８３は、片持ちばり８４の領域８６の上に形成され、そしてパターニングされる。前に記したように、高い透磁率を有する磁性材料が、クラッディング８３にとって好適である。
【００３２】
ステップ１４４において、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンの追加のマスキング層１７４は、第２の平坦化層１７０の上に成長され又は被着され、又はさもなければ形成され、そして更に片持ちばり８４をクラッディング８３で支持されることが都合よい。孔又は開口１７５が、その中に、当該技術で周知の手段を用いて、例えば、フォトリソグラフィ及びエッチのシーケンスを用いて設けられる。片持ちばり８４の部分８２（図８から図１２参照）となるものは、マスキング層１７４により覆われて残される。孔又は開口１７５は、さもなければ、片持ちばり８４の残りの部分の周辺部を超えて僅かに延在し、それにより方法ステップ１４６において、開口１７５の下に横たわる平坦化層１７０の部分１７８は、例えば、ウエット・エッチング・プロセスにより除去されることでき、それによりキャビティ又は凹部８０をその場所に生成する。このプロセスのより良い制御は、エッチング停止層（図示せず）がキャビティ８０の内壁に沿って並びにキャビティ８０の底部に沿ってその形成前に両方とも垂直に設けられるならば達成されることが当業者により認められることであろう。片持ちばり８４は、ここで、平坦化層１６６、７７の部分９２に固定された部分８２を除いて自由である。方法ステップ１４８において、マスキング層１７４の残りの部分が、除去され（これは望ましいが必須ではない）、そしてオプションで、電流９６（図８及び図９参照）を供給するリード１７９が、片持ちばり８４の部分８２にボンディング接続され、さもなければ結合される。図１１の形態が受動型ＭＦＳ８７と共に用いられる場合、リード１７９は必要でない。
【００３３】
図２２は、図２１の方法１３０のステップ１３２−１４８に似ているが、本発明の方法の更に別の例示的実施形態に従った単純化した概略断面図１３２−１３８、１４０′−１４８′のセット（集約的に方法１３０′）である。方法１３０′は、図１９−図２０のステップ１２４に対応するステップ１３２−１３８と図１９−図２０のステップ１２５に似たステップ１４０′−１４８′（集約的に１２５−２）に更に分割されることができる。同じ参照番号を類似の領域又は層を識別するため図１９−図２０で用い、そこにおいては、領域又は層は、必ずしも同一ではないが似ており、それらは、ダッシュ（′）を付した同じ参照番号を用いることにより識別される。例えば、図２２におけるステップ１４０′は、図２１におけるステップ１４０に似ており、図２２における表面１７１′は、図２１における表面１７１に似ており、以下同様である。方法１３０と１３０′ろの間の著しい共通性のため、方法１３０の説明が、ここに援用され、そしてここでは著しい相違のみを説明する。方法１３０′のステップ１３２−１３８は、方法１３０のそれと実質的に同じであり、そしてここでは更には説明しない。ステップ１４０′−１４８′は、幾つかの点で異なる。ステップ１４０′において、例えば、燐をドーピングされた酸化シリコンは、片持ちばり８４の下に設けられることになるキャビティ８０（図８参照）にとって望ましいような同じ形状、位置及び厚さ１７３′を実質的に有するように被着され、そしてパターニングされる。領域１７２及び第２の平坦化層１７０′が差動的にエッチング可能又は溶解可能である、即ち、領域１７２が、第２の平坦化層１７０′又はいずれの下に横たわる層又は領域に著しい悪影響を与えることなしに溶解して取り去られることができることが重要である。例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンの第２の平坦化層１７０′は、上側表面１７１′を犠牲（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ）領域１７２の上側表面領域１７１″と実質的に同じレベルにするように、ステップ１４２′で形成される。