(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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第１中間層と、を含む第１センサ部と、
第３磁性層と、第４磁性層と、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む第１積層体と、
Ｓｉ、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ及びＳｉＮｘの少なくともいずれかを含み変形可能な膜部であって、前記膜部の一部は、前記第１センサ部と前記第１積層体との間に配置された、前記膜部と、
を備えたセンサ。
【請求項２】
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間の電気抵抗は、前記膜部の前記変形に応じて変化し、
前記第３磁性層と前記第４磁性層との間の電気抵抗は、前記膜部の前記変形に応じて変化する、請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
前記膜部を支持する支持部をさらに備えた請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項４】
支持部と、
第１電極層と、
第２電極層と、
をさらに備え、
前記第１電極層の一部と、前記第２電極層の一部と、の間に前記第１磁性層及び前記第２磁性層が配置され、
前記膜部は、前記支持部に固定された固定領域と、変形する変形領域と、を含み、
前記固定領域から前記変形領域に向かう第１方向と交差する第２方向において、前記第１電極層と前記第２電極層の少なくともいずれかの一部は、前記固定領域と重なる、請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項５】
前記変形領域は、前記変形領域の中心と、前記中心の周りに設けられた周辺領域と、を含み、
前記膜部の前記一部は、前記周辺領域に位置し、
前記周辺領域と前記固定領域との間の距離は、前記周辺領域と前記中心との間の距離よりも短い、請求項４記載のセンサ。
【請求項６】
前記膜部は、前記支持部に固定された固定領域と、変形する変形領域と、を含み、
前記膜部の前記一部は、前記変形領域に含まれる、請求項３記載のセンサ。
【請求項７】
第５磁性層と、第６磁性層と、前記第５磁性層と前記第６磁性層との間に設けられた第３中間層と、を含む第２センサ部と、
第７磁性層と、第８磁性層と、前記第７磁性層と前記第８磁性層との間に設けられた第４中間層と、を含む第２積層体と、
をさらに備え、
前記膜部の別の一部は、前記第２センサ部と前記第２積層体との間に配置された、請求項１〜６のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項８】
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第１中間層と、を含む第１センサ部と、
第１層と、
ＳｉＮ、ＳｉＯｘ及びＡｌＯｘの少なくともいずれかを含み変形可能な膜部であって、前記膜部の一部は、前記第１センサ部と前記第１層との間に配置された、前記膜部と、
を備え、
前記第１層の材料は、前記膜部の材料とは異なる、センサ。
【請求項９】
前記第１層は、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ及びＡｌＯｘの少なくともいずれかを含み、
前記膜部は、前記膜部を支持する支持部に固定された固定領域と、変形する変形領域と、を含み、
前記膜部の前記一部は、前記変形領域に含まれる、請求項８記載のセンサ。
【請求項１０】
基板と、
カバーと、
をさらに備え、
前記第１センサ部及び前記膜部は、前記基板と前記カバーとの間に配置された請求項１〜９のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１１】
請求項１〜９に記載の前記センサの周りに設けられた筐体をさらに備えた、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、センサ及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部から加わる圧力を電気信号に変換する圧力センサなどのセンサがある。センサにおいて、感度の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０５４０３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、感度を向上できるセンサ及び電子機器を提供する。
【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、センサは、第１センサ部と、第１積層体と、膜部と、を含む。前記第１センサ部は、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第１中間層と、を含む。前記第１積層体は、第３磁性層と、第４磁性層と、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む。前記膜部は、Ｓｉ、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ及びＳｉＮｘの少なくともいずれかを含み変形可能である。前記膜部の一部は、前記第１センサ部と前記第１積層体との間に配置される。
