(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、血圧センサおよび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、膜部と、歪検知素子と、を備えた圧力センサが提供される。前記膜部は、前記支持部に支持され変形可能である。前記膜部は、第１膜と、第２膜と、を含む。前記第１膜は、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有する。前記第２膜は、前記第１領域に設けられる。前記歪検知素子は、前記第２領域のうちの一部に設けられる。前記歪検知素子は、第１磁性層と、第２磁性層と、中間層と、を含む。前記第１磁性層の磁化は、前記第２領域の変形に応じて変化する。前記中間層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられる。【選択図】図１
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【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変形可能な膜部であって、中心部に位置する第１領域と前記第１領域の周辺部に位置する第２領域とを有する第１膜と、前記第１領域に設けられた第２膜と、を含む膜部と、
前記第２領域のうちの一部に設けられた歪検知素子であって、
前記第２領域の変形に応じて磁化が変化する第１磁性層と、
第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、
を含む歪検知素子と、
を備えた圧力センサ。
【請求項２】
支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部であって、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有し、前記第１領域の材料が前記第２領域の材料とは異なる膜部と、
前記第２領域のうちの一部に設けられた歪検知素子であって、
前記第２領域の変形に応じて磁化が変化する第１磁性層と、
第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、
を含む歪検知素子と、
を備えた圧力センサ。
【請求項３】
支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部であって、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有し、前記第１領域のヤング率が前記第２領域のヤング率よりも大きい膜部と、
前記第２領域のうちの一部に設けられた歪検知素子であって、
前記第２領域の変形に応じて磁化が変化する第１磁性層と、
第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、
を含む歪検知素子と、
を備えた圧力センサ。
【請求項４】
支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部であって、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有し、前記第１領域に残留する応力の値が前記第２領域に残留した応力の値よりも相対的に引張である膜部と、
前記第２領域のうちの一部に設けられた歪検知素子であって、
前記第２領域の変形に応じて磁化が変化する第１磁性層と、
第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、
を含む歪検知素子と、
を備えた圧力センサ。
【請求項５】
前記第２膜は、前記第１膜と一体成形された請求項１記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記第２膜の材料は、前記第１膜の材料とは異なる請求項１記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記第２膜のヤング率は、前記第１膜のヤング率よりも大きい請求項１記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記第２膜に残留した応力の値は、相対的に前記第１膜に残留した応力の値よりも相対的に引張である請求項１記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記歪検知素子は、前記第１磁性層と前記膜部との間に設けられた電極をさらに含む請求項１〜８のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記歪検知素子は、前記第１領域と前記第２領域との間の境界と前記境界から最短距離の前記支持部の端部とを結ぶ直線の中点と、前記端部と、の間に配置された請求項１〜９のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項１１】
前記歪検知素子を複数備えた請求項１〜１０のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の圧力センサを備えたマイクロフォン。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の圧力センサを備えた血圧センサ。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか１つに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、血圧センサおよびタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた圧力センサには、例えば、ピエゾ抵抗変化型と静電容量型とがある。一方、スピン技術を用いた圧力センサが提案されている。スピン技術を用いた圧力センサにおいては、歪に応じた抵抗変化が検知される。例えば、スピン技術を用いた圧力センサなどに用いられる歪検知素子において、感度の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３９７６０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、血圧センサおよび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、膜部と、歪検知素子と、を備えた圧力センサが提供される。前記膜部は、前記支持部に支持され変形可能である。前記膜部は、第１膜と、第２膜と、を含む。前記第１膜は、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有する。前記第２膜は、前記第１領域に設けられる。前記歪検知素子は、前記第２領域のうちの一部に設けられる。前記歪検知素子は、第１磁性層と、第２磁性層と、中間層と、を含む。前記第１磁性層の磁化は、前記第２領域の変形に応じて変化する。前記中間層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられる。
【０００６】
実施形態によれば、支持部と、膜部と、歪検知素子と、を備えた圧力センサが提供される。前記膜部は、前記支持部に支持され変形可能である。前記膜部は、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有する。前記第１領域の材料は、前記第２領域の材料とは異なる。前記歪検知素子は、前記第２領域のうちの一部に設けられる。前記歪検知素子は、第１磁性層と、第２磁性層と、中間層と、を含む。前記第１磁性層の磁化は、前記第２領域の変形に応じて変化する。前記中間層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられる。
【０００７】
実施形態によれば、支持部と、膜部と、歪検知素子と、を備えた圧力センサが提供される。前記膜部は、前記支持部に支持され変形可能である。前記膜部は、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有する。前記第１領域の膜のヤング率は、前記第２領域の膜のヤング率よりも大きい。前記歪検知素子は、前記第２領域のうちの一部に設けられる。前記歪検知素子は、第１磁性層と、第２磁性層と、中間層と、を含む。前記第１磁性層の磁化は、前記第２領域の変形に応じて変化する。前記中間層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられる。
【０００８】
実施形態によれば、支持部と、膜部と、歪検知素子と、を備えた圧力センサが提供される。前記膜部は、前記支持部に支持され変形可能である。前記膜部は、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有する。前記第１領域の膜に残留する応力の値は相対的に、前記第２領域の膜に残留する応力の値よりも大きい。前記歪検知素子は、前記第２領域のうちの一部に設けられる。前記歪検知素子は、第１磁性層と、第２磁性層と、中間層と、を含む。前記第１磁性層の磁化は、前記第２領域の変形に応じて変化する。前記中間層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサおよび歪検知素子を示す模式的斜視図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係る膜部の形状を示す模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１の実施形態に係る膜部の形状を示す模式的断面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（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６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施形態に係る歪検知素子の動作を示す模式的斜視図である。
【図７】第１の実施形態に係る歪検知素子を示す模式的斜視図である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施形態に係る歪検知素子の別の例を示す模式的斜視図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第１の実施形態に係る製造方法を用いて作製できる別の歪検知素子を示す模式的斜視図である。
【図１０】第１の実施形態の圧力センサの作用を示す模式断面図である。
【図１１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、第１の実施形態の圧力センサの膜部が外側に向けて凸状に撓んだ場合の膜部の変位を表した模式的断面図である。
【図１２】第１の実施形態の圧力センサに外部圧力の加わった場合に膜部に発生する応力の分布を説明するための模式的断面図である。
【図１３】第１の実施形態の圧力センサの膜部上の歪み検知素子の配置位置を表す模式的断面図である。
【図１４】第１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である。
【図１５】図１５（ａ）〜図１５（ｄ）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。
【図１６】図１６（ａ）〜図１６（ｄ）は、第１の実施形態の圧力センサのうち図２（ａ）の膜部を有する圧力センサを形成する模式的工程図である。
【図１７】図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、第１の実施形態の圧力センサのうち図２（ｂ）の膜部を形成する模式的工程図である。
【図１８】第２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。
【図１９】第２の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的断面図である。
【図２０】第２の実施形態の圧力センサの作用を例示する模式断面図である。
【図２１】図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、第２の実施形態の圧力センサの膜部が外側に向けて凸状に撓んだ場合の膜部の変位を表した模式図である。
【図２２】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である。
【図２３】図２３（ａ）〜図２３（ｄ）は、イオン注入法を用いて膜部を形成する模式的断面図である。
【図２４】図２４（ａ）〜図２４（ｄ）は、成膜を複数回に分けて膜部を形成する模式的工程図である。
【図２５】第３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２６】図２６（ａ）〜図２６（ｃ）は、第３の実施形態に係る圧力センサを示す模式的断面図である。
【図２７】図２７（ａ）〜図２７（ｃ）は、第３の実施形態に係る膜部の形状を例示する模式的断面図である。
【図２８】図２８（ａ）〜図２８（ｃ）は、第３の実施形態に係る膜部の形状を例示する模式的断面図である。
【図２９】第３の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３０】図３０（ａ）および図３０（ｂ）は、第３の実施形態の圧力センサの膜部が外側に向けて凸状に撓んだ場合の膜の変位を表した模式的断面図である。
【図３１】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３２】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３３】図３３（ａ）及び図３３（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３４】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】
【００１０】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、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。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサおよび歪検知素子を例示する模式的斜視図である。  
図１（ａ）は、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。図１（ｂ）は、実施形態に係る歪検知素子を例示する模式的斜視図である。  
なお、図１（ａ）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１（ｂ）においては、図を見やすくするために、歪検知素子５０のうち一部のものを描いている。さらに、後述のように、膜部６４の中心部６４ｍ（図２（ａ）〜図２（ｃ）参照）の厚さは、膜部６４の周辺部６４ｎ（図２（ａ）〜図２（ｃ）参照）の厚さとは異なる。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、圧力センサ３１０は、支持部７１と、センサ部７２と、を備える。センサ部７２は、支持部７１の上に設けられる。センサ部７２は、膜部６４と、歪検知素子５０と、を含む。歪検知素子５０は、図１（ａ）のように、膜部６４上に複数配置される場合もある。
【００１３】
膜部６４は、支持部７１に支持され、変形可能な膜である。膜部６４は、第１膜６４ａと、第２膜６４ｂと、を含む。第１膜６４ａは、第１領域Ｒ１（図２（ａ）〜図２（ｃ）参照）と、第２領域Ｒ２（図２（ａ）〜図２（ｃ）参照）と、を有する。第１領域Ｒ１は、膜部６４の中心部６４ｍに位置する。第２領域Ｒ２は、膜部６４の周辺部６４ｎ（第１領域Ｒ１の周辺部）に位置する。第２膜６４ｂは、第１領域Ｒ１に設けられる。膜部６４は、第１膜６４ａおよび第２膜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歪検知素子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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。実施形態では、第２膜６４ｂは、第１膜６４ａと一体成形されている。より具体的には、第２膜６４ｂは、第１膜６４ａの材料と同じ材料により第１膜６４ａと一体的に成形されている。