これは、例えば、第２の平坦化層１７０′を被着し、それにＣＭＰステップ、又は他の平坦化プロセスが続くシーケンスにより達成される。次いで、ステップ１４４′において、片持ちばり８４及びクラッディング８３は、方法１３０において前述したように実質的に同じ要領で且つ実質的に同じ材料及び形状及びサイズで形成される。ステップ１４６′において、犠牲領域１７２は、エッチングされて取られて、図８のキャビティ又は凹部８０に対応する片持ちばり８４の下のキャビティ又は凹部８０の後ろに残る。ステップ１４８′において、リード１７９は、オプションで、方法１３０のステップ１４８と関係して前に説明されたように片持ちばり８４に装着される。方法１３０′の終了結果は、方法１３０により得られたものと似ている。方法１３０′が好適である。
【００３４】
図２３は、図２１−図２２のものと似ているが本発明の方法の更に別の実施形態２００に従った概略断面図１３２−１３８、１４０′、２０２−２０６のセットである。方法２００は、図１９−図２０のステップ１２４に対応するステップ１３２−１３８と図１９−図２０のステップ１２５に似たステップ１４０′、２０２−２０６（集約的に１２５−３）に更に分割されることができる。同じ参照番号が、類似の領域又は層を識別するため図２１−図２３で用いられ、そこにおいて領域又は層は、必ずしも同一ではないが似ており、それらは、ダッシュ（′）を付けられた同じ参照番号を用いることにより、それらを識別する方法１３０′と関係して用いられるようにそれらの同じ表記（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ）に従う。方法２００のステップ１３２−１３８は、方法１３０、１３０′におけるのと実質的に同じであり、ここでは更には説明しない。ステップ１４０′及び２０２−２０６は、幾つかの点で異なる。ステップ１４０′において、犠牲領域１７２は、片持ちばり８４′の下に設けられることになるキャビティ８０（図８参照）にとって望ましいような同じ形状、位置及び厚さ１７３′を実質的に有するように、方法１３０′で既に説明されたのと同じ要領で形成され、そしてパターニングされる。領域１７２及び第１の平坦化層１６６が差動的にエッチング可能又は溶解可能である、即ち、領域１７２が第１の平坦化層１６６又は電極７８に著しく悪影響を与えることなしに溶解して取り去られることができることが重要である。次いで、ステップ２０２において、片持ちばり８４′及びクラッディング８３′が、方法１３０、１３０′において前述したように、実質的に同じ要領で且つ実質的に同じ材料から形成される。ステップ２０２において、片持ちばり８４′は、平坦化層１６６に固定されることが都合よいが、しかしこれは必須ではなく、方法１３０′で用いられるものと似た第２の平坦化層を用いる構造も用いることができるであろう。ステップ２０４において、犠牲領域１７２は、溶解又はエッチングされて取り去られて、片持ちばり８４′の下のキャビティ又は凹部８０′の後ろに残る。ステップ２０６において、リード１７９は、オプションで、方法１３０のステップ１４８と関係して前述したように片持ちばり８４に装着される。方法２００の終了結果は、方法１３０′により得られたものと似ている。
【００３５】
図２４は、本発明の一実施形態に従ったＭＴＪ３２の電極３６、３８の分解平面図３００であり、そこにおいて、電極の少なくとも１つは正方形である。電極３６、３８は、図２３において横にずらされており、それによりそれらの相対的形状及びサイズがより容易に見ることができる。組み立ててＭＴＪ３２を形成するとき、それらは、一方が他方の上に、即ち、電極３８が電極３６の上にある。電極３８は、ＭＦＳ３４、８６に最も近い。電極３６−１、３８−１が、実質的に正方形である、即ち、Ｙ３６−１＝Ｘ３６−１＝Ｙ３８−１＝Ｘ３８−１であるＸ及びＹ寸法を有するように示されている。説明の便宜のため、これは、これまで大部分の部分に対して用いられてきた表記であるが、本質的ではない。電極３６−２、３８−２は、異なり、電極３６−２は、長方形で、Ｙ３６−２＞Ｘ３６−２及びＹ３８−２＝Ｘ３８−２である。再び、これは、単に、電極の様々なあり得る形状の例示であることを意図しており、網羅的でも制限するものでもない。