本発明の実施形態によれば、センサは、第１センサ部と、第１層と、膜部と、を含む。前記第１センサ部は、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第１中間層と、を含む。前記膜部は、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ及びＡｌＯｘの少なくともいずれかを含み変形可能である。前記膜部の一部は、前記第１センサ部と前記第１層との間に配置されたる。前記第１層の材料は、前記膜部の材料とは異なる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）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（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの動作を例示する模式的斜視図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）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６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第２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７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第２の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図１４】図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図１５】図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図１６】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図１７】図１７（ａ）及び図１７（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図１８】図１８（ａ）及び図１８（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図１９】図１９（ａ）及び図１９（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図２０】図２０（ａ）及び図２０（ｃ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【図２１】第３の実施形態に係る電子機器を例示する模式図である。
【図２２】図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、第３の実施形態に係る電子機器を例示する模式的断面図である。
【図２３】図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は、第３の実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。
【図２４】第３の実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、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。
【０００８】
（第１の実施形態）  
図１（ａ）〜図１（ｃ）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、圧力センサの一部を例示する模式的断面図である。
【０００９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る圧力センサ３１０（センサ）は、第１センサ部５１ａと、第１積層体５１ｂと、膜部７１と、保持部７５（支持部）と、を含む。図１（ａ）においては、第１積層体５１ｂが図示されていない。
【００１０】
この例では、第１積層体５１ｂは、センサ部５０として機能する。すなわち、圧力センサ３１０においては、複数のセンサ部５０（第１センサ部５１ａ及び第１積層体５１ｂなど）が設けられている。
【００１１】
膜部７１は、変形可能である。膜部７１の一部７１ｐａは、第１センサ部５１ａと第１積層体５１ｂとの間に設けられている。
【００１２】
図１（ｃ）に示すように、第１センサ部５１ａは、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、第１中間層１１Ｍと、を含む。第１中間層１１Ｍは、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間に設けられる。この例では、膜部７１の一部７１ｐａと、第１磁性層１１と、の間に第２磁性層１２が設けられている。
【００１３】
第１積層体５１ｂは、第３磁性層１３と、第４磁性層１４と、第２中間層１２Ｍと、を含む。第２中間層１２Ｍは、第３磁性層１３と第４磁性層１４との間に設けられる。この例では、膜部７１の一部７１ｐａと、第３磁性層１３と、の間に第４磁性層１４が設けられている。
【００１４】
膜部７１の一部７１ｐａから第１センサ部５１ａ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軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１５】
Ｚ軸方向において、第１積層体５１ｂの少なくとも一部は、第１センサ部５１ａと重なる。
【００１６】
例えば、第２磁性層１２から第１磁性層１１に向かう方向は、Ｚ軸方向に沿う。例えば、第３磁性層１３から第４磁性層１４に向かう方向は、Ｚ軸方向に沿う。例えば、第３磁性層１３から第１磁性層１１に向かう方向は、Ｚ軸方向に沿う。
【００１７】
圧力センサ３１０において、外部からの圧力が膜部７１に加わると、膜部７１が変形する。この変形に伴い、第１磁性層１１及び第２磁性層１２の少なくともいずれかの磁化が変化する。この磁化の変化（磁化方向の変化）は、逆磁歪に基づく。磁化方向の変化に伴って、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化を検出することで、加わった圧力が検出される。
