(57)【要約】【課題】感度の向上を図ることができる圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ、タッチパネルを提供する。【解決手段】実施形態によれば、支持部と、基板と、第１検知素子と、第２検知素子と、を備えた圧力センサが提供される。前記基板は、前記支持部に支持される。前記第１検知素子及び第２検知素子は、前記基板に設けられる。前記第１検知素子及び前記第２検知素子のそれぞれは、第１磁性層と、磁化の向きが固定された第２磁性層と、を含む。前記第１検知素子の前記第２磁性層の磁化の第１向きは、前記第２検知素子の前記第２磁性層の磁化の第２向きとは異なる。前記基板の変形に応じて前記検知素子の電気抵抗が変化する。【選択図】図１
2018087827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部と、
前記支持部に支持された基板と、
前記基板に設けられた第１検知素子及び第２検知素子と、
を備え、
前記第１検知素子及び前記第２検知素子のそれぞれは、
第１磁性層と、
磁化の向きが固定された第２磁性層と、
を含み、
前記第１検知素子の前記第２磁性層の磁化の第１向きは、前記第２検知素子の前記第２磁性層の磁化の第２向きとは異なり、
前記基板の変形に応じて前記検知素子の電気抵抗が変化する、圧力センサ。
【請求項２】
請求項１記載の圧力センサを備えたマイクロフォン。
【請求項３】
請求項１記載の圧力センサを備えた血圧センサ。
【請求項４】
請求項１記載の圧力センサを備えたタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ、タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
容量変化型の圧力センサでは、ダイヤフラム全体が電極の一部となる。そのため、圧力センサの感度は、ダイヤフラム膜の面積に比例する。一方、抵抗変化型の圧力センサの場合、ダイヤフラム膜の面積を変化させなくてもダイヤフラム膜上の検知素子の数を増やすことで、圧力センサの感度を向上させることができる。圧力センサの感度の向上が、望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４８１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、感度の向上を図ることができる圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ、タッチパネルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、支持部と、基板と、第１検知素子と、第２検知素子と、を備えた圧力センサが提供される。前記基板は、前記支持部に支持される。前記第１検知素子及び第２検知素子は、前記基板に設けられる。前記第１検知素子及び前記第２検知素子のそれぞれは、第１磁性層と、磁化の向きが固定された第２磁性層と、を含む。前記第１検知素子の前記第２磁性層の磁化の第１向きは、前記第２検知素子の前記第２磁性層の磁化の第２向きとは異なる。前記基板の変形に応じて前記検知素子の電気抵抗が変化する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式的斜視図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの膜部を示す模式的平面図である。
【図３】実施形態の検知素子を示す模式的斜視図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施形態の別の検知素子を示す模式的斜視図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、実施形態に係る圧力センサに用いられる検知素子を示す模式的斜視図である。
【図６】実施形態に用いられる別の検知素子を例示する模式的斜視図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、検知素子が形状等方性を有する場合を示す模式的平面図である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、検知素子が形状異方性を有する場合を示す模式的平面図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、検知素子が形状等方性を有する場合を示す模式的平面図である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、検知素子が形状異方性を有する場合を示す模式的平面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、実施形態の圧力センサの作用を示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、応力に対する磁化の変化を示す模式的平面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、応力に対する磁化の変化を示す模式的平面図である。
【図１４】図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は、応力に対する磁化の変化を示す模式的平面図である。
【図１５】第２の実施形態に係る圧力センサの製造方法を示すフローチャート図である。
【図１６】図１６（ａ）〜図１６（ｅ）は、圧力センサの製造方法を示す模式的工程図である。
【図１７】図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に表した検知素子の製造方法を示す模式的工程図である。
【図１８】図１８（ａ)および図１８（ｂ）は、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に表した検知素子の製造方法を示す模式的工程図である。
【図１９】図１９（ａ）〜図１９（ｄ）は、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に表した検知素子の製造方法を示す模式的工程図である。
【図２０】図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に示した検知素子に加わる応力と、電気抵抗と、の関係を示すグラフ図である。
【図２１】第３の実施形態に係る圧力センサの製造装置を示す模式的断面図である。
【図２２】第３の実施形態に係る圧力センサの別の製造装置を例示する模式的断面図である。
【図２３】第４の実施形態に係るマイクロフォンを示す模式的平面図である。
【図２４】第５の実施形態に係る音響マイクを示す模式的断面図である。
【図２５】図２５（ａ）及び図２５（ｂ）は、第６の実施形態に係る血圧センサを示す模式図である。
【図２６】第７の実施形態に係るタッチパネルを示す模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、図面を参照しつつ各実施の形態について例示をする。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的斜視図である。  
なお、図１においては、図を見やすくするために、絶縁部分を省略し、主に導電部分を描いている。また、図を見やすくするために、複数の検知素子５０のうち一部のものを描いている。
【０００９】
図１に示すように、圧力センサ３１０は、基部（支持部）７１と、センサ部７２と、を備える。  
センサ部７２は、基部７１の上に設けられる。センサ部７２は、膜部（基板）６４と、固定部６７と、検知素子５０と、を含む。
【００１０】
膜部６４は、変形可能な膜である。膜部６４は、膜面６４ａ、６４ｂに垂直な方向に対して可撓である、すなわち撓ませることができる。膜部６４は、外部圧力が印加されたときに撓み、その上に設けられた検知素子５０に歪みを生じさせる。外部圧力は、例えば、音波、超音波、押圧などによる圧力とすることができる。つまり、膜部６４は、外部圧力が印加されると変形する。
【００１１】
膜部６４は、外部圧力によって撓む部分よりも外側に連続して形成されている場合もある。本願明細書においては、膜厚がある一定の厚みで固定端よりも薄く、外部圧力によって撓む部位を、膜部６４とする。
【００１２】
膜部６４は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成することができる。また、膜部６４はシリコンなどの半導体材料や、そのほかにも金属材料を用いて形成することもできる。
【００１３】
膜部６４の厚み寸法は、例えば、２００ｎｍ以上、３μｍ以下とすることができる。この場合、好ましくは、３００ｎｍ以上、１．５μｍ以下とすることができる。  
図１に例示をしたもののように、膜部６４の平面形状が円の場合には、膜部６４の直径寸法は、例えば、１μｍ以上、６００μｍ以下とすることができる。この場合、好ましくは、６０μｍ以上、６００μｍ以下とすることができる。
【００１４】
固定部６７は、膜部６４を基部７１に固定する。固定部６７は、外部圧力が印加されたときであっても撓みにくいように、膜部６４よりも厚み寸法を厚くする。  
固定部６７は、例えば、図１のように膜部６４の周縁に等間隔に設けるほかに、膜部６４の周辺すべてを取り囲むように設ける場合もある。  
膜部６４の下には、空洞部７０が存在する場合もある。空洞部７０は、空気や不活性ガスなどの気体で満たされている場合もあれば、液体で満たされている場合もある。
【００１５】
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの膜部を例示する模式的平面図である。  
膜部６４は、図２（ａ）や図２（ｃ）のように形状等方性を有している場合もあれば、図２（ｂ）や図２（ｄ）のように形状異方性を有している場合もある。  
図２（ａ）に表した矢印は、磁化固定層の磁化１２０ａの例を表している。但し、磁化固定層の磁化１２０ａは、これだけに限定されるわけではない。
【００１６】
図３は、実施形態の検知素子を例示する模式的斜視図である。  
図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施形態の別の検知素子を例示する模式的斜視図である。
【００１７】
検知素子５０は、磁性層１０と、磁性層２０と、磁性層１０と磁性層２０との間に設けられた中間層３０と、を含む。中間層３０は、非磁性層である。膜部６４上の複数の検知素子５０のそれぞれは、上記の構成をしている。磁性層１０は磁化が自由に変化する第１磁性層の場合もあれば、磁化の固定された第２磁性層の場合もある。同様に磁性層２０も前記第２磁性層の場合もあれば前記第１磁性層の場合もある。
【００１８】
検知素子５０の磁性層１０は、第１配線５７（図１参照）と接続されている。検知素子５０の磁性層２０は、第２配線５８（図１参照）と接続されている。電流は、磁性層１０から磁性層２０、又は磁性層２０から磁性層１０に向かう方向に流れる。
【００１９】
第１配線５７及び第２配線５８は、固定部６７の上、または、固定部６７の内部を通って、膜部６４の外方に向けて延びている。
【００２０】
検知素子５０は、図３や図４（ｂ）のように形状異方性を有しているほかに、図４（ａ）のように形状等方性を有している場合もある。図では等方性を有する素子の形状の例として正方形を、形状異方性を有する素子の形状の例として長方形を採用している。後説明でも等方性を有する、異方性を有する素子の例としてこれらの形状を採用する。
【００２１】
磁性層１０と磁性層２０の厚み寸法は、例えば、１ｎｍ以上、２０ｎｍ以下とすることができる。この場合、磁性層１０と磁性層２０の厚み寸法は、２ｎｍ以上、６ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【００２２】
以下、本実施形態に係る圧力センサに用いられる検知素子の例について説明する。  