【００３６】
図２５は、本発明の一実施形態に従ったＭＴＪの電極３８、３８の平面図３１０を示し、そこにおいて電極の一方又は両方は、様々な例示的非正方形の形状を有する。例えば、３１０−１においては、電極３６、３８の一方又は両方は、長方形で、ＸがＹより著しく大きい寸法を持った細長い形状である。３１０−２においては、電極３６、３８の一方又は両方は、Ｘ＞＞Ｙで且つ三角形の端部を持った細長い形状である。３１０−３においては、電極３６、３８の一方又は両方は、Ｘ＞＞Ｙで且つ丸い端部を持った細長い形状である。両方の電極がその一方が他方の上に置かれて、ＭＴＪ３２を形成したとき、それらの長い方の寸法は、図２６に概略的に示すように、互いに対して様々な角度を作る。著しく非対称である電極形状を用いることは或る一定の状況の下では有効である。それは、薄い電極について平面図での非対称が電子スピン軸を回転させる容易さ又は難しさに影響を与えるからである。例えば、磁界が存在する中での熱処理により第１の電極の電子スピン軸を固定することが当該技術で知られているが、別のアプローチは、電極形状を非常に非対称にし、例えば、平面図で長く且つ狭くすることである。それは、電子スピン軸をそのような非対称形状の長い方向から離れるよう回転させることが非常に難しいからである。しかしながら、スピン軸を固定するいずれの構成も用いることができる。
【００３７】
図２６は、本発明の一実施形態に従ったＭＴＪの電極の平面図３２０を示し、そこにおいて電極３６、３８のうちの少なくとも１つは、他方の電極に対して様々な角度配置を有する。説明の便宜のため、第１の電極３６−４は、単一の連続的な電極として示され、様々なセグメント化された第２の電極３８−４−１…３８−４−４がそれと異なる角度で交差している。しかし、これは、制限することを意図するものではなく、電極３６−４は、別々のセグメントから構成されることができ、それぞれが第２の電極３８−４−１…３８−４−４のうちの単一の電極の下に横たわるようにすることができる。第２の電極３８−４−１は、その長い寸法の方が電極３６−４に対して角度（β３）に、例えば、第１の電極３６−４の長い寸法の方に対して実質的に直交するよう配向される。第２の電極３８−４−２は、その長い寸法の方が第１の電極３６−４の長い寸法の方に対して実質的に平行（又は逆平行）となるよう配向されている。第２の電極３８−４−３は、その長い寸法の方が角度β１となるよう配向され、そして第２の電極３８−４−４は、その長い寸法の方が第１の電極３６−４の長い寸法の方に対してβ２となるよう配向されている。なお、０度≦β≦９０度である。従って、広範囲の異なる相対的角度の向きが、第１及び第２の電極３６、３８に対して用いることができる。
【００３８】
図２７は、磁気シールド８３Ａ、８３Ｂ、８３Ｃにより覆われ且つ複数のＭＴＪ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに近接して配置された磁界源８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃを支持するため用いられる異なる長さ３３３、３３５、３３７の複数の片持ちばり３３２、３３４、３３６の単純化した平面図３３０を示す。同じ断面であるが異なる長さ（又は、異なる断面及び類似の長さ、又は他のサイズ及び形状の変形）の片持ちばりを用いることにより、異なる片持ちばりを撓ませるために必要とされる力又は加速度を異なるようにすることができる。従って、各片持ちばりは、異なる範囲の力又は加速度又は圧力又は温度又は他の物理的パラメータに対して応答するよう作ることができる。それらを単一のセンサの中に組み合わせることにより、センサの全体の動的範囲を自由に拡張することができる。図２７の例では、センサ３３２、３３４、３３６間の唯一の相違は、はりの長さ３３３、３３５、３３７である。そのような複数のセンサは、同じプロセスにより同じ基板に実質的に同時に製造されることができ、個々のセンサの異なる幾何学的形状は、プロセスの変形よりむしろマスクの変形により与えられる。これは、本発明の著しい利点である。