【００１８】
この例では、第１センサ部５１ａに、第１電極層５１ａｅと、第２電極層５１ａｆと、が設けられている。第１電極層５１ａｅと第２電極層５１ａｆとの間に、第１磁性層１１及び第２磁性層１２が配置されている。この例では、第１絶縁層５１ａｉがさらに設けられている。第１電極層５１ａｅの一部と、第２電極層５１ａｆの一部と、の間に、第１磁性層１１及び第２磁性層１２が配置されている。第１電極層５１ａｅの別の一部と、第２電極層５１ａｆの別の一部と、の間に、第１磁性層１１及び第２磁性層１２が配置されている。これらの電極層の間に電流を流すことで、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間の電気抵抗が検出できる。電気抵抗の変化を検出することで、加わった圧力が検出される。
【００１９】
この例では、第１積層体５１ｂに、第３電極層５１ｂｅと、第４電極層５１ｂｆと、が設けられる。第３電極層５１ｂｅと第４電極層５１ｂｆとの間に第３磁性層１３及び第４磁性層１４が配置される。この例では、第２絶縁層５１ｂｉがさらに設けられている。第３電極層５１ｂｅの一部と、第４電極層５１ｂｆの一部と、の間に、第３磁性層１３及び第４磁性層１４が配置されている。第３電極層５１ｂｅの別の一部と、第４電極層５１ｂｆの別の一部と、の間に、第３磁性層１３及び第４磁性層１４が配置されている。これらの電極層の間に電流を流すことで、第３磁性層１３と第４磁性層１４との間の電気抵抗が検出できる。電気抵抗の変化を検出することで、加わった圧力が検出される。
【００２０】
圧力センサ３１０においては、変形可能な膜部７１の一部７１ｐａが、第１センサ部５１ａと第１積層体５１ｂとの間に配置されている。すなわち、膜部７１の別の一部は、第１センサ部５１ａと第１積層体５１ｂとの間には配置されていない。
【００２１】
例えば、第１参考例において、膜部７１の上に第１センサ部５１ａが設けられ、第１積層体５１ｂが設けられない。このような第１参考例において、例えば、膜部７１に外部からの圧力（検出すべき圧力）が加わっていない状態において、膜部７１が応力を有する場合がある。この応力は、例えば、圧力センサ３１０を製造する過程で生じる。例えば、製造過程において、異なる材料の複数の膜が積層され、そして、加熱処理が行われる。積層工程および加熱処理により、膜部７１に応力が残る。この残った応力により、例えば、膜部７１が、反る。例えば、膜部７１の中心部が下方向に位置するように、膜部７１が反る。例えば、外部からの圧力（検出すべき圧力）が加わっていない状態において、膜部７１が反る場合もある。このような場合には、外部からの圧力に対する膜部７１の変形の程度が小さくなる。このため、第１参考例においては、検出感度が十分でない場合がある。
【００２２】
膜部７１に残存する応力は、膜部７１において上下（表裏）の非対称性が高いことに起因することがわかった。例えば、第１参考例において、膜部７１のうちの保持部７５（支持部）に保持（支持）されている部分の下には、保持部７５（支持部）がある。そして、その部分の上には、センサ部５０（例えば第１センサ部５１ａ）がある。保持部７５とセンサ部５０において、例えば、材料が互いに異なる。膜部７１の上下方向において非対称性が大きい。このため、膜部７１の上側部分と、膜部７１の下側部分と、において、Ｚ軸方向と交差する方向の応力に差異が生じる。この応力の差異により、膜部７１が反る。
【００２３】
膜部７１の上下に設けられる構造体の構成を対称に近づけることにより、膜部７１に残存する圧力を小さくすることができる。例えば、膜部７１の上下に設けられる構造体の材料を近づけることが、有効である。
【００２４】
実施形態においては、変形可能な膜部７１の一部７１ｐａが、第１センサ部５１ａと第１積層体５１ｂとの間に配置されている。すなわち、膜部７１の上に設けられる構造体（この例では第１センサ部５１ａ）は、膜部７１の下に設けられる構造体（この例では第１積層体５１ｂ）と、例えば、材料及び構造が似ている。これにより、膜部７１に残存する応力の対称性を高くすることができる。
【００２５】
例えば、第１センサ部５１ａに含まれる層（例えば磁性層）の可撓性（第１値）と、第１積層体５１ｂに含まれる層（例えば磁性層）の可撓性（第２値）と、の第１差（例えば、絶対値）は、第１値と、保持部７５の可撓性（第３値）と、の第２差（例えば、絶対値）よりも小さい。例えば、第１センサ部５１ａに含まれる層（例えば磁性層）の弾性率（第１値）と、第１積層体５１ｂに含まれる層（例えば磁性層）の弾性率（第２値）と、の第１差（例えば、絶対値）は、第１値と、保持部７５の弾性率（第３値）と、の第２差（例えば、絶対値）よりも小さい。
【００２６】
例えば、第１センサ部５１ａに含まれる層（例えば電極層）の可撓性（第１値）と、第１積層体５１ｂに含まれる層（例えば電極層）の可撓性（第２値）と、の第１差（例えば、絶対値）は、第１値と、保持部７５の可撓性（第３値）と、の第２差（例えば、絶対値）よりも小さい。例えば、第１センサ部５１ａに含まれる層（例えば電極層）の弾性率（第１値）と、第１積層体５１ｂに含まれる層（例えば電極層）の弾性率（第２値）と、の第１差（例えば、絶対値）は、第１値と、保持部７５の弾性率（第３値）と、の第２差（例えば、絶対値）よりも小さい。
【００２７】
このように、実施形態においては、膜部７１の上下に類似した構造体を配置することで、膜部７１に残る応力が抑制される。これにより、感度を向上することができる。検出精度を高めることができる。実施形態によれば、感度を向上できる圧力センサが提供できる。
【００２８】
実施形態において、膜部７１に外部から圧力が加わったときに、膜部７１が変形する。膜部７１の周辺領域において、膜部７１の変形の程度が大きい。このように変形の程度が大きい領域にセンサ部５０を配置することで、圧力の検出の感度が向上できる。
【００２９】
