(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形可能な膜部と、
前記膜部に固定され、第１材料の第１磁性層と、第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間層と、を含む第１検知素子と、
前記膜部に固定され、前記第１材料とは異なる第２材料の第２磁性層と、第２対向磁性層と、前記第２磁性層と前記第２対向磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む第２検知素子と、
を備え、
前記第１磁性層の第１磁化、及び、前記第２磁性層の第２磁化は、前記膜部の変形に応じて変化する、センサ。
【請求項２】
変形可能な膜部と、
前記膜部に固定され、第１材料の第１磁性層と、第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間層と、を含む第１検知素子と、
前記膜部に固定され、前記第１材料とは異なる第２材料の第２磁性層と、第２対向磁性層と、前記第２磁性層と前記第２対向磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む第２検知素子と、
前記第１検知素子及び前記第２検知素子と接続された処理部と、
を備え、
前記第１磁性層の第１磁化、及び、前記第２磁性層の第２磁化は、前記膜部の変形に応じて変化し、
前記処理部は、前記第１検知素子から得られる第１信号に応じた第１出力信号を出力する第１動作と、前記第２検知素子から得られる第２信号に応じた第２出力信号を出力する第２動作と、を実施し、
前記処理部は、前記第１信号の第１振幅が前記第２信号の第２振幅よりも大きいときに前記第１動作を実施し、前記第２振幅が前記第１振幅よりも大きいときに、前記第２動作を実施する、センサ。
【請求項３】
前記第１磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つを第１濃度で含み、
前記第２磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの前記少なくとも１つを前記第１濃度とは異なる第２濃度で含む、請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記第１磁性層は、Ｆｅを含み、
前記第２磁性層は、Ｆｅを含み、
前記第２磁性層におけるＦｅの濃度は、前記第１磁性層におけるＦｅの濃度とは異なる、請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項５】
前記第１磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つと、Ｂと、を含み、
前記第２磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つと、Ｂと、を含み、
前記第２磁性層に含まれるＢの濃度は、前記第１磁性層に含まれるＢの濃度よりも低い、請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項６】
前記第１磁性層は、アモルファス領域を含み、
前記第２磁性層は、結晶領域を含む、請求項４または５に記載のセンサ。
【請求項７】
前記第１磁性層におけるＦｅの組成比は、６０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下であり、
前記第２磁性層におけるＦｅの組成比は、０ａｔ．％を超え６０ａｔ．％未満である、請求項１〜６のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項８】
前記第１磁性層におけるＢの組成比は、１０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下であり、
前記第２磁性層におけるＢの組成比は、０ａｔ．％を超え１０ａｔ．％未満である、請求項１〜６のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項９】
前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間の抵抗は、前記変形に応じて変化する、請求項１〜８のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１０】
前記第１検知素子は、前記膜部の外縁の第１部分に最近接し、
前記第２検知素子は、前記外縁の第２部分に最近接し、
前記第１検知素子と前記第１部分との間の第１間隔と、前記第２検知素子と前記第２部分との間の第２間隔と、の差は、前記第１間隔の０．２倍以下である、請求項１〜９のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１１】
変形可能な膜部と、
前記膜部に固定され、第１磁性層と、第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間層と、を含む第１検知素子と、
前記膜部に固定され、第２磁性層と、第２対向磁性層と、前記第２磁性層と前記第２対向磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む第２検知素子と、
前記第１検知素子及び前記第２検知素子と接続され、前記第１検知素子から得られる第１信号に応じた第１出力信号を出力する第１動作と、前記第２検知素子から得られる第２信号に応じた第２出力信号を出力する第２動作と、を実施する処理部と、
を備え、
前記処理部は、前記第１信号の第１振幅が前記第２信号の第２振幅よりも大きいときに前記第１動作を実施し、前記第２振幅が前記第１振幅よりも大きいときに、前記第２動作を実施する、センサ。
【請求項１２】
基板と、
カバーと、
をさらに備え、
前記膜部、前記第１検知素子及び前記第２検知素子は、前記基板と前記カバーとの間に配置された請求項１〜１１のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載のセンサを備えたマイクロフォン。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載のセンサを備えた血圧センサ。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載のセンサを備えたタッチパネル。
【請求項１６】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載のセンサを備えた情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、センサ、情報端末、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性層を用いた圧力センサが提案されている。圧力センサは、例えば、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルなどに応用される。圧力センサにおいて、広いダイナミックレンジが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−６１０５６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、ダイナミックレンジを拡大できるセンサ、情報端末、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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、圧力センサは、変形可能な膜部と、第１検知素子と、第２検知素子と、を含む。前記第１検知素子は、前記膜部に固定され、第１材料の第１磁性層と、第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間層と、を含む。前記第２検知素子は、前記膜部に固定され、前記第１材料とは異なる第２材料の第２磁性層と、第２対向磁性層と、前記第２磁性層と前記第２対向磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む。前記第１磁性層の第１磁化、及び、前記第２磁性層の第２磁化は、前記膜部の記変形に応じて変化する。
本発明の実施形態によれば、圧力センサは、変形可能な膜部と、第１検知素子と、第２検知素子と、処理部と、を含む。前記第１検知素子は、前記膜部に固定され、第１材料の第１磁性層と、第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間層と、を含む。前記第２検知素子は、前記膜部に固定され、前記第１材料とは異なる第２材料の第２磁性層と、第２対向磁性層と、前記第２磁性層と前記第２対向磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む。前記第１磁性層の第１磁化、及び、前記第２磁性層の第２磁化は、前記膜部の変形に応じて変化する。前記処理部は、前記第１検知素子から得られる第１信号に応じた第１出力信号を出力する第１動作と、前記第２検知素子から得られる第２信号に応じた第２出力信号を出力する第２動作と、を実施する。前記処理部は、前記第１信号の第１振幅が前記第２信号の第２振幅よりも大きいときに前記第１動作を実施し、前記第２振幅が前記第１振幅よりも大きいときに、前記第２動作を実施する。
本発明の実施形態によれば、圧力センサは、変形可能な膜部と、第１検知素子と、第２検知素子と、処理部と、を含む。前記第１検知素子は、 前記膜部に固定され、第１磁性層と、第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間層と、を含む。前記第２検知素子は、前記膜部に固定され、第２磁性層と、第２対向磁性層と、前記第２磁性層と前記第２対向磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む。前記処理部は、前記第１検知素子及び前記第２検知素子と接続され、前記第１検知素子から得られる第１信号に応じた第１出力信号を出力する第１動作と、前記第２検知素子から得られる第２信号に応じた第２出力信号を出力する第２動作と、を実施する。前記処理部は、前記第１信号の第１振幅が前記第２信号の第２振幅よりも大きいときに前記第１動作を実施し、前記第２振幅が前記第１振幅よりも大きいときに、前記第２動作を実施する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの特性を例示するグラフ図である。
【図５】第２の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）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。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
【図８】実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
【図９】実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
【図１０】実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
【図１１】実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
【図１２】実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
【図１３】実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
【図１４】実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
【図１５】第３の実施形態に係るマイクロフォンを例示する模式図である。
【図１６】第３の実施形態に係る別のマイクロフォンを例示する模式的断面図である。
【図１７】図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第４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１８】第５の実施形態に係るタッチパネルを例示する模式図である。
【図１９】圧力センサを例示する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、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。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（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。  