【００３９】
図２８は、単純化した概略電気回路図３４０であり、そこにおいては、図２７の複数のＭＴＪ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが、端子３４３、３４５にそれぞれつながっているリード３４２、３４４により並列に電気結合されているように示される。図２９は、ＭＴＪ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの並列構成についてのＲＴ対Ｆの単純化したプロットであり、そこにおいて、ＲＴは、個々のＭＴＪ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの抵抗Ｒｔの並列の組み合わせであり、そしてＦは、複数のセンサ３３２、３３４、３３６の片持ちばり８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃに同時に印加される加速度又は力である。説明の便宜のため、ＭＴＪ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、実質的に同一のＲｔ対Ｈ特性を有することを仮定しているが、しかし片持ちばり８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃは、異なる剛性を有し、それによりセンサ３３６について、Ｈ＝ＨｃがＦ＝１単位（ｕｎｉｔ）で生じ、センサ３３４について、Ｈ＝ＨｃがＦ＝２単位で生じ、センサ３３２について、Ｈ＝ＨｃがＦ＝３単位で生じると仮定する。換言すると、Ｆ＝１で、片持ちばり８４Ｃは、（その停止に対して、又はＭＴＪ３２Ｃに接触する領域８６−３でもって）十分に撓み、そしてＦ＝２で、片持ちばり８４Ｂは、（その停止に対して、又はＭＴＪ３２Ｂに接触する領域８６−２でもって）十分に撓み、そしてＦ＝３で、片持ちばり８４Ａは、（その停止に対して、又はＭＴＪ３２Ａに接触する領域８６Ａでもって）十分に撓み、そして各ケースにおける限界位置は、関連のＭＴＪでＨｃを生成する。次いで、図５に示されるものと似た個々のＲｔ対Ｈ特性について、この３つの片持ちばりの構成は、図２９でプロット３５２、３５４、３５６に関して概略的に示されるＲＴ対Ｆ応答（３５０）を与える。プロット３５２のトレース３５８は、Ｆ＝１の力（又は加速度）がセンサ３３０に印加され、最も容易に撓むセンサ（例えば、センサ３３６）がＨｃをＭＴＪ３２Ｃに与える状況に対応する。プロット３５４のトレース３６０は、Ｆ＝２の力（又は加速度）がセンサ３３０に印加され、そして次に最も容易に撓むセンサ（例えば、センサ３３４）がＨｃをＭＴＪ３２Ｂに与える状況に対応する。プロット３５６のトレース３６２は、Ｆ＝３の力（又は加速度）がセンサ３３０に印加され、そして最も容易には撓まないセンサ（例えば、センサ３３２）がＨｃをＭＴＪ３２Ａに与える状況に対応する。この例では、全てのＭＴＪが最初にそれらの低い抵抗状態にあると仮定すると、回路３４０で測定された合計抵抗ＲＴは、センサ３３０が受けている力又は加速度が増大するにつれステップ状で増大する。図１の導体３４Ａに似た電流リード（図示せず）が、各センサと共に含まれ、それにより−Ｈｃを与えて、Ｆが除去されたとき、電極３８のスピン軸をその初期状態に戻すようフリップする。従って、異なるばね定数及び撓み範囲を有する複数のセンサを用いることにより、より広い全体の動的範囲が、図２９に示されるように量子化されるか、又はその応答が図６又は図７のそれと似ているＭＴＪを用いることによりアナログかのいずれかで達成されることができる。図２８に示される並列結合の電気的構成が有効であるが、直列の構成も用いることができる。いずれの構成もうまく動作する。同じ製造プロセスを用いて、個々のセンサの幾何学的形状を変えた異なったマスクのみを用いて、同じ基板上に、異なる応答を有するセンサを容易に作ることができることは、本発明の著しい利点である。動的範囲を拡張するため複数のセンサを用いることが片持ちばり型センサに関して説明されたが、これは、単に、説明の目的のためだけであり、制限することを意図するものではない。当業者は、本明細書の説明に基づいて、図１３から図１８に示されるようなダイヤフラム・タイプのセンサ、及びその相対的位置がセンサの入力に応答して変わる複数のＭＴＪ及び複数のＭＦＳを組み合わせる他の物理的構成もまた用いることができる。