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、実施形態に係る圧力センサに用いられる検知素子を例示する模式的斜視図である。  
以下において、「材料Ａ／材料Ｂ」の記載は、材料Ａの層の上に、材料Ｂの層が設けられている状態を示す。
【００２３】
図５（ａ）は、実施形態に用いられる検知素子を例示する模式的斜視図である。  
図５（ａ）に表したように、実施形態に用いられる検知素子５０Ａは、順に並べられた、下部電極Ｅ１と、下地層１５０と、ピニング層１６０と、第２磁化固定層２２と、磁気結合層２３と、第１磁化固定層２１と、中間層３０と、磁化自由層１１と、キャップ層１７０と、上部電極Ｅ２と、を含む。
【００２４】
この例では、磁化自由層１１は、第１磁性層１０に対応し、第１磁化固定層２１は、第２磁性層２０に対応する。検知素子５０Ａは、ボトムスピンバルブ型である。
【００２５】
下地層１５０には、例えば、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば、３ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、２ｎｍである。
【００２６】
ピニング層１６０には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。第２磁化固定層２２には、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。磁気結合層２３には、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。
【００２７】
第１磁化固定層２１には、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。中間層３０には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。磁化自由層１１には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。
【００２８】
キャップ層１７０には、例えばＴａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば、１ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。
【００２９】
下部電極Ｅ１及び上部電極Ｅ２には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム銅合金（Ａｌ−Ｃｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、及び、金（Ａｕ）の少なくともいずれかが用いられる。下部電極Ｅ１及び上部電極Ｅ２として、このような電気抵抗が比較的小さい材料を用いることで、検知素子５０Ａに効率的に電流を流すことができる。
【００３０】
下部電極Ｅ１は、下部電極Ｅ１用の下地層（図示せず）と、キャップ層（図示せず）と、の間に、Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｇ、及び、Ａｕの少なくともいずれかの層が設けられた構造を有しても良い。例えば、下部電極Ｅ１には、タンタル（Ｔａ）／銅（Ｃｕ）／タンタル（Ｔａ）などが用いられる。下部電極Ｅ１用の下地層としてＴａを用いることで、例えば、膜部６４と下部電極Ｅ１との密着性を向上することができる。下部電極Ｅ１用の下地層として、チタン（Ｔｉ）、または、窒化チタン（ＴｉＮ）などを用いても良い。
【００３１】
下部電極Ｅ１用のキャップ層としてＴａを用いることで、そのキャップ層の下の銅（Ｃｕ）などの酸化を防ぐことができる。下部電極Ｅ１用のキャップ層として、チタン（Ｔｉ）、または、窒化チタン（ＴｉＮ）などを用いても良い。
【００３２】
下地層１５０には、バッファ層（図示せず）とシード層（図示せず）との積層構造を用いることができる。このバッファ層は、例えば、下部電極Ｅ１や膜部６４の表面の荒れを緩和し、バッファ層の上に積層される層の結晶性を改善する。バッファ層として、例えば、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）及びクロム（Ｃｒ）よりなる群から選択された少なくともいずれかが用いられる。バッファ層として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む合金を用いても良い。
【００３３】
バッファ層の厚さは、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。バッファ層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下がより好ましい。バッファ層の厚さが薄すぎると、バッファ効果が失われる。バッファ層の厚さが厚すぎると、検知素子５０の厚さが過度に厚くなる。バッファ層の上にシード層が形成され、そのシード層がバッファ効果を有することができる。バッファ層は省略しても良い。バッファ層には、例えば、３ｎｍの厚さのＴａ層が用いられる。
【００３４】
図示しないシード層は、シード層の上に積層される層の結晶配向を制御する。シード層は、シード層の上に積層される層の結晶粒径を制御する。シード層として、ｆｃｃ構造（face-centered cubic structure：面心立方格子構造）、ｈｃｐ構造（hexagonal close-packed structure：六方最密格子構造）またはｂｃｃ構造（body-centered cubic structure：体心立方格子構造）の金属等が用いられる。
【００３５】
シード層として、ｈｃｐ構造のルテニウム（Ｒｕ）、または、ｆｃｃ構造のＮｉＦｅ、または、ｆｃｃ構造のＣｕを用いることにより、例えば、シード層の上のスピンバルブ膜の結晶配向をｆｃｃ（１１１）配向にすることができる。シード層には、例えば、２ｎｍの厚さのＣｕ層、または、２ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。シード層の上に形成される層の結晶配向性を高める場合には、シード層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。シード層の厚さは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下がより好ましい。これにより、結晶配向を向上させるシード層としての機能が十分に発揮される。一方、例えば、シード層の上に形成される層を結晶配向させる必要がない場合（例えば、アモルファスの磁化自由層を形成する場合など）には、シード層は省略しても良い。シード層としては、例えば、２ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。
【００３６】
ピニング層１６０は、ピニング層１６０の上に形成される強磁性層に、一方向異方性（unidirectional anisotropy）を付与して磁化を固定する。図５（ａ）に示した例では、ピニング層１６０の上に形成される第２磁化固定層２２の強磁性層に、一方向異方性（unidirectional anisotropy）を付与して磁化を固定する。ピニング層１６０には、例えば、反強磁性層が用いられる。ピニング層１６０には、例えば、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ及びＲｕ−Ｒｈ−Ｍｎよりなる群から選択された少なくともいずれかが用いられる。十分な強さの一方向異方性を付与するために、ピニング層１６０の厚さが適切に設定する。
【００３７】
ピニング層１６０に接する強磁性層の磁化の固定を行うためには、磁場印加中での熱処理が行われる。熱処理時に印加されている磁場の方向にピニング層１６０に接する強磁性層の磁化が固定される。アニール温度は、例えば、ピニング層１６０に用いられる反強磁性材料のブロッキング温度以上とする。また、Ｍｎを含む反強磁性層を用いる場合、ピニング層以外の層にＭｎが拡散してＭＲ変化率を低減する場合がある。よって、Ｍｎの拡散が起こる温度以下に設定することが望ましい。例えば２００度（℃）以上、５００度（℃）以下とすることができる。好ましくは、２５０度（℃）以上、４００度（℃）以下とすることができる。
【００３８】
ピニング層１６０としてＰｔ−ＭｎまたはＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎが用いられる場合には、ピニング層１６０の厚さは、８ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。ピニング層１６０の厚さは、１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層１５０としてＩｒＭｎを用いる場合には、ピニング層１６０としてＰｔＭｎを用いる場合よりも薄いピニング層１６０で、一方向異方性を付与することができる。この場合には、ピニング層１６０の厚さは、４ｎｍ以上１８ｎｍ以下が好ましい。ピニング層１６０の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層１６０には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒ２２Ｍｎ７８層が用いられる。Ｉｒ２２Ｍｎ７８層を用いる場合、磁界中熱処理条件として、１０ｋＯｅの磁場印加中で３２０°―１Ｈの熱処理を行うことができる。Ｐｔ５０Ｍｎ５０層を用いる場合、磁界中熱処理条件として、１０ｋＯｅの磁場印加中で３２０°―１０Ｈの熱処理を行うことができる。
【００３９】
第２磁化固定層２２には、例えば、ＣｏｘＦｅ１００−ｘ合金（ｘは０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下）、ＮｉｘＦｅ１００−ｘ合金（ｘは０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下）、または、これらに非磁性元素を添加した材料が用いられる。第２磁化固定層２２として、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくともいずれかが用いられる。第２磁化固定層２２として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む合金を用いても良い。
【００４０】
第２磁化固定層２２の厚さは、例えば、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。これにより、例えば、ピニング層１６０による一方向異方性磁界の強度をより強くすることができる。例えば、第２磁化固定層２２の上に形成される磁気結合層２３を介して、第２磁化固定層２２と第１磁化固定層２１との間の反強磁性結合磁界の強度をより強くすることができる。第２磁化固定層２２の磁気膜厚（飽和磁化Ｂｓと厚さｔとの積（Ｂｓ・ｔ））は、第１磁化固定層２１の磁気膜厚と実質的に等しいことが好ましい。
【００４１】
薄膜でのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の飽和磁化は、約１．９Ｔ（テスラ）である。例えば、第１磁化固定層２１として、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層を用いる場合には、第１磁化固定層２１の磁気膜厚は、１．９Ｔ×３ｎｍであり、５．７Ｔｎｍとなる。一方、Ｃｏ７５Ｆｅ２５の飽和磁化は、約２．１Ｔである。上記と等しい磁気膜厚が得られる第２磁化固定層２２の厚さは、５．７Ｔｎｍ／２．１Ｔであり、２．７ｎｍとなる。この場合、第２磁化固定層２２には、約２．７ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５を用いることが好ましい。第２磁化固定層２２として、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。