本実施形態においては、センサ部５０として、磁性層が用いられている。そして、例えば、逆磁歪に基づく磁化の変化により、圧力が検出される。一方、センサ素子として、ピエゾ効果素子やシリコン素子を用いる第２参考例がある。本実施形態においては、センサ部５０において磁性層が用いられる。このため、膜部７１の上下にセンサ部５０を設けることで、より高感度となる。例えば、膜部７１の上下でセンサ部５０を設けることで、上下のセンサ部５０に印加される歪の符号（極性）が逆になる。これにより、膜部７１の上下の素子から差動電圧を取得することができる。差動電圧を用いることで、高感度の検知を行うことができる。
【００３０】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、膜部７１は、固定領域７１ｆと、変形領域７１ｄと、を含む。固定領域７１ｆは、保持部７５に固定されている。変形領域７１ｄは、変形する。変形領域７１ｄは、中心７１ｃと、周辺領域７１ｐと、を含む。中心７１ｃは、変形領域７１ｄの中心である。周辺領域７１ｐは、と、中心７１ｃの周りに設けられる。膜部７１の上記の一部７１ｐａ（第１センサ部５１ａと第１積層体５１ｂとの間に設けられる部分）は、周辺領域７１ｐに位置する。
【００３１】
周辺領域７１ｐは、固定領域７１ｆに近い。周辺領域７１ｐは、中心７１ｃから遠い。周辺領域７１ｐと固定領域７１ｆとの間の距離は、周辺領域７１ｐと中心７１ｃとの間の距離よりも短い。
【００３２】
固定領域７１ｆに近い周辺領域７１ｐにセンサ部５０（第１センサ部５１ａ及び第１積層体５１ｂなど）が配置されることで、高い高感度が得られる。
【００３３】
実施形態においては、センサ部５０に設けられる電極層の一部が、膜部７１の固定領域７１ｆと重なる。すなわち、圧力センサ３１０は、第１電極層５１ａｅと第２電極層５１ａｆとを含む。第１電極層５１ａｅの一部と第２電極層５１ａｆの一部との間に、第１磁性層１１及び第２磁性層１２が配置されている。一方、膜部７１は、保持部７５に固定された固定領域７１ｆと、変形する変形領域７１ｄと、を含む。
【００３４】
例えば、Ｚ軸方向において、第１電極層５１ａｅの一部が、固定領域７１ｆと重なる。例えば、Ｚ軸方向において、第２電極層５１ａｆの一部が、固定領域７１ｆと重なる。すなわち、第１電極層５１ａｅと第２電極層５１ａｆの少なくともいずれかの一部が、Ｚ軸方向（第２方向）において保持部７５と重なる。
【００３５】
固定領域７１ｆから変形領域７１ｄに向かう方向を第１方向とする。第１方向と交差する方向を第２方向とする。Ｚ軸方向は、第２方向に対応する。第１方向は、例えば、Ｘ軸方向に対応しても良い。
【００３６】
このように、第１センサ部５１ａに設けられる電極層の一部が、Ｚ軸方向（第２方向）において、膜部７１の固定領域７１ｆと重なる。
【００３７】
同様に、第１積層体５１ｂに設けられる電極層の一部が、膜部７１の固定領域７１ｆと重なっても良い。すなわち、圧力センサ３１０は、第３電極層５１ｂｅと第４電極層５１ｂｆと、を含む。第３電極層５１ｂｅの一部と、第４電極層５１ｂｆの一部と、の間に、第３磁性層１３及び第４磁性層１４が配置される。膜部７１は、保持部７５に固定された固定領域７１ｆと、変形する変形領域７１ｄと、を含む。Ｚ軸方向において、第３電極層５１ｂｅの一部が、固定領域７１ｆと重なる。Ｚ軸方向において、第４電極層５１ｂｆの一部が、固定領域７１ｆと重なる。すなわち、第３電極層５１ｂｅと第４電極層５１ｂｆの少なくともいずれかの一部が、Ｚ軸方向（第２方向）において保持部７５と重なる。
【００３８】
この例では、第３電極層５１ｂｅ及び第４電極層５１ｂｆの少なくともいずれかの一部は、保持部７５と膜部７１（固定領域７１ｆ）との間に配置される。すなわち、保持部７５の上に、第３電極層５１ｂｅ及び第４電極層５１ｂｆの少なくともいずれかの上記の一部が設けられ、その上に、膜部７１の固定領域７１ａｆが設けられている。そして、固定領域７１ｆの上に、第１電極層５１ａｅ及び第２電極層５１ｆの少なくともいずれかの上記の一部が設けられている。膜部７１の固定領域７１ｆは、第１積層体５１ｂの電極層を介して、保持部７５に固定されている。
【００３９】
本実施形態においては、ダイアフラム（膜部７１）の上及び下のそれぞれにスピン歪センサ素子（センサ部５０）が配置される。スピン歪センサ素子における歪の最適範囲を使用するができる。これにより、高い感度が得られる。
【００４０】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの動作を例示する模式的斜視図である。  
これらの図は、センサ部５０の異なる状態を例示している。外部から加えられた応力（検知すべき応力）により、膜部７１が変形する。膜部７１の変形により、磁性層に応力が加わる。これらの図は、磁性層に加わる応力と、センサ部５０の磁性層における磁化方向と、の関係を例示している。この例では。センサ部５０として、第１センサ部５１ａが例示されている。
【００４１】
以下の例では、第２磁性層１２が参照層であり、第１磁性層１１が磁化自由（自由層）層である。
【００４２】
図２（ａ）は、応力（この例では引っ張り応力）が印加されていない状態を示す。このとき、この例では、第２磁性層１２（参照層）の磁化１２ｍの向きは、第１磁性層１１（自由層）の磁化１１ｍの向きと、同じである。
【００４３】
図２（ｂ）は、応力（この例では引っ張り応力）が印加された状態を示している。この例では、Ｘ軸方向に沿って引っ張り応力が印加されている。例えば、膜部７１の変形により、例えば、Ｘ軸方向に沿った引っ張り応力が印加される。引っ張り応力は、第２磁性層１２及び第１磁性層１１の磁化の向き（この例では、Ｙ軸方向）に対して直交する方向に沿っている。このとき、引っ張り応力の方向に沿うように、第１磁性層１１の磁化１１ｍが回転する。回転は、逆磁歪効果に基づく。一方、第２磁性層１２の磁化１２ｍは、実質的に固定されている。第１磁性層１１の磁化１１ｍが回転することで、第２磁性層１２の磁化１２ｍ（向き）と、第１磁性層１１の磁化１１ｍ（向き）と、の間の角度が変化する。