【００４０】
第１の例示的実施形態において、センサであって、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）と；磁界をＭＴＪに与える磁界源（ＭＦＳ）であってＭＴＪに近接して移動可能に懸架され、それによりセンサの入力に応じたＭＴＪとＭＦＳとの間の距離の変化により、ＭＴＪでのＭＦＳの磁界が変わることにより、ＭＴＪの電気特性を変える磁界源（ＭＦＳ）と；ＭＴＪから離れて対面しているＭＦＳの表面に固定して結合されて、ＭＴＪでのＭＦＳの磁界を増強する磁気クラッディングと；を備えるセンサが、提供される。更なる実施形態において、磁気クラッディングは、ＭＦＳの透磁率に等しいか又はそれより高い透磁率を有する材料から成る。更に別の実施形態において、磁気クラッディングは、実質的に恒久的に磁化されない。更に別の実施形態において、磁気クラッディングは、ＭＦＳの外部磁界をＭＴＪに向かう方向に実質的に閉じ込める。更に別の実施形態において、ＭＴＪは、固定された電子スピン軸を有する第１の磁性電極（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と；その第１の磁性電極よりＭＦＳに近い位置に配置され且つ自由な電子スピン軸を有する第２の磁性電極と；第１の磁性電極と第２の磁性電極とを分離し且つ両者の間に相当のトンネリング導通を可能にするよう構成された誘電体と；を備える。別の実施形態において、第１の磁性電極は、第１の長い寸法及び第１の短い寸法を有し、第２の磁性電極は、第２の長い寸法及び第２の短い寸法を有し、第２の磁性電極は、第２の長い寸法が第１の長さの寸法に対して角度βで配置された状態で第１の磁性電極に上に重なる。更に別の例示的実施形態においては、０度≦β≦９０度である。更に別の実施形態において、第１の磁性電極は、実質的に尖った又は曲線形状の端部を有する第１の細長い形状を有し、そして第２の磁性電極は、実質的に尖った又は曲線形状の端部を有する第２の細長い形状を有する。更に別の実施形態において、第１の磁性電極は、第１の保持力を有する第１の磁性材料であってその電子スピン軸が固定されている第１の磁性材料から成り、そして第２の磁性電極は、第１の保持力より小さい第２の保持力を有する第２の磁性材料であってその電子スピン軸が自由である第２の磁性材料から成る。更に別の例示的実施形態において、ＭＦＳは、電流を伝導するよう適合された第１の導体であってＭＴＪを抜ける第１の向きを有する第１の導体を備え、そしてセンサが更に、ＭＴＪの下に横たわり且つ電流を伝導するよう適合された第２の導体であって第１の向きに対して実質的に直交する第２の向きを有する第２の導体を備える。
【００４１】
第２の例示的実施形態において、センサであって、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）を備え；磁気トンネル接合（ＭＴＪ）が、少なくとも部分的に強磁性の第１の電極と、少なくとも部分的に強磁性の第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極とを分離する誘電体であって前記第１の電極と第２の電極との間にトンネリング導通を与えるよう適合された誘電体と、を備え；前記センサが更に、ＭＴＪに近接して移動可能に配置され、センサの入力と共に変わる磁界をＭＴＪにおいて与える磁界源（ＭＦＳ）と；ＭＴＪから遠位のＭＦＳの１又はそれより多い部分上にあり、ＭＴＪに向かう領域までＭＦＳの磁界を実質的に閉じ込める磁気遮蔽部材と；を備えるセンサが、提供される。