【００１６】
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。
【００１７】
図１（ｂ）に表したように、実施形態にかかる歪検知素子５０は、第１磁性層５１と、第２磁性層５２と、中間層５３と、を含む。  
例えば、第１磁性層５１から第２磁性層５２に向かう方向をＺ軸方向（積層方向）とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。  
第１磁性層５１は、積層方向において第２磁性層５２とは離隔して設けられる。第１磁性層５１と第２磁性層５２との間に、中間層５３が設けられる。  
第１磁性層５１は、例えば、磁化自由層である。歪検知素子５０に応力が加わり、歪検知素子５０に歪が生ずると、第１磁性層５１の磁化が変化する。例えば、第１磁性層５１の磁化の変化は、第２磁性層５２の磁化の変化よりも容易である。これにより、第１磁性層５１の磁化と第２磁性層５２の磁化との間の相対角度は、変化する。
【００１８】
第２磁性層５２は、例えば参照層である。参照層として、磁化固定層が用いられる。または、参照層として磁化自由層が用いられる。
【００１９】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的断面図である。  
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。  
なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）においては、図を見やすくするために、絶縁部分と導電部分を省略して描いている。  
膜部６４は、第１膜６４ａと、第２膜６４ｂと、を含む。第１膜６４ａは、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２と、を有する。第１領域Ｒ１は、膜部６４の中心部６４ｍに位置する。第２領域Ｒ２は、膜部６４の周辺部６４ｎ（第１領域Ｒ１の周辺部）に位置する。第２膜６４ｂは、第１領域Ｒ１に設けられる。膜部６４の中心部６４ｍ（第１膜６４ａの第１領域Ｒ１と第２膜６４ｂとを合わせた部分）の厚さは、膜部６４の周辺部６４ｎ（第１膜６４ａの第２領域Ｒ２の部分）の厚さよりも厚い。このとき、膜部６４の凸形状は、図２（ａ）のように空洞部７０側に存在する場合もあれば、図２（ｂ）のように空洞部７０とは膜部６４を挟んで反対側に存在する場合もあれば、図２（ｃ）のように空洞部７０側および空洞部７０とは反対側の両側に存在する場合もある。
【００２０】
第１膜６４ａの厚さｔ１は、例えば、５０ナノメートル（ｎｍ）以上、３マイクロメートル（μｍ）以下とすることができる。この場合、好ましくは、２００ｎｍ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。膜部６４の平面形状が正方形の場合には、膜部６４の一辺の長さは、例えば１μｍ以上、６５０μｍ以下とすることができる。この場合、好ましくは、５０μｍ以上、５５０μｍ以下とすることができる。膜部６４の平面形状が長方形の場合には、膜部６４の短辺の長さは、例えば１μｍ以上、５００μｍ以下とすることができる。この場合、好ましくは、５０μｍ以上、４００μｍ以下とすることができる。
【００２１】
膜部６４の周辺部６４ｎの厚さ（言い換えれば、第１膜６４ａの厚さｔ１）に対する膜部６４の中心部６４ｍの厚さ（言い換えれば、第１膜６４ａの厚さｔ１と第２膜６４ｂの厚さｔ２（図２（ｃ）の場合にはｔ２１＋ｔ２２）との合計の厚さ）は、例えば１．１倍以上、４倍以下とすることができる。この場合、好ましくは１．５倍以上、３倍以下とすることができる。膜部６４の中心部６４ｍの厚さと、膜部６４の周辺部６４ｎの厚さと、の間の関係を上記の範囲に収めることで、中心部６４ｍと周辺部６４ｎで膜厚差を持たせたことによる後述のセンサの性能向上効果が十分に得られ、なおかつ圧力センサ３１０が加速された場合に発生するセンサのノイズを抑えることができる。
【００２２】
図３（ａ）〜図４（ｃ）は、第１の実施形態に係る膜部の形状を例示する模式的断面図である。  
膜部６４の第２膜６４ｂは、図２（ａ）〜図２（ｃ）のように、膜部６４の第１膜６４ａとステップ状につながっている場合もあれば、図３（ａ）〜図３（ｃ）のように、膜部６４の第１膜６４ａとチルトを持ってつながっている場合もある。また、膜部６４の第２膜６４ｂは、図４（ａ）〜図４（ｃ）のように、膜部６４の第１膜６４ａと曲率を持ってなだらかにつながっている場合もある。膜部６４が図３（ａ）〜図４（ｃ）のような形状を持つ場合、第１膜６４ａの第１領域Ｒ１と、第１膜６４ａの第２領域Ｒ２と、の間の境界は、膜部６４の最大の厚さと、膜部６４の最小の厚さと、の間の差ΔＴ（図３（ｃ）および図４（ｃ）の場合には、差ΔＴ１＋ΔＴ２）が半分になる部分（境界６４ｃ）と定義される。
【００２３】
図５（ａ）〜図５（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５（ａ）のように円形を有する場合もあれば、図５（ｂ）のような楕円形を有する場合もあれば、図５（ｃ）のように正方形を有する場合もあれば、図５（ｄ）のように長方形を有する場合もある。また、膜部６４が正方形あるいは長方形の形状を持つ場合、図５（ｃ）や図５（ｄ）のように角が鋭利になっている場合もあれば、カーブを有する場合もある。
【００２４】
膜部６４上に配置された複数の歪検知素子５０に発生するそれぞれの歪を対称とする観点で、膜部６４の第２膜６４ｂの形状は、図５（ａ）〜図５（ｄ）のように第１膜６４ａの形状と相似形である場合が好ましいが、第１膜６４ａの形状と非相似形の形状を持つ場合もある。
【００２５】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施形態に係る歪検知素子の動作を例示する模式的斜視図である。  
図６（ａ）は、歪検知素子５０に引張応力ｔｓが印加されたときの状態（引張状態ＳＴｔ）に対応する。図６（ｂ）は、歪検知素子５０が歪を有しないときの状態（無歪状態ＳＴ０）に対応する。図６（ｃ）は、歪検知素子５０に圧縮応力ｃｓが印加されたときの状態（圧縮状態ＳＴｃ）に対応する。
【００２６】
図６（ａ）〜図６（ｃ）においては、図を見やすくするために、第１磁性層５１と、第２磁性層５２と、中間層５３と、が描かれている。この例では、第１磁性層５１は磁化自由層であり、第２磁性層５２は磁化固定層である。
【００２７】
歪検知素子が歪センサとして機能する動作は、「逆磁歪効果」と「磁気抵抗効果」との応用に基づく。「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。「磁気抵抗効果」は、磁化自由層と中間層と参照層（例えば磁化固定層）との積層膜において発現する。
【００２８】
「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、歪検知素子の積層体に外部歪が印加されると、磁化自由層の磁化方向が変化する。その結果、磁化自由層の磁化と参照層（例えば磁化固定層）の磁化との間の相対角度が変化する。この際に「磁気抵抗効果（ＭＲ効果）」により、電気抵抗の変化が引き起こされる。ＭＲ効果は、例えば、ＧＭＲ（Giant magnetoresistance）効果、または、ＴＭＲ(Tunneling magnetoresistance)効果などを含む。積層体に電流を流すことで、磁化の向きの相対角度の変化を電気抵抗変化として読み取ることで、ＭＲ効果が発現する。例えば、積層体（歪検知素子）に歪が生じ、歪によって磁化自由層の磁化の向きが変化し、磁化自由層の磁化の向きと、参照層（例えば磁化固定層）の磁化の向きと、の相対角度が変化する。すなわち、逆磁歪効果によりＭＲ効果が発現する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
以下、磁化自由層と、参照層（例えば磁化固定層）と、に用いられる強磁性材料が、それぞれ正の磁歪定数を有し、磁化自由層と中間層と参照層（例えば磁化固定層）とを含む積層体が正の磁気抵抗効果を有する場合の例に関して、磁化の変化の例について説明する。
【００３２】
図６（ｂ）に表したように、歪が無い無歪状態ＳＴ０（例えば初期状態）においては、第１磁性層（磁化自由層）５１の磁化５１ｍと、第２磁性層（例えば磁化固定層）５２の磁化５２ｍと、間の相対角度は、所定の値に設定されている。第１磁性層（磁化自由層）５１の初期状態の磁性層の磁化５１ｍの方向は、例えば、ハードバイアス、または、磁性層の形状異方性などにより、設定される。この例では、第１磁性層（磁化自由層）５１の磁化５１ｍと、第２磁性層（例えば磁化固定層）５２の磁化５２ｍと、は交差している。
【００３３】
図６（ａ）に表したように、引張状態ＳＴｔにおいて、引張応力ｔｓが印加されると、歪検知素子５０に引張応力ｔｓに応じた歪が生じる。このとき、第１磁性層（磁化自由層）５１の磁化５１ｍは、磁化５１ｍと引張応力ｔｓの方向との角度が小さくなるように、無歪状態ＳＴ０から変化する。図６（ａ）に示した例では、引張応力ｔｓが加わった場合は、無歪状態ＳＴ０に比べて、第１磁性層（磁化自由層）５１の磁化５１ｍと、第２磁性層（例えば磁化固定層）５２の磁化５２ｍと、の間の相対角度が小さくなる。これにより、歪検知素子５０における電気抵抗は、無歪状態ＳＴ０の時の電気抵抗に比べて減少する。
【００３４】
図６（ｃ）に表したように、圧縮状態ＳＴｃにおいて、圧縮応力ｃｓが印加されると、第１磁性層（磁化自由層）５１の磁化５１ｍは、磁化５１ｍと圧縮応力ｃｓの方向との角度が大きくなるように、無歪状態ＳＴ０から変化する。図６（ｃ）に示した例では、圧縮応力ｃｓが加わった場合は、無歪状態ＳＴ０に比べて、第１磁性層（磁化自由層）５１の磁化５１ｍと、第２磁性層（例えば磁化固定層）５２の磁化５２ｍと、の間の相対角度が大きくなる。これにより、歪検知素子５０における電気抵抗は、増大する。
【００３５】
このように、歪検知素子においては、歪検知素子に生じた歪の変化が、電気抵抗の変化に変換される。上記の動作において、単位歪（ｄε）あたりの、電気抵抗の変化量（ｄＲ／Ｒ）をゲージファクター（ＧＦ：gauge factor）という。ゲージファクターの高い歪検知素子を用いることで、高感度な歪センサが得られる。
【００３６】
図７は、第１の実施形態に係る歪検知素子を例示する模式的斜視図である。  
図７に表したように、実施形態に用いられる歪検知素子５０は、下部電極Ｅ１と、下地層５４と、ピニング層５５と、第２磁化固定層５６と、磁気結合層５７と、第１磁化固定層（第２磁性層）５２と、中間層５３と、磁化自由層（第１磁性層）５１と、キャップ層と５８、上部電極Ｅ２と、を含む。第１磁化固定層５２は、第２磁性層に相当する。磁化自由層５１は、第１磁性層に相当する。下部電極Ｅ１上部電極Ｅ２との間に、下地層５４が設けられる。下地層５４と上部電極Ｅ２との間に、ピニング層５５が設けられる。ピニング層５５と上部電極Ｅ２との間に、第２磁化固定層５６が設けられる。第２磁化固定層５６と上部電極Ｅ２との間に、磁気結合層５７が設けられる。磁気結合層５７と上部電極Ｅ２の間に、第１磁化固定層５２が設けられる。第１磁化固定層５２と上部電極Ｅ２との間に、中間層５３が設けられる。中間層５３と上部電極Ｅ２との間に、磁化自由層５１が設けられる。磁化自由層５１と上部電極Ｅ２との間に、キャップ層５８が設けられる。
【００３７】
下地層５４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、３ナノメートル（ｎｍ）である。このＲｕ層の厚さは、例えば、２ｎｍである。  
ピニング層５５には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。
【００３８】
第２磁化固定層５６には、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。  磁気結合層５７には、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。  
第１磁化固定層５２には、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。  中間層５３には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。
【００３９】
磁化自由層５１には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。
キャップ層５８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。
【００４０】
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、歪検知素子５０に効率的に電流を流すことができる。下部電極Ｅ１及び上部電極Ｅ２には、非磁性材料を用いることができる。
【００４１】
下部電極Ｅ１及び上部電極Ｅ２は、例えば、下部電極Ｅ１及び上部電極Ｅ２用の下地層（図示せず）と、下部電極Ｅ１及び上部電極Ｅ２用のキャップ層（図示せず）と、それらの間に設けられた、Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｇ、及び、Ａｕの少なくともいずれかの層と、を含んでもよい。例えば、下部電極Ｅ１及び上部電極Ｅ２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及び上部電極Ｅ２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及び上部電極Ｅ２との密着性が向上する。下部電極Ｅ１及び上部電極Ｅ２用の下地層として、チタン（Ｔｉ）、または、窒化チタン（ＴｉＮ）などを用いてもよい。
【００４２】
下部電極Ｅ１及び上部電極Ｅ２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及び上部電極Ｅ２用のキャップ層として、チタン（Ｔｉ）、または、窒化チタン（ＴｉＮ）などを用いてもよい。
【００４３】
下地層５４には、例えば、バッファ層（図示せず）と、シード層（図示せず）と、を含む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または膜部６４の表面の荒れを緩和し、この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よい。
【００４４】
下地層５４のうちの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、歪検知素子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。この場合、バッファ層は省略してもよい。バッファ層には、例えば、３ｎｍの厚さのＴａ層が用いられる。
【００４５】
下地層５４のうちのシード層は、このシード層の上に積層される層の結晶配向を制御する。このシード層は、このシード層の上に積層される層の結晶粒径を制御する。このシード層として、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。
【００４６】
下地層５４のうちのシード層として、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。
【００４７】
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よい。シード層としては、例えば、２ｎｍの厚さのＣｕ層が用いられる。
【００４８】
ピニング層５５は、例えば、ピニング層５５の上に形成される第２磁化固定層５６（強磁性層）に、一方向異方性（unidirectional anisotropy）を付与して、第２磁化固定層５６の磁化を固定する。ピニング層５５には、例えば、反強磁性層が用いられる。ピニング層５５には、例えば、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｍｎ、Ｒｈ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｒｈ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｍｎ−ＰｔおよびＮｉ−Ｏ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。Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｍｎ、Ｒｈ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｒｈ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｍｎ−ＰｔおよびＮｉ−Ｏにさらに添加元素を加えた合金を用いても良い。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５５の厚さは適切に設定される。