【００４４】
逆磁歪効果においては、強磁性体の磁歪定数の符号によって磁化の容易軸が変化する。大きな逆磁歪効果を示す多くの材料は、磁歪定数が正の符号を持つ。磁歪定数が正の符号である場合には、上述のように引っ張り応力が加わる方向が磁化容易軸となる。一方、磁歪定数が負の符号の場合には、引っ張り応力が印加された方向に対して垂直な方向が、磁化容易軸となる。このときは、応力印加により、第１磁性層１１の磁化１１ｍは、応力が印加された方向に対して垂直な方向に沿う。
【００４５】
例えば、第１磁性層１１の磁歪定数が正である場合には、第１磁性層１１の初期磁化方向（応力が印加されていないときの磁化方向）は、引っ張り応力が加わる方向とは異なる方向に設定される。
【００４６】
図２（ｃ）は、磁歪定数が負である場合の状態を例示している。この場合には、第１磁性層１１の初期磁化方向（応力が印加されていないときの磁化方向）は、引っ張り応力が加わる方向（この例ではＸ軸方向）に対して垂直な方向とは異なる方向に設定される。
【００４７】
圧力センサ３１０においては、第１磁性層１１の磁化１１ｍと、第２磁性層１２の磁化１２ｍと、の間の角度に応じて、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間の電気抵抗が、変化する。この変化は、例えば、ＭＲ効果に基づく。
【００４８】
実施形態において、第１磁性層１１が参照層（磁化固定層）であり、第２磁性層１２が磁化自由層でも良い。第１磁性層１１が磁化自由層であり、第２磁性層１２も磁化自由層でも良い。
【００４９】
このように、実施形態においては、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間の電気抵抗は、膜部７１の変形に応じて変化する。すなわち、例えば、第１磁性層１１の磁化１１ｍ（第１磁化）及び第２磁性層１２の磁化１２ｍ（第２磁化）の少なくともいずれかが、膜部７１の変形に応じて変化する。これにより、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間の電気抵抗は、膜部７１の変形に応じて変化する。第３磁性層１３の磁化及び第４磁性層１４の磁化の少なくともいずれかが、膜部７１の変形に応じて変化する。これにより、第３磁性層１３と第４磁性層１４との間の電気抵抗は、膜部７１の変形に応じて変化する。
【００５０】
上記の第１センサ部５１ａに関する説明は、第１積層体５１ｂに適用できる。例えば、第３磁性層１３は、第１磁性層１１及び第２磁性層１２の１つに対応する。第４磁性層１４は、第１磁性層１１及び第２磁性層１２の別の１つに対応する。
【００５１】
例えば、第１積層体５１ｂにより検知が行われる場合は、第１積層体５１ｂの電気抵抗が検知される。すなわち、第３磁性層１３と第４磁性層１４との間の電気抵抗は、膜部７１の変形に応じて変化する。
【００５２】
例えば、第２磁性層１２が磁化固定層である場合、第２磁性層１２は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれかを含む。Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの２つ以上を含む合金が用いられても良い。第２磁性層１２には、上記の材料に加えて、他の元素を（添加元素）さらに含んでも良い。第２磁性層１２は、例えば、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＢ合金及びＮｉＦｅ合金等の少なくともいずれかを含む。第２磁性層１２の厚さは、例えば２ナノメートル（ｎｍ）以上６ｎｍ以下である。
【００５３】
第１中間層１１Ｍには、金属または絶縁体が用いられる。第１中間層１１Ｍは、例えば、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇの少なくともずれかを含む。第１中間層１１Ｍとして金属が用いられる場合、第１中間層１１Ｍの厚さは、例えば１ｎｍ以上７ｎｍ以下である。一方、第１中間層１１Ｍ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）、または、亜鉛酸化物（ＺｎＯ等）を含む。第１中間層１１Ｍとして絶縁体を用いる場合、第１中間層１１Ｍの厚さは、例えば１ｎｍ以上３ｎｍ以下である。
【００５４】
第１磁性層１１が磁化自由層である場合、第１磁性層１１は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれを含む。第１磁性層１１は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくとも２つ以上を含む合金材を含んでも良い。第１磁性層１１には、上記の材料に加えて、他の元素を（添加元素）さらに含んでも良い。
【００５５】
第１磁性層１１は、例えば、磁歪（磁歪定数）が大きい材料が用いられる。具体的には、磁歪の絶対値が、１０−５よりも大きい材料が用いられる。これにより、歪（応力）に対する磁化の変化の感度が高くできる。第１磁性層１１は、正の磁歪を有する材料、または、負の磁歪を有する材料を含む。
【００５６】