別の例示的実施形態において、ＭＦＳが、電流伝導体であり、そして磁気遮蔽部材が、ＭＴＪに近接しているがしかしそれに対面していない電流伝導体のそれらの部分を実質的に包囲する。更に別の実施形態において、ＭＦＳが、Ｕ字形状の導体を備え、そのＵ字形状の基底部を形成する部分が、ＭＴＪに近接し且つ当該ＭＴＪから移動可能に離れている前面を有し、そして磁気遮蔽部材が、上記部分の背面を覆う。更なる実施形態において、磁気遮蔽部材が、上記部分の１又はそれより多い側部を覆う。更に別の実施形態において、ＭＦＳが、永久磁石を備え、そして磁気遮蔽部材が、ＭＴＪから離れて面する磁石の一部分を実質的に包囲する。更に別の実施形態において、ＭＦＳを具現する部分を有する片持ちばりが設けられ、そして磁気遮蔽部材が、当該部分に装着されている。別の実施形態において、少なくとも部分的に強磁性の第１の電極の下に横たわり、それを支持する基板が設けられ、ＭＦＳが、少なくとも部分的に強磁性の第２の電極から離間した片持ちばりの第１の端部に結合され、片持ちばりの遠位の第２の端部が、基板に結合され、そして磁気遮蔽部材が、少なくとも部分的に強磁性の第２の電極と反対の片持ちばりの第１の端部に結合されている。
【００４２】
第３の実施形態に従って、マルチレンジ・センサであって、複数の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）と；複数の磁気遮蔽された磁界源（ＭＦＳ）と、を備え；各磁界源（ＭＦＳ）が、１つのＭＴＪと関連付けられ且つ磁界を与え、当該磁界の範囲が、磁気遮蔽部材により制限され、当該磁界が、上記の関連付けられたＭＴＪに部分的重なり、各ＭＦＳが、マルチレンジ・センサの入力を受け取り；上記の関連付けられたＭＴＪに対する複数の磁気遮蔽されたＭＦＳの近接さが、複数の磁気遮蔽されたＭＦＳに共通のマルチレンジ・センサの入力に応答して種々に変わり；複数のＭＴＪが、電気的に結合されている、マルチレンジ・センサが、提供される。更なる実施形態において、複数の片持ちばりが設けられ、各片持ちばりが、上記の関連付けられたＭＴＪに近接して磁気遮蔽されたＭＦＳのうちの１つを支持し、磁気遮蔽部材が、ＭＴＪに近接しているがしかしそれから離れて面している片持ちばりの端部に配置されている。更に別の実施形態において、磁気遮蔽されたＭＦＳを支持する複数の片持ちばりが、マルチレンジ・センサの入力に応じた異なるたわみ特性を有する。
【００４３】
少なくとも１つの例示的実施形態が上記の詳細な説明で提示されたが、多数の変形が存在することが認められる筈である。また、１又は複数の例示的実施形態は単に例示であり、本発明の範囲、適用、又は形態をいずれにしても制限することを意図していないことが認められるべきである。むしろ、上記の詳細な説明は、当業者に、１又は複数の例示的実施形態を実行するための便利なロード・マップを与えるであろう。様々な変形が、添付の特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその法的均等物から逸脱することなしに、機能及び構成要素の構成の点で行われることができることが理解される筈である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の一例示的実施形態に従って、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）を用いたセンサの単純化した概略側面図及び電気回路である。
【図２】図２は、その中に磁気スピン軸の異なる向きを示す図１の磁気トンネル接合の側面図の集合である。
【図３】図３は、その中に磁気スピン軸の異なる向きを示す図１の磁気トンネル接合の分解平面図の集合である。
【図４】図４は、磁気スピン軸の２つの異なる向きについての磁気トンネル接合の電流対電圧の単純化プロット図である。
【図５】図５は、印加した磁界の関数としての磁気トンネル接合の抵抗値の単純化プロット図である。
【図６】図６は、印加した磁界の関数としての磁気トンネル接合の抵抗値の単純化プロット図である。
【図７】図７は、印加した磁界の関数としての磁気トンネル接合の抵抗値の単純化プロット図である。