図１（ａ）は、斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）の矢印ＡＲから見た平面図である。図１（ｄ）は、圧力センサの一部を例示する断面図である。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、実施形態にかかる圧力センサ１１０は、膜部７０ｄと、第１検知素子５１と、第２検知素子５２と、を含む。
【００１０】
膜部７０ｄは、変形可能である。第１検知素子５１は、膜部７０ｄに固定されている。第２検知素子５２は、膜部７０ｄに固定されている。この例では、第１検知素子５１は、膜部７０ｄの第１位置（第１領域）に固定されている。第２検知素子５２は、膜部７０ｄの第２位置（第２領域）に固定されている。
【００１１】
第１検知素子５１は、膜部７０ｄの一部の上に設けられている。第２検知素子５２は、膜部７０ｄの別の一部の上に設けられている。
【００１２】
膜部７０ｄから第１検知素子５１に向かう方向をＺ軸方向とする。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軸方向およびＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１３】
この例では、複数の第１検知素子５１、及び、複数の第２検知素子５２が設けられる。この例では、複数の第１検知素子５１は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。この例では、複数の第２検知素子５２は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。例えば、第２検知素子５２は、第１検知素子と、Ｙ軸方向において並ぶ。例えば、複数の第１検知素子５１は、互いに直列に接続される。例えば、複数の第２検知素子５２は、互いに直列に接続される。実施形態において、第１検知素子５１の数は、任意である。第２検知素子５２の数は、任意である。
【００１４】
膜部７０ｄは、保持部７０ｓに保持される。膜部７０ｄは、外縁７０ｒを有する。保持部７０ｓは、外縁７０ｒを保持する。例えば、膜部７０ｄ及び保持部７０ｓとなる基板が設けられる。基板は、例えば、シリコン基板である。基板の一部が除去され、基板に空洞７０ｈが設けられる（図１（ｂ）参照）。基板のうちの薄い部分が膜部７０ｄとなる。基板のうちの厚い部分が保持部７０ｓとなる。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、第１検知素子５１は、第１材料の第１磁性層１１ａと、第１対向磁性層１１ｂと、第１中間層１１ｃと、を含む。第１中間層１１ｃは、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂとの間に設けられる。第１対向磁性層１１ｂは、実質的にＺ軸方向に沿って、第１磁性層１１ａと離間する。この例では、第１磁性層１１ａと膜部７０ｄとの間に第１対向磁性層１１ｂが設けられる。実施形態において、第１対向磁性層１１ｂと膜部７０ｄとの間に第１磁性層１１ａが配置されても良い。
【００１６】
第２検知素子５２は、第２材料の第２磁性層１２ａと、第２対向磁性層１２ｂと、第２中間層１２ｃと、を含む。第２中間層１２ｃは、第２磁性層１２ａと第２対向磁性層１２ｂとの間に設けられる。第２対向磁性層１２ｂは、実質的にＺ軸方向に沿って、第２磁性層１２ａと離間する。この例では、第２磁性層１２ａと膜部７０ｄとの間に第２対向磁性層１２ｂが設けられる。実施形態において、第２対向磁性層１２ｂと膜部７０ｄとの間に第２磁性層１２ａが配置されても良い。
【００１７】
第１磁性層１１ａの磁化（第１磁化）は、膜部７０ｄの変形に応じて変化する。第２磁性層１２ａの磁化（第２磁化）は、膜部７０ｄの変形に応じて変化する。第１磁性層１１ａは、例えば、磁化自由層である。第２磁性層１２ａは、例えば、磁化自由層である。
【００１８】
例えば、第１対向磁性層１１ｂの磁化は、第１磁性層１１ａの第１磁化に比べて変化し難い。第１対向磁性層１１ｂは、例えば、磁化固定層（例えば参照層）である。例えば、第２対向磁性層１２ｂの磁化は、第２磁性層１２ａの第２磁化に比べて変化し難い。第２対向磁性層１２ｂは、例えば、磁化固定層（例えば参照層）である。
【００１９】
例えば、膜部７０ｄに圧力（検知すべき圧力）が加わる。これにより、検知素子の磁性層に歪が生じる。歪は例えば、異方性の歪である。この歪により、第１磁性層１１ａの第１磁化、及び、第２磁性層１２ａの第２磁化のそれぞれが変化する。この変化は、例えば、逆磁歪効果に基づく。これにより、第１磁性層１１ａの第１磁化の方向と、第１対向磁性層１１ｂの磁化の方向と、の間の角度が変化する。これにより、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂとの間の抵抗が、変化する。一方、第２磁性層１２ａの第２磁化の方向と、第２対向磁性層１２ｂの磁化の方向と、の間の角度が変化する。これにより、第２磁性層１２ａと第２対向磁性層１２ｂとの間の抵抗が、変化する。これらの抵抗の変化は、例えば、磁気抵抗効果（ＭＲ効果）に基づく。
【００２０】
すなわち、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂとの間の抵抗は、膜部７０ｄの変形に応じて変化する。第２磁性層１２ａの第２磁化の方向と、第２対向磁性層１２ｂの磁化の方向と、の間の角度が変化する。これらの抵抗の変化を検知することにより、膜部７０ｄに加えられた圧力が検知される。すなわち、検知対象の圧力が検知される。
【００２１】
実施形態において、第１対向磁性層１１ｂの磁化は、膜部７０ｄの変形に応じて変化してもよい。このときも、第１磁性層１１ａの第１磁化の方向と、第１対向磁性層１１ｂの磁化の方向と、の間の角度が変化する。実施形態において、第２対向磁性層１２ｂの磁化は、膜部７０ｄの変形に応じて変化してもよい。このときも、第２磁性層１２ａの第２磁化の方向と、第２対向磁性層１２ｂの磁化の方向と、の間の角度が変化する。
【００２２】
抵抗の変化は、例えば、検知素子に電流を流すことで検知される。
【００２３】
図１（ｂ）に例示するように、例えば、第１電極５８ａ及び第２電極５８ｂが設けられる。例えば、第１電極５８ａと第２電極５８ｂとの間に、第１磁性層１１ａ、第１対向磁性層１１ｂ及び第１中間層１１ｃが配置される。第１電極５８ａと第２電極５８ｂとの間に電圧を印加することで、第１検知素子５１の抵抗が検知される。
【００２４】
図１（ｄ）に例示するように、例えば、第３電極５８ｃ及び第４電極５８ｄが設けられる。例えば、第３電極５８ｃと第４電極５８ｄとの間に、第２磁性層１２ａ、第２対向磁性層１２ｂ及び第２中間層１２ｃが配置される。第３電極５８ｃと第４電極５８ｄとの間に電圧を印加することで、第２検知素子５２の抵抗が検知される。
【００２５】
図１（ｂ）に例示するように、この例では、第１電極５８ａと膜部７０ｄとの間に絶縁層５８ｉが設けられている。この絶縁層５８ｉは、例えば、第１電極５８ａと第２電極５８ｂとの間にも設けられる。絶縁層５８ｉは、例えば、第３電極５８ｃと第４電極５８ｄとの間にも設けられる。絶縁層５８ｉにより、電極どうしの電気的な絶縁が得られる。
【００２６】
図１（ｃ）に示すように、圧力センサ１１０は、処理部６８（例えば処理回路）をさらに含んでも良い。処理部６８は、第１検知素子５１及び第２検知素子５２と電気的に接続される。例えば、処理部６８は、第１電極５８ａ、第２電極５８ｂ、第３電極５８ｃ及び第４電極５８ｄと電気的に接続される。処理部６８は、第１検知素子５１から得られる信号（第１検知素子５１で生じる信号）に応じた信号を出力する。処理部６８は、第２検知素子５２から得られる信号（第２検知素子５２で生じる信号）に応じた信号を出力する。処理部６８は、検知素子に生じる抵抗の変化に対応する信号を出力する。処理部６８で得られる信号は、検知すべき圧力に対応する。
【００２７】
図１（ｃ）に示すように、この例では、膜部７０ｄ（外縁７０ｒ）は、実質的に多角形（四角形、具体的には長方形）である。膜部７０ｄの外縁７０ｒは、第１辺７０ｓ１と、第２辺７０ｓ２と、第３辺７０ｓ３と、第４辺７０ｓ４と、を含む。
【００２８】
膜部７０ｄ（外縁７０ｒ）には、種々の形状が適用できる。膜部７０ｄ（外縁７０ｒ）は、例えば、略真円状でも良く、偏平円状（楕円状を含む）でも良く、略正方形状でも良く、長方形状でも良い。例えば、膜部７０ｄ（外縁７０ｒ）が略正方形状または略長方形状の場合は、４隅の部分（コーナ部）は、曲線状でも良い。
【００２９】
第１辺７０ｓ１は、第１方向（この例では、Ｘ軸方向）に延びる。第２辺７０ｓ２は、第２方向において第１辺７０ｓ１と離間する。第２方向は、第１方向と交差する。この例では、第２方向は、Ｙ軸方向である。第２辺７０ｓ１は、第１方向（Ｘ軸方向）に延びる。第３辺７０ｓ３は、第２方向（Ｙ軸方向）に延びる。第４辺７０ｓ４は、第１方向（Ｘ軸方向）において第３辺７０ｓ３と離間し、第２方向（Ｙ軸方向）に延びる。
【００３０】
この例では、第３辺７０ｓ３と第４辺７０ｓ４との間の第１方向に沿った距離は、第１辺７０ｓ１と第２辺７０ｓ２との間の第２方向に沿った距離よりも長い。膜部７０ｄは、実質的に長方形であり、第１辺７０ｓ１及び第２辺７０ｓ２は、長辺である。第３辺７０ｓ３及び第４辺７０ｓ４は、短辺である。
【００３１】
図１（ｃ）に例示するように、実施形態において、外縁７０ｒにおいて、辺と辺との間に曲線部分が設けられても良い。例えば、膜部７０ｄ（外縁７０ｒ）のコーナー部は、曲線状である。これにより、例えば、膜部７０ｄの強度が向上する。
【００３２】
膜部７０ｄに応力が加わったときに、膜部７０ｄの外縁７０ｒの近傍において、大きな歪（異方性歪）が生じる。検知素子を膜部７０ｄの外縁７０ｒの近傍に配置することで、大きな歪が検知素子に加わり、高い感度が得られる。特に、膜部７０ｄの一方の長さが別の方向に長さよりも長いとき（すなわち、形状に異方性がある場合）、外縁７０ｒの内の長軸に沿った部分で、特に大きな歪が生じる。このため、外縁７０ｒの長辺に沿った部分に検知素子を配置することで、特に高い感度が得られる。
【００３３】
この例では、複数の第１検知素子５１は、第１辺７０ｓ１に沿って並ぶ。複数の第２検知素子５２は、第２辺７０ｓ２に沿って並ぶ。膜部７０ｄの一方の長さが、膜部７０ｄの他方の長さより長いとき（形状に異方性がある場合）、膜部７０ｄが等方的な形状を有するときに比べて、膜部７０ｄの短軸側の端部付近で異方的な歪が生じる領域は、広い。
【００３４】
等方的な形状を有する膜部７０ｄの端部よりも、異方性形状を有する膜部７０ｄの短軸側の端部においては、広い領域で、大きな絶対値の異方歪が生じる。異方性形状を有する膜部７０ｄには、等方的な形状を有する膜部７０ｄよりも多くの検知素子を配置できる。配置する検知素子は、圧力に対して同様の（例えば同じ極性の）電気抵抗の変化を生じる検知素子である。これにより、高感度の圧力センサを提供することができる。
【００３５】
複数の検知素子を直列に接続することで、ＳＮ比を改善することができる。実施形態において、圧力が印加されたときに同じ極性の電気信号が得られる複数の検知素子を配置することができる。これにより、ＳＮ比が向上する。
【００３６】
実施形態においては、直列に接続される検知素子の数Ｎ、及び、バイアス電圧は、例えば、適切な電圧範囲になるように設定される。例えば、複数の検知素子を電気的に直列に接続したときの電圧は、１Ｖ以上１０Ｖ以下となるのが好ましい。例えば、１つの検知素子に印加されるバイアス電圧が５０ｍＶである場合、直列に接続される検知素子の数Ｎは、２０以上２００以下が好ましい。１つの検知素子に印加されるバイアス電圧が１５０ｍＶである場合、直列に接続される検知素子の数Ｎは、７以上６６以下であることが好ましい。
【００３７】
実施形態においては、第２磁性層１２ａの第２材料は、第１磁性層１１ａの第１材料とは異なる。これにより、第２磁性層１２ａを含む第２検知素子５２の感度は、第１磁性層１１ａを含む第１検知素子５１の感度とは異なる。感度は、後述するゲージファクタである。
【００３８】
例えば、第２磁性層１２ａにおける組成は、第１磁性層１１ａにおける組成とは異なる。例えば、第１磁性層１１ａは、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つを第１濃度で含む。第２磁性層１２ａは、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮ１の上記の少なくとも１つを第２濃度で含む。第２濃度は、第１濃度とは異なる。
【００３９】
例えば、第２磁性層１１ａにおけるＦｅの濃度（組成比）は、第１磁性層１１ａにおけるＦｅの濃度（組成比）とは異なる。例えば、第２磁性層１１ａにおけるＣｏの濃度（組成比）は、第１磁性層１１ａにおけるＣｏの濃度（組成比）とは異なる。例えば、第２磁性層１１ａにおけるＮｉの濃度（組成比）は、第１磁性層１１ａにおけるＮｉの濃度（組成比）とは異なる。
【００４０】
例えば、第１磁性層１１ａは、Ｆｅを含み、第２磁性層１２ａは、Ｆｅを含む。このとき、第２磁性層１２ａにおけるＦｅの濃度（組成比）は、第１磁性層１１ａにおけるＦｅの濃度（組成比）とは異なる。例えば、第１磁性層１１ａにおけるＦｅの組成比は、６０ａｔ．％（原子パーセント）以上１００ａｔ．％以下である。例えば、第２磁性層１１ａにおけるＦｅの組成比は、０ａｔ．％以上６０ａｔ．％未満である。
【００４１】