【００４２】
検知素子５０Ａにおいては、第２磁化固定層２２と磁気結合層２３と第１磁化固定層２１とのシンセティックピン構造が用いられている。その代わりに、１層の磁化固定層からなるシングルピン構造を用いても良い。シングルピン構造を用いる場合には、磁化固定層として、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。シングルピン構造の磁化固定層に用いる強磁性層として、後述する第１磁化固定層２１と同じ材料を用いても良い。
【００４３】
磁気結合層２３は、第２磁化固定層２２と第１磁化固定層２１との間に反強磁性結合を生じさせる。磁気結合層２３は、シンセティックピン構造を形成する。磁気結合層２３として、例えば、Ｒｕが用いられる。磁気結合層２３の厚さは、０．８ｎｍ以上１ｎｍ以下であることが好ましい。第２磁化固定層２２と第１磁化固定層２１との間に十分な反強磁性結合を生じさせる材料であれば、磁気結合層２３としてＲｕ以外の材料を用いても良い。磁気結合層２３の厚さは、ＲＫＫＹ（Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida）結合のセカンドピーク（２ｎｄピーク）に対応する０．８ｎｍ以上１ｎｍ以下の厚さに設定することができる。さらに、磁気結合層２３の厚さは、ＲＫＫＹ結合のファーストピーク（１ｓｔピーク）に対応する０．３ｎｍ以上０．６ｎｍ以下の厚さに設定しても良い。磁気結合層２３として、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕが用いられる。これにより、高信頼性の結合がより安定して得られる。
【００４４】
第１磁化固定層２１（第２磁性層２０）に用いられる磁性層は、ＭＲ効果に直接的に寄与する。第１磁化固定層２１として、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金が用いられる。具体的には、第１磁化固定層２１として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金（ｘは０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下、ｙは０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下）を用いることもできる。第１磁化固定層２１として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いた場合には、例えば、検知素子５０Ａのサイズが小さい場合においても、結晶粒に起因した素子間のばらつきを抑えることができる。
【００４５】
第１磁化固定層２１（第２磁性層２０）の上に形成される層（例えばトンネル絶縁層（図示せず））を平坦化することができる。トンネル絶縁層の平坦化により、トンネル絶縁層の欠陥密度を減らすことができる。これにより、より低い面積抵抗でより大きいＭＲ変化率が得られる。例えば、トンネル絶縁層の材料としてＭｇＯを用いる場合には、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いることで、トンネル絶縁層の上に形成されるＭｇＯ層の（１００）配向性を強めることができる。ＭｇＯ層の（１００）配向性をより高くすることで、より大きいＭＲ変化率が得られる。（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金は、アニール時にＭｇＯ層の（１００）面をテンプレートとして結晶化する。このため、ＭｇＯと（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金との良好な結晶整合が得られる。良好な結晶整合を得ることで、より大きいＭＲ変化率が得られる。
【００４６】
第１磁化固定層２１（第２磁性層２０）として、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金以外に、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いても良い。
【００４７】
第１磁化固定層２１（第２磁性層２０）がより厚いと、より大きなＭＲ変化率が得られる。より大きな固定磁界を得るためには、第１磁化固定層２１は薄いほうが好ましい。ＭＲ変化率と固定磁界との間には、第１磁化固定層２１の厚さにおいてトレードオフの関係が存在する。第１磁化固定層２１としてＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金を用いる場合には、第１磁化固定層２１の厚さは、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。第１磁化固定層２１の厚さは、２．０ｎｍ以上４ｎｍ以下がより好ましい。
【００４８】
第１磁化固定層２１（第２磁性層２０）には、上述した材料の他に、ｆｃｃ構造のＣｏ９０Ｆｅ１０合金、または、ｈｃｐ構造のＣｏ、または、ｈｃｐ構造のＣｏ合金が用いられる。第１磁化固定層２１として、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つが用いられる。第１磁化固定層２１として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む合金が用いられる。第１磁化固定層２１として、ｂｃｃ構造のＦｅＣｏ合金材料、５０ａｔ．％以上のコバルト組成を含むＣｏ合金、または、５０ａｔ．％以上のＮｉ組成の材料を用いることで、例えば、より大きなＭＲ変化率が得られる。第１磁化固定層２１として、Ｃｏ２ＭｎＧｅ、Ｃｏ２ＦｅＧｅ、Ｃｏ２ＭｎＳｉ、Ｃｏ２ＦｅＳｉ、Ｃｏ２ＭｎＡｌ、Ｃｏ２ＦｅＡｌ、Ｃｏ２ＭｎＧａ０．５Ｇｅ０．５、及び、Ｃｏ２ＦｅＧａ０．５Ｇｅ０．５などのホイスラー磁性合金層を用いることもできる。例えば、第１磁化固定層２１として、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
【００４９】
中間層３０は、第１磁化固定層２１と磁化自由層１１との磁気的な結合を分断する。中間層３０には、金属または絶縁体または半導体が用いられる。この金属としては、例えば、Ｃｕ、ＡｕまたはＡｇ等が用いられる。中間層３０として金属を用いる場合、中間層３０の厚さは、例えば、１ｎｍ以上７ｎｍ以下程度である。この絶縁体または半導体としては、例えば、マグネシウム酸化物（Ｍｇ−Ｏ等）、アルミ酸化物（Ａｌ２Ｏ３等）、チタン酸化物（Ｔｉ−Ｏ等）、亜鉛酸化物（Ｚｎ−Ｏ等）、または、酸化ガリウム（Ｇａ−Ｏ）などが用いられる。中間層３０として絶縁体または半導体を用いる場合は、中間層３０の厚さは、例えば０．６ｎｍ以上２．５ｎｍ以下程度である。
【００５０】
磁化自由層１１（第１磁性層１０）の材料は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれか、または、これらの少なくとも１種を含む合金とすることができる。また、これらの材料に添加元素を加えた材料とすることもできる。  
また、これらの金属、合金に、添加元素や極薄層として、Ｂ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｚｒ，Ｈｆなどを添加することもできる。  
また、結晶磁性層だけではなく、アモルファス磁性層を用いることも可能である。  
また、酸化物や窒化物の磁性層を用いることも可能である。
【００５１】
磁化自由層１１（第１磁性層１０）は、磁歪定数の絶対値が大きい材料から形成される。この場合、磁歪定数の絶対値は、材料の種類や添加元素などによって、変化させることができる。また、磁性材料そのものではなく、その磁性層に隣接して形成した非磁性層の材料、構成によっても大きく磁歪を変化させることが可能である。磁歪定数の絶対値は、例えば、１０−２よりも大きいものとすることができる。この場合、磁歪定数の絶対値は、例えば、１０−５よりも大きいものとすることがより好ましい。  
磁歪定数の絶対値を大きくすれば、応力の変化に応じた磁化方向の変化量を大きくすることができる。
【００５２】
磁化自由層１１（第１磁性層１０）とには、正の符号の磁歪定数を有する材料を用いてもよいし、負の符号の磁歪定数を有する材料を用いてもよい。
【００５３】
磁化自由層１１（第１磁性層１０）には、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一つの元素とホウ素（Ｂ）とを含む合金を用いることができる。例えば、磁化自由層１１（第１磁性層１０）には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｂ合金、または、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金などを用いることができる。例えば、磁化自由層１１（第１磁性層１０）には、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層を用いることができる。
【００５４】
磁化自由層（第１磁性層）の材料は、例えば、ＦｅＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金などとすることができる。あるいは、第１磁性層と第２磁性層の材料は、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ＞１００ｐｐｍを示すＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅやフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）とすることもできる。
【００５５】
磁化自由層１１（第１磁性層１０）は、多層構造を有しても良い。磁化自由層１１（第１磁性層１０）は、例えば、２層構造を有しても良い。中間層３０としてＭｇＯのトンネル絶縁層を用いる場合には、中間層３０に接する界面には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層を設けることが好ましい。これにより、高い磁気抵抗効果が得られる。この場合、中間層３０の上にはＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層を設け、その上にはＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓが大きいＦｅ−Ｇａ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｇａ合金、Ｔｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つ。）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つ。Ｍ２は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａよりなる群から選択された少なくとも１つ。）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａよりなる群から選択された少なくとも１つ。Ｍ４は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つ。）、Ｎｉ、Ｆｅ−Ａｌやフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）を形成することができる。例えば、磁化自由層１１には、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０／Ｆｅ８０Ｇａ２０が用いられる。このＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の厚さは、例えば、２ｎｍである。このＦｅ８０Ｇａ２０の厚さは、例えば、４ｎｍである。λｓは、例えば、１００ｐｐｍよりも大きい。