【００４９】
ピニング層５５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５５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５５に用いられる反強磁性材料の磁化固着温度以上とする。また、Ｍｎを含む反強磁性層を用いる場合、ピニング層５５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。
【００５０】
ピニング層５５として、ＰｔＭｎまたはＰｄＰｔＭｎが用いられる場合には、ピニング層５５の厚さは、８ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。ピニング層５５の厚さは、１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層５５としてＩｒＭｎを用いる場合には、ピニング層５５としてＰｔＭｎを用いる場合よりも薄い厚さで、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５５の厚さは、４ｎｍ以上１８ｎｍ以下が好ましい。ピニング層５５の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層５５には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒ２２Ｍｎ７８層が用いられる。
【００５１】
ピニング層５５として、ハード磁性層を用いてもよい。ハード磁性層として、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｄなどの磁気異方性および保磁力が比較的高いハード磁性材料が用いられる。また、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｄにさらに添加元素を加えた合金を用いても良い。例えば、ＣｏＰｔ（Ｃｏの比率は、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下）、（ＣｏｘＰｔ１００−ｘ）１００−ｙＣｒｙ（ｘは、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下であり、ｙは、０ａｔ．％以上４０ａｔ．％以下）、または、ＦｅＰｔ（Ｐｔの比率は、４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下）などを用いてもよい。
【００５２】
第２磁化固定層５６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５６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５６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。第２磁化固定層５６として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下であり、ｙは、０％以上３０％以下）を用いることもできる。第２磁化固定層５６として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いることで、歪検知素子５０のサイズが小さい場合にも、歪検知素子５０の特性のばらつきを抑えることができる。
【００５３】
第２磁化固定層５６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５５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５６の上に形成される磁気結合層５７を介して、第２磁化固定層５６と第１磁化固定層５２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。例えば、第２磁化固定層５６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５２の磁気膜厚と、実質的に等しいことが好ましい。
【００５４】
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５２として、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層を用いると、第１磁化固定層５２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５６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５６には、約２．７ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層を用いることが好ましい。第２磁化固定層５６として、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。
【００５５】
歪検知素子５０においては、第２磁化固定層５６と磁気結合層５７と第１磁化固定層５２とにより、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、上述した第２磁化固定層５６の材料と同じ材料を用いても良い。
【００５６】
磁気結合層５７は、第２磁化固定層５６と第１磁化固定層５２との間において、反強磁性結合を生じさせる。磁気結合層５７は、シンセティックピン構造を形成する。磁気結合層５７として、例えば、Ｒｕが用いられる。磁気結合層５７の厚さは、例えば、０．８ｎｍ以上１ｎｍ以下であることが好ましい。第２磁化固定層５６と第１磁化固定層５２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５７としてＲｕ以外の材料を用いても良い。磁気結合層５７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５７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５７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。
【００５７】
第１磁化固定層５２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５２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５２として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下であり、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５２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、歪検知素子５０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。
【００５８】
第１磁化固定層５２は、第１磁化固定層５２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、第１磁化固定層５２として、（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。
【００５９】
第１磁化固定層５２として、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金以外に、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いてもよい。  
第１磁化固定層５２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５２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５２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５２としてＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金を用いる場合には、第１磁化固定層５２の厚さは、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。第１磁化固定層５２の厚さは、２．０ｎｍ以上４ｎｍ以下がより好ましい。
【００６０】
第１磁化固定層５２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５２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１つが用いられる。第１磁化固定層５２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５２として、ｂｃｃ構造のＦｅＣｏ合金材料、５０％以上のコバルト組成を含むＣｏ合金、または、５０％以上のＮｉ組成の材料（Ｎｉ合金）を用いることで、例えば、より大きなＭＲ変化率が得られる。
【００６１】
第１磁化固定層５２として、例えば、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５２として、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
【００６２】
中間層５３は、例えば、第１磁性層５１と第２磁性層５２との磁気的な結合を分断する。中間層５３には、例えば、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５３として金属を用いる場合、中間層５３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（ＭｇＯ等）、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３等）、チタン酸化物（ＴｉＯ等）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ等）、または、ガリウム酸化物（Ｇａ−Ｏ）などが用いられる。中間層５３として絶縁体または半導体を用いる場合は、中間層５３の厚さは、例えば０．６ｎｍ以上２．５ｎｍ以下程度である。中間層５３として、例えば、ＣＣＰ（Current-Confined-Path）スペーサ層を用いてもよい。スペーサ層としてＣＣＰスペーサ層を用いる場合には、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の絶縁層中に銅（Ｃｕ）メタルパスが形成された構造が用いられる。例えば、中間層５３として、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。
【００６３】
磁化自由層５１には、強磁性体材料が用いられる。磁化自由層５１には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを含む強磁性体材料を用いることができる。磁化自由層５１の材料として、例えばＦｅＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金等が用いられる。さらに、磁化自由層５１には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ（磁歪定数）が大きいＦｅ−Ｇａ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｇａ合金、Ｔｂ−Ｍ−Ｆｅ合金、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金、Ｎｉ、Ｆｅ−Ａｌ、または、フェライト等が用いられる。前述したＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金において、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つである。前述したＴｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金において、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つである。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つである。前述したＦｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金において、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つである。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つである。前述したフェライトとしては、Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）などが挙げられる。磁化自由層５１の厚さは、例えば２ｎｍ以上である。
【００６４】
磁化自由層５１には、ホウ素を含有した磁性材料が用いられてよい。磁化自由層５１には、例えば、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、を含む合金が用いられてもよい。例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金やＦｅ−Ｂ合金を用いることができる。例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０合金を用いることができる。磁化自由層５１に、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場合、高磁歪を促進する元素として、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、または、Ｗなどを添加してもよい。例えば、Ｆｅ−Ｇａ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｇａ−Ｂ合金、または、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金を用いてもよい。このようなホウ素を含有する磁性材料を用いることで磁化自由層５１の保磁力（Ｈｃ）が低くなり、歪に対する磁化の変化が容易となる。これにより、高い歪感度を得ることができる。
【００６５】
磁化自由層５１におけるホウ素濃度（例えば、ホウ素の組成比）は、５ａｔ．％（原子パーセント）以上が好ましい。これにより、アモルファス構造が得易くなる。磁化自由層５１におけるホウ素濃度は、３５ａｔ．％以下が好ましい。ホウ素濃度が高すぎると、例えば、磁歪定数が減少する。磁化自由層５１におけるホウ素濃度は、例えば、５ａｔ．％以上３５ａｔ．％以下が好ましく、１０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下がさらに好ましい。
【００６６】
磁化自由層５１の磁性層の一部に、Ｆｅ１−ｙＢｙ（０＜ｙ≦０．３）、または（ＦｅａＸ１−ａ）１−ｙＢｙ（Ｘ＝ＣｏまたはＮｉ、０．８≦ａ＜１、０＜ｙ≦０．３）用いる場合、大きい磁歪定数λと低い保磁力を両立することが容易となるため、高いゲージファクターを得る観点で特に好ましい。例えば、磁化自由層５１として、Ｆｅ８０Ｂ２０（４ｎｍ）を用いることができる。磁化自由層５１として、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（０．５ｎｍ）／Ｆｅ８０Ｂ２０（４ｎｍ）を用いることができる。
【００６７】