例えば、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとで、Ｂ（ボロン）の濃度が異なっても良い。これにより、第２検知素子５２の感度は、第１検知素子５１の感度とは異なる。例えば、第１磁性層１１ａにおけるＢの組成比は、１０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下である。例えば、第２磁性層１１ａにおけるＢの組成比は、０ａｔ．％以上１０ａｔ．％未満である。
【００４２】
例えば、第１磁性層１１ａは、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つと、Ｂと、を含む。第２磁性層１２ａは、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮ１の少なくとも１つを含み、Ｂを含まない。このとき、第２検知素子５２の感度は、第１検知素子５１の感度よりも低くなる。
【００４３】
例えば、第１磁性層１１ａは、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つと、Ｂと、を含む。第２磁性層１２ａは、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮ１の少なくとも１つと、Ｂと、を含む。そして、第２磁性層１２ａに含まれるＢの濃度（組成比）は、第１磁性層１１ａに含まれるＢの濃度（組成比）よりも低い。例えば、第１磁性層１１ａにおけるＦｅの組成比は、６０ａｔ．％（原子パーセント）以上１００ａｔ．％以下である。例えば、第２磁性層１１ａにおけるＦｅの組成比は、０ａｔ．％以上６０ａｔ．％未満である。例えば、第１磁性層１１ａにおけるＢの組成比は、１０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下である。例えば、第２磁性層１１ａにおけるＢの組成比は、０ａｔ．％以上１０ａｔ．％未満である。このとき、第２検知素子５２の感度は、第１検知素子５１の感度よりも低くなる。
【００４４】
例えば、第１磁性層１１ａは、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０を含む。例えば、第２磁性層１２ａは、Ｃｏ５０Ｆｅ５０を含む。
【００４５】
例えば、第１磁性層１１ａは、Ｆｅ８０Ｂ２０を含む。例えば、第２磁性層１２ａは、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０を含む。
【００４６】
これらの磁性層における組成は、例えば、断面ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）及びＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）の組み合わせの分析手法により、求められる。これらの磁性層における組成は、例えば、断面ＴＥＭ、及び、ＥＥＬＳ（Electron Energy-Loss Spectroscopy）の組み合わせの分析手法により、求められる。これらの磁性層における組成は、例えば、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）などの分析手法により、求められる。
【００４７】
例えば、第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａにおいて、結晶性が異なっても良い。例えば、第１磁性層１１ａは、アモルファス領域を含む。第２磁性層１２ａは、結晶領域を含む。例えば、第２磁性層１２ａは、アモルファス領域を含まない。例えば、第２磁性層１１ａにおけるアモルファス領域の量（例えば、単位断面積あたりのアモルファス領域の広さ）は、第１磁性層１１ａにおけるアモルファス領域の量（例えば、単位断面積あたりのアモルファス領域の広さ）よりも少ない。例えば、第１磁性層１１ａは、結晶領域を実質的に含まなくても良い。
【００４８】
これらの磁性層における結晶性は、断面ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）などの分析手法により、求められる。
【００４９】
以下、第１検知素子５１に用いられる第１磁性層１１ａ、及び、第２検知素子５２に用いられる第２磁性層１２ａの例について説明する。
【００５０】
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。  
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１構成Ｓ０１に対応する。図２（ｃ）及び図２（ｄ）は、第２構成Ｓ０２に対応する。
【００５１】
図２（ａ）及び図２（ｃ）は、電子エネルギー損失分光法（Electron Energy-Loss Spectroscopy：ＥＥＬＳ）による、試料の元素のデプスプロファイルの例を示す。これらの図において、横軸は、元素の検出の強度Ｉｎｔ（任意単位）である。縦軸は、深さＤｐ（ｎｍ）である。深さＤｐは、例えば、Ｚ軸方向における距離に対応する。図２（ａ）及び図２（ｃ）においては、鉄、ホウ素及び酸素に関するデプスプロファイルが示されている。図２（ｂ）及び図２（ｄ）は、試料の断面透過型電子顕微鏡（断面ＴＥＭ）写真像である。
【００５２】
第１構成Ｓ０１の試料は、以下の構成を有する。下地層（（Ｔａ、１ｎｍ）／（Ｒｕ、２ｎｍ））の上に、ピニング層（Ｉｒ２２Ｍｎ７８、７ｎｍ））が設けられる。その上に、磁化固定層（Ｃｏ７５Ｆｅ２５、２．５ｎｍ）が設けられる。その上に、磁気結合層（Ｒｕ、０．９ｎｍ）が設けられる。その上に、磁化固定層（Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０、３ｎｍ）が設けられる。その上に、中間層（Ｍｇ−Ｏ、１．６ｎｍ）が設けられる。その上に、磁性層（Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０、４ｎｍ）が設けられる。その上に、機能層（Ｍｇ−Ｏ、１．５ｎｍ）が設けられる。その上に、キャップ層（（Ｃｕ、１ｎｍ）／（Ｔａ、２０ｎｍ）／Ｒｕ、５０ｎｍ））が設けられる。
【００５３】
磁性層（Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０、４ｎｍ）が、第１磁性層１１ａに対応する。中間層が、第１中間層１１ｃに対応する。磁化固定層（Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０、３ｎｍ）が、第１対向磁性層１１ｂに対応する。
【００５４】
一方、第２構成Ｓ０２の試料においては、上記の第１構成Ｓ０１の試料に対して、機能層が設けられていない。磁性層（Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０、４ｎｍ）が、第２磁性層１２ａに対応する。中間層が、第２中間層１２ｃに対応する。磁化固定層（Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０、３ｎｍ）が、第２対向磁性層１２ｂに対応する。
【００５５】
図２（ａ）から分かるように、第１構成Ｓ０１においては、第１磁性層１１ａ（Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層）において、ホウ素の濃度が高い。図２（ｃ）から分かるように、第２構成Ｓ０２においては、第２磁性層１２ａ（Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ層）において、ホウ素の濃度が低い。ホウ素が、キャップ層側に拡散し、第２磁性層１２ａにおけるホウ素の濃度が低下していると考えられる。
【００５６】
機能層を設けない第２構成Ｓ０２のＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層における結晶化が、第１構成Ｓ０１のＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層よりも進行している。第１構成Ｓ０１においては、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層は、アモルファス構造を有する。機能層を設けない第２構成Ｓ０２においては、結晶化が進行している。第２構成Ｓ０２においては、ホウ素が拡散して、第２磁性層１２ａにおいてホウ素含有量が低下したためであると考えられる。
【００５７】
このように、第２磁性層１２ａに含まれるＢの濃度（組成比）は、第１磁性層１１ａに含まれるＢの濃度（組成比）よりも低い。または、第２磁性層１２ａは、Ｂを含まない。
【００５８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。  
これらの図は、検知素子の特性を例示するグラフ図である。図３（ａ）は、第１構成Ｓ０１に対応し、図３（ｂ）は、第２構成Ｓ０２に対応する。これらの図は、歪εを変化させたときの検知素子における電気抵抗Ｒを示す。歪εは、−０．８×１０−３と０．８×１０−３との間の範囲で、連続的に変化させられている。横軸は、歪εである。縦軸は、電気抵抗Ｒである。歪εの変化は、−０．８×１０−３から０．８×１０−３に向けての変化と、０．８×１０−３から−０．８×１０−３に向けての変化の両方である。これらの図から、ゲージファクタが算出される。
【００５９】
ゲージファクタＧＦは、ＧＦ＝（ｄＲ／Ｒ）／ｄεで表される。第１構成Ｓ０１におけるゲージファクタは、４０２７と算出される。第２構成Ｓ０２におけるゲージファクタは、８９５と算出される。
【００６０】
このように、第１構成Ｓ０１及び第２構成Ｓ０２において、Ｂの濃度が互いに異なり、その結果、異なるゲージファクタが得られる。
【００６１】
実施形態においては、第１検知素子５１の第１磁性層１１ａとして、例えば、上記の第１構成Ｓ０１を適用する。一方、第２検知素子５２の第２磁性層１２ａとして、例えば、上記の第２構成Ｓ０２を適用する。これにより、第２検知素子５２のゲージファクタは、第１検知素子５１のゲージファクタとは、変更される。
【００６２】
図４（ａ）及び図４（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの特性を例示するグラフ図である。  
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１検知素子５１に対応する。図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、第２検知素子５２に対応する。図４（ａ）及び図４（ｃ）において、横軸は、圧力Ｐｓであり、縦軸は歪εである。図４（ｂ）及び図４（ｄ）において、横軸は、電気抵抗Ｒであり、縦軸は歪εである。
【００６３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ゲージファクタが高い第１検知素子５１において、小さい圧力Ｐｓが加わる場合は、電気抵抗Ｒは、圧力Ｐｓに応じて変化する。ゲージファクタが高いため、圧力Ｐｓに対する電気抵抗Ｒの感度は、高い。第１検知素子５１において、大きい圧力Ｐｓが加わると、電気抵抗Ｒは飽和状態であり、圧力Ｐｓに応じた電気抵抗Ｒの変化が得られない。
【００６４】
一方、図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示すように、ゲージファクタが低い第２検知素子５２においては、大きい圧力Ｐｓが加わっても、電気抵抗Ｒは、圧力Ｐｓに応じて変化する。小さい圧力Ｐｓが加わる場合は、圧力Ｐｓに対する電気抵抗Ｒの感度は、第１検知素子５１に比べて、低い。
【００６５】
実施形態においては、このような第１検知素子５１及び第２検知素子５２を用いる。これにより、例えば、小さい圧力は、第１検知素子５１を用いて検知される。大きい圧力は、第２検知素子５２を用いて検知される。これにより、小さい圧力及び大きい圧力が検知できる。すなわち、ダイナミックレンジを拡大できる圧力センサが提供できる。第１検知素子５１により小さい圧力を検知する際の感度は、高い。すなわち、高い感度と、広いダイナミックレンジが得られる。
【００６６】
例えば、圧力センサ１１０は、マイクロフォンに応用される。例えば、小さい音は、第１検知素子５１により検知され、大きい音は、第２検知素子５２により検知される。高い感度と、広いダイナミックレンジで、音が検知できる。
【００６７】
圧力が加わったときに生じる歪（異方性歪）は、膜部７０ｄの面内の位置で異なる。膜部７０ｄにおいて同様の歪が生じる領域に、第１検知素子５１及び第２検知素子５２を配置しても良い。実施形態においては、第１検知素子５１及び第２検知素子５２において、互いにゲージファクタが異なる。このため、膜部７０ｄにおいて同様の歪が生じる領域にこれらの検知素子を配置した場合においても、得られる電気抵抗Ｒの変化は異なる。
【００６８】
実施形態においては、これらの検知素子５１を大きい歪が得られる領域に配置しても良い。これにより、高い感度の検知ができる。
【００６９】