【００５６】
キャップ層１７０は、キャップ層１７０の下に設けられる層を保護する。キャップ層１７０には、例えば、複数の金属層が用いられる。キャップ層１７０には、例えば、Ｔａ層とＲｕ層との２層構造（Ｔａ／Ｒｕ）が用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば１ｎｍであり、このＲｕ層の厚さは、例えば５ｎｍである。キャップ層１７０として、Ｔａ層やＲｕ層の代わりに他の金属層を設けても良い。キャップ層１７０の構成は、任意である。キャップ層１７０には、例えば、非磁性材料を用いることができる。キャップ層１７０の下に設けられる層を保護可能なものであれば、キャップ層１７０として、他の材料を用いても良い。
【００５７】
図５（ｂ）は、実施形態に用いられる別の検知素子を例示する模式的斜視図である。    図５（ｂ）に表したように、実施形態に係る圧力センサに用いられる検知素子５０Ｂは、順に並んだ、下部電極Ｅ１と、下地層１５０と、磁化自由層１１と、中間層３０と、第１磁化固定層２１と、磁気結合層２３と、第２磁化固定層２２と、ピニング層１６０と、キャップ層１７０と、上部電極Ｅ２と、を含む。
【００５８】
この例では、磁化自由層１１は第１磁性層１０に対応し、第１磁化固定層２１は第２磁性層２０に対応する。検知素子５０Ｂは、トップスピンバルブ型である。検知素子５０Ｂに含まれる層のそれぞれには、例えば、検知素子５０Ａに関して説明した材料を用いることができる。
【００５９】
図５（ｃ）は、実施形態に用いられる別の検知素子を例示する模式的斜視図である。    図５（ｃ）に表したように、実施形態に係る圧力センサに用いられる検知素子５０Ｃは、順に並んだ、下部電極Ｅ１と、下地層１５０と、下部ピニング層１６１と、下部第２磁化固定層２２ａと、下部磁気結合層２３ａと、下部第１磁化固定層２１ａと、下部中間層３１と、磁化自由層１１と、上部中間層３２と、上部第１磁化固定層２１ｂと、上部磁気結合層２３ｂと、上部第２磁化固定層２２ｂと、上部ピニング層１６２と、キャップ層１７０と、上部電極Ｅ２と、を含む。
【００６０】
磁化自由層１１が第１磁性層１０に対応し、下部第１磁化固定層２１ａまたは上部第１磁化固定層２１ｂの少なくともいずれかが、第２磁性層２０に対応する。既に説明した検知素子５０Ａ及び検知素子５０Ｂにおいては、磁化自由層の一方の面側に磁化固定層が配置されている。検知素子５０Ｃにおいては、２つの磁化固定層の間に磁化自由層が配置されている。検知素子５０Ｃは、デュアルスピンバルブ型である。検知素子５０Ｃに含まれる層のそれぞれには、例えば、検知素子５０Ａに関して説明した材料を用いることができる。
【００６１】
図５（ｄ）は、実施形態に用いられる別の検知素子を例示する模式的斜視図である。    図５（ｄ）に表したように、実施形態に係る圧力センサに用いられる検知素子５０Ｄは、順に並んだ、下部電極Ｅ１と、下地層１５０と、ピニング層１６０と、磁化固定層２４と、中間層３０と、磁化自由層１１と、キャップ層１７０と、上部電極Ｅ２と、を含む。
【００６２】
磁化自由層１１が第１磁性層１０に対応し、磁化固定層２４が第２磁性層２０に対応する。既に説明した検知素子５０Ａ及び検知素子５０Ｂにおいては、第２磁化固定層２２と磁気結合層２３と第１磁化固定層２１を用いた構造が適用されている。検知素子５０Ｄにおいては、単一の磁化固定層２４を用いたシングルピン構造が適用されている。検知素子５０Ｄに含まれる層のそれぞれには、例えば、検知素子５０Ａに関して説明した材料を用いることができる。
【００６３】
図６は、実施形態に用いられる別の検知素子を例示する模式的斜視図である。  
図６に例示したように、検知素子５０Ｅにおいては、絶縁層９１が設けられる。すなわち、下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に、互いに離間する２つの絶縁層（絶縁部分）９１が設けられ、それらの間に、検知素子５０Ａが配置される。検知素子５０Ａは、下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に配置されている。積層体は、検知素子５０Ａの場合には、下地層１５０と、ピニング層１６０と、第２磁化固定層２２と、磁気結合層２３と、第１磁化固定層２１と、中間層３０と、磁化自由層１１と、キャップ層１７０と、を含む。すなわち、検知素子５０Ａの側壁に対向して、絶縁層９１が設けられる。
【００６４】
絶縁層９１には、例えば、アルミニウム酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、または、シリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ２）などを用いることができる。絶縁層９１により、積層体（この例では検知素子５０Ａ）の周囲におけるリーク電流を抑制することができる。上記の絶縁層９１は、検知素子５０Ａ〜５０Ｄのいずれにも適用できる。
【００６５】
検知素子５０においては、強磁性体が有する「逆磁歪効果」と、検知素子５０で発現する「ＭＲ効果」と、が利用される。「逆磁歪効果」は、磁化自由層に用いられる強磁性層において得られる。「ＭＲ効果」は、第１磁性層と中間層と第２磁性層との積層膜において発現する。
【００６６】
「逆磁歪効果」は、強磁性体の磁化が強磁性体に生じた歪によって変化する現象である。すなわち、検知素子５０に応力が印加されると、磁化自由層である第１磁性層の磁化方向が変化する。その結果、第１磁性層の磁化と第２磁性層の磁化との間の相対角度が変化する。「ＭＲ効果」は、磁性体を有する積層膜において、外部磁界が印加されたときに、磁性体の磁化の変化によって積層膜の電気抵抗の値が変化する現象である。ＭＲ効果は、例えば、ＧＭＲ(Giant  magneto resistance)効果、または、ＴＭＲ(Tunneling magneto resistance)効果などを含む。検知素子５０に電流を流すことで、磁化の向きの相対角度の変化を抵抗変化として読み取ることで、ＭＲ効果は発現する。例えば、検知素子５０に加わる応力に基づいて、検知素子５０の磁化自由層である第１磁性層の磁化の向きと、第２磁性層の磁化の向きと、の相対角度が変化する。このとき、逆磁歪効果によりＭＲ効果が発現する。低抵抗状態の抵抗をＲとし、ＭＲ効果によって変化する電気抵抗の変化量をΔＲとしたときに、ΔＲ/Ｒを「ＭＲ変化率」という。
【００６７】
磁化自由層に用いられる強磁性材料が正の磁歪定数を有する場合は、磁化の方向と引張歪の方向との角度が小さくなり、磁化の方向と圧縮歪の方向との角度が大きくなるように、磁化の方向が変化する。磁化自由層に用いられる強磁性材料が負の磁歪定数を有する場合は、磁化の方向と引張歪の方向との角度が大きくなり、磁化の方向と圧縮歪の方向との角度が小さくなるように、磁化の方向が変化する。
【００６８】
磁化自由層と中間層と参照層（例えば磁化固定層）との積層体の材料の組み合わせが正の磁気抵抗効果を有する場合は、磁化自由層と磁化固定層の相対角度が小さい場合に電気抵抗が減少する。磁化自由層と中間層と参照層（例えば磁化固定層）との積層体の材料の組み合わせが負の磁気抵抗効果を有する場合は、磁化自由層と磁化固定層の相対角度が小さい場合に電気抵抗が増大する。
【００６９】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、検知素子が形状等方性を有する場合を例示する模式的平面図である。  
図７（ａ）は、第１の実施形態に係る圧力センサ３１０の膜部６４上での検知素子５０の配置例を例示する模式的平面図である。
【００７０】
図７（ａ）では、膜面６４の形状例として図２（ａ）に示した円形を採用する。また、固定部６７の形状として、膜部６４のすべてを取り囲むような例を採用する。複数の検知素子５０は、膜部６４と固定部６７との間の境界６５（膜部６４の端部６４ｃ：図１参照）に沿って配置されている。言い換えれば、複数の検知素子５０は、空洞部７０の周縁部７０ａ（図１参照）に沿って配置されている。図７（ａ）では、検知素子５０は境界６５に沿って均等に配置されているが、検知素子５０の配置は均等でなくても良い。  
検知素子５０の面積は、膜部６４よりも十分に小さい。検知素子５０の一辺の長さは、０．５μｍ以上、２０μｍ以下とすることができる。
【００７１】
図７（ｂ）は、膜部６４と固定部６７との間の境界６５と、検知素子５０と、の位置関係を例示する模式的平面図である。  
検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、検知素子５０の一軸（この例では一辺）５０ａと、の間のなす角度が複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まるように、複数の検知素子５０は配置される。図７（ａ）および図７（ｂ）に表した例では、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、検知素子５０の一軸５０ａと、の間のなす角度は、平行（０度あるいは１８０度）である。図７（ａ）および図７（ｂ）に表したとおり、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、検知素子５０の一軸５０ａと、の間のなす角度の差が５度以内に収まる検知素子５０の数は、膜部６４の重心に対して対称関係の位置にある２つの素子に限定されるものではなく、対称関係の位置ではない２つ以上の素子とすることができる。例えば、膜部６４の円周方向に並んだ３つ以上の素子とすることができる。
【００７２】
図７（ａ）および図７（ｂ）に表した矢印は、磁化固定層の磁化１２０ａの例を表している。検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、磁化１２０ａと、の間のなす角度２０５は、複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まる。図７（ａ）および図７（ｂ）に表した例では、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、磁化１２０ａと、の間のなす角度２０５は、９０度である。図７（ａ）および図７（ｂ）に表したとおり、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、磁化１２０ａと、の間のなす角度２０５の差が５度以内に収まる複数の検知素子５０の数は、膜部６４の重心に対して対称関係の位置にある２つの素子に限定されるものではなく、対称関係の位置ではない２つ以上の素子とすることができる。例えば、膜部６４の円周方向に並んだ３つ以上の素子とすることができる。但し、磁化固定層の磁化１２０ａは、これだけに限定されるわけではない。  
ここで、膜部６４に圧力が印加された場合、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと平行方向に歪が発生するとみなせる。
【００７３】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、検知素子が形状異方性を有する場合を例示する模式的平面図である。  
図８（ａ）は、第１の実施形態に係る圧力センサ３１０の膜部６４上での検知素子５０の配置例を例示する模式的平面図である。
【００７４】
図８（ａ）では、膜面６４の形状例として図２（ａ）に示した円形を採用する。また、固定部６７の形状として、膜部６４のすべてを取り囲むような例を採用する。複数の検知素子５０は、膜部６４と固定部６７との間の境界６５に沿って配置されている。図８（ａ）では、検知素子５０は境界６５に沿って均等に配置されているが、検知素子５０の配置は均等でなくても良い。
【００７５】
図８（ｂ）は、膜部６４と固定部６７との間の境界６５と、検知素子５０と、の位置関係を例示する模式的平面図である。  