磁化自由層５１は、多層構造を有してもよい。中間層５３としてＭｇＯのトンネル絶縁層を用いる場合には、磁化自由層５１のうちの中間層５３に接する部分には、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５３の上には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層が設けられ、そのＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層の上には、磁歪定数の大きい他の磁性材料が設けられる。磁化自由層５１が多層構造を有する場合、磁化自由層５１には、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ（２ｎｍ）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ（４ｎｍ）などが用いられる。
【００６８】
キャップ層５８は、キャップ層５８の下に設けられる層を保護する。キャップ層５８には、例えば、複数の金属層が用いられる。キャップ層５８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５８として、Ｔａ層やＲｕ層の代わりに他の金属層を設けてもよい。キャップ層５８の構成は、任意である。例えば、キャップ層５８として、非磁性材料を用いることができる。キャップ層５８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５８として、他の材料を用いても良い。
【００６９】
磁化自由層５１にホウ素を含有する磁性材料を用いる場合、ホウ素の拡散を防ぐために、図示しない酸化物材料や窒化物材料の拡散防止層を磁化自由層５１とキャップ層５８との間に設けても良い。酸化物層または窒化物層からなる拡散防止層を用いることにより、磁化自由層５１に含まれるホウ素の拡散を抑制し、磁化自由層５１のアモルファス構造を保つことができる。拡散防止層に用いる酸化物材料や窒化物材料として、具体的には、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｇａなどの元素を含む酸化物材料や窒化物材料を用いることができる。ここで、拡散防止層は、磁気抵抗効果には寄与しない層のため、その面積抵抗は低いほうが好ましい。例えば、拡散防止層の面積抵抗は、磁気抵抗効果に寄与する中間層５３の面積抵抗よりも低く設定することが好ましい。拡散防止層の面積抵抗を下げる観点では、バリアハイトの低いＭｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｇａの酸化物または窒化物が好ましい。ホウ素の拡散を抑制する機能としては、より化学結合の強い酸化物のほうが好ましい。例えば、１．５ｎｍのＭｇＯを用いることができる。また、酸窒化物は酸化物か窒化物のいずれかと見なすことができる。
【００７０】
拡散防止層に酸化物材料、窒化物材料を用いる場合、拡散防止層の膜厚は、ホウ素の拡散防止機能を十分に発揮する観点で０．５ｎｍ以上が好ましく、面積抵抗を低くする観点で５ｎｍ以下が好ましい。つまり、拡散防止層の膜厚は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上３ｎｍ以下が好ましい。
【００７１】
拡散防止層として、マグネシウム（Ｍｇ）、シリコン（Ｓｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）よりなる群から選択された少なくともいずれかを用いることができる。拡散防止層として、これらの軽元素を含む材料を用いることができる。これらの軽元素は、ホウ素と結合して化合物を生成する。拡散防止層と磁化自由層５１との界面を含む部分に、例えば、Ｍｇ−Ｂ化合物、Ａｌ−Ｂ化合物、及び、Ｓｉ−Ｂ化合物の少なくともいずれかが形成される。これらの化合物が、ホウ素の拡散を抑制する。
【００７２】
拡散防止層と磁化自由層５１との間に他の金属層などが挿入されていてもよい。ただし、拡散防止層と磁化自由層５１との距離が離れすぎていると、その間でホウ素が拡散して磁化自由層５１中のホウ素濃度が下がってしまうため、拡散防止層と磁化自由層５１との間の距離は、１０ｎｍ以下が好ましく３ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００７３】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施形態に係る歪検知素子の別の例を例示する模式的斜視図である。  
図８（ａ）に例示したように、歪検知素子５０ａおいては、絶縁層１１１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）１１１が設けられ、それらの間に、積層体が配置される。積層体は、下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に配置されている。図８（ａ）では、積層体として、図７に示す積層体を示している。すなわち、積層体の側壁に対向して、絶縁層１１１が設けられる。
【００７４】
絶縁層１１１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１１１により、積層体の周囲におけるリーク電流を抑制することができる。
【００７５】
図８（ｂ）に例示したように、歪検知素子５０ｂにおいては、ハードバイアス層１１３がさらに設けられる。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つのハードバイアス層（ハードバイアス部分）１１３が設けられ、それらの間に、積層体が配置される。そして、ハードバイアス層１１３と積層体との間に、絶縁層１１１が配置される。さらに、この例では、ハードバイアス層１１３と下部電極Ｅ１との間に、絶縁層１１１が延在している。
【００７６】
ハードバイアス層１１３は、ハードバイアス層１１３の磁化により、磁化自由層（第１磁性層）５１の磁化を所望の方向に設定させる。ハードバイアス層１１３により、力が基板（膜部６４）に印加されていない状態において、磁化自由層（第１磁性層）５１の磁化を所望の方向に設定できる。
【００７７】
ハードバイアス層１１３には、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｄなどの磁気異方性および保磁力が比較的高いハード磁性材料が用いられる。また、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｄにさらに添加元素を加えた合金を用いても良い。例えば、ＣｏＰｔ（Ｃｏの比率は、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下）、（ＣｏｘＰｔ１００−ｘ）１００−ｙＣｒｙ（ｘは５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下、ｙは０ａｔ．％以上４０ａｔ．％以下）、または、ＦｅＰｔ（Ｐｔの比率は４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下）などが用いられてもよい。このような材料を用いる場合、ハードバイアス層１１３の磁化の方向は、ハードバイアス層１１３の保磁力よりも大きい外部磁界を加えることで、外部磁界を加えた方向に設定（固定）することができる。ハードバイアス層１１３の厚さ（例えば、下部電極Ｅ１から上部電極Ｅ２に向かう方向に沿った長さ）は、例えば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００７８】
図８（ｂ）に示すように、下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に絶縁層１１１を配置する場合、絶縁層１１１の材料として、ＳｉＯｘやＡｌＯｘを用いることができる。さらに、絶縁層１１１とハードバイアス層１１３との間に、図示しない下地層を設けてもよい。ハードバイアス層１１３にＣｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｄなどの磁気異方性および保磁力が比較的高いハード磁性材料を用いる場合には、ハードバイアス層１１３用の下地層の材料として、ＣｒやＦｅ−Ｃｏなどを用いることができる。上記のハードバイアス層１１３は、本実施形態で記載する歪検知素子のいずれにも適用できる。
【００７９】
ハードバイアス層１１３は、図示しないハードバイアス層１１３用ピニング層に積層された構造を有していてもよい。この場合、ハードバイアス層１１３とハードバイアス層１１３用ピニング層の交換結合により、ハードバイアス層１１３の磁化の方向を設定（固定）できる。この場合、ハードバイアス層１１３には、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種を含む合金からなる強磁性材料を用いることができる。この場合、ハードバイアス層１１３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ることができる。ハードバイアス層１１３として、前述した第１磁化固定層５２と同様の材料を用いることができる。また、ハードバイアス層１１３用ピニング層には、前述した歪検知素子５０中のピニング層５５と同様の材料を用いることができる。また、ハードバイアス層１１３用ピニング層を設ける場合、下地層５４で説明した材料と同様の下地層をハードバイアス層１１３用ピニング層の下に設けても良い。また、ハードバイアス層１１３用ピニング層は、ハードバイアス層１１３の下部に設けても良いし、上部に設けても良い。この場合のハードバイアス層１１３の磁化方向は、歪検知素子５０中のピニング層５５で説明したとおり、磁界中熱処理により決定することができる。
【００８０】
上記のハードバイアス層１１３及び絶縁層１１１は、本実施形態に記載する歪検知素子のいずれにも適用できる。また、上述したようなハードバイアス層１１３とハードバイアス層１１３用ピニング層の積層構造を用いた場合、瞬間的に大きい外部磁界がハードバイアス層１１３に加わった場合においても、ハードバイアス層１１３の磁化の向きを容易に保持することが出来る。
【００８１】
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第１の実施形態に係る製造方法を用いて作製できる別の歪検知素子を例示する模式的斜視図である。  
図９（ａ）に表したように、実施形態に用いられる歪検知素子５０ｃは、下部電極Ｅ１と、下地層５４と、磁化自由層（第１磁性層）５１と、中間層５３と、第１磁化固定層（第２磁性層）５２と、磁気結合層５７と、第２磁化固定層５６と、ピニング層５５と、キャップ層５８と、上部電極Ｅ２と、を含む。磁化自由層５１は、第１磁性層に相当する。第１磁化固定層５２は、第２磁性層に相当する。
【００８２】
下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に、下地層５４が設けられる。下地層５４と上部電極Ｅ２との間に、磁化自由層５１が設けられる。磁化自由層５１と上部電極Ｅ２との間に、中間層５３が設けられる。中間層５３と上部電極Ｅ２との間に、第１磁化固定層５２が設けられる。第１磁化固定層５２と上部電極Ｅ２との間に、磁気結合層５７が設けられる。磁気結合層５７と上部電極Ｅ２との間に、第２磁化固定層５６が設けられる。第２磁化固定層５６と上部電極Ｅ２との間に、ピニング層５５が設けられる。ピニング層５５と上部電極Ｅ２との間に、キャップ層５８が設けられる。この例では、歪検知素子５０ｃは、トップスピンバルブ型の構造を有する点が、図７に示す歪検知素子５０と異なる。
【００８３】
下地層５４には、例えば、Ｔａ／Ｃｕが用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば、３ｎｍである。このＣｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。  
磁化自由層５１には、例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（４ｎｍ）が用いられる。  
中間層５３には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。  
第１磁化固定層５２には、例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０／Ｆｅ５０Ｃｏ５０が用いられる。このＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層の厚さは、例えば２ｎｍである。このＦｅ５０Ｃｏ５０層の厚さは、例えば１ｎｍである。
【００８４】
磁気結合層５７には、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。  
第２磁化固定層５６には、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。  ピニング層５５には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。  
キャップ層５８には、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。
【００８５】
上述した例のトップスピンバルブ型の歪検知素子５０ｃでは、第１磁化固定層（第２磁性層）５２が磁化自由層（第１磁性層）５１よりも下（−Ｚ軸方向）に形成されており、歪検知素子５０ｃに含まれる各層の材料は上下反転させた構造を用いることができる。また、図７に示す歪検知素子５０で説明した拡散防止層も、図９（ａ）の歪検知素子５０ｃにおいて、下地層５４と磁化自由層５１の間に設けることができる。
【００８６】
図９（ｂ）に表したように、実施形態に用いられる歪検知素子５０ｄは、下部電極Ｅ１と、下地層５４と、ピニング層５５と、第１磁化固定層（第２磁性層）５２と、中間層５３と、磁化自由層（第１磁性層）５１と、キャップ層５８と、上部電極Ｅ２と、を含む。下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に、下地層５４が設けられる。下地層５４と上部電極Ｅ２との間に、ピニング層５５が設けられる。ピニング層５５と上部電極Ｅ２との間に、第１磁化固定層５２が設けられる。第１磁化固定層５２と上部電極Ｅ２との間に、中間層５３が設けられる。中間層５３と上部電極Ｅ２との間に、磁化自由層５１が設けられる。磁化自由層５１と上部電極Ｅ２との間に、キャップ層５８が設けられる。
【００８７】
既に説明した歪検知素子においては、第１磁化固定層５２と磁気結合層５７と第２磁化固定層５６とを用いた構造が適用されている。図９（ｂ）に表した歪検知素子５０ｄにおいては、単一の磁化固定層を用いたシングルピン構造が適用されている。
【００８８】
下地層５４には、例えば、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば、３ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、２ｎｍである。  
ピニング層５５には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。  
第１磁化固定層５２には、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。  中間層５３には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。  
磁化自由層５１には、例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（４ｎｍ）が用いられる。  
キャップ層５８には、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。
【００８９】
上述したシングルピン型の歪検知素子５０ｄにおいても、歪検知素子に含まれる各層の材料は図７の歪検知素子５０にて説明した材料と同様のものを用いることができる。
【００９０】
図９（ｃ）に表したように、実施形態に用いられる歪検知素子５０ｅは、下部電極Ｅ１と、下地層５４と、下部ピニング層５５ａと、下部第２磁化固定層５６ａと、下部磁気結合層５７ａと、下部第１磁化固定層（第２磁性層）５２ａと、下部中間層５３ａと、磁化自由層（第１磁性層）５１と、上部中間層５３ｂと、上部第１磁化固定層（第２磁性層）５２ｂと、上部磁気結合層５７ｂと、上部第２磁化固定層５６ｂと、上部ピニング層５５ｂと、キャップ層５８と、上部電極Ｅ２と、を含む。
【００９１】