例えば、第１検知素子５１は、膜部７０ｄの外縁７０ｒの第１部分に最近接する。この第１部分は、例えば、第１辺７０ｓ１である。第２検知素子５２は、外縁７０ｒの第２部分に最近接する。第２部分は、第２辺７０ｓ２である。第１検知素子５１と第１部分との間の第１間隔は、第２検知素子５２と第２部分との間の第２間隔と、実質的に等しい。第１間隔と第２間隔との差は、例えば、第１間隔の０．２倍以下である。
【００７０】
既に説明したように、膜部７０ｄの外縁７０ｒの近傍において、大きな歪（異方性歪）が得られる。外縁７０ｒの近傍の領域に検知素子を配置することで、高い感度が得られる。そして、互いにゲージファクタが異なる検知素子を、同様の領域に配置しても、広いダイナミックレンジが得られる。
【００７１】
例えば、これらの検知素子を積層しても良い。例えば、第２検知素子５２の少なくとも一部は、膜部７０ｄから第１検知素子５１に向かう方向（Ｚ軸方向）に沿って、第１検知素子５１と重なっても良い。この場合も、広いダイナミックレンジが得られる。
【００７２】
実施形態において、例えば、第１検知素子５１で得られた信号と、第２検知素子５２で得られた信号と、のいずれか１つが、検知信号として出力されても良い。この信号の選択は、例えば処理部６８により行われる。すなわち、圧力センサ１１０は、第１検知素子５１及び第２検知素子５２と接続された処理部６８をさらに含む。処理部６８は、第１検知素子５１から得られる第１信号に応じた第１出力信号を出力する第１動作と、第２検知素子５２から得られる第２信号に応じた第２出力信号を出力する第２動作と、を実施する。
【００７３】
例えば、処理部６８は、第１信号の第１振幅が第２信号の第２振幅よりも大きいときに上記の第１動作を実施する。第２振幅が第１振幅よりも大きいときに、第２動作を実施する。
【００７４】
例えば、処理部６８は、第１信号の第１振幅がしきい値以下のときに、上記の第１動作を実施する。第１振幅がしきい値を超えたときに、第２動作を実施する。
【００７５】
このように、圧力センサ１１０は、変形可能な膜部７０ｄと、第１検知素子５１と、第２検知素子５２と、処理部と、を含む。第１検知素子５１は、膜部７０ｄに固定され、第１磁性層１１ａと、第１対向磁性層１１ｂと、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂとの間に設けられた第１中間層１１ｃと、を含む。第２検知素子５２は、膜部７０ｄに固定され、第２磁性層１２ａと、第２対向磁性層１２ｂと、第２磁性層１２ａと第２対向磁性層１２ｂとの間に設けられた第２中間層１２ｃと、を含む。処理部６８は、第１検知素子５１及び第２検知素子５２と接続される。処理部６８は、第１検知素子５１から得られる第１信号に応じた第１出力信号を出力する第１動作と、第２検知素子５２から得られる第２信号に応じた第２出力信号を出力する第２動作と、を実施する。
【００７６】
処理部６８の動作により、ダイナミックレンジを拡大できる圧力センサが提供できる。
【００７７】
（第２の実施形態）  
図５は、第２の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。  
図５に示すように、本実施形態に係る圧力センサ１２０は、膜部７０ｄと、第１検知素子５１と、第２検知素子５２と、第３磁性層４３と、第４磁性層４４と、を含む。膜部７０ｄは、変形可能である。第１検知素子５１は、膜部７０ｄに固定される。第１検知素子５１は、第１磁性層１１ａと、第１対向磁性層１１ｂと、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂとの間に設けられた第１中間層１１ｃと、を含む（図１（ｂ）参照）。第２検知素子５２は、膜部７０ｄに固定される。第２検知素子５２は、第２磁性層１２ａと、第２対向磁性層１２ｂと、第２磁性層１２ａと第２対向磁性層１２ｂとの間に設けられた第２中間層１２ｃと、を含む（図１（ｄ）参照）。
【００７８】
第３磁性層４３は、ＣｏとＰｔとを含む第１合金、ＦｅとＰｔとを含む第２合金、ＣｏとＰｄとを含む第３合金、及び、ＦｅとＰｄとを含む第４合金よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【００７９】
第４磁性層４４は、ＣｏとＰｔとを含む第６合金、ＦｅとＰｔとを含む第７合金、ＣｏとＰｄとを含む第８合金、及び、ＦｅとＰｄとを含む第９合金よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【００８０】
この例では、複数の第３磁性層４３（磁性層４３ａ及び磁性層４３ｂ）が設けられている。これらの磁性層の間に、第１検知素子５１が配置される。
【００８１】
この例では、複数の第４磁性層４４（磁性層４４ａ及び磁性層４４ｂ）が設けられている。これらの磁性層の間に、第２検知素子５２が配置される。
【００８２】
圧力センサ１２０において、膜部７０ｄ、第１検知素子５１及び第２検知素子５２には、第１の実施形態に関して説明した構成が適用できる。ただし、第２の実施形態においては、第１検知素子５１の材料などは、第２検知素子５２の材料などと同じでも良く、異なっても良い。圧力センサ１２０において、処理部６８が設けられても良い。以下では、圧力センサ１２０について、圧力センサ１１０とは異なる部分について説明する。
【００８３】
第２の実施形態においては、第３磁性層４３及び第４磁性層４４により、第１検知素子５１の特性（例えばゲージファクタ）と、第２検知素子５２の特性（例えばゲージファクタ）と、互いに異なる。
【００８４】
例えば、第３磁性層４３は、第１検知素子５１に磁界バイアスを加える。第４磁性層４４は、第２検知素子５２に磁界バイアスを加える。これらの磁化バイアスが、互いに異なる。
【００８５】
第３磁性層４３は、第１磁性層１１ａに近接して配置される。第４磁性層４４は、第２磁性層１２ａに近接して配置される。例えば、第１磁性層１１ａと第３磁性層４３との間の第１距離ｄ１は、第１磁性層１１ａと第４磁性層４４との間の距離ｄ３よりも短い。第２磁性層１２ａと第４磁性層４４との間の第２距離ｄ２は、第２磁性層１２ａと第３磁性層４３との間の距離ｄ４よりも短い。
【００８６】
このとき、第３磁性層４３と第４磁性層４４との間で、層の厚さ、層の長さ、層の幅、磁化自由層との間の距離、組成、及び、磁化方向の少なくともいずれかが異なる。
【００８７】
図６（ａ）〜図６（ｄ）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。  
図６（ａ）に示す例では、第３磁性層４３は、Ｚ軸方向と交差する方向において、第１検知素子５１（第１磁性層１１ａ）と並ぶ。図６（ｂ）に示す例では、第４磁性層４４は、Ｚ軸方向と交差する方向において、第２検知素子５２（第２磁性層１２ａ）と並ぶ。
【００８８】
図６（ａ）に示すように、例えば、第３磁性層４３は、第１長さＬ１、第２長さＬ２、第３長さＬ３、第１距離ｄ１、及び、第３磁化方向４３Ｍを有する。さらに、第３磁性層４３は、第１組成を有する。第１長さＬ１は、第１方向に沿う第３磁性層４３の長さ（厚さ）である。第１方向は、膜部７０ｄから第１検知素子５１に向かうＺ軸方向に対応する。第２長さＬ２は、第２方向に沿う第３磁性層４３の長さである。第２方向は、第１方向に対して垂直である。この例では、第２方向は、Ｘ軸方向である。第３長さＬ３は、第３方向に沿う第３磁性層４３の長さ（幅）である。第３方向は、第１方向に対して垂直で第２方向に対して垂直である。第１距離ｄ１は、第１磁性層１１ａと第３磁性層４３との間の距離である。第３磁化方向４３Ｍは、第３磁性層４３の磁化の方向である。
【００８９】
図６（ｂ）に示すように、例えば、第４磁性層４４は、第４長さＬ４、第５長さＬ５、第６長さＬ６、第２距離ｄ２、及び、第４磁化方向４４Ｍを有する。さらに、第４磁性層４４は、第２組成を有する。第４長さＬ４は、第１方向に沿う第４磁性層４４の長さ（厚さ）である。第５長さＬ５は、第２方向に沿う第４磁性層４４の長さである。第６長さＬ６は、第３方向に沿う第４磁性層４４の長さ（幅）である。第２距離ｄ２は、第２磁性層１２ａと第４磁性層４４との間の距離である。第４磁化方向４４Ｍは、第４磁性層４４の磁化の方向である。
【００９０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第４長さＬ４は、第１長さＬ１とは異なる。第５長さＬ５は、第２長さＬ２とは異なる。第６長さＬ６は、第３長さＬ３とは異なる。第２距離ｄ２は、第１距離ｄ１とは異なる。第４磁化方向４４Ｍは、第３磁化方向４３Ｍとは異なる。さらに、第４磁性層４４の第２組成は、第３磁性層４３の第１組成と異なっても良い。
【００９１】
図６（ｃ）に示す例では、第３磁性層４３の少なくとも一部は、Ｚ軸方向において、第１検知素子５１（第１磁性層１１ａ）と並ぶ。図６（ｄ）に示す例では、第４磁性層４４の少なくとも一部は、Ｚ軸方向において、第２検知素子５２（第２磁性層１２ａ）と並ぶ。
【００９２】
図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示すように、第４長さＬ４は、第１長さＬ１とは異なる。第５長さＬ５は、第２長さＬ２とは異なる。第６長さＬ６は、第３長さＬ３とは異なる。第２距離ｄ２は、第１距離ｄ１とは異なる。第４磁化方向４４Ｍは、第３磁化方向４３Ｍとは異なる。さらに、第４磁性層４４の第２組成は、第３磁性層４３の第１組成と異なっても良い。
【００９３】
このように、本実施形態において、第４磁性層４４は、第１長さＬ１とは異なる第４長さＬ４、第２長さＬ２とは異なる第５長さＬ５、第３長さＬ３とは異なる第６長さＬ６、第１距離ｄ１とは異なる第２距離ｄ２、第１組成とは異なる第２組成、及び、第３磁化方向４３Ｍとは異なる第４磁化方向４４Ｍの少なくともいずれかを有する。
【００９４】
これにより、第２検知素子５２における特性（例えばゲージファクタ）は、第１検知素子５１における特性（例えばゲージファクタ）とは異なる。例えば、第２検知素子５２におけるゲージファクタは、第１検知素子５１におけるゲージファクタよりも低い。
【００９５】
このような複数の検知素子を用いることで、ダイナミックレンジを拡大できる圧力センサが提供できる。
【００９６】
圧力センサ１２０において、第３磁性層４３及び第４磁性層４４の少なくともいずれかには、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、または、Ｆｅ−Ｐｄなどが用いられる。これらの材料においては、磁気異方性および保磁力が比較的高い。これらの材料は、例えば、ハード磁性材料（硬質強磁性材料）である。
【００９７】
第３磁性層４３及び第４磁性層４４の少なくともいずれかは、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、または、Ｆｅ−Ｐｄに、さらに添加元素を加えた合金を含んでも良い。
【００９８】
第３磁性層４３及び第４磁性層４４の少なくともいずれかは、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）の少なくともいずれかを含む。
【００９９】
例えば、第３磁性層４３は、Ｆｅ−Ｐｔ（Ｆｅの比率は、３０ａｔ．％以上７０ａｔ．％以下）を含む。第４磁性層４４は、ＣｏＰｔ（Ｃｏの比率は、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下）を含む。このとき、例えば、第４磁性層４４から第２磁性層１２ａに加えられる磁界バイアスは、第３磁性層４３から第１磁性層１１ａに加えられる磁界バイアスよりも低くなる。第２検知素子５２におけるゲージファクタは、第１検知素子５１におけるゲージファクタよりも高くなる。
【０１００】
例えば、第４磁性層４４に含まれる第１合金は、（ＣｏｘＰｔ１００−ｘ）１００−ｙＣｒｙを含む。ｘは、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下である。ｙは、０ａｔ．％以上４０ａｔ．％以下である。
【０１０１】
以下に説明するように、第３磁性層４３及び第４磁性層４４のそれぞれは、積層膜の構成を有しても良い。
【０１０２】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。  
圧力センサ１２１も、膜部７０ｄと、第１検知素子５１と、第２検知素子５２と、第３磁性層４３と、第４磁性層４４と、を含む。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、圧力センサ１２１における、第３磁性層４３及び第４磁性層４４を例示している。
【０１０３】
図７（ａ）に示すように、第３磁性層４３は、第１膜４３ｐと、第２膜４３ｑと、を含む。図７（ｂ）に示すように、第４磁性層４４は、第３膜４４ｐと、第４膜４４ｑと、を含む。圧力センサ１２１におけるこれら以外の構成は、圧力センサ１２０または圧力センサ１１０と同様であるため、説明を省略する。以下、これらの膜について説明する。
【０１０４】
第３磁性層４３において、第１膜４３ｐは、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つを含む。第２膜４３ｑは、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｍｎ、Ｒｈ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｒｈ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｐｔ、及び、Ｎｉ−Ｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【０１０５】