検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、検知素子５０の長軸５０ｂと、の間のなす角度２０６が膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まるように、複数の検知素子５０は配置される。図８（ａ）および図８（ｂ）に表したとおり、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、検知素子５０の長軸５０ｂと、の間のなす角度２０６の差が５度以内に収まる複数の検知素子５０の数は、膜部６４の重心に対して対称関係の位置にある２つの素子に限定されるものではなく、対称関係の位置ではない２つ以上の素子とすることができる。例えば、膜部６４の円周方向に並んだ３つ以上の素子とすることができる。
【００７６】
図８（ａ）および図８（ｂ）に表した矢印は、磁化固定層の磁化１２０ａの例を表している。検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、磁化１２０ａと、の間のなす角度２０５は、複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まる。図８（ａ）および図８（ｂ）に表したとおり、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、磁化１２０ａと、の間のなす角度２０５の差が５度以内に収まる複数の検知素子５０の数は、膜部６４の重心に対して対称関係の位置にある２つの素子に限定されるものではなく、対称関係の位置ではない２つ以上の素子とすることができる。例えば、膜部６４の円周方向に並んだ３つ以上の素子とすることができる。但し、磁化固定層の磁化１２０ａは、これだけに限定されるわけではない。  
ここで、膜部６４に圧力が印加された場合、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと平行方向に歪が発生するとみなせる。
【００７７】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、検知素子が形状等方性を有する場合を例示する模式的平面図である。  
図９（ａ）および図９（ｂ）では、膜面６４の形状例として図２（ａ）に示した円形を採用する。また、固定部６７の形状として、膜部６４のすべてを取り囲むような例を採用する。  
図９（ａ）は、第１の実施形態に係る圧力センサ３１０の膜部６４上での検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅを例示する模式的平面図である。簡単のため図中の素子５０の数は減らして書いてある。また、図９（ａ）では素子５０を重心６８に対して対称に配置してあるが、対称でなくてもよい。検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、検知素子５０の一軸５０ａと、の間のなす角度が膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まるように、複数の検知素子５０は配置される。図９（ａ）および図９（ｂ）に表した例では、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、検知素子５０の一軸５０ａと、の間のなす角度は、平行（０度あるいは１８０度）である。図９（ａ）および図９（ｂ）に表したとおり、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、検知素子５０の一軸５０ａと、の間のなす角度の差が５度以内に収まる複数の検知素子５０の数は、膜部６４の重心に対して対称関係の位置にある２つの素子に限定されるものではなく、対称関係の位置ではない２つ以上の素子とすることができる。例えば、膜部６４の円周方向に並んだ３つ以上の素子とすることができる。  
ここで、膜部６４に圧力が印加された場合、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと平行方向に歪が発生するとみなせる。
【００７８】
図９（ｂ）は、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、検知素子５０の磁化固着層の磁化１２０ａと、の間のなす角度２０７を例示する模式的平面図である。  
検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、磁化固着層の磁化１２０ａと、の間のなす角度２０７が膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まるように、複数の検知素子５０は配置される。図９（ａ）および図９（ｂ）に表した例では、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間のなす角度２０７は、９０度である。図９（ａ）および図９（ｂ）に表したとおり、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、磁化固着層の磁化１２０ａと、の間のなす角度２０７の差が５度以内に収まる複数の検知素子５０の数は、膜部６４の重心に対して対称関係の位置にある２つに限られず、膜部６４の円周方向に並んだ３つ以上とすることができる。  
ここで、膜部６４に圧力が印加された場合、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと平行方向に歪が発生するとみなせる。
【００７９】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、検知素子が形状異方性を有する場合を例示する模式的平面図である。  
図１０（ａ）および図１０（ｂ）では、膜面６４の形状として図２（ａ）に示した円形を採用する。また、固定部６７の形状として、膜部６４のすべてを取り囲むような例を採用する。  
図１０（ａ）は、第１の実施形態に係る圧力センサ３１０の膜部６４上での検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅを例示する模式的平面図である。簡単のため図中の素子５０の数は減らして書いてある。また、図１０（ａ）では素子５０を重心６８に対して対称に配置してあるが、対称でなくてもよい。検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、検知素子５０の長軸５０ｂと、の間のなす角度２０８が膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まるように、複数の検知素子５０は配置される。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に表したように、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、検知素子５０の長軸５０ｂと、の間のなす角度２０８の差が５度以内に収まる複数の検知素子５０の数は、膜部６４の重心に対して対称関係の位置にある２つの素子に限定されるものではなく、対称関係の位置ではない２つ以上の素子とすることができる。例えば、膜部６４の円周方向に並んだ３つ以上の素子とすることができる。  
ここで、膜部６４に圧力が印加された場合、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと平行方向に歪が発生するとみなせる。
【００８０】
図１０（ｂ）は、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、検知素子５０の磁化固着層の磁化１２０ａと、の間のなす角度２０７を例示する模式的平面図である。  
検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、磁化固着層の磁化１２０ａと、の間のなす角度２０７が膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まるように、複数の検知素子５０は配置される。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に表したように、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと、磁化固着層の磁化１２０ａと、の間のなす角度２０７の差が５度以内に収まる複数の検知素子５０の数は、膜部６４の重心に対して対称関係の位置にある２つの素子に限定されるものではなく、対称関係の位置ではない２つ以上の素子とすることができる。例えば、膜部６４の円周方向に並んだ３つ以上の素子とすることができる。  
ここで、膜部６４に圧力が印加された場合、検知素子５０の重心５３と膜部６４の重心６８とを結ぶ線５０ｅと平行方向に歪が発生するとみなせる。
【００８１】
検知素子５０が形状等方性を有する場合、検知素子５０は、図７（ａ）および図７（ｂ）に関して前述した配置方法および図９（ａ）および図９（ｂ）に関して前述した配置方法のいずれかに記載された配置方法で膜面６４に配置される。
【００８２】
検知素子５０が形状異方性を有する場合、検知素子５０は、図８（ａ）および図８（ｂ）に関して前述した配置方法および図１０（ａ）および図１０（ｂ）に関して前述した配置方法のいずれかに記載された配置方法で膜面６４に配置される。
【００８３】
なお、後述するように、図７（ａ）〜図１０（ｂ）に示したような膜部６４に対する複数の検知素子５０の配置において、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間のなす角度は、膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収めることができる。
【００８４】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、実施形態の圧力センサの作用を例示する模式図である。  
図１１（ａ）は、膜部６４を含む部分の模式的断面図である。図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は、圧力センサ３１０の信号処理を例示する模式図である。なお、図１１（ｂ）は、複数の検知素子５０が電気的に直列接続された場合の模式図である。図１１（ｃ）は、複数の検知素子５０が電気的に並列接続された場合の模式図である。
【００８５】
まず、図１１（ａ）に示すように、外部圧力８０が印加されると、膜部６４は外部圧力８０を受けて撓む。例えば、膜部６４が外方に向けて凸状になるように撓む。膜部６４が外方に向けて凸状になるように撓むと、検知素子５０に応力８１が加わる。図１１（ａ）に示すものの場合には、検知素子５０に引っ張り応力が加わる。膜部６４が凹状になるように撓むと、検知素子５０に圧縮応力が加わる。  
検知素子５０に応力８１が加わると、前述の逆磁歪効果とＭＲ効果により、検知素子５０の電気抵抗が応力８１に応じて変化する。
【００８６】
図１１（ｂ）に示すように、複数の検知素子５０が直列接続された場合、信号の変化量として素子数Ｎに応じて、信号電圧がＮ倍の信号５０ｓｇが処理回路１１３に送られる。このとき、熱ノイズ、ショットキーノイズは素子数Ｎに対して√Ｎ倍になる。つまり、ＳＮ比(signal-noise ratio：SNR)は、素子数Ｎの検知素子５０を用いることにより、√Ｎ倍増大することになる。素子数Ｎを増やすことで、膜部６４のサイズ（ダイアフラムサイズ）を大きくすることなく、ＳＮ比を改善することができる。
【００８７】