【図８】図８は、本発明の別の例示的実施形態に従った磁気トンネル接合センサであって、磁界源の位置がセンサ入力に依存する当該磁界源を支持する可動の片持ちばりを用いている磁気トンネル接合センサの単純化した概略側面図である。
【図９】図９は、図８の磁気トンネル接合センサであって、電流を伝導する可撓性のＵ字形状片持ちばりがセンサ入力に依存して変化する磁界を磁気トンネル接合に与える磁気トンネル接合センサの単純化した平面図である。
【図１０】図１０は、図８及び図９の片持ちばりの一部分を更に詳細に示す単純化した側部断面図である。
【図１１】図１１は、図８の磁気トンネル接合センサであって、単一の可撓性の片持ちばりがセンサ入力に依存して変化する磁界を磁気トンネル接合に与える永久磁石を支持する磁気トンネル接合センサの単純化した平面図である。
【図１２】図１２は、図８の片持ちばりの一部分を更に詳細に示す単純化した側部断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の更に別の例示的実施形態に従った磁気トンネル接合センサの単純化した概略断面図である。
【図１４】図１４は、図１３のセンサの単純化した部分破断平面図である。
【図１５】図１５は、図１３の磁気トンネル接合センサに似ているが、しかし本発明の更に別の例示的実施形態に従った磁気トンネル接合センサの単純化した概略断面図である。
【図１６】図１６は、図１３の磁気トンネル接合センサに似ているが、しかし本発明の更に別の例示的実施形態に従った磁気トンネル接合センサであって、能動型磁界源を用いている磁気トンネル接合センサの単純化した概略断面図である。
【図１７】図１７は、図１６のセンサを更に詳細に示す単純化した部分破断平面図である。
【図１８】図１８は、図１６の磁気トンネル接合センサに似ているが、しかし本発明の更に別の例示的実施形態に従った磁気トンネル接合センサであって、温度又は圧力を測定するよう適合されている磁気トンネル接合センサの単純化した概略断面図である。
【図１９】図１９は、本発明のセンサの製造方法の単純化したフロー図である。
【図２０】図２０は、図１９のフロー図に似ているが更に詳細を示す単純化したフロー図である。
【図２１】図２１は、図１９及び図２０の方法の具体的実例の更に詳細を示す概略断面図のセットである。
【図２２】図２２は、図２１の概略断面図に似ているが、本発明の方法の別の具体的実例に従った概略断面図のセットである。
【図２３】図２３は、図２１及び図２２の概略断面図に似ているが、本発明の方法の別の具体的実例に従った概略断面図のセットである。
【図２４】図２４は、本発明の一実施形態に従ったＭＴＪの電極であって、電極のうちの少なくとも１つが正方形である、ＭＴＪの電極の分解平面図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施形態に従ったＭＴＪの電極であって、電極の一方又は両方が例示的な様々な非正方形形状を有するＭＴＪの電極の分解平面図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施形態に従ったＭＴＪの電極であって、電極のうちの少なくとも１つが他の電極に対して様々な角度の配置を有するＭＴＪの電極の平面図である。
【図２７】図２７は、異なるサイズの片持ちばりが磁界源を複数のＭＴＪに近接して支持する複数のセンサの単純した平面図である。
【図２８】図２８は、図２７の複数のＭＴＪが電気的に並列に結合されていることを示す単純化した概略電気回路図である。
【図２９】図２９は、図２８の並列構成についてのトンネリング抵抗ＲＴ対力又は加速度Ｆの単純化したプロット図であって、ＲＴは複数のトンネル接合を通るトンネリング抵抗の並列の組み合わせであり、Ｆは複数のセンサに同時に印加される加速度又は力であるプロット図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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