第４磁性層４４において、第３膜４４ｐは、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉの少なくとも１つを含む。第４膜４４ｑは、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｍｎ、Ｒｈ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｒｈ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｐｔ、及び、Ｎｉ−Ｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【０１０６】
例えば、第２膜４３ｑは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１膜４３ｐと重なる。第４膜４４ｑは、第１方向において第３膜４４ｐと重なる。
【０１０７】
このような構成を有する第３磁性層４３は、例えば、第１磁性層１１ａに磁界バイアスを加えることが可能である。第４磁性層４４は、例えば、第２磁性層１２ａに磁界バイアスを加えることが可能である。
【０１０８】
そして、第３磁性層４３と第４磁性層４４とにおいて、互いに異なる構成が適用される。例えば、第４磁性層４４は、第３磁性層４３の第１長さＬ１とは異なる第１方向に沿う第４長さＬ４、第３磁性層４３の第２長さＬ２とは異なる第２方向に沿う第５長さＬ５、第３磁性層４３の第３長さＬ３とは異なる第３方向に沿う第６長さＬ６、第３磁性層４３の第１距離ｄ１とは異なる第２磁性層１２ａと第４磁性層４４との間の第２距離ｄ２、第３磁性層４３の第１組成とは異なる第２組成、及び、第３磁性層４３の第３磁化方向とは異なる第４磁化方向の少なくともいずれかを有する。この場合も、第１距離ｄ１は、第１磁性層１１ａと第４磁性層４４との間の距離ｄ３よりも短い。第２距離ｄ２は、第２磁性層１２ａと第３磁性層４３との間の距離ｄ４よりも短い。
【０１０９】
このような構成を有する第３磁性層４３及び第４磁性層４４を用いることで、第２検知素子５２の特性（例えばゲージファクタ）は、第１検知素子５１の特性（例えばゲージファクタ）とは、異なる。実施形態によれば、ダイナミックレンジを拡大できる圧力センサが提供できる。
【０１１０】
第１膜４３ｐ及び第３膜４４ｐの少なくともいずれかは、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む合金を含んでも良い。例えば、第１膜４３ｐ及び第３膜４４ｐの少なくともいずれかは、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を含んでも良い。第１膜４３ｐ及び第３膜４４ｐの少なくともいずれかは、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金（ｘは０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下、ｙは０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下）を含んでも良い。第１膜４３ｐ及び第３膜４４ｐの少なくともいずれかが（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を含むことで、検知素子のサイズが小さい場合にも歪検知素子間における特性のばらつきを抑制することができる。
【０１１１】
第２膜４３ｑは、例えば、第１膜４３ｐに、一方向異方性（unidirectional anisotropy）を付与する。第２膜４３ｑは、例えば、第１膜４３ｐの磁化を固定する。第４膜４４ｑは、例えば、第３膜４４ｐに、一方向異方性を付与する。第４膜４４ｑは、例えば、第３膜４４ｐの磁化を固定する。第１膜４３ｐ及び第３膜４４ｐの少なくともいずれかは、例えば、反強磁性層を含む。
【０１１２】
圧力センサ１２１においても、ダイナミックレンジを拡大できる圧力センサが提供できる。
【０１１３】
一般に、スピン歪センサにおいては、高いゲージファクタが得られる歪範囲が限られている。例えば、ゲージファクタが高いと、動作歪範囲（検知可能な歪範囲）が狭くなる。例えば、圧力センサをマイクロフォンに応用する場合において、通常の音量において高いゲージファクタと高いＮＳ比が得られるように設計されると、大音量においては、センサの動作歪範囲から外れる。このため、検知された音に対応する信号が歪む。
【０１１４】
これに対して、上記の第１及び第２の実施形態に係る圧力センサにおいては、例えば、異なる歪感度（ゲージファクタ）の複数の検知素子が設けられる。高感度と、広ダイナミックレンジと、が提供される。例えば、ダイアフラム上に異なる歪感度のスピン歪センサが配置される。通常音量の場合は、高ゲージファクタの検知素子で検知を行い、大音量の場合は、低ゲージファクタの検知素子で検知を行う。これにより、高感度と広ダイナミックレンジと、が得られる。
【０１１５】
以下、第１及び第２の実施形態において用いられる検知素子の例について説明する。以下の説明において、「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。
【０１１６】
図８は、実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。  
図８に示すように、検知素子５０Ａにおいて、下部電極２０４と、下地層２０５と、ピニング層２０６と、第２磁化固定層２０７と、磁気結合層２０８と、第１磁化固定層２０９と、中間層２０３と、磁化自由層２１０と、キャップ層２１１と、上部電極２１２と、が、この順で並ぶ。第１磁化固定層２０９は、例えば、第１対向磁性層１１ｂ及び第２対向磁性層１２ｂのいずれかに対応する。磁化自由層２１０は、例えば、第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａのいずれかに対応する。中間層２０３は、第１中間層１１ｃ及び第２中間層１２ｃのいずれかに対応する。下部電極２０４は、例えば、第２電極５８ｂに対応する。上部電極２１２は、例えば、第１電極５８ａに対応する。検知素子５０Ａは、例えば、ボトムスピンバルブ型である。
【０１１７】
下地層２０５には、例えば、タンタルとルテニウムの積層膜（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２０６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２０７には、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。磁気結合層２０８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２０９には、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。中間層２０３には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。磁化自由層２１０には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。キャップ層２１１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。
【０１１８】
下部電極２０４及び上部電極２１２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２０４及び上部電極２１２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。下部電極２０４及び上部電極２１２には、非磁性材料が用いられる。
【０１１９】
下部電極２０４及び上部電極２１２は、例えば、下部電極２０４及び上部電極２１２用の下地層（図示せず）と、下部電極２０４及び上部電極２１２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いても良い。例えば、下部電極２０４及び上部電極２１２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２０４及び上部電極２１２の下地層としてＴａを用いることで、例えば、基板（例えば膜部７０ｄ）と下部電極２０４及び上部電極２１２との密着性が向上する。下部電極２０４及び上部電極２１２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。
【０１２０】
下部電極２０４及び上部電極２１２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）などの酸化が抑制される。下部電極２０４及び上部電極２１２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。
【０１２１】
下地層２０５には、例えば、バッファ層（図示せず）と、シード層（図示せず）とを含む積層構造が用いられる。このバッファ層は、例えば、下部電極２０４や膜部７０ｄ等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良い。
【０１２２】
下地層２０５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、検知素子５０Ａ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、例えば、そのシード層がバッファ効果を有する。この場合、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。
【０１２３】
下地層２０５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。
【０１２４】
下地層２０５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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
ピニング層２０６は、例えば、ピニング層２０６の上に形成される第２磁化固定層２０７（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２０７の磁化を固定する。ピニング層２０６には、例えば反強磁性層が用いられる。ピニング層２０６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よりなる群から選択された少なくともいずれかに、さらに添加元素を加えた合金を用いても良い。ピニング層２０６の厚さは適切に設定される。これにより、例えば、十分な強さの一方向異方性が付与される。
【０１２７】
例えば、磁界印加中での熱処理が行われる。これにより、例えば、ピニング層２０６に接する強磁性層の磁化の固定が行われる。熱処理時に印加されている磁界の方向にピニング層２０６に接する強磁性層の磁化が固定される。熱処理温度（アニール温度）は、例えば、ピニング層２０６に用いられる反強磁性材料の磁化固着温度以上である。Ｍｎを含む反強磁性層を用いる場合、ピニング層２０６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。熱処理温度は、Ｍｎの拡散が起こる温度以下に設定することが望ましい。熱処理温度は、例えば２００℃以上５００℃以下である。熱処理温度は、例えば、好ましくは、２５０℃以上４００℃以下である。
【０１２８】
ピニング層２０６として、ＰｔＭｎまたはＰｄＰｔＭｎが用いられる場合には、ピニング層２０６の厚さは、８ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。ピニング層２０６の厚さは、１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層２０６としてＩｒＭｎを用いる場合には、ピニング層２０６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２０６の厚さは、４ｎｍ以上１８ｎｍ以下が好ましい。ピニング層２０６の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層２０６には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒ２２Ｍｎ７８層が用いられる。
【０１２９】
ピニング層２０６として、ハード磁性層を用いても良い。ハード磁性層として、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、または、Ｆｅ−Ｐｄなどを用いても良い。これらの材料においては、例えば、磁気異方性および保磁力が比較的高い。これらの材料は、ハード磁性材料である。ピニング層２０６として、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、または、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）などを用いても良い。