下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に、下地層５４が設けられる。下地層５４と上部電極Ｅ２との間に、下部ピニング層５５ａが設けられる。下部ピニング層５５ａと上部電極Ｅ２との間に、下部第２磁化固定層５６ａが設けられる。下部第２磁化固定層５６ａと上部電極Ｅ２との間に、下部磁気結合層５７ａが設けられる。下部磁気結合層５７ａ上部電極Ｅ２との間に、下部第１磁化固定層（第２磁性層）５２ａが設けられる。下部第１磁化固定層（第２磁性層）５２ａと上部電極Ｅ２との間に、下部中間層５３ａが設けられる。下部中間層５３ａ上部電極Ｅ２との間に、磁化自由層（第１磁性層）５１が設けられる。磁化自由層（第１磁性層）５１と上部電極Ｅ２との間に、上部中間層５３ｂが設けられる。上部中間層５３ｂと上部電極Ｅ２との間に、上部第１磁化固定層（第２磁性層）５２ｂが設けられる。上部第１磁化固定層（第２磁性層）５２ｂと上部電極Ｅ２との間に、上部磁気結合層５７ｂが設けられる。上部磁気結合層５７ｂと上部電極Ｅ２との間に、上部第２磁化固定層５６ｂが設けられる。上部第２磁化固定層５６ｂと上部電極Ｅ２との間に、上部ピニング層５５ｂが設けられる。上部ピニング層５５ｂと上部電極Ｅ２との間に、キャップ層５８が設けられる。
【００９２】
下地層５４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、３ナノメートル（ｎｍ）である。このＲｕ層の厚さは、例えば、２ｎｍである。  
下部ピニング層５５ａには、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。  
下部第２磁化固定層５６ａには、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。  
下部磁気結合層５７ａには、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。
【００９３】
下部第１磁化固定層５２ａには、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。  
下部中間層５３ａには、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。  
磁化自由層５１には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。
【００９４】
上部中間層５３ｂには、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。  
上部第１磁化固定層５２ｂには、例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０／Ｆｅ５０Ｃｏ５０が用いられる。このＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層の厚さは、例えば２ｎｍである。このＦｅ５０Ｃｏ５０層の厚さは、例えば１ｎｍである。  
上部磁気結合層５７ｂには、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。  
上部第２磁化固定層５６ｂには、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。  
上部ピニング層５５ｂには、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。  
キャップ層５８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。
【００９５】
上述した歪検知素子５０ｅにおいても、歪検知素子５０ｅに含まれる各層の材料は図７の歪検知素子５０にて説明した材料と同様のものを用いることができる。
【００９６】
図９（ｄ）に表したように、実施形態に用いられる歪検知素子５０ｆは、下部電極Ｅ１と、下地層５４と、第１磁化自由層（第１磁性層）５１ａと、中間層５３と、第２磁化自由層（第２磁性層）５１ｂと、キャップ層５８と、上部電極Ｅ２と、を含む。下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に、下地層５４が設けられる。下地層５４と上部電極Ｅ２との間に、第１磁化自由層５１ａが設けられる。第１磁化自由層５１ａと上部電極Ｅ２との間に、中間層５３が設けられる。中間層５３と上部電極Ｅ２との間に、第２磁化自由層５１ｂが設けられる。第２磁化自由層５１ｂと上部電極Ｅ２との間に、キャップ層５８が設けられる。
【００９７】
既に説明した歪検知素子においては、第１磁化固定層５２と磁化自由層５１を用いた構造が適用されている。図９（ｄ）に表した歪検知素子５０ｆにおいては、２層の磁化自由層を用いた２層フリー構造が適用されている。
【００９８】
下地層５４には、例えば、Ｔａ／Ｃｕが用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば、３ｎｍである。このＣｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。  
第１磁化自由層５１ａには、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。  
中間層５３には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。  
第２磁化自由層５１ｂには、例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（４ｎｍ）が用いられる。  
キャップ層５８には、Ｃｕ／Ｔａ／Ｒｕが用いられる。このＣｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。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。
【００９９】
上述した２層フリー構造においても、歪検知素子５０ｆに含まれる各層の材料は図７の歪検知素子５０にて説明した材料と同様のものを用いることができる。
【０１００】
図１０は、第１の実施形態の圧力センサの作用を例示する模式断面図である。  
図１０は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。  
膜部６４の端は支持部７１と接合しているため、図１０のように、膜部６４の中心付近が凸状になるように外部圧力８０が印加された場合、膜部端に配置された歪検知素子５０には歪８１により圧縮の応力が加わる。膜部６４が凹状になるように外部圧力８０が印加された場合、膜部端に配置された歪検知素子５０には引張の応力が加わる。
【０１０１】
歪検知素子５０に膜部６４の撓みによって発生する歪８１が加わった場合、前述のように逆磁歪効果によってＭＲ効果が発生する。ＭＲ効果によって発生する歪検知素子５０の電気抵抗の変化を信号として読み取り圧力センサ３１０は機能する。
【０１０２】
歪８１が大きいほど、歪検知素子５０の電気抵抗の変化は大きくなる。そのため、圧力センサ３１０の感度を高めるためには、膜部６４に外部圧力８０に対して大きな歪８１が発生する形状を持たせればよい。膜部６４の中心部６４ｍの厚さは、膜部６４の周辺部６４ｎの厚さよりも厚い。膜部６４の中心部６４ｍの硬さは、膜部６４の周辺部６４ｎの硬さよりも硬い。そのため、中心部６４ｍでは歪が発生しにくく、歪は歪検知素子５０の配置された支持部７１端付近に集中する。結果、膜部６４の中心部６４ｍと膜部６４の周辺部６４ｎとの間に厚さの差がない場合に比べ、歪８１の大きさは大きくなる。
【０１０３】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、第１の実施形態の圧力センサの膜部が外側に向けて凸状に撓んだ場合の膜部の変位を表した模式的断面図である。  
図１１は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。  
図１１（ｂ）は、膜部６４全体の面積に対する膜部６４の第２膜６４ｂの面積の割合が、図１１（ａ）に比べて大きい場合を示している。言い換えれば、図１１（ｂ）は、第１膜６４ａ全体の面積に対する第１領域Ｒ１の面積の割合が、図１１（ａ）に比べて大きい場合を示している。また、中心部６４ｍが周辺部６４ｎに比べ歪にくいことを簡単に表すため図の中心部６４ｍは歪まずに平らな状態で描いてある。さらに、膜部６４中心の初期状態からの変位Ｌは、図１１（ａ）と図１１（ｂ）との間でわずかに差が生じるのだが、図１１（ａ）および図１１（ｂ）では、簡単のため等しいものとして描いてある。
【０１０４】
図１１（ａ）と図１１（ｂ）とを比較すると、図１１（ｂ）の方が歪検知素子５０の配置された位置での膜（この例では第１膜６４ａの第２領域Ｒ２）の曲率が大きい。これは、図１１（ｂ）の場合のほうが図１１（ａ）より膜部６４の歪によって発生する歪８１が大きいことを表している。そのため、膜部６４の重心から第１膜６４ａの第１領域Ｒ１と第１膜６４ａの第２領域Ｒ２との間の境界６４ｃまでの距離ａと、膜部６４の重心から最も近い支持部７１の端までの距離ｂと、の比（ａ／ｂ）は、０．５以上０．９７以下とすることができる。この場合、好ましくは０．６以上０．９３以下とすることができる。
【０１０５】
図１２は、第１の実施形態の圧力センサに外部圧力の加わった場合に膜部に発生する応力の分布を説明するための模式的断面図である。  
図１２のように、空洞部７０側から、外部圧力８０が加わった場合、膜部６４は支持部７１端で固定されているため中央部付近では凸状に撓む。膜部６４は、支持部７１付近では凹状に撓む。そのため、支持部７１付近の点６４ｆで膜部６４に加わる歪の向きは反転する（図１２に表した歪８１０ａおよび歪８１０ｂ参照）。
【０１０６】
歪検知素子５０に大きな応力を加えるために、歪検知素子５０を点６４ｄと点６４ｆとの間に配置する必要がある。点６４ｄは、膜部６４と支持部７１との間の境界点、あるいは膜部６４が支持部７１に接続された点である。点６４ｄと点６４ｆとの間隔は、比較的短い。図１１（ｂ）のように、第１膜６４ａの面積に対する第１領域Ｒ１の面積の割合が大きく、歪８１０ａが大きくなる場合、点６４ｄと点６４ｆとの間隔はより短くなる。そのため、一般的なピエゾ素子を用いた場合には、歪検知素子を点６４ｄと点６４ｆとの間に配置する事は困難である。これに対して、実施形態の空間分解能に優れた歪検知素子５０であれば、点６４ｄと点６４ｆとの間に歪検知素子を配置する事が可能である。
【０１０７】
図１３は、第１の実施形態の圧力センサの膜部上の歪み検知素子の配置位置を表す模式的断面図である。  
歪検知素子５０に対して大きな歪８１を加えるため、例えば歪検知素子５０の重心５０ｇが、中心点６４ｅと、支持部７１の点６４ｄ（端部）と、の間にくるように設置される。中心点６４ｅは、第１膜６４ａの第１領域Ｒ１と第１膜６４ａの第２領域Ｒ２との間の境界６４ｃと、境界６４ｃから最も近い支持部７１の点６４ｄ（端部）と、を結ぶ直線の中心点である。好ましくは、歪検知素子５０全体が、中心点６４ｅと、支持部７１の点６４ｄと、の間に収まる様に配置される。この歪検知素子５０の配置位置は、他の実施形態でも共通である。
【０１０８】
（第１の実施形態の製造プロセス）
次に、第１の実施形態の圧力センサの製造方法について説明する。  
図１４は、第１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である。  
図１５（ａ）〜図１５（ｄ）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。  
図１６（ａ）〜図１６（ｄ）は、第１の実施形態の圧力センサのうち図２（ａ）の膜部を有する圧力センサを形成する模式的工程図である。  
図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、第１の実施形態の圧力センサのうち図２（ｂ）の膜部を形成する模式的工程図である。  
なお、図１５（ａ）〜図１５（ｄ）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、円形の物を採用する。
【０１０９】
図１４および図１５（ａ）、図１６（ａ）に示すように、膜部６４となる膜６４０を形成する（ステップＳ１０１）。基部７１となる基板７１０上に膜６４０を形成する。基板７１０には、例えば、シリコン基板が用いられる。
【０１１０】
図１４および図１５（ｂ）に示すように、第１配線５１１を形成する（ステップＳ１０３）。例えば、図１５（ｂ）に示すように、膜６４０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５１１を形成する。なお、図１５（ｂ）においては、図を見やすくするために、複数の第１配線５１１のうち一部のものを描いている。
【０１１１】
図１４および図１５（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１５（ｃ）に示すように、第１配線５１１の空洞部７０形成後、膜部６４上に位置する部分５１１ａ（図１５（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。
【０１１２】
図１４および図１５（ｄ）に示すように、第２配線５１２を形成する（ステップＳ１０７）。例えば、図１５（ｄ）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５１２を形成する。  
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。
【０１１３】
次に、図１４、図１６（ａ）〜図１７（ｄ）に示すように、空洞部７０、膜部６４を形成する（ステップＳ１０９）。図２（ｃ）の膜部６４を形成する場合には、図１６（ａ）〜図１６（ｄ）および図１７（ａ）〜図１７（ｄ）の両方の工程を使用する。また、図には簡単のため、第１配線５１１、第２配線５１２および検知素子５０は省略し、膜部６４となる膜６４０と基板７１０を表示する。
【０１１４】
図１６（ａ）は、基板７１０の膜６４０の形成された面とは異なる面にマスク６４１ａとマスク６４１ｂとを作成した模式的断面図である。  
マスク６４１ａは基板７１０のうち、加工後基部７１となる部分を覆い、マスク６４１ｂは基板７１０を挟んで膜６４０のうち加工後第１領域Ｒ１となる部分に作成される。
【０１１５】
図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の状態から一定時間基板７１０にエッチングを行ったのち、マスク６４１ａとマスク６４１ｂとを取り除いた状態の模式的断面図である。  
このとき基板７１０には図１６（ｂ）のようにマスク６１４ｂに起因した凸部７００が形成される。
【０１１６】
図１６（ｃ）は、図１６（ｂ）の状態から再度マスク６１４ａを作成した模式的断面図である。
【０１１７】
図１６（ｄ）は、マスク６１４ａを形成した図１６（ｃ）の状態から再びエッチングを行い、凸部７００の存在しない部分で膜６４０が露出するまで基板７１０にエッチングを行った後、マスク６１４ａ取り除いた状態の模式的断面図である。  
このとき膜６４０は第１膜６４ａとなり、凸部７００に起因した凸形状は第２膜６４ｂとなる。結果、膜部６４には中心部６４ｍと周辺部６４ｎとが形成される。
【０１１８】
図１７（ａ）は、基部７１０に形成された膜６４０の上に膜６４１を成膜し、膜６４１上にマスク６４１ｃを形成した模式的断面図である。  
マスク６４１ｃは膜部６４の第１領域Ｒ１となる部分に形成される。
【０１１９】
図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の状態から膜６４１にエッチングを行い、膜６４０を露出させた後マスク６４１ｃを取り去った状態の模式的断面図である。  
膜６４１のうちマスク６４１ｃで覆われていた部分のみが残り、第２膜６４ｂが形成される。
【０１２０】
図１７（ｃ）は、基部７１０の膜６４０の形成された面とは異なる面にマスク６４１ａを作成した状態の模式的断面図である。  
マスク６４１ａは基板７１０のうち、加工後基部７１となる部分を覆う。
【０１２１】
図１７（ｄ）は、図１７（ｃ）の状態から基板７１０に膜６４０が露出するまでエッチングを行った場合の模式的断面図である。  
加工後膜６４０は、第１膜６４ａとなる。図１７（ａ）〜図１７（ｄ）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。