図７（ａ）〜図１０（ｂ）に示したような膜部６４に対する複数の検知素子５０の配置を用いることによって、検知素子５０に加わる歪の方向と、第２磁性層２０の磁化１２０ａの方向と、を複数の検知素子５０で同様とすることができる。また、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間のなす角度を、複数の検知素子で同様とすることができる。これにより、膜部６４上の複数の検知素子５０において、同様なＭＲ効果による電気抵抗の変化を得ることができる。そのため、図７（ａ）に表したように、膜部６４と固定部６７との間の境界６５に沿って数多くの検知素子５０を配置することができる。そのため、それぞれの信号５０ｓｇ'を単純に加算することが可能となる。図７（ａ）〜図１０（ｂ）に示したような膜部６４に対する複数検知素子５０の配置を用いることによって、検知素子５０に加わる歪の方向と、第２磁性層２０の磁化１２０ａの方向と、を複数の検知素子５０で同様とすることができる。そのため、電気的に直列接続された複数の検知素子５０からの信号５０ｓｇに特別な処理を施す必要はない。これにより、素子数Ｎを増やし、圧力センサ３１０の感度の向上を図ることができる。
【００８８】
図１２（ａ）〜図１４（ｃ）は、応力に対する磁化の変化を例示する模式的平面図である。  
図１２（ａ）〜図１４（ｃ）は、応力に対する磁化自由層の磁化の変化と、応力に対する磁化固定層の磁化の変化と、を例示する模式的平面図である。  
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、形状に異方性を持たない検知素子内の磁化の変化を表す模式的平面図である。図１３（ａ）〜図１４（ｃ）は、形状に異方性を持つ検知素子内の磁化の変化を表す模式的平面図である。図１２（ａ）〜図１４（ｃ）の様な検知素子５０の製造方法については後述する。
【００８９】
図１２（ａ）、図１３（ａ）および図１４（ａ）は、検知素子５０に応力が加わっていない場合の検知素子５０内の磁化を表す。図１２（ｂ）、図１３（ｂ）および図１４（ｂ）は、検知素子５０に引っ張りの応力８１が加わった場合の検知素子５０内の磁化を表す。図１２（ｃ）、図１３（ｃ）および図１４（ｃ）は、検知素子５０に圧縮の応力８２が加わった場合の検知素子５０内の磁化を表す。
【００９０】
応力が加わっていない場合において、磁化自由層（例えば第１磁性層１０）の磁化１１０ａと、磁化固定層（例えば第２磁性層２０）の磁化１２０ａと、の間の関係は、磁化自由層および磁化固定層の材料を選択や磁化自由層の着磁の方向の設定により平行、反平行どちらの場合も選択可能である。図１２（ａ）および図１３（ａ）では、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間の関係が反平行の場合を例にとり説明する。
【００９１】
図１２（ｂ）に表したように、引っ張りの応力８１が加わっている場合には、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間の相対角度が、図１２（ａ）の場合の相対角度に比べて小さくなっている。これにより、ＭＲ効果で電気抵抗が減少する。
【００９２】
一方、図１２（ｃ）に表したように、圧縮の応力８２が加わっている場合には、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間の相対角度が、図１２（ａ）の場合の相対角度から変化していない。そのため、ＭＲ効果による電気抵抗の変化は発生しない。
【００９３】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に表したように、磁化固定層の磁化１２０ａは、検知素子５０の一軸５０ａと垂直である。これは、膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まっている。つまり、膜部６４上の複数の検知素子５０のそれぞれの磁化固定層の磁化１２０ａは、その検知素子５０の一軸５０ａと垂直から５度以内である。言い換えれば、膜部６４上の複数の検知素子５０のそれぞれの磁化固定層の磁化１２０ａは、その検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと平行から５度以内である。検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間のなす角度は、膜部６４上の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まっている。膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つの磁化固定層の磁化１２０ａは、互いに異なる向きを有する。つまり、膜部６４上の複数の検知素子５０のうちのいずれかの検知素子（第１検知素子）の磁化固定層の磁化１２０ａの向きは、膜部６４上の複数の検知素子５０のうちのいずれかの検知素子であって第１検知素子とは異なる検知素子（第２検知素子）の磁化固定層の磁化１２０ａの向きとは異なる。
【００９４】
これによれば、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間のなす角度は、膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まっている。これにより、膜部６４上の複数の検知素子５０のにおいて、同様なＭＲ効果による電気抵抗の変化を得ることができる。そのため、図７（ａ）に表したように、膜部６４と固定部６７との間の境界６５に沿って数多くの検知素子５０を配置することができる。これにより、素子数Ｎを増やし、圧力センサ３１０の感度の向上を図ることができる。
【００９５】
検知素子５０が形状に異方性を持つ場合には、磁化方向にも異方性が存在する。応力が加わっていない場合において、磁化自由層の磁化１１０ａは、長軸５０ｂに沿った方向を向いている。図１３（ａ）〜図１３（ｃ）では、磁化固定層の磁化１２０ａも長軸５０ｂに沿った方向に固定されている。
【００９６】
図１３（ｂ）に表したように、引っ張りの応力８１が加わる場合には、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間の相対角度が、図１３（ａ）の場合の相対角度から変化する。そのため、ＭＲ効果による電気抵抗の変化が発生する。これは、図１３（ｃ）に表したように、圧縮の応力８２が加わる場合においても同様である。
【００９７】
図８（ａ）および図８（ｂ）に関して前述したように、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、長軸５０ｂと、の間のなす角度２０６が膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まるように、複数の検知素子５０は配置される。前述したように、磁化固定層の磁化１２０ａは、長軸５０ｂに沿った方向に固定されている。そのため、膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つの磁化固定層の磁化１２０ａは、互いに異なる向きを有する。
【００９８】
これによれば、膜部６４上の複数の検知素子５０において、同様なＭＲ効果による電気抵抗の変化を得ることができる。そのため、図８（ａ）に表したように、膜部６４と固定部６７との間の境界６５に沿って数多くの検知素子５０を配置することができる。これにより、素子数Ｎを増やし、圧力センサ３１０の感度の向上を図ることができる。
【００９９】
図１４（ａ）〜図１４（ｃ）の場合には、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）の場合とは異なり、磁化固定層の磁化１２０ａは、長軸５０ｂに沿った方向には向いていない。
【０１００】
図１４（ｂ）に表したように、引っ張りの応力８１が加わる場合には、応力が加わっていない場合（図１４（ａ）の場合）に比べ、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａの磁化と、の間の相対角度が減少している。
【０１０１】
これに対して、図１４（ｃ）に表したように、圧縮の応力８２が加わる場合には、応力が加わっていない場合（図１４（ａ）の場合）に比べ、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａの磁化と、の間の相対角度が増大している。図１４に表した検知素子５０の場合には、応力が圧縮から引っ張りに変化するに従い、検知素子５０の抵抗が小さくなる。
【０１０２】
図８（ａ）および図８（ｂ）に関して前述したように、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、長軸５０ｂと、の間のなす角度２０６が膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つで差５度以内に収まるように、複数の検知素子５０は配置される。そのため、膜部６４上の複数の検知素子５０のうちの少なくとも２つの磁化固定層の磁化１２０ａは、互いに異なる向きを有する。
【０１０３】
これによれば、膜部６４上の複数の検知素子５０のおいて、同様なＭＲ効果による電気抵抗の変化を得ることができる。そのため、図８（ａ）に表したように、膜部６４と固定部６７との間の境界６５に沿って数多くの検知素子５０を配置することができる。これにより、素子数Ｎを増やし、圧力センサ３１０の感度の向上を図ることができる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
次に、圧力センサ３１０の製造方法について例示する。  
図１５は、第２の実施形態に係る圧力センサの製造方法を例示するフローチャート図である。  
図１６（ａ）〜図１６（ｅ）は、圧力センサの製造方法を例示する模式的工程図である。  
なお、図１６（ａ）〜図１６（ｅ）においては、図を見やすくするために、各要素の形状や大きさを、図１のものから適宜変更して示している。また、膜部６４の形状には、図２（ａ）の様な円形の物を採用する。
【０１０５】
図１６（ｄ）は、空洞部７０を基板裏面から形成する製造方法である。この方法を用いる場合は、回路部を別チップで形成し、実装工程において圧力センサと回路部とをワンパッケージ化するＳｉＰ(System in Package)構成をとる。  
図１６（ｅ）は、空洞部７０を基板上部から形成する製造方法である。この方法を用いる場合は、基板下部にＣＭＯＳ回路などを有するＳｏＣ（System on Chip）構成をとる。
【０１０６】
図１５および図１６（ａ）に示すように、膜部６４となる膜６４ｆｍを形成する（ステップＳ１０１）。基部７１の上に膜部６４となる膜６４ｆｍを形成する。基部７１には、例えば、シリコン基板が用いられる。膜６４ｆｍには、例えば、シリコン酸化膜が用いられる。膜部６４を基部７１に固定する固定部６７を形成する場合には、この工程で、膜６４ｆｍを加工して、固定部６７を形成してもよい。膜面６４ａ、６４ｂの形状として、図１６（ａ）〜図１６（ｅ）では図２（ａ）の様な円形を採用する。
【０１０７】
図１５および図１６（ｂ）に示すように、第１配線５７を形成する（ステップＳ１０３）。例えば、図１６（ｂ）に示すように、膜６４ｆｍ（または、膜部６４）の上に、導電膜を形成し、この導電膜を所定の形状に加工して第１配線５７を形成する。  
なお、図１６（ｂ）においては、図を見やすくするために、複数の第１配線５７のうち一部のものを描いている。
【０１０８】
図１５および図１６（ｃ）に示すように、検知素子５０を形成する（ステップＳ１０５）。例えば、図１６（ｃ）に示すように、第１配線５７のパッド部５７ａ（図１６（ｂ）参照）の上に、検知素子５０を形成する。検知素子５０を構成する要素となる膜を順に成膜して積層膜を形成する。そして、この積層膜を所定の形状に加工して、検知素子５０を形成する。
【０１０９】
図１５および図１６（ｄ）に示すように、第２配線５８を形成する（ステップＳ１０７）。例えば、図１６（ｄ）および図１６（ｅ）に示すように、検知素子５０を覆うように、図示しない絶縁膜を形成し、この絶縁膜の一部を除去して検知素子５０の上面を露出させる。この上に導電膜を形成し、所定の形状に加工して第２配線５８を形成する。
【０１１０】
なお、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の少なくとも一部は、技術的に可能な範囲で、同時に実施されてもよく、また、順序が入れ替わってもよい。
【０１１１】