【０１３０】
第２磁化固定層２０７には、例えば、ＣｏｘＦｅ１００−ｘ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下）、または、ＮｉｘＦｅ１００−ｘ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下）が用いられる。これらの材料に非磁性元素を添加した材料が用いられても良い。第２磁化固定層２０７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２０７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２０７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２磁化固定層２０７として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いることで、検知素子のサイズが小さい場合にも、検知素子５０Ａの特性のばらつきを抑制することができる。
【０１３１】
第２磁化固定層２０７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２０６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２０７の上に形成される磁気結合層を介して、第２磁化固定層２０７と第１磁化固定層２０９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２０７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２０９の磁気膜厚と、実質的に等しいことが好ましい。
【０１３２】
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２０９として、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層を用いると、第１磁化固定層２０９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２０７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２０７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２０７として、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。
【０１３３】
検知素子５０Ａにおいては、第２磁化固定層２０７と磁気結合層２０８と第１磁化固定層２０９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層の磁化固定層の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２０７の材料と同じ材料を用いても良い。
【０１３４】
磁気結合層２０８は、第２磁化固定層２０７と第１磁化固定層２０９との間において、反強磁性結合を生じさせる。磁気結合層２０８は、シンセティックピン構造を形成する。磁気結合層２０８の材料として、例えば、Ｒｕが用いられる。磁気結合層２０８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２０７と第１磁化固定層２０９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２０８としてＲｕ以外の材料を用いても良い。磁気結合層２０８の厚さは、例えば、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以下の厚さに設定される。さらに、磁気結合層２０８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２０８の材料として、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。
【０１３５】
第１磁化固定層２０９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２０９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２０９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２０９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制することができる。
【０１３６】
第１磁化固定層２０９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２０９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。
【０１３７】
第１磁化固定層２０９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。
【０１３８】
第１磁化固定層２０９がより厚いと、より大きなＭＲ変化率が得られる。第１磁化固定層２０９が薄いと、例えば、より大きな固定磁界が得られる。ＭＲ変化率と固定磁界との間には、第１磁化固定層２０９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２０９としてＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金を用いる場合には、第１磁化固定層２０９の厚さは、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。第１磁化固定層２０９の厚さは、２．０ｎｍ以上４ｎｍ以下がより好ましい。
【０１３９】
第１磁化固定層２０９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２０９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２０９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２０９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。
【０１４０】
第１磁化固定層２０９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２０９として、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
【０１４１】
中間層２０３は、例えば、第１磁化固定層２０９と磁化自由層２１０との間の磁気的な結合を分断する。
【０１４２】
中間層２０３の材料には、例えば、金属、絶縁体または半導体が用いられる。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２０３として金属を用いる場合、中間層の厚さは、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２０３として絶縁体または半導体を用いる場合は、中間層２０３の厚さは、例えば０．６ｎｍ以上２．５ｎｍ以下程度である。中間層２０３として、例えば、ＣＣＰ（Current-Confined-Path）スペーサ層を用いても良い。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、中間層として、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。
【０１４３】
磁化自由層２１０には、強磁性体材料が用いられる。磁化自由層２１０には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを含む強磁性体材料が用いられる。磁化自由層２１０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２１０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。これらの材料においては、例えば、λｓ（磁歪定数）が大きい。上記の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。上記の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。上記の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。上記の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２１０の厚さは、例えば２ｎｍ以上である。
【０１４４】
磁化自由層２１０には、ホウ素を含む磁性材料が用いられても良い。磁化自由層２１０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良い。磁化自由層２１０には、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、または、Ｆｅ−Ｂ合金が用いられる。例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０合金が用いられる。磁化自由層２１０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、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、または、Ｗなどを添加しても良い。これらの元素を添加することで、例えば、高磁歪が促進される。磁化自由層２１０として、例えば、Ｆｅ−Ｇａ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｇａ−Ｂ合金、または、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金を用いても良い。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２１０の保磁力（Ｈｃ）が低くなり、歪に対する磁化方向の変化が容易となる。これにより、高い感度が得られる。
【０１４５】
磁化自由層２１０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。
【０１４６】
磁化自由層２１０の磁性層の一部に、Ｆｅ１−ｙＢｙ（０＜ｙ≦０．３）、または（ＦｅｚＸ１−ａ）１−ｙＢｙ（Ｘは、ＣｏまたはＮｉ、０．８≦ｚ＜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。このため、高いゲージファクタを得る観点で、特に好ましい。例えば、磁化自由層２１０として、Ｆｅ８０Ｂ２０（４ｎｍ）が用いられる。磁化自由層として、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（０．５ｎｍ）／Ｆｅ８０Ｂ２０（４ｎｍ）が用いられる。
【０１４７】
磁化自由層２１０は多層構造を有しても良い。中間層２０３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２１０のうちの中間層２０３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２０３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２１０が多層構造を有する場合、磁化自由層２１０には、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ（２ｎｍ）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ（４ｎｍ）などが用いられる。
【０１４８】
キャップ層２１１は、キャップ層２１１の下に設けられる層を保護する。キャップ層２１１には、例えば、複数の金属層が用いられる。キャップ層２１１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２１１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２１１の構成は、任意である。例えば、キャップ層２１１として、非磁性材料が用いられる。キャップ層２１１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２１１として、他の材料を用いても良い。
【０１４９】