第１磁性層１１には、例えば、Ｆｅ、ＣｏまたはＮｉの単元素金属が用いられる。または、第１磁性層１１は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれかを含む合金を含む。第１磁性層１１は、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金を含む。第１磁性層１１は、例えば、Ｔｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）を含む。第１磁性層１１は、例えば、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）を含む。第１磁性層１１は、例えば、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）を含む。第１磁性層１１は、例えば、Ｎｉを含む。第１磁性層１１は、例えば、Ａｌ−Ｆｅを含んでも良い。第１磁性層１１は、例えば、フェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）等を含んでも良い。上記のＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金及びＦｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金においては、磁歪定数λｓが１００ｐｐｍよりも大きい。第１磁性層１１の厚さは、例えば２ｎｍ以上である。
【００５７】
第１磁性層１１は、積層構造（複数の膜を含む構造）を有しても良い。例えば、第１磁性層１１は、ＦｅＣｏ合金の層と、このＦｅＣｏ合金の層と積層された層と、を含むことができる。積層された層は、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金を含む。積層された層は、例えば、Ｔｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）を含む。積層された層は、例えば、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）を含む。積層された層は、例えば、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）を含む。積層された層は、例えば、Ｎｉを含む。積層された層は、例えば、Ａｌ−Ｆｅを含む。積層された層は、例えば、フェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）等を含んでも良い。上記のＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金及びＦｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金においては、磁歪定数λｓが１００ｐｐｍよりも大きい。
【００５８】
第１磁性層１１の磁歪定数が大きいときに、高い歪感度ＧＦ（Gauge Factor）が得られる。さらに、ＧＦの値は、磁歪定数に加えて、第１磁性層１１の軟磁性に影響を受ける。歪感度ＧＦは、ＧＦ＝（ｄＲ／Ｒ）／Δεで表される。ここで、Δεは、歪である。Ｒは、抵抗である。ΔＲは、Δεの歪を受けたときの抵抗の変化である。歪感度ＧＦは、単位歪変化における抵抗変化量の大きさを表し、無次元量である。
【００５９】
例えば、アモルファス構造を有し、Ｆｅを含む合金（材料）は、大きなＧＦを有する。この材料においては、例えば、３，０００以上のＧＦの値が得られる。
【００６０】
本願明細書において、アモルファス構造は、微結晶構造を含んでも良い。この微結晶構造においては、結晶粒の大きさは２ｎｍよりも小さい。アモルファス構造は、結晶構造が認められない構造を含む。微結晶構造、または、結晶構造が認められない構造は、例えば、透過型電子顕微鏡像により観測できる。さらに、例えば、磁性層における微小ビームによる電子回折を用いても観測できる場合がある。例えば、電子回折パターンがスポットパターンとなるか、リング状パターンとなるかで判断できる。例えば、スポットパターンは、結晶構造に対応する。リング状パターンは、アモルファス構造に対応する。
【００６１】
例えば、センサ部５０に含まれる磁性層（例えば、第１磁性層１１または第３磁性層１３など）が、ＢとＦｅとを含む合金を含むことで、磁性層は、アモルファスになりやすい。
【００６２】
実施形態において、電極層には、例えば、Ｔａ、ＴａＭｏ、Ｃｕ、ＣｕＡｇ、Ｒｕ、Ａｕ、ＮｉＦｅ、及び、ＦｅＳｉの少なくともいずれかが用いられる。
【００６３】
実施形態において、保持部７５には、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯｘ及びＡｌＯｘの少なくともいずれかが用いられる。膜部７１には、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ及びＳｉＮｘの少なくともいずれかが用いられる。膜部７１の少なくとも一部は、保持部７５の少なくとも一部に用いられる材料を含んでも良い。膜部７１の一部が、保持部７５と連続していても良い。
【００６４】
膜部７１の厚さ（Ｚ軸方向に沿った長さ）は、例えば、０．１マイクロメートル（μｍ）以上１０μｍ以下である。保持部７５の厚さは、例えば、２００μｍ以上６００μｍ以下である。膜部７１の厚さは、保持部７５の厚さの０．００００１倍以上０．０５倍以下である。
【００６５】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式的断面図である。  
図３（ａ）に示すように、本実施形態に係る別の圧力センサ３１０ａにおいては、膜部７１の変形領域７１ｄの下面は、第１積層体５１ｂの下面よりも、上に位置する。膜部７１の変形領域７１ｄの下面は、第４電極層５１ｂｆの下面よりも、上に位置する。膜部７１の変形領域７１ｄの上面のＺ軸方向の位置は、第１電極層５１ａｅの上面のＺ軸方向の位置と、実質的に一致する。
【００６６】
図３（ｂ）に示すように、本実施形態に係る別の圧力センサ３１０ｂにおいては、膜部７１の変形領域７１ｄの上面は、第１センサ部５１ａの上面よりも、下に位置する。膜部７１の変形領域７１ｄの上面は、第２電極層５１ａｆの上面よりも、下に位置する。膜部７１の変形領域７１ｄの上面のＺ軸方向の位置は、第３電極層５１ｂｅの下面のＺ軸方向の位置と、実質的に一致する。
【００６７】
図３（ｃ）に示すように、本実施形態に係る別の圧力センサ３１０ｃにおいては、膜部７１の変形領域７１ｄの上面のＺ軸方向の位置は、第１電極層５１ａｅの上面のＺ軸方向の位置と、実質的に一致する。膜部７１の変形領域７１ｄの下面のＺ軸方向の位置は、第３電極層５１ｂｅの下面のＺ軸方向の位置と、実質的に一致する。