次に、図１５および図１６（ｅ）に示すように、空洞部７０、膜部６４、固定部６７を形成する（ステップＳ１０９）。例えば、図１６（ｄ）および図１６（ｅ）に示すように、基部７１の裏面（下面）側からのエッチング加工を行い空洞部７０を形成する。空洞部７０が形成されていない部分が非空洞部となり、膜部６４と固定部６７が形成されることになる。
【０１１２】
エッチング加工は、例えば、深堀りＲＩＥ法（Deep reactive ion etching process）やボッシュプロセス(Bosch process)などを用いて行うことができる。
【０１１３】
その後、図１２（ａ）〜図１４（ｃ）で示した検知素子５０を作成するため、アニールによる磁化固定層の磁化１２０ａの固着を行う（ステップＳ１１１）。  
以下に、その方法を説明する。
【０１１４】
図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に表した検知素子の製造方法を例示する模式的工程図である。  
図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、図１５に表したステップＳ１０５のプロセスの模式的工程図である。
【０１１５】
膜面６４ａ、６４ｂの形状には、図２（ａ）の様な円形を採用する。  
図１７（ａ）は、検知素子５０を構成する要素となる膜を順に成膜した積層膜５０ｃ上のマスク５１の形状の模式的平面図である。  
形状に異方性の無い正方形のマスク５１を、検知素子５０の作成後の膜部６４と固定部６７との境界６５付近に作成する。これにより、エッチング加工により形状に異方性を持たない検知素子５０を境界６５付近に形成する。
【０１１６】
図１７（ｂ）は、アニールによる磁化固着中の圧力センサ３１０の模式的断面図である。  
図１７（ｂ）中の外部圧力８５のように、ダイヤフラムの膜面６４ａ、６４ｂにダイヤフラムの空洞部７０側から、又は反対側から外部圧力８５を加えることで、膜面６４ａ、６４ｂに静的な歪を生じさせる。図１７（ｂ）のように、ダイヤフラムの空洞部７０側から外部圧力８５を加えた場合、膜部６４と固定部６７の境界６５付近に形成された検知素子５０には圧縮の応力８６が生じる。
【０１１７】
図１７（ｃ）は、アニール中の検知素子５０の磁化自由層の磁化１１０ａと、アニール中の検知素子の磁化固定層の磁化１２０ａと、を示した模式的平面図である。  
アニール中は、前述のようにダイヤフラムに静的な歪が生じている。そのため、磁化自由層の磁化１１０ａおよび磁化固着前の磁化固定層の磁化１２０ａは、ともに逆磁歪効果により変化する。応力８６の方向に対して、磁化が平行または垂直のどちらの方向を向くかは磁性層の材料を選択することで選択可能である。図１７（ｃ）では、圧縮の応力８６に対して磁化が垂直な方向を向く場合を採用する。
【０１１８】
図１７（ｄ）は、磁化固着後、応力８６を取り去った後の磁化自由層の磁化１１０ａと、応力８６を取り去った後の磁化固定層の磁化１２０ａと、を示した模式的平面図である。  
磁化固定層の磁化１２０ａは、アニール中に逆磁歪効果により向けられていた方向に固着されている。一方、応力８６が取り去られることで、逆磁歪効果が消え、磁化自由層の磁化１１０ａは、磁化固定層の磁化１２０ａに対して反平行な方向を向いている。応力が加わっていない場合において、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間の関係は、材料を選択することや、アニール後に外部磁界を加えることにより平行、反平行どちらの場合も選択可能である。図１２（ａ）および図１３（ａ）と同様、図１７（ｄ）および図１８（ｂ）でも反平行の場合を採用する。
【０１１９】
図１８（ａ)および図１８（ｂ）は、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に表した検知素子の製造方法を例示する模式的工程図である。  
図１８（ａ)および図１８（ｂ）は、図１５に表したステップＳ１０５のプロセスの模式的工程図である。
【０１２０】
膜面６４ａ、６４ｂの形状には、図２（ａ）の様な円形を採用する。  
図１８（ａ）は、検知素子５０を構成する要素となる膜を順に成膜した積層膜５０ｃ上のマスク５２の形状の平面図である。  
形状に異方性を持つ長方形のマスク５２を膜部６４と固定部６７との間の境界６５付近に作成する。このとき、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、長軸５０ｂと、の間のなす角度２０６が膜部６４上の複数のマスク５２の少なくとも２つで差５度以内に収まるように、マスク５２は作成される。マスク５２作成後、エッチング加工により、形状に異方性を持つ検知素子５０を境界６５付近に形成する。
【０１２１】
図１８（ｂ）は、図１８（ａ）で示した方法で検知素子５０を形成した場合において、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、を示した模式的平面図である。  
前述のように、検知素子５０が形状に異方性を持つ場合、磁性層の磁化は検知素子５０の長軸５０ｂに沿った方向を向く。そのため、磁化自由層の磁化１１０ａと磁化固定層の磁化１２０ａとは、長軸５０ｂに沿って反平行な方向を向いている。
【０１２２】
だたし、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の向きは、検知素子５０の形成段階では決定されない。そのため、それぞれの磁性層の磁化が図１８（ｂ）とは反対になる可能性もある。
【０１２３】
図１８（ｂ）の様な状態の検知素子５０にアニールを行い磁化の固着を行うことで、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に表した検知素子５０の作成が可能になる。
【０１２４】
アニール後に、応力が加わっていない場合において、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間の関係は、材料を選択することや、アニール後に外部磁界を加えることにより平行、反平行どちらの場合も選択可能である。
【０１２５】
図１９（ａ）〜図１９（ｄ）は、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に表した検知素子の製造方法を例示する模式的工程図である。  
図１９（ａ）〜図１９（ｄ）は、図１５に表したステップＳ１０５のプロセスの模式的工程図である。
【０１２６】
膜面６４ａ、６４ｂの形状には、図２（ａ）の様な円形を採用する。  
図１９（ａ）は、検知素子５０を構成する要素となる膜を順に成膜した積層膜５０ｃ上のマスク５２の形状の模式的平面図である。  
形状に異方性を持つ長方形のマスク５２を膜部６４と固定部６７との間の境界６５付近に作成する、このとき、検知素子５０の重心５３と境界６５とを最短距離で結ぶ線５０ｄと、長軸５０ｂと、の間のなす角度２０６が膜部６４上の複数のマスク５２の少なくとも２つで差５度以内に収まるように、マスク５２は作成される。マスク５２作成後、エッチング加工により、形状に異方性を持つ検知素子５０を境界６５付近に形成する。
【０１２７】
図１９（ｂ）は、アニールによる磁化固着中の圧力センサ３１０の模式的断面図である。  
図１９（ｂ）中の外部圧力８５のように、ダイヤフラムの膜面６４ａ、６４ｂにダイヤフラムの空洞部７０側から、又は反対側から外部圧力８５を加えることで、膜面６４ａ、６４ｂに静的な歪を生じさせる。図１９（ｂ）のように、ダイヤフラムの空洞部７０側から外部圧力８５を加えた場合、膜部６４と固定部６７との境界６５付近に形成された検知素子５０には圧縮の応力８６が生じる。
【０１２８】
図１９（ｃ）は、アニール中の検知素子５０の磁化自由層の磁化１１０ａと、アニール中の検知素子５０の磁化固定層の磁化１２０ａと、を示した模式的平面図である。  
アニール中は、前述のようにダイヤフラムに静的な歪が生じている。そのため、磁化自由層の磁化１１０ａおよび磁化固着前の磁化固定層の磁化１２０ａは、ともに逆磁歪効果により変化する。応力８６の方向に対して、磁化が平行または垂直どちらの方向を向くかは磁性層の材料を選択することや、アニール後に外部磁界を加えることで選択可能である。図１７（ｃ）では、圧縮の応力８６に対して垂直な方向を向く場合を採用する。
【０１２９】
図１９（ｄ）は、磁化固着後、応力８６を取り去った後の磁化自由層の磁化１１０ａと、応力８６を取り去った後の磁化固定層の磁化１２０ａと、を示した模式的平面図である。  
磁化固定層の磁化１２０ａは、アニール中に逆磁歪効果により向けられていた方向に固着されている。一方、応力８６が取り去られることで、逆磁歪効果が消え、磁化自由層の磁化１１０ａは、磁気異方性により検知素子５０の長軸５０ｂに沿った方向を向いている。
【０１３０】
図２０は、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に示した検知素子に加わる応力と、電気抵抗と、の関係を例示するグラフ図である。  
図２０は、図１９（ａ）〜図１９（ｄ）に関して前述したプロセスにより作成された検知素子５０に、圧縮および引っ張りのそれぞれの応力が加わった場合の電気抵抗の変化を示すグラフ図である。  
磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、が平行な場合と反平行な場合とのどちらの場合で電気抵抗が低くなるかは、検知素子５０の第１磁性層１０と第２磁性層２０と中間層３０との素材を選択することで選択可能である。図２０では、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、が反平行で電気抵抗が高くなる場合を採用する。
【０１３１】
図１４（ｂ）のように、検知素子５０に引っ張りの応力８１が加わった場合、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間の相対角度２００ｂは、応力８１が加わっていない場合の相対角度２００ｃよりも小さくなり、ＭＲ効果により電気抵抗が低くなる。
【０１３２】
一方、図１４（ｃ）のように、検知素子５０に圧縮の応力８２が加わった場合、磁化自由層の磁化１１０ａと、磁化固定層の磁化１２０ａと、の間の相対角度２００ｂはゼロになり、応力８２が加わっていない場合の相対角度２００ｃよりも大きくなるため、ＭＲ効果により電気抵抗が高くなる。
【０１３３】
このように、図１９（ａ）〜図１９（ｄ）に関して前述したプロセスにより作成された検知素子５０は、図２０に示すように、加えられる応力の向きが圧縮から引っ張りに変化するにしたがって、電気抵抗の値が高くなる。
【０１３４】
（第３の実施形態）
次に、図１７（ｂ）や図１９（ｂ）の様に、ダイヤフラムに応力を加えた状態でアニールを行うための装置について例示する。  
図２１は、第３の実施形態に係る圧力センサの製造装置を例示する模式的断面図である。  
図２１は、圧力センサに対して減圧吸引による外部圧力制御を行うための装置を例示する模式的断面図である。
【０１３５】
図２１に表した圧力センサの製造装置４００は、第１ジグ４１０と、第２ジグ４２０と、第３ジグ４３０と、円筒管４６０と、真空ポンプ（圧力差発生装置）４７０と、を備える。  
図２１に示すように、図１５に表したステップＳ１０５のプロセスまで進んだ基板４０１であって、圧力センサ３１０が作成された基板４０１を第１ジグ４１０で固定する。さらに、第１ジグ４１０の上に第２ジグ４２０を取り付けることで、空間４４０（第１空間）を形成する。第１ジグ４１０の下に第３ジグ４３０を取り付けることで、空間４５０（第２空間）を形成する。
【０１３６】
第３ジグ４３０には、真空ポンプ４７０を取り付けるための円筒管４６０が備え付けられている。真空ポンプ４７０を動作させ空間４５０の気体（例えば、空気）を吸引したのち、円筒管４６０と真空ポンプ４７０との連結部４６０ａを封止することで、空間４４０と空間４５０との間に真空度の差を生じさせ、外部圧力８５を発生させる。
【０１３７】