【０１２２】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）では膜６４１を成膜後、必要ない部分を削り取ることで第２膜６４ｂを形成したが、膜６４０上で第２膜６４ｂの形成される部分以外をマスクで覆い、膜６４１を成膜したのちマスクを取り去ることで第２膜６４ｂを形成してもよい。
【０１２３】
なお、図１４に表したステップＳ１０９は、技術的に可能な範囲でステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の途中で行われてもよい。また、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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
検知素子５０を作成するための、アニールによる磁化固定層の磁化１２０ａの固着（ステップＳ１１１）は検知素子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した後であればどのタイミングで行っても良いが、積層膜を所定の形状に加工する前に行うことが好ましい。
【０１２６】
（第２の実施形態）
図１８は、第２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１８においては図を見やすくするために、絶縁部を省略し、主に導電部を描いている。また、図を見やすくするために、歪検知素子５０のうち一部のものを描いている。さらに、後述のように、膜部６５の中心部の第１領域Ｒ１の材料は、膜部６５の第１領域の周辺部の第２領域Ｒ２の材料とは異なっている。図では、斜線などを用いて膜の材料の違いを表現する。
【０１２７】
第２の実施形態の圧力センサ３１１の膜部６５以外の構造は、第１の実施形態の圧力センサ３１０の膜部６４以外の構造と同様である。第２の実施形態の圧力センサ３１１の膜部６５は、第１の実施形態の圧力センサ３１０の膜部６４に対応する。
【０１２８】
図１９は、第２の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的断面図である。  
なお、図１９においては、図を見やすくするため、絶縁部と導電部を省略して描いている。膜部６５の第１領域Ｒ１の材料は、膜部６５の第２領域Ｒ２の材料とは異なっている。
【０１２９】
圧力センサ３１１の製造工程において膜部６５に生じた応力が、製造後において残留することがある。この場合において、膜部６５の第１領域Ｒ１に残留した応力の値は、膜部６５の第２領域Ｒ２に残留した応力の値とは異なる。より具体的には、膜部６５の第１領域Ｒ１に残留した応力の値は、膜部６５の第２領域Ｒ２に残留した応力の値よりも相対的に引張である。ここで膜部の残留応力は、値「０（ゼロ）」を境に圧縮である場合には負の値を、引張りである場合には正の値を持つと定義される。第１領域Ｒ１に残留した応力の値が、第２領域Ｒ２に残留した応力の値より相対的に引張である状態とは、第１領域Ｒ１に残留した応力の値から第２領域Ｒ２に残留した応力の値を引いたとき解が正の値になる状態のことを示す。
【０１３０】
あるいは、膜部６５の第１領域Ｒ１のヤング率は、膜部６５の第２領域Ｒ２のヤング率とは異なる。より具体的には、膜部６５の第１領域Ｒ１のヤング率は、膜部６５の第２領域Ｒ２のヤング率よりも大きい。
【０１３１】
膜部６５の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上、３μｍ以下とすることができる。この場合、好ましくは、膜部６５の厚みは、２００ｎｍ以上、１．５μｍ以下とすることができる。図１８に示したように、膜部６５の平面形状が円の場合には、膜部６５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、膜部６５の直径寸法は、６０μｍ以上、６００μｍ以下とすることができる。膜部６５の平面形状が正方形の場合には、膜部６５の一辺の長さは、例えば１μｍ以上、６５０μｍ以下とすることができる。この場合、好ましくは、５０μｍ以上、５５０μｍ以下とすることができる。膜部６５の平面形状が長方形の場合には、膜部６５の短辺の長さは、例えば１μｍ以上、５００μｍ以下とすることができる。この場合、好ましくは、５０μｍ以上、４００μｍ以下とすることができる。
【０１３２】
図５（ａ）〜図５（ｄ）に関して前述した膜部６４と同様に、実施形態の膜部６５は、円形を有する場合もあれば、楕円形有する場合もあれば、正方形を有する場合もあれば、長方形を有する場合もある。膜部６５が正方形あるいは長方形の形状を持つ場合、角が鋭利になっている場合もあれば、カーブを有する場合もある。膜部６５の第１領域Ｒ１の形状は、膜部６５の形状に等しい場合が好ましいが、膜部６５の形状とは異なった形状を持つ場合もある。
【０１３３】
実施形態の圧力センサ３１１の作用は、図１０に関して前述した通りである。このとき、第２の実施形態の圧力センサ３１１の膜部６５は、第１の実施形態の圧力センサ３１０の膜部６４に対応する。
【０１３４】
図２０は、第２の実施形態の圧力センサの作用を例示する模式断面図である。  
図２０は、図１８のＡ１−Ａ２線断面図である。  
膜部６５の端は支持部７１と接合しているため、図２０のように、膜部６５の中心付近が凸状になるように外部圧力８０が印加された場合、膜部端に配置された歪検知素子５０には歪８１により圧縮の応力が加わる。膜部６５が凹状になるように外部圧力８０が印加された場合、膜部端に配置された歪検知素子５０には引張の応力が加わる。
【０１３５】
歪８１が大きいほど、歪検知素子５０の電気抵抗の変化は大きくなる。そのため、圧力センサ３１１の感度を高めるためには、膜部６５に外部圧力８０に対して大きな歪８１が発生する形状を持たせればよい。膜部６５の第１領域Ｒ１のヤング率は、膜部６５の第２領域Ｒ２のヤング率よりも大きい。あるいは、膜部６５の第１領域Ｒ１に残留した応力の値は、膜部６５の第２領域Ｒ２に残留した応力の値よりも大きい。そのため、第１領域Ｒ１では歪が発生しにくく、歪は歪検知素子５０の配置された支持部７１端付近に集中する。結果、膜部６５の第１領域Ｒ１と膜部６５の第２領域Ｒ２との間にヤング率の差がない場合に比べ、歪８１の大きさは大きくなる。あるいは、膜部６５の第１領域Ｒ１に残留した応力の値と、膜部６５の第２領域Ｒ２に残留した応力の値と、の間に差がない場合に比べ、歪８１の大きさは大きくなる。
【０１３６】
図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、第２の実施形態の圧力センサの膜部が外側に向けて凸状に撓んだ場合の膜部の変位を表した模式図である。  
図２１は、図１８のＡ１−Ａ２線断面図である。  
図２１（ｂ）は、膜部６５全体の面積に対する膜部６５の第１領域Ｒ１の面積の割合が、図２１（ａ）に比べて大きい場合を示している。また、第１領域Ｒ１が第２領域Ｒ２に比べ歪にくいことを簡単に表すため図の第１領域Ｒ１は歪まずに平らな状態で描いてある。さらに、膜部６５中心の初期状態からの変位Ｌは、図２１（ａ）と図２１（ｂ）との間でわずかに差が生じるのだが、図２１（ａ）および図２１（ｂ）では、簡単のため等しいものとして描いてある。
【０１３７】
図２１（ａ）と図２１（ｂ）とを比較すると、図２１（ｂ）の方が歪検知素子５０の配置された位置での膜（この例では膜部６５の第２領域Ｒ２）の曲率が大きい。これは、図２１（ｂ）の方が図２１（ａ）の場合より膜部６５の歪によって発生する歪８１が大きい事を示している。そのため、膜部６５に外部圧力８０の加わっていないときの、膜部６５の重心から膜部６５の第１領域Ｒ１と膜部６５の第２領域Ｒ２との間の境界６５ｃまでの距離ａと、膜部６５の重心から最も近い支持部７１の端までの距離ｂと、の比（ａ／ｂ）は、０．５以上０．９７以下とすることができる。この場合、好ましくは０．６以上０．９３以下とすることができる。
【０１３８】
第２の実施形態の歪検知素子５０の配置位置は、第１の実施形態の歪検知素子５０の配置位置と同様である。つまり、第２の実施形態の歪検知素子５０の配置位置は、図１２および図１３に関して前述した通りである。このとき、第２の実施形態の圧力センサ３１１の膜部６５は、第１の実施形態の圧力センサ３１０の膜部６４に対応する。
【０１３９】
（第２の実施形態の製造プロセス）
次に、第２の実施形態の圧力センサの製造方法について説明する。  
図２２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である。  
図２３（ａ）〜図２３（ｄ）は、イオン注入法を用いて膜部を形成する模式的断面図である。  
図２４（ａ）〜図２４（ｄ）は、成膜を複数回に分けて膜部を形成する模式的工程図である。
【０１４０】
図２２および図２３（ａ）に示すように、膜部６５となる膜６５０を形成する（ステップＳ２０１）。基部７１となる基板７１０上に膜６５０を形成する。基板７１０には、例えば、シリコン基板が用いられる。図１４で示したステップＳ１０３〜Ｓ１０７の製造プロセスは、第２の実施形態の場合でも共通である（ステップＳ２０３〜Ｓ２０７）。
【０１４１】
次に、図２２および図２３（ａ）〜図２４（ｄ）に示すように、空洞部７０、膜部６５を形成する（ステップＳ２０９）。また、図には簡単のため、第１配線５１１、第２配線５１２および検知素子５０は省略し、膜部６５となる膜６５０と基部７１０を表示する。
【０１４２】
図２３（ａ）は、膜６５０にイオン注入法によりイオンＲ３を注入する工程を示した模式的断面図である。  
このとき、イオンＲ３は、プロセス終了後、膜部６５の第１領域Ｒ１となる領域に注入される。Ｒ３イオンの注入の結果、膜６５０は図２３（ｂ）に示す、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２に分かれる。
【０１４３】
図２３（ｃ）は、基部７１０の膜６５０面とは異なる面にマスク６５１ａを作成した模式的断面図である。  
マスク６５１ａを作成した面からエッチングを行う。  
図２３（ｄ）は、膜６５０が露出するまでエッチングを行った場合の模式的断面図である。  
エッチングにより空洞部７０と支持部７１が形成される。また、エッチングにより露出した膜６５０が膜部６５となる。  
図２３（ａ）〜（ｄ）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。
【０１４４】
イオンＲ３の注入される部分は、図２３（ａ）や前述のように、プロセス終了後に第１領域Ｒ１となる領域に注入される場合もあれば、プロセス終了後に第２領域Ｒ２となる部分に注入される場合もある。
【０１４５】
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。
【０１４６】
膜に残留した応力の大きさは、第１領域Ｒ１の方が第２領域Ｒ２より大きいことが好ましい。膜にイオン注入を行うことで膜の体積が収縮した場合、膜には引張の残留応力が加わる。逆に膜の体積が膨張した場合、膜には圧縮の残留応力が加わる。そのため、例えばＳｉを含む膜を膜６５０に使う場合、第１領域Ｒ１に注入されるイオンＲ３としては、一般的に例えば、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）及びアルミニウム（Ａｌ）の少なくともいずれかが用いられる。この場合、シリコンに荷電子数の近いホウ素を用いることが望ましい。第２領域Ｒ２に注入されるイオンＲ３としては、例えばリン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｃｕ（銅）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）及びヒ素（Ａｓ）の少なくともいずれかが用いられる。この場合、シリコンに荷電子数の近いリンやヒ素を用いることが望ましい。ただし、イオンを注入することによる、膜の残留応力の変化値は、同一イオンの場合でも、イオンの打ち込みエネルギーを調節することで正（引張）になる場合と負（圧縮）になる場合とがある。そのため、第１領域Ｒ１に注入するイオンが第２領域Ｒ２に注入される場合もある。
【０１４７】
イオン注入法による膜の物理量の変化としては、膜に残留する応力以外に、膜のヤング率がある。そのため、第１領域Ｒ１のヤング率の大きさを第２領域Ｒ２のヤング率より大きくする目的でイオン注入法を利用する場合もある。
【０１４８】
図２４（ａ）は、基板７１０上に第１領域Ｒ１となる部分以外にマスク６５１ｂを作成した模式的断面図である。  
図２４（ｂ）は、図２４（ａ）のマスク６５１ｂの存在する面に第１領域Ｒ１となる膜を成膜し、マスク６５１ｂを取り去った後の模式的断面図である。  
膜はマスク６５１ｂの存在したかった部分にのみ成膜されるため、図のように第１領域Ｒ１が形成される。
【０１４９】
図２４（ｃ）は、第１領域Ｒ１上にマスク６５１ｃを成膜した場合の模式的断面図である。  
図２４（ｄ）は、図２４（ｃ）のマスク６５１ｃの存在する面に第２領域Ｒ２となる膜を成膜し、マスク６５１ｃを取り去った後の模式的断面図である。  
膜はマスク６５１ｃの存在しなかった部分にのみ成膜されるため、図のように第２領域Ｒ２が形成される。  
図２４（ａ）〜（ｄ）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。
【０１５０】
第１領域Ｒ１の膜のように、基板全体ではなく基板上一部に膜を形成するには図２４（ａ）〜図２４（ｂ）のようにマスクを形成する際、膜を形成したい部分のみマスクで覆わない方法と、図１７（ａ）〜図１７（ｂ）のように基板全体に膜を成膜したのち必要ない部分をエッチングにより取り去る方法と、がある。  
膜部の製造プロセスにおいて技術的に可能な範囲でどちらの方法を用いてもよい。これは、他の実施形態においても共通である。
【０１５１】
図２４（ａ）〜図２４（ｃ）の方法で第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２を形成したのち、膜部６５、支柱部７１、空間部７０を形成する方法は、図２３（ｂ）〜図２３（ｃ）と同様の方法が用いられる。
【０１５２】
膜部６５の第１領域Ｒ１と膜部６５の第２領域Ｒ２との膜の組み合わせとしては、金属膜（第１領域）と絶縁体膜、又は半導体膜（第２領域）がある。このとき、金属膜は、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミ（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、などの材料を用いて形成することができる。絶縁体膜、半導体膜は、例えばシリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン、窒化シリコンなどの材料を用いて形成することができる。この組み合わせをもちいる際、第１領域Ｒ１の膜として金属ではないがアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を利用する場合もある。
【０１５３】
そのほかの組み合わせとしては、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２で膜を構成する原子の組成は同じだが、組成比が異なる膜の組み合わせがある。例えば、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を利用する場合、第２領域Ｒ２の膜の方が第１領域Ｒ１の膜に比べて窒素（Ｎ）リッチになっている（Ｎリッチ＝圧縮膜＝第２領域）。
【０１５４】
そのほかの組み合わせ（第１の組み合わせ）としては、第１領域Ｒ１の不純物の混ざっていないピュアな膜と、第２領域Ｒ２の第１領域Ｒ１で利用した膜に不純物を混ぜた膜と、の組み合わせがある。このときピュアな膜の例としては例えばシリコンが挙げられ、不純物としては第２領域Ｒ２に注入される前述したイオンの元素のうちの少なくともいずれかが用いられる。
【０１５５】
そのほかの組み合わせ（第２の組み合わせ）としては、第２領域Ｒ２の不純物の混ざっていないピュアな膜と、第１領域Ｒ１の第２領域Ｒ２で利用した膜に不純物を混ぜた膜と、の組み合わせがある。このときピュアな膜の例としては例えばシリコンが挙げられ、不純物としては第１領域Ｒ１に注入される前述したイオンの元素のうちの少なくともいずれかが用いられる。
【０１５６】
そのほかの組み合わせとしては、第２領域Ｒ２に前述した第１の組み合わせで第２領域Ｒ２に利用した不純物を含む膜と、第１領域Ｒ１に前述した第２の組み合わせで第１領域Ｒ１に利用した不純物を含む膜と、の組み合わせがある。
【０１５７】
（第３の実施形態）