【００６８】
このように、膜部７１の上面及び下面のＺ軸方向における位置と、電極層のＺ軸方向における位置と、の関係は種々の変形が可能である。膜部７１の上面及び下面のＺ軸方向における位置と、磁性層のＺ軸方向における位置と、の関係は種々の変形が可能である。
【００６９】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式図である。  
図４（ａ）は、斜視図である。図４（ｂ）は、図１（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図である。図４（ｃ）は、圧力センサの一部を例示する模式的断面図である。
【００７０】
図４（ａ）に示すように、本実施形態に係る別の圧力センサ３１１においては、膜部７１の上に複数のセンサ部５０が設けられている。例えば、Ｙ軸方向に沿って複数のセンサ部５０（第１センサ部５１ａ及び第２センサ部５２ａなど）が設けられている。複数のセンサ部５０は、膜部７１の外縁（膜部７１と保持部７５との間の境界）に沿って並んでいる。
【００７１】
図４（ｂ）に示すように、第２積層体５２ｂが設けられている。図４（ａ）においては、第２積層体５２ｂが図示されていない。第１センサ部５１ａ及び第１積層体５１ｂについては、圧力センサ３１０に関して説明したのと同様である。以下、第２センサ部５２ａ及び第２積層体５２ｂについて説明する。
【００７２】
図４（ｂ）に示すように、圧力センサ３１１は、第２センサ部５２ａと、第２積層体５２ｂと、を含む。膜部７１の一部７１ｐｂ（一部７１ｐａとは別の一部）は、第２センサ部５２ａと第２積層体５２ｂとの間に配置されている。
【００７３】
図４（ｃ）に示すように、第２センサ部５２ａは、第５磁性層１５と、第６磁性層１６と、第３中間層１３Ｍと、を含む。第３中間層１３Ｍは、第５磁性層１５と第６磁性層１６との間に設けられる。第５磁性層１５は、例えば、第１磁性層１１に対応する。第６磁性層１６は、例えば、第２磁性層１２に対応する。第３中間層１３Ｍは、例えば、第１中間層１１Ｍに対応する。
【００７４】
第２積層体５２ｂは、第７磁性層１７と、第８磁性層１８と、第４中間層１４Ｍと、を含む。第４中間層１４Ｍは、第７磁性層１７と第８磁性層１８との間に設けられる。第７磁性層１７は、例えば第３磁性層１３に対応する。第８磁性層１８は、例えば、第４磁性層１４に対応する。第４中間層１４Ｍは、例えば、第２中間層１２Ｍに対応する。
【００７５】
例えば、第５磁性層１５の磁化及び第６磁性層１６の磁化の少なくともいずれかが、膜部７１の変形に応じて変化する。これにより、第５磁性層１５と第６磁性層１６との間の電気抵抗は、膜部７１の変形に応じて変化する。第７磁性層１７の磁化及び第８磁性層１８の磁化の少なくともいずれかが、膜部７１の変形に応じて変化する。これにより、第７磁性層１７と第８磁性層１８との間の電気抵抗は、膜部７１の変形に応じて変化する。
【００７６】
複数のセンサ部５０は、互いに直接に接続されても良い。複数のセンサ部５０は、互いに並列に接続されても良い。
【００７７】
例えば、第２センサ部５２ａは、第１センサ部５１ａと電気的に直列に接続されても良い。第２積層体５２ｂは、第１積層体５１ｂと電気的に直列に接続されても良い。第１積層体５１ｂは、第１センサ部５１ａと電気的に直列に接続されても良い。第２積層体５２ｂは、第１積層体５１ｂと電気的に直列に接続されても良い。複数のセンサ部５０を設けることで、例えば、検出感度が向上する。ノイズを低減できる。
【００７８】
図５（ａ）〜図５（ｃ）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、複数のセンサ部５０の接続の接続状態の例を示している。  
図５（ａ）に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１１ａにおいては、複数のセンサ部５０は、電気的に直列に接続されている。
【００７９】
直列に接続されているセンサ部５０の数をＮとしたとき、得られる電気信号は、センサ部５０の数が１である場合のＮ倍となる。その一方で、熱ノイズ及びショットキーノイズは、Ｎ１／２倍になる。すなわち、ＳＮ比(signal-noise ratio：ＳＮＲ)は、Ｎ１／２倍になる。直列の接続されるセンサ部５０の数Ｎを増やすことで、膜部７１のサイズを大きくすることなく、ＳＮ比を改善することができる。
【００８０】
複数のセンサ部５０のそれぞれの信号を加算しても良い。１つのセンサ部５０に加えられるバイアス電圧は、例えば、５０ミリボルト（ｍＶ）以上１５０ｍＶ以下である。Ｎ個のセンサ部５０を直列に接続した場合は、バイアス電圧は、５０ｍＶ×Ｎ以上１５０ｍＶ×Ｎ以下となる。例えば、直列に接続されているセンサ部５０の数Ｎが２５である場合には、バイアス電圧は、１Ｖ以上３．７５Ｖ以下となる。
【００８１】
バイアス電圧の値が１Ｖ以上であると、センサ部５０から得られる電気信号を処理する電気回路の設計が容易になり、実用的に好ましい。例えば、圧力が生じるときに同じ極性の電気信号が得られる複数のセンサ部５０を設ける。これらの検知素子を直列に接続することで、上記のように、ＳＮ比が向上できる。
【００８２】
図５（ｂ）に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１１ｂにおいては、複数のセンサ部５０が、電気的に並列に接続されている。実施形態において、複数のセンサ部５０の少なくとも一部は、電気的に並列に接続されても良い。
【００８３】
図５（ｃ）に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１１ｃにおいては、複数のセンサ部５０がホイートストンブリッジ回路を形成している。例えば、検知特性の温度補償を行うことができる。
【００８４】
（第２の実施形態）  
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第２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６（ａ）は、斜視図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図６（ｃ）は、圧力センサの一部を例示する模式的断面図である。
【００８５】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係る圧力センサ３２０は、第１センサ部５１ａと、第１層５１Ｌと、膜部７１と、保持部７５と、を含む。図６（ａ）においては、第１層５１Ｌが図示されていない。
【００８６】
図６（ｃ）に示すように、この場合も、第１センサ部５１ａは、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、第１中間層１１Ｍと、を含む。第１中間層１１Ｍは、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間に設けられる。
【００８７】
この例においても、膜部７１は、変形可能である。膜部７１の一部７１ｐａは、第１センサ部５１ａと第１層５１Ｌとの間に配置されている。保持部７５は、膜部７１の一部（例えば一部７１ｐａ）を保持する。
【００８８】
第１層５１Ｌは、膜部７１の一部７１ｐａに設けられており、膜部７１の変形領域７１ｄの他の部分には設けられていない。すなわち、膜部７１の一部７１ｐａから第１センサ部５１ａに向かう方向（Ｚ軸方向）において、膜部７１の別の一部（膜部７１の変形領域７１ｄの一部）は、第１層５１Ｌと重ならない。Ｚ軸方向において、膜部７１の一部７１ｐａは、第１層５１Ｌと重なる。
【００８９】
第１層５１Ｌの材料は、膜部７１の材料とは異なる。本実施形態においては、第１層５１Ｌは、膜部７１に生じる応力を調整する。第１層５１Ｌを設けることで、膜部７１に残る応力を小さくすることができる。第１層５１Ｌは、例えば、圧力調整層である。
【００９０】
例えば、第１層５１Ｌの物性値は、膜部７１の物性値とは異なる。例えば、第１層５１Ｌの残留応力は、膜部７１の残留応力とは異なる。
【００９１】
第１層５１Ｌには、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ及びＡｌＯｘの少なくともいずれかが用いられる。第１層５１Ｌは、例えば、電極層（例えば、第１電極層５１ａｅ及び第２電極層５１ａｆなど）に含まれる材料を含んでも良い。膜部７１には、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ及びＡｌＯｘの少なくともいずれかが用いられる。膜部７１は、例えば、電極層（例えば、第１電極層５１ａｅ及び第２電極層５１ａｆなど）に含まれる材料を含んでも良い。
【００９２】
例えばプラズマ励起ＣＶＤ法によるＳｉＮｘ膜において、周波数が異なるＲＦ電力を印加することで、応力制御が可能である。例えば、ＳｉＨ４ガスとＮＨ３ガスとを用いて、５ＭＨｚよりも高い周波のＲＦ電力を印加して作製されたＳｉＮｘ膜においては、膜中のＳｉ−Ｈ結合が多く、引張応力となる。例えば、ＳｉＨ４ガスとＮＨ３ガスとを用いて、５ＭＨｚ以下の低い周波数のＲＦ電力を印加して作製されたＳｉＮｘ膜においては、膜中のＮ−Ｈ結合が多く、圧縮応力となる。
【００９３】
例えば、第１層５１Ｌに含まれるＳｉ−Ｈ結合の濃度は、膜部７１に含まれるＳｉ−Ｈ結合の濃度とは異なる。例えば、第１層５１Ｌに含まれるＮ−Ｈ結合の濃度は、膜部７１に含まれるＮ−Ｈ結合の濃度とは異なる。
【００９４】
第１層５１Ｌは、電極層として用いられる材料が用いられても良い。例えば、圧力センサ３２０は、第１電極層５１ａｅと第２電極層５１ａｆとをさらに含む。第１電極層５１ａｅの少なくとも一部と、第２電極層５１ａｆの少なくとも一部と、の間に、第１磁性層１１の少なくとも一部及び第２磁性層１２の少なくとも一部が配置される。第１層５１Ｌの少なくとも一部は、第１電極層５１ａｅ及び第２電極層５１ａｆの少なくともいずれかが含む材料と同じ材料を含む。
【００９５】
例えば、膜部７１の上側の一部に第１センサ部５１ａが設けられ、これに伴い電極層が設けられる。この場合において、膜部７１の下側の一部に、電極層と類似の材料の層（第１層５１Ｌ）を設けることで、膜部７１に残る応力を小さくすることができる。
【００９６】
この例では、膜部７１の下側に第１層５１Ｌが設けられている。すなわち、第１センサ部５１ａのＺ軸方向（膜部７１の上記の一部７１ｐａから第１センサ部５１ａに向かう方向）に沿う位置（第１センサ位置）と、保持部７５のＺ軸方向に沿う位置（保持部位置）と、の間に、膜部７１の上記の一部７１ｐａのＺ軸方向に沿った位置（膜部位置）が配置される。この膜部位置と、この保持位置との間に、前記第１層のＺ軸方向に沿った位置（第１位置）が配置されている。
【００９７】
すなわち、保持部７５の上に、第１層５１Ｌが設けられる。第１層５１Ｌの上に、膜部７１の一部（固定領域７１ｆ）が設けられる。膜部７１の別の一部（変形領域７１ｄ）は、固定領域７１ｆと繋がっている。変形領域７１ｄの一部７１ｐａの上に、第１センサ部５１ａが設けられている。第１層５１Ｌの一部と第１センサ部５１ａとの間に、膜部７１の一部７１ｐａが設けられている。膜部７１の固定領域７１ｆの上に、第１電極層５１ａｅ、第１絶縁層５１ａｉ及び第２電極層５１ａｆが設けられている。
【００９８】
例えば、第１層５１Ｌとして、これらの電極層と同様の材料を用いる。膜部７１に残る応力が小さくできる。
【００９９】
この例においても、センサ部５０において磁性層が用いられる。このため、膜部７１の上にセンサ部５０を設け、下に第１層５１Ｌを設けることで、より高感度となる。膜部７１の表裏で素子に印加される歪の符号（極性）が逆になるため、膜部７１の上下の素子から差動電圧を取得することができる。
【０