磁化自由層２１０にホウ素を含有する磁性材料を用いる場合、酸化物材料や窒化物材料の拡散抑制層（図示しない）を磁化自由層２１０とキャップ層２１１との間に設けても良い。これにより、例えば、ホウ素の拡散が抑制される。酸化物層または窒化物層を含む拡散抑制層を用いることにより、磁化自由層２１０に含まれるホウ素の拡散を抑制し、磁化自由層２１０のアモルファス構造を保つことができる。拡散抑制層に用いられる酸化物材料や窒化物材料として、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｎ、ＣｄまたはＧａなどの元素を含む酸化物材料または窒化物材料が用いられる。拡散抑制層は、磁気抵抗効果には寄与しない層である。拡散抑制層の面積抵抗は、低いほうが好ましい。例えば、拡散抑制層の面積抵抗は、磁気抵抗効果に寄与する中間層の面積抵抗よりも低く設定されることが好ましい。拡散抑制層の面積抵抗を下げる観点では、拡散抑制層には、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｇａの酸化物または窒化物が好ましい。これらの材料において、バリアハイトは低い。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層が用いられる。酸窒化物は、酸化物及び窒化物のいずれかに含まれる。
【０１５０】
拡散抑制層に酸化物または窒化物を用いる場合、拡散抑制層の厚さは、例えば、０．５ｎｍ以上が好ましい。これより、ホウ素の拡散抑制機能が十分に発揮される。拡散抑制層の厚さは、５ｎｍ以下が好ましい。これにより、例えば、低い面積抵抗が得られる。拡散抑制層の厚さは、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上３ｎｍ以下が好ましい。
【０１５１】
拡散抑制層として、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ても良い。拡散抑制層として、これらの軽元素を含む材料が用いられる。これらの軽元素は、ホウ素と結合して化合物を生成する。拡散抑制層と磁化自由層２１０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。
【０１５２】
拡散抑制層と磁化自由層２１０との間に他の金属層などが挿入されていても良い。拡散抑制層と磁化自由層２１０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２１０中のホウ素濃度が下がってしまう。このため、拡散抑制層と磁化自由層２１０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。
【０１５３】
図９は、実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。  
図９に示すように、検知素子５０ＡＡにおいて、絶縁層２１３が設けられるこれ以外は、検知素子５０Ａと同様である。絶縁層２１３は、下部電極２０４と上部電極２１２との間に設けられる。絶縁層２１３は、下部電極２０４と上部電極２１２とを結ぶ方向と交差する方向において、磁化自由層２１０及び第１磁化固定層２０９と並ぶ。絶縁層２１３を除く部分は、検知素子５０Ａと同様なので説明を省略する。
【０１５４】
絶縁層２１３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）などが用いられる。絶縁層２１３により、検知素子５０ＡＡのリーク電流が抑制される。絶縁層２１３は、後述する検知素子に設けられても良い。
【０１５５】
図１０は、実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。  
図１０に示すように、検知素子５０ＡＢにおいて、ハードバイアス層２１４がさらに設けられる。これ以外は、検知素子５０Ａと同様である。ハードバイアス層２１４は、下部電極２０４と上部電極２１２との間に設けられる。下部電極２０４と上部電極２１２との間とを結ぶ方向と交差する方向において、磁化自由層２１０及び第１磁化固定層２０９は、ハードバイアス層２１４の２つの部分の間に配置される。これ以外は、検知素子５０ＡＡと同様である。
【０１５６】
ハードバイアス層２１４は、ハードバイアス層２１４の磁化により、磁化自由層２１０の磁化方向を設定する。ハードバイアス層２１４により、外部からの圧力が膜部７０ｄに印加されていない状態において、磁化自由層２１０の磁化方向は、所望の方向に設定される。
【０１５７】
ハードバイアス層２１４には、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、または、Ｆｅ−Ｐｄなどが用いられる。これらの材料においては、例えば、磁気異方性および保磁力が比較的高い。これらの材料は、例えば、ハード磁性材料である。ハードバイアス層２１４には、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−ＰｄまたはＦｅ−Ｐｄに、さらに添加元素を加えた合金を用いても良い。ハードバイアス層２１４には、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良い。このような材料を用いる場合、ハードバイアス層２１４の磁化の方向は、ハードバイアス層２１４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）される。ハードバイアス層２１４の厚さ（例えば、下部電極２０４から上部電極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。
【０１５８】
下部電極２０４と上部電極２１２の間に絶縁層２１３を配置する場合、絶縁層２１３の材料として、ＳｉＯｘまたはＡｌＯｘが用いられる。さらに、絶縁層２１３とハードバイアス層２１４の間に、図示しない下地層を設けても良い。ハードバイアス層２１４にＣｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、または、Ｆｅ−Ｐｄなどのハード磁性材料を用いる場合には、ハードバイアス層２１４用の下地層の材料として、ＣｒやＦｅ−Ｃｏなどが用いられる。
【０１５９】
ハードバイアス層２１４は、図示しないハードバイアス層用ピニング層に積層された構造を有していても良い。この場合、ハードバイアス層２１４とハードバイアス層用ピニング層の交換結合により、ハードバイアス層２１４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２１４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種を含む合金の強磁性材料が用いられる。この場合、ハードバイアス層２１４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。ハードバイアス層２１４として、上記の第１磁化固定層２０９と同様の材料が用いられる。ハードバイアス層用ピニング層には、上記の検知素子５０Ａ中のピニング層２０６と同様の材料が用いられる。ハードバイアス層用ピニング層を設ける場合、下地層２０５に用いる材料と同様の下地層をハードバイアス層用ピニング層の下に設けても良い。ハードバイアス層用ピニング層は、ハードバイアス層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２１４の磁化方向は、ピニング層２０６と同様に、磁界中熱処理により決定される。
【０１６０】
上記のハードバイアス層２１４及び絶縁層２１３は、実施形態に係る検知素子のいずれにも適用できる。ハードバイアス層２１４とハードバイアス層用ピニング層との積層構造を用いると、大きな外部磁界がハードバイアス層２１４に短い時間で加わった場合においても、ハードバイアス層２１４の磁化の向きを容易に保持することができる。
【０１６１】
図１１は、実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。  
図１１に示すように、検知素子５０Ｂにおいて、下部電極２０４と、下地層２０５と、磁化自由層２１０と、中間層２０３と、第１磁化固定層２０９と、磁気結合層２０８と、第２磁化固定層２０７と、ピニング層２０６と、キャップ層２１１と、上部電極２１２と、が、順に積層される。第１磁化固定層２０９は、例えば、第１対向磁性層１１ｂ及び第２対向磁性層１２ｂのいずれかに対応する。磁化自由層２１０は、例えば、第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａのいずれかに対応する。中間層２０３は、第１中間層１１ｃ及び第２中間層１２ｃのいずれかに対応する。検知素子５０Ｂは、例えば、トップスピンバルブ型である。
【０１６２】
下地層２０５には、例えば、タンタルと銅の積層膜（Ｔａ／Ｃｕ）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Ｃｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。磁化自由層２１０には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。中間層２０３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２０９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。磁気結合層２０８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２０７には、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。ピニング層２０６には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。キャップ層２１１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。
【０１６３】
検知素子５０Ｂに含まれる各層の材料は、検知素子５０Ａに含まれる各層の材料を上下反転させて用いることができる。上記の拡散抑制層を、検知素子５０Ｂの下地層２０５と磁化自由層２１０の間に設けても良い。
【０１６４】
図１２は、実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。  
図１２に示すように、検知素子５０Ｃにおいて、下部電極２０４と、下地層２０５と、ピニング層２０６と、第１磁化固定層２０９と、中間層２０３と、磁化自由層２１０と、キャップ層２１１と、が、この順で積層される。第１磁化固定層２０９は、例えば、第１対向磁性層１１ｂ及び第２対向磁性層１２ｂのいずれかに対応する。磁化自由層２１０は、例えば、第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａのいずれかに対応する。中間層２０３は、第１中間層１１ｃ及び第２中間層１２ｃのいずれかに対応する。検知素子５０Ｃは、例えば、単一の磁化固定層を用いたシングルピン構造を有する。
【０１６５】
下地層２０５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。ピニング層２０６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２０９には、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。中間層２０３には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。磁化自由層２１０には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。キャップ層２１１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。
【０１６６】
検知素子５０Ｃの各層の材料には、例えば、検知素子５０Ａの各層の材料と同様のものが用いられる。
【０１６７】
図１３は、実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。  
図１３に示すように、検知素子５０Ｄにおいて、下部電極２０４と、下地層２０５と、下部ピニング層２２１と、下部第２磁化固定層２２２と、下部磁気結合層２２３と、下部第１磁化固定層２２４と、下部中間層２２５と、磁化自由層２２６と、上部中間層２２７と、上部第１磁化固定層２２８と、上部磁気結合層２２９と、上部第２磁化固定層２３０と、上部ピニング層２３１と、キャップ層２１１とが、順に積層される。下部第１磁化固定層２２４及び上部第１磁化固定層２２８は、例えば、第１対向磁性層１１ｂ及び第２対向磁性層１２ｂのいずれかに対応する。磁化自由層２２６は、例えば第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａのいずれかに対応する。
【０１６８】