図２５は、第３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２５においては、図を見やすくするために、絶縁部分を省略し、主に導電部を描いている。また、図を見やすくするため、歪検知素子５０のうち一部のものを描いている。さらに、後述のように、膜部６６の中心部６６ｍ（図２６（ａ）〜図２６（ｃ）参照）の厚さは、膜部６６の周辺部６６ｎ（図２６（ａ）〜図２６（ｃ）参照）の厚さとは異なる。また、第２膜６６ｂに残留した応力の値は、第１膜６６ａに残留した応力の値より相対的に引張である。また、第２膜６６ｂのヤング率は、第１膜６６ａのヤング率よりも大きい。図２５では、見やすくするために、斜線などを用いてそれらの違いや差を表現する。
【０１５８】
第３の実施形態の圧力センサ３１２の膜部６６以外の構造は、第１の実施形態の圧力センサ３１０の膜部６４以外の構造と同様である。第３の実施形態の圧力センサ３１２の膜部６６は、第１の実施形態の圧力センサ３１０の膜部６４に対応する。
【０１５９】
図２６（ａ）〜図２６（ｃ）は、第３の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的断面図である。  
図２６（ａ）〜図２６（ｃ）は、図２５のＡ１−Ａ２線断面図である。  
なお、図２６（ａ）〜図２６（ｃ）においては、図を見やすくするため、絶縁部と導電部を省略して描いている。膜部６６の凸形状は、図２６（ａ）のように空洞部７０側に存在する場合もあれば、図２６（ｂ）のように空洞部７０とは膜部６６を挟んで反対側に存在する場合もあれば、図２６（ｃ）のように空洞部７０側および空洞部７０とは反対側の両側に存在する場合もある。
【０１６０】
膜部６６は、第１膜６６ａと、第２膜６６ｂと、を含む。第１膜６６ａは、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２と、を有する。第１領域Ｒ１は、膜部６６の中心部６６ｍに位置する。第２領域Ｒ２は、膜部６６の周辺部６６ｎ（第１領域Ｒ１の周辺部）に位置する。第２膜６６ｂは、第１領域Ｒ１に設けられる。第２膜６６ｂには、複数の膜が成膜される場合もある。膜部６６の中心部６６ｍ（第１膜６６ａの第１領域Ｒ１と第２膜６６ｂとを合わせた部分）の厚さは、膜部６６の周辺部６６ｎ（第１膜６６ａの第２領域Ｒ２の部分）の厚さよりも厚い。
【０１６１】
圧力センサ３１１の製造工程において膜部６６に生じた応力が、製造後において残留することがある。この場合において、第２膜６６ｂに残留した応力の値は、第１膜６６ａに残留した応力の値とは異なる。より具体的には、第２膜６６ｂに残留した応力の値は、第１膜６６ａに残留した応力の値よりも大きい。ここで、膜部の残留応力は、値「０（ゼロ）」を境に、負の値を持つ場合には圧縮となり、正の値を持つ場合には引張りとなる。  
あるいは、第２膜６６ｂのヤング率は、第１膜６６ａのヤング率とは異なる。より具体的には、第２膜６６ｂのヤング率は、第１膜６６ａのヤング率よりも大きい。
【０１６２】
膜部６６の周辺部６６ｎの厚さｔ１（言い換えれば、第１膜６６ａの厚さｔ１）に対する対する膜部６６の中心部６６ｍの厚さ（言い換えれば、第１膜６６ａの厚さｔ１と第２膜６６ｂの厚さｔ２（図２６（ｃ）の場合にはｔ２１＋ｔ２２）との合計の厚さ）は、例えば１．１倍以上、４倍以下とすることができる。この場合、好ましくは１．５倍以上、３倍以下とすることができる。膜部６６の中心部６６ｍの厚さと、膜部６６の周辺部６６ｎの厚さと、の間の関係を上記の範囲に収めることで、中心部６６ｍと周辺部６６ｎで膜厚差を持たせたことによる、後述のセンサの成功向上効果が十分に得られ、なおかつ圧力センサ３１２が加速された場合に発生するセンサのノイズを抑えることができる。
【０１６３】
図２７（ａ）〜図２８（ｃ）は、第３の実施形態に係る膜部の形状を例示する模式的断面図である。  
膜部６６の第２膜６６ｂは、図２６（ａ）〜図２６（ｃ）のように、膜部６６の第１膜６６ａとステップ状に接合されている場合もあれば、図２７（ａ）〜図２７（ｃ）のように、膜部６６の第１膜６６ａとチルトをつけて接合されている場合もある。また、膜部６６の第２膜６６ｂは、図２８（ａ）〜図２８（ｃ）のように、膜部６６の第１膜６６ａと曲率を持ってなだらかに接合されている場合もある。膜部６６が図２７（ａ）〜図２８（ｃ）のような形状を持つ場合、第１膜６６ａの第１領域Ｒ１と、第１膜６６ａの第２領域Ｒ２と、の間の境界は、膜部６６の最大の厚さと、膜部６６の最小の厚さと、の間の差ΔＴ（図２７（ｃ）および図２８（ｃ）の場合には、差ΔＴ１＋Ｔ２）が半分になる部分（境界６６ｃ）と定義される。
【０１６４】
膜部６６の第１膜６６ａの厚みは、例えば、５０ｎｍ以上、３μｍ以下とすることができる。この場合、好ましくは、２００μｍ以上、１．５μｍ以下とすることができる。図２５に例示したように、膜部６６の平面形状が円の場合には、膜部６６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。膜部６６の平面形状が正方形の場合には、膜部６６の一辺の長さは、例えば１μｍ以上、６５０μｍ以下とすることができる。この場合、好ましくは、５０μｍ以上、５５０μｍ以下とすることができる。膜部６６の平面形状が長方形の場合には、膜部６６の短辺の長さは、例えば１μｍ以上、５００μｍ以下とすることができる。この場合、好ましくは、５０μｍ以上、４００μｍ以下とすることができる。
【０１６５】
図５（ａ）〜図５（ｄ）に関して前述した膜部６４と同様に、実施形態の膜部６６は、円形を有する場合もあれば、楕円形有する場合もあれば、正方形を有する場合もあれば、長方形を有する場合もある。膜部６６が正方形あるいは長方形の形状を持つ場合、角が鋭利になっている場合もあれば、カーブを有する場合もある。膜部６６の第１領域Ｒ１の形状は、膜部６６の形状に等しい場合が好ましいが、膜部６６の形状とは異なった形状を持つ場合もある。
【０１６６】
実施形態の圧力センサ３１２の作用は、図１０に関して前述した通りである。このとき、第３の実施形態の圧力センサ３１２の膜部６６は、第１の実施形態の圧力センサ３１０の膜部６４に対応する。
【０１６７】
図２９は、第３の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２９は、図２５のＡ１−Ａ２線断面図である。  
膜部６６の端は支持部７１と接合しているため、図２９のように、膜部６６の中心付近が凸状になるように外部圧力８０が印加された場合、膜部端に配置された歪検知素子５０には歪８１により圧縮の応力が加わる。膜部６６が凹状になるように外部圧力８０が印加された場合、膜部端に配置された歪検知素子５０には引張の応力が加わる。
【０１６８】
歪８１が大きいほど、歪検知素子５０の電気抵抗の変化は大きくなる。そのため、圧力センサ３１２の感度を高めるためには、膜部６６に外部圧力８０に対して大きな歪８１が発生する形状を持たせればよい。膜部６６の中心部６６ｍの厚さは、膜部６６の周辺部６６ｎの厚さよりも厚い。膜部６６の第２膜６６ｂに残留した応力の値は、膜部６６の第１膜６６ａに残留した応力の値よりも大きい。または、膜部６６の第２膜６６ｂのヤング率は、膜部６６の第１膜６６ａのヤング率よりも大きい。そのため、中心部６６ｍおよび第２膜６６ｂでは歪が発生しにくく、歪は歪検知素子５０の配置された支持部７１端付付近に集中する。結果、膜部６６の中心部６６ｍと膜部６６の周辺部６６ｎとの間に厚さの差がない場合、あるいは第１膜６６ａと第２膜６６ｂとの間にヤング率または残留応力の差がない場合に比べ、歪８１の大きさは大きくなる。
【０１６９】
図３０（ａ）および図３０（ｂ）は、第３の実施形態の圧力センサの膜部が外側に向けて凸状に撓んだ場合の膜の変位を表した模式的断面図である。  
図３０（ａ）および図３０（ｂ）は、図２５のＡ１−Ａ２線断面図である。  
図３０（ｂ）は、膜部６６全体の面積に対する膜部６６の第２膜６６ｂの面積の割合が、図３０（ａ）に比べて大きい場合を示している。言い換えれば、図３０（ｂ）は、第１膜６６ａ全体の面積に対する第１領域Ｒ１の面積の割合が、図３０（ａ）に比べて大きい場合を示している。また、中心部６６ｍが周辺部６６ｎに比べ歪にくいこと、あるいは第２膜６６ｂが第１膜６６ａに比べ歪にくいことを簡単に表すため図の中心部６６ｍは歪まずに平らな状態で描いてある。さらに、膜部６６中心の初期状態からの変位Ｌは、図３０（ａ）と図３０（ｂ）の間でわずかに差が生じるのだが、図３０（ａ）および図３０（ｂ）では、簡単のため等しいものとして描いてある。
【０１７０】
図３０（ａ）と図３０（ｂ）とを比較すると、図３０（ｂ）の方が歪検知素子５０の配置された位置での膜（この例では第１膜６６ａの第２領域Ｒ２）の曲率が大きい。これは、図３０（ｂ）の方が図３０（ａ）の場合より膜部６６の歪によって発生する歪８１が大きい事を示している。そのため、膜部６６に外部圧力８０の加わっていないときの、膜部６６の重心から第１膜６６ａの第１領域Ｒ１と第１膜６６ａの第２領域Ｒ２との間の境界６６ｃまでの距離ａと、膜部６６の重心から最も近い支持部７１の端までの距離ｂと、の比（ａ／ｂ）は、０．５以上０．９７以下とすることができる。この場合、好ましくは０．６以上０．９５以下とすることができる。
【０１７１】
第３の実施形態の歪検知素子５０の配置位置は、第１の実施形態の歪検知素子５０の配置位置と同様である。つまり、第３の実施形態の歪検知素子５０の配置位置は、図１２および図１３に関して前述した通りである。このとき、第３の実施形態の圧力センサ３１２の膜部６６は、第１の実施形態の圧力センサ３１０の膜部６４に対応する。
【０１７２】
（第３の実施形態の製造プロセス）
第３の実施形態の圧力センサ３１２は、形状の特徴上、第１の実施形態の圧力センサ３１０の製造プロセスと同じプロセスで製造が可能である。このとき図１６（ａ）〜図１７（ｄ）の膜部６４、膜６４ａ、膜６４ｂは、膜部６６、膜６６ａ、膜６６ｂにそれぞれ対応する。
【０１７３】
膜部６６の膜６６ａと膜部６６の膜６６ｂとの組み合わせとしては、前述した圧力センサ３１１の膜部６５の第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との膜の組み合わせがある。このとき、膜部６６の膜６６ｂは、膜部６５の第１領域Ｒ１の膜に対応する。膜部６６の膜６６ａは、膜部６５の第２領域Ｒ２の膜に対応する。
【０１７４】
（第４の実施形態）
図３１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３１に示すように、マイクロフォン４１０は、前述した各実施形態に係る任意の圧力センサ（例えば、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４１０について例示をする。
【０１７５】
マイクロフォン４１０は、携帯情報端末４２０の端部に組み込まれている。マイクロフォン４１０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４２０の表示部４２１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４１０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。
【０１７６】
なお、マイクロフォン４１０が携帯情報端末４２０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４１０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。
【０１７７】
（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３２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４３０は、プリント基板４３１と、カバー４３３と、圧力センサ３１０と、を含む。プリント基板４３１は、例えばアンプなどの回路を含む。カバー４３３には、アコースティックホール４３５が設けられる。音４３９は、アコースティックホール４３５を通って、カバー４３３の内部に進入する。
【０１７８】
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。
【０１７９】
音響マイク４３０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４３０が得られる。例えば、圧力センサ３１０をプリント基板４３１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４３１の上にカバー４３３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。
【０１８０】
（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３３（ａ）及び図３３（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３３（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３３（ｂ）は、図３３（ａ）のＨ１−Ｈ２線断面図である。
【０１８１】
実施形態においては、圧力センサ３１０は、血圧センサ４４０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。
【０１８２】
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４４１の上の皮膚４４３に押し当てることで、血圧センサ４４０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。
【０１８３】
（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３４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４５０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４５０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。
【０１８４】
例えば、タッチパネル４５０は、複数の第１配線４５１と、複数の第２配線４５２と、複数の圧力センサ３１０と、制御部４５３と、を含む。
【０１８５】
この例では、複数の第１配線４５１は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の第１配線４５１のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って延びる。複数の第２配線４５２は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２配線４５２のそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って延びる。
【０１８６】
複数の圧力センサ３１０のそれぞれは、複数の第１配線４５１と複数の第２配線４５２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４５１と第２配線４５２とが交差する位置及びその周辺の領域を含む。
【０１８７】
複数の圧力センサ３１０のそれぞれの一端３５１は、複数の第１配線４５１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３５２は、複数の第２配線４５２のそれぞれと接続される。
【０１８８】
制御部４５３は、複数の第１配線４５１と複数の第２配線４５２とに接続される。  
例えば、制御部４５３は、複数の第１配線４５１に接続された第１配線用回路４５３ａと、複数の第２配線４５２に接続された第２配線用回路４５３ｂと、第１配線用回路４５３ａと第２配線用回路４５３ｂとに接続された制御回路４５５と、を含む。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
実施形態によれば、高感度の歪検知素子、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提供することができる。
【０１９２】
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、歪検知素子、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、歪検知素子、第１磁性層、第２磁性層、中間層およびバイアス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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