図２２は、第３の実施形態に係る圧力センサの別の製造装置を例示する模式的断面図である。  
図２２は、圧力センサに対して増圧吐出による外部圧力制御を行うための装置を例示する模式的断面図である。
【０１３８】
図２２に表した圧力センサの製造装置４００ａは、第１ジグ４１０と、第２ジグ４２０と、第３ジグ４３０と、円筒管４６０と、例えばボンベなどの容器４８０と、を備える。  図２２に示すように、図１３に表したステップＳ１０５のプロセスまで進んだ基板４０１であって、圧力センサ３１０が作成された基板４０１を第１ジグ４１０で固定する。さらに、第１ジグ４１０の上に第２ジグ４２０を取り付けることで、空間４４０（第１空間）を形成する。第１ジグ４１０の下に第３ジグ４３０を取り付けることで、空間４５０（第２空間）を形成する。
【０１３９】
第３ジグ４３０には、容器４８０を取り付けるための円筒管４６０が備え付けられている。容器４８０（圧力差発生装置。例えば、高圧ボンベ）を動作させ空間４５０へ気体（例えば、空気）を吐出したのち、円筒管４６０と容器４８０との連結部４６０ａを封止することで、空間４４０と空間４５０との間に圧力の差を生じさせ、外部圧力８５を発生させる。なお、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎ２などの不活性ガスを空間４５０に入れて陽圧にして円筒管４６０と容器４８０との連結部４６０ａを封止してもよい。
【０１４０】
図２１の製造装置４００および図２２の製造装置４００ａにおいて、膜部６４の破壊を防ぐため、外部圧力８５の大きさは３０キロパスカル（ＫＰａ）以下とする。
【０１４１】
連結部４６０ａを封止した製造装置４００をアニール用のアニール装置に入れアニールを行うことで、圧力センサ３１０の膜面６４ａ、６４ｂに静的な歪を生じさせた状態でのアニールが可能になる。なお、製造装置４００に直接ヒーターをつけてアニール装置としてもよい。
【０１４２】
上述した図２１および図２２の製造装置では、空間４５０を減圧もしくは加圧した状態で封止した例について説明したが、空間４４０と空間４５０の圧力差を制御できれば、ポンプによる吸引や容器４８０による吐出を連続して行ったまま、熱処理を行ってもよい。
【０１４３】
アニール温度はピニング層１６０に用いられる反強磁性材料のブロッキング温度以上とすることが望ましい。また、Ｍｎを含む反強磁性層を用いる場合、Ｍｎの拡散が起こる温度以下に設定することが望ましい。例えば２００度（℃）以上、５００度（℃）以下とすることができる。この場合、好ましくは、２５０度（℃）以上、４００度（℃）以下とすることができる。  
ピニング層１６０に接する強磁性層の磁化の固定を行うためには、磁場印加中での熱処理が行われる。熱処理時に印加されている磁場の方向にピニング層１６０に接する強磁性層の磁化が固定される。アニール温度は、例えば、ピニング層に用いられる反強磁性材料のブロッキング温度以上とする。また、Ｍｎを含む反強磁性層を用いる場合、Ｍｎの拡散が起こる温度以下に設定することが望ましい。例えば２００度（℃）以上、５００度（℃）以下とすることができる。好ましくは、２５０度（℃）以上、４００度（℃）以下とすることができる。
【０１４４】
（第４の実施形態）  
図２３は、第４の実施形態に係るマイクロフォンを例示する模式的平面図である。  
図２３に示すように、マイクロフォン５１０は、前述した各実施形態に係る任意の圧力センサ３１０や、それらの変形に係る圧力センサを有する。以下においては、一例として、圧力センサ３１０を有するマイクロフォン５１０について例示をする。
【０１４５】
マイクロフォン５１０は、携帯情報端末５２０の端部に組み込まれている。マイクロフォン５１０に設けられた圧力センサ３１０の膜部６４は、例えば、携帯情報端末５２０の表示部５２１が設けられた面に対して実質的に平行とすることができる。なお、膜部６４の配置は例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。  
マイクロフォン５１０は、圧力センサ３１０などを備えているので、広域の周波数に対して高感度とすることができる。
【０１４６】
なお、マイクロフォン５１０が携帯情報端末５２０に組み込まれている場合を例示したがこれに限定されるわけではない。マイクロフォン５１０は、例えば、ＩＣレコーダーやピンマイクロフォンなどにも組み込むことができる。
【０１４７】
（第５の実施形態）  
実施形態は、上記の各実施形態の圧力センサを用いた音響マイクに係る。  
図２４は、第５の実施形態に係る音響マイクを例示する模式的断面図である。  
実施形態に係る音響マイク５３０は、プリント基板５３１と、カバー５３３と、圧力センサ３１０と、を含む。プリント基板５３１は、例えばアンプなどの回路を含む。カバー５３３には、アコースティックホール５３５が設けられる。音５３９は、アコースティックホール５３５を通って、カバー５３３の内部に進入する。
【０１４８】
圧力センサ３１０として、上記の各実施形態に関して説明した圧力センサのいずれか、及び、その変形が用いられる。
【０１４９】
音響マイク５３０は、音圧に対して感応する。高感度な圧力センサ３１０を用いることにより、高感度な音響マイク５３０が得られる。例えば、圧力センサ３１０をプリント基板５３１の上に搭載し、電気信号線を設ける。圧力センサ３１０を覆うように、プリント基板５３１の上にカバー５３３を設ける。  
実施形態によれば、高感度な音響マイクを提供することができる。
【０１５０】
（第６の実施形態）  
実施形態は、上記の各実施形態の圧力センサを用いた血圧センサに係る。  
図２５（ａ）及び図２５（ｂ）は、第６の実施形態に係る血圧センサを例示する模式図である。  
図２５（ａ）は、ヒトの動脈血管の上の皮膚を例示する模式的平面図である。図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＨ１−Ｈ２線断面図である。
【０１５１】
実施形態においては、圧力センサ３１０は、血圧センサ５４０として応用される。この圧力センサ３１０には、上記の各実施形態に関して説明した圧力センサのいずれか、及び、その変形が用いられる。
【０１５２】
これにより、小さいサイズの圧力センサで高感度な圧力検知が可能となる。圧力センサ３１０を動脈血管５４１の上の皮膚５４３に押し当てることで、血圧センサ５４０は、連続的に血圧測定を行うことができる。  
本実施形態によれば、高感度な血圧センサを提供することができる。
【０１５３】
（第７の実施形態）  
実施形態は、上記の各実施形態の圧力センサを用いたタッチパネルに係る。  
図２６は、第７の実施形態に係るタッチパネルを例示する模式的平面図である。  
実施形態においては、圧力センサ３１０が、タッチパネル５５０として用いられる。この圧力センサ３１０には、上記の各実施形態に関して説明した圧力センサのいずれか、及び、その変形が用いられる。タッチパネル５５０においては、圧力センサ３１０が、ディスプレイの内部及びディスプレイの外部の少なくともいずれかに搭載される。
【０１５４】
例えば、タッチパネル５５０は、複数の第１配線５５１と、複数の第２配線５５２と、複数の圧力センサ３１０と、制御部５５３と、を含む。
【０１５５】
この例では、複数の第１配線５５１は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の第１配線５５１のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って延びる。複数の第２配線５５２は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２配線５５２のそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って延びる。
【０１５６】
複数の圧力センサ３１０のそれぞれは、複数の第１配線５５１と複数の第２配線５５２とのそれぞれの交差部に設けられる。圧力センサ３１０の１つは、検出のための検出要素３１０ｅの１つとなる。ここで、交差部は、第１配線５５１と第２配線５５２とが交差する位置及びその周辺の領域を含む。
【０１５７】
複数の圧力センサ３１０のそれぞれの一端３１０ａは、複数の第１配線５５１のそれぞれと接続される。複数の圧力センサ３１０のそれぞれの他端３１０ｂは、複数の第２配線５５２のそれぞれと接続される。
【０１５８】
制御部５５３は、複数の第１配線５５１と複数の第２配線５５２とに接続される。  
例えば、制御部５５３は、複数の第１配線５５１に接続された第１配線用回路５５３ａと、複数の第２配線５５２に接続された第２配線用回路５５３ｂと、第１配線用回路５５３ａと第２配線用回路５５３ｂとに接続された制御回路５５５と、を含む。
【０１５９】
圧力センサ３１０は、小型で高感度な圧力センシングが可能である。そのため、高精細なタッチパネルを実現することが可能である。
【０１６０】
上記の各実施形態に係る圧力センサは、上記の応用の他に、気圧センサ、または、タイヤの空気圧センサなどのように、様々な圧力センサデバイスに応用することができる。
【０１６１】
実施形態によれば、高感度の圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ、タッチパネル、圧力センサの製造方法、および圧力センサの製造装置を提供することができる。
【０１６２】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルに含まれる膜部、検知素子、第１磁性層、第２磁性層および中間層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１６３】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１６４】
その他、本発明の実施の形態として上述した圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１６５】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１６６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１６７】
１０…第１磁性層、  ２０…第２磁性層、  ３０…中間層、  ５０…検知素子、  ５０ａ…一軸、  ５０ｂ…長軸、  ５０ｃ…積層膜、  ５０ｓｇ…信号、  ５０ｓｇ'…信号、  ５１、５２…マスク、  ５７…第１配線、  ５７ａ…パッド部、  ５８…第２配線、  ６４…膜部、  ６４ａ、６４ｂ…膜面、  ６４ｃ…端部、  ６４ｆｍ…膜、  ６５…境界、  ６５ａ…境界点、  ６５ｂ…交点、  ６７…固定部、  ６７ａ…接線、  ６７ｂ…接線、  ７０…空洞部、  ７０ａ…周縁部、  ７１…基部、  ７２…センサ部、  ８０…外部圧力、  ８１、８２…応力、  ８５…外部圧力、  ８６…応力、  １１０ａ…磁化、  １１３…処理回路、  １２０ａ…磁化、  ２００ａ…角度、  ２００ｂ、２００ｃ…相対角度、  ３１０…圧力センサ、  ３１０ａ…一端、  ３１０ｂ…他端、  ３１０ｅ…検出要素、  ４００…製造装置、  ４０１…基板、  ４１０…第１ジグ、  ４２０…第２ジグ、  ４３０…第３ジグ、  ４４０、４５０…空間、  ４６０…円筒管、  ４６０ａ…連結部、  ４７０…真空ポンプ、  ５１０…マイクロフォン、  ５２０…携帯情報端末、  ５２１…表示部、  ５３０…音響マイク、  ５３１…プリント基板、  ５３３…カバー、  ５３５…アコースティックホール、  ５３９…音、  ５４０…血圧センサ、  ５４１…動脈血管、  ５４３…皮膚、  ５５０…タッチパネル、  ５５１…第１配線、  ５５２…第２配線、  ５５３…制御部、  ５５３ａ…第１配線用回路、  ５５３ｂ…第２配線用回路、  ５５５…制御回路  
【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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