下地層２０５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２２１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２２２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２２３には、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。下部第１磁化固定層２２４には、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。下部中間層２２５には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。磁化自由層２２６には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。上部中間層２２７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２２８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２２９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２３０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２３１には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。キャップ層２１１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。
【０１６９】
検知素子５０Ｄの各層の材料には、例えば、検知素子５０Ａの各層の材料と同様のものが用いられる。
【０１７０】
図１４は、実施形態に係る別の圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。  
図１４に示すように、検知素子５０Ｅにおいて、下部電極２０４と、下地層２０５と、第１磁化自由層２４１と、中間層２０３と、第２磁化自由層２４２と、キャップ層２１１と、上部電極２１２と、が、この順で積層される。第１磁化自由層２４１は、第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａのいずれかに対応する。第２磁化自由層２４２は、第１対向磁性層１１ｂ及び第２対向磁性層１２ｂのいずれかに対応する。この例では、第１対向磁性層１１ｂ及び第２対向磁性層１２ｂの磁化は、変化可能である。
【０１７１】
下地層２０５には、例えば、Ｔａ／Ｃｕ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Ｃｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。第１磁化自由層２４１には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。中間層２０３には、例２には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。キャップ層２１１には、例えば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。
【０１７２】
検知素子５０Ｅの各層の材料は、検知素子５０Ａの各層の材料と同様のものが用いられる。第１磁化自由層２４１及び第２磁化自由層２４２の材料として、例えば検知素子５０Ａの磁化自由層２１０と同様のものを用いても良い。
【０１７３】
（第３の実施形態）  
図１５は、第３の実施形態に係るマイクロフォンを例示する模式図である。  
図１５に示すように、本実施形態に係るマイクロフォン６１０は、上記の実施形態に係る任意の圧力センサ、または、それらの変形に係る圧力センサを含む。この例では、圧力センサとして、圧力センサ１１０が用いられている。
【０１７４】
マイクロフォン６１０は、例えば、携帯情報端末７１０に設けられる。圧力センサ１１０の膜部７０ｄは、例えば、携帯情報端末７１０の表示部６２０が設けられた面に対して実質的に平行である。膜部７０ｄの配置は、任意である。実施形態によれば、ダイナミックレンジが拡大できるマイクロフォンが提供できる。実施形態に係るマイクロフォン６１０は、例えば、ＩＣレコーダーやピンマイクロフォンなどに設けられても良い。
【０１７５】
図１６は、第３の実施形態に係る別のマイクロフォンを例示する模式的断面図である。  本実施形態に係るマイクロフォン３２０（音響マイクロフォン）は、プリント基板３２１と、カバー３２３と、圧力センサと、を含む。圧力センサとして、実施形態に係る任意の圧力センサのいずれか、または、それらの変形が用いられる。この例では、圧力センサとして、圧力センサ１１０が用いられている。プリント基板３２１は、例えばアンプなどの回路を含む。カバー３２３には、アコースティックホール３２５が設けられる。音３２９は、アコースティックホール３２５を通って、カバー３２３の内部に進入する。  マイクロフォン３２０は、音圧に対して感応する。高感度な圧力センサ１１０を用いることにより、高感度なマイクロフォン３２０が得られる。例えば、圧力センサ１１０をプリント基板３２１の上に搭載し、電気信号線を設ける。圧力センサ１１０を覆うように、プリント基板３２１の上にカバー３２３が設けられる。ダイナミックレンジが拡大できるマイクロフォンが提供できる。
【０１７６】
（第４の実施形態）  
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第４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１７（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１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＨ１−Ｈ２線断面図である。
【０１７７】
本実施形態に係る、血圧センサ３３０は、実施形態に係る任意の圧力センサ、または、それらの変形を含む。この例では、圧力センサとして圧力センサ１１０が用いられている。圧力センサ１１０を動脈血管３３１の上の皮膚３３３に押し当てる。これにより、血圧センサ３３０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、ダイナミックレンジが拡大できる血圧センサが提供できる。高感度で血圧が測定できる。
【０１７８】
（第５の実施形態）  
図１８は、第５の実施形態に係るタッチパネルを例示する模式図である。  
本実施形態に係るタッチパネル３４０は、実施形態に係る任意の圧力センサ、または、それらの変形が用いられる。この例では、圧力センサとして圧力センサ１１０が用いられている。タッチパネル３４０において、圧力センサ１１０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。
【０１７９】
例えば、タッチパネル３４０は、複数の第１配線３４６と、複数の第２配線３４７と、複数の圧力センサ１１０と、制御部３４１と、を含む。
【０１８０】
この例では、複数の第１配線３４６は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の第１配線３４６のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って延びる。複数の第２配線３４７は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２配線３４７のそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って延びる。
【０１８１】
複数の圧力センサ１１０のそれぞれは、複数の第１配線３４６と複数の第２配線３４７とのそれぞれの交差部に設けられる。圧力センサ１１０の１つは、検知のための検知要素３１０ｅの１つとなる。ここで、交差部は、第１配線３４６と第２配線３４７とが交差する位置及びその周辺の領域を含む。
【０１８２】
複数の圧力センサ１１０のそれぞれの一端３１０ａは、複数の第１配線３４６のそれぞれと接続される。複数の圧力センサ１１０のそれぞれの他端３１０ｂは、複数の第２配線３４７のそれぞれと接続される。
【０１８３】
制御部３４１は、複数の第１配線３４６と複数の第２配線３４７とに接続される。例えば、制御部３４１は、複数の第１配線３４６に接続された第１配線用回路３４６ｄと、複数の第２配線３４７に接続された第２配線用回路３４７ｄと、第１配線用回路３４６ｄと第２配線用回路３４７ｄとに接続された制御回路３４５と、を含む。圧力センサ１１０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。
【０１８４】
実施形態によれば、ダイナミックレンジが拡大できるタッチパネルが提供できる。高感度のタッチ入力が可能になる。
【０１８５】
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に応用されても良い。実施形態に係る圧力センサは、様々な圧力検知に応用することができる。
【０１８６】
実施形態によれば、ダイナミックレンジが拡大できる圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを提供できる。
【０１８７】
図１９は、圧力センサを例示する模式的平面図である。  
図１９に示すように、圧力センサ１３０は、変形可能な第１膜部７０ｄａと、第１膜部７０ｄａに固定された第１検知素子５１と、変形可能な第２膜部７０ｄｂと、第２膜部７０ｄｂに固定された第２検知素子５２と、を含む。例えば、第２検知素子５２の第２材料は、第１検知素子５１の第１材料とは異なる。例えば、第３磁性層４３及び第４磁性層４４が設けられても良い。この場合、第３磁性層４３及び第４磁性層４４には、図６（ａ）〜図６（ｄ）、または、図７（ａ）及び図７（ｂ）に関して説明した構成が適用される。
【０１８８】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０１８９】
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、圧力センサに含まれる膜部、検知素子、磁性層、中間層、電極、及び処理部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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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】
【０１９４】
１１ａ…第１磁性層、  １１ｂ…第１対向磁性層、  １１ｃ…第１中間層、  １２ａ…第２磁性層、  １２ｂ…第２対向磁性層、  １２ｃ…第２中間層、  ４３…第３磁性層、  ４３ａ、４３ｂ…磁性層、  ４３ｐ…第１膜、  ４３ｑ…第２膜、  ４４…第４磁性層、  ４４ａ、４４ｂ…磁性層、  ４４ｐ…第３膜、  ４４ｑ…第４膜、  ５０、５０Ａ、５０ＡＡ、５０ＡＢ、５０ＡＣ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ…検知素子、  ５１…第１検知素子、  ５２…第２検知素子、  ５８ａ〜５８ｄ…第１〜第４電極、  ５８ｉ…絶縁膜、  ６８…処理部、  ７０ｄ…膜部、  ７０ｄａ…第１膜部、  ７０ｄｂ…第２膜部、  ７０ｈ…空洞、  ７０ｓ…保持部、  ７０ｓ１〜ｓ４…第１〜第４辺、  ε…歪、
１１０、１２０、１２１、１３０…圧力センサ、  ２０３…中間層、  ２０４…下部電極、  ２０５…下地層、  ２０６…ピニング層、  ２０７…第２磁化固定層、  ２０８…磁気結合層、  ２０９…第１磁化固定層、  ２１０…磁化自由層、  ２１１…キャップ層、  ２１２…上部電極、  ２１３…絶縁層、  ２１４…ハードバイアス層、  ２２１…下部ピニング層、  ２２２…下部第２磁化固定層、  ２２３…下部磁気結合層、  ２２４…下部第１磁化固定層、  ２２５…下部中間層、  ２２６…磁化自由層、  ２２７…上部中間層、  ２２８…上部第１磁化固定層、  ２２９…上部磁気結合層、  ２３０…上部第２磁化固定層、  ２３１…上部ピニング層、  ２４１…第１磁化自由層、  ２４２…第２磁化自由層、  ３１０ａ…一端、  ３１０ｂ…他端、  ３１０ｅ…検知要素、  ３２０…マイクロフォン、  ３２１…プリント基板、  ３２３…カバー、  ３２５…アコースティックホール、  ３２９…音、  ３３０…血圧センサ、  ３３１…動脈血管、  ３３３…皮膚、  ３４０…タッチパネル、  ３４１…制御部、  ３４５…制御回路、  ３４６…第１配線、  ３４６ｄ…第１配線用回路、  ３４７…第２配線、  ３４７ｄ…第２配線用回路、  ６１０…マイクロフォン、  ６２０…表示部、  ７１０…携帯情報端末、  ＡＲ…矢印、  Ｄｐ…深さ、  ＧＦ…ゲージファクタ、  Ｉｎｔ…強度、  Ｌ１〜Ｌ６…第１〜第６長さ、  Ｐｓ…圧力、  Ｒ…電気抵抗、  Ｓ０１、Ｓ０２…第１及び第２構成、  ｄ１、ｄ２…第１及び第２距離、  ｄ３、ｄ４…距離
【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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