その他、本発明の実施の形態として上述した歪検知素子、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歪検知素子、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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
［その他の実施の形態］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、下記の様な態様によっても実施することが可能である。
【０１９８】
［態様１］
支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部であって、中心部に位置する第１領域と前記第１領域の周辺部に位置する第２領域とを有する第１膜と、前記第１領域に設けられた第２膜と、を含む膜部と、
前記第２領域のうちの一部に設けられた歪検知素子であって、
前記第２領域の変形に応じて磁化が変化する第１磁性層と、
第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、
を含む歪検知素子と、
を備えた圧力センサ。
【０１９９】
［態様２］
前記第２膜は、前記第１膜と一体成形された態様１記載の圧力センサ。
【０２００】
［態様３］
前記第１領域における前記第１膜の膜厚と前記第２膜の膜厚との和ａと、前記第２領域の膜厚ｂと、の比率（ａ／ｂ）は、１．１以上、４以下である態様１記載の圧力センサ。
【０２０１】
［態様４］
前記第２膜の材料は、前記第１膜の材料とは異なる態様１記載の圧力センサ。
【０２０２】
［態様５］
前記第２膜のヤング率は、前記第１膜のヤング率よりも大きい態様１記載の圧力センサ。
【０２０３】
［態様６］
前記第２膜に残留した応力の値は、前記第１膜に残留した応力の値よりも相対的に引張である態様１記載の圧力センサ。
【０２０４】
［態様７］
前記第１膜は、半導体、絶縁体、酸化物または窒化物からなる群から選択される少なくとも一つの材料を含む態様１〜６いずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２０５】
［態様８］
前記第１膜は、シリコン、酸化シリコンまたは窒化シリコンからなる群より選択される少なくとも一つの材料を含む態様１〜７いずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２０６】
［態様９］
前記第２膜は金属を含む態様１〜６いずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２０７】
［態様１０］
前記第２膜は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、からなる群より選択される少なくとも一つの金属を含む態様１〜６、９のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２０８】
［態様１１］
前記第２膜は、アモルファスシリコン含む態様１〜６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２０９】
［態様１２］
前記第２膜は、前記第１膜に不純物を添加した膜を含む態様１〜６いずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２１０】
［態様１３］
前記第１膜はシリコン（Ｓｉ）を含み、前記第２膜は水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される少なくとも一つの不純物が添加されたシリコン（Ｓｉ）を含む態様１〜６、１２のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２１１】
［態様１４］
前記第１膜は、前記第２膜に不純物を添加した膜を含む態様１〜６いずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２１２】
［態様１５］
前記第２膜はシリコン（Ｓｉ）を含み、前記第１膜は、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｃｕ（銅）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）及びヒ素（Ａｓ）からなる群より選択される少なくとも一つの不純物が添加されたシリコン（Ｓｉ）を含む態様１〜６、１４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２１３】
［態様１６］
前記第１膜は、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｃｕ（銅）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）及びヒ素（Ａｓ）からなる群より選択される少なくとも一つの不純物が添加されたシリコン（Ｓｉ）を含み、前記第２膜は、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される少なくとも一つの不純物が添加されたシリコン（Ｓｉ）を含む態様１〜６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２１４】
［態様１７］
前記第１膜および第２膜は窒化シリコン（Ｓｉ-Ｎ）を含み、前記第２膜に含まれる窒素の含有量は前記第１膜に含まれる窒化の含有量よりも少ない態様１〜６に記載の圧力センサ。
【０２１５】
［態様１８］
支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部であって、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有し、前記第１領域の材料が前記第２領域の材料とは異なる膜部と、
前記第２領域のうちの一部に設けられた歪検知素子であって、
前記第２領域の変形に応じて磁化が変化する第１磁性層と、
第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、
を含む歪検知素子と、
を備えた圧力センサ。
【０２１６】
［態様１９］
支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部であって、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有し、前記第１領域のヤング率が前記第２領域のヤング率よりも大きい膜部と、
前記第２領域のうちの一部に設けられた歪検知素子であって、
前記第２領域の変形に応じて磁化が変化する第１磁性層と、
第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、
を含む歪検知素子と、
を備えた圧力センサ。
【０２１７】
［態様２０］
支持部と、
前記支持部に支持され変形可能な膜部であって、中心部に位置する第１領域と、前記第１領域の周辺部に位置する第２領域と、を有し、前記第１領域に残留する応力の値が前記第２領域に残留した応力の値よりも相対的に引張である膜部と、
前記第２領域のうちの一部に設けられた歪検知素子であって、
前記第２領域の変形に応じて磁化が変化する第１磁性層と、
第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、
を含む歪検知素子と、
を備えた圧力センサ。
【０２１８】
［態様２１］
前記第１領域中心から、前記第１領域と前記第２領域との間の境界までの距離ｃと、前記第１領域中心から最も近い前記支持部までの距離ｄと、の比（ｃ/ｄ）は０．５以上、０．９７以下である態様１〜２０いずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２１９】
［態様２２］
前記歪検知素子は、前記第１領域と前記第２領域との間の境界と前記境界から最短距離の前記支持部の端部とを結ぶ直線の中点と、前記端部と、の間に配置される態様１〜２１のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２２０】
［態様２３］
前記第２領域の前記膜部は、半導体、絶縁体、酸化物または窒化物からなる群から選択される少なくとも一つの材料を含む態様１８〜２２のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２２１】
［態様２４］
前記第２領域の前記膜部は、シリコン、酸化シリコンまたは窒化シリコンからなる群より選択される少なくとも一つの材料を含む態様１８〜２３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２２２】
［態様２５］
前記第１領域の前記膜部は金属を含む態様１８〜２２いずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２２３】
［態様２６］
前記第１領域の前記膜部は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、からなる群より選択される少なくとも一つの金属を含む態様１８〜２２、２５のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２２４】
［態様２７］
前記第１領域の前記膜部は、アモルファスシリコンを含む態様１８〜２２のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２２５】
［態様２８］
前記第１領域の前記膜部は、前記第２領域の前記膜部を構成する材料に不純物を添加した材料を含む態様１８〜２２のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２２６】
［態様２９］
前記第２領域の前記膜部はシリコン（Ｓｉ）を含み、前記第１領域の前記膜部は、水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される少なくとも一つの不純物が添加されたシリコン（Ｓｉ）を含む態様１８〜２２、２８のいずれか一つに記載の圧力センサ。
【０２２７】
［態様３０］
前記第２領域の前記膜部は、前記第１領域の前記膜部を構成する材料に不純物を添加した材料を含む態様１８〜２２のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２２８】
［態様３１］
前記第１領域の前記膜部はシリコン（Ｓｉ）を含み、前記第２領域の前記膜部は、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｃｕ（銅）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）及びヒ素（Ａｓ）からなる群より選択される少なくとも一つの不純物が添加されたシリコン（Ｓｉ）を含む態様１８〜２２、３０のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２２９】
［態様３２］
前記第１領域の前記膜部は水素（Ｈ）、ヘリウム（Ｈｅ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、フッ素（Ｆ）、ネオン（Ｎｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、マグネシウム（Ｍｇ）及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される少なくとも一つの不純物が添加されたシリコン（Ｓｉ）を含み、前記第２領域の前記膜部は、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、アルゴン（Ａｒ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｃｕ（銅）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）及びヒ素（Ａｓ）からなる群より選択される少なくとも一つの不純物が添加されたシリコン（Ｓｉ）を含む態様１８〜２２のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２３０】
［態様３３］
前記第１領域の前記膜部および前記第２領域の前記膜部は窒化シリコン（Ｓｉ-Ｎ）を含み、前記第１領域の前記膜部に含まれる窒素の含有量は第２領域の前記膜部に含まれる窒素の含有量よりも少ない態様１８〜２２いずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２３１】
［態様３４］
前記歪検知素子は、前記第１磁性層と前記膜部との間に設けられた電極をさらに含む態様１〜３３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２３２】
［態様３５］
前記歪検知素子を複数備えた態様１〜３４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【０２３３】
［態様３６］
態様１〜３４のいずれか１つに記載の圧力センサを備えたマイクロフォン。
【０２３４】
［態様３７］
態様１〜３４のいずれか１つに記載の圧力センサを備えた血圧センサ。
【０２３５】
［態様３８］
態様１〜３４のいずれか１つに記載の圧力センサを備えたタッチパネル。
【符号の説明】
【０２３６】
５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ…歪検知素子、  ５０ｇ…重心、  ５１…第１磁性層（磁化自由層）、  ５１ａ…第１磁化自由層、  ５１ｂ…第２磁化自由層、  ５１ｍ…磁化、  ５２…第２磁性層（第１磁化固定層）、  ５２ａ…下部第１磁化固定層、  ５２ｂ…上部第１磁化固定層、  ５２ｍ…磁化、  ５３…中間層、  ５３ａ…下部中間層、  ５３ｂ…上部中間層、  ５４…下地層、  ５５…ピニング層、  ５５ａ…下部ピニング層、  ５５ｂ…上部ピニング層、  ５６…第２磁化固定層、  ５６ａ…下部第２磁化固定層、  ５６ｂ…上部第２磁化固定層、  ５７…磁気結合層、  ５７ａ…下部磁気結合層、  ５７ｂ…上部磁気結合層、  ５８…キャップ層、  ６４…膜部、  ６４ａ…第１膜、  ６４ｂ…第２膜、  ６４ｃ…境界、  ６４ｄ…点、  ６４ｅ…中心点、  ６４ｆ…点、  ６４ｍ…中心部、  ６４ｎ…周辺部、  ６５…膜部、  ６５ｃ…境界、  ６６…膜部、  ６６ａ…第１膜、  ６６ｂ…第２膜、  ６６ｃ…境界、  ６６ｍ…中心部、  ６６ｎ…周辺部、  ７０…空洞部、  ７１…支持部、  ７２…センサ部、  ８０…外部圧力、  ８１…歪、  １１１…絶縁層、  １１３…ハードバイアス層、  ３１０…圧力センサ、  ３１０ｅ…検出要素、  ３１１、３１２…圧力センサ、  ３５１…一端、  ３５２…他端、  ４１０…マイクロフォン、  ４２０…携帯情報端末、  ４２１…表示部、  ４３０…音響マイク、  ４３１…プリント基板、  ４３３…カバー、  ４３５…アコースティックホール、  ４３９…音、  ４４０…血圧センサ、  ４４１…動脈血管、  ４４３…皮膚、  ４５０…タッチパネル、  ４５１…第１配線、  ４５２…第２配線、  ４５３…制御部、  ４５３ａ…第１配線用回路、  ４５３ｂ…第２配線用回路、  ４５５…制御回路、  ５１１…第１配線、  ５１１ａ…部分、  ５１２…第２配線、  ６４０…膜、  ６４１…膜、  ６４１ａ…マスク、  ６４１ｂ…マスク、  ６４１ｃ…マスク、  ６５０…膜、  ６５１ａ…マスク、  ６５１ｂ…マスク、  ６５１ｃ…マスク、  ７００…凸部、  ７１０…基板、  ８１０ａ、８１０ｂ…歪、  Ｅ１…下部電極、  Ｅ２…上部電極、  Ｒ１…第１領域、  Ｒ２…第２領域、  Ｒ３…イオン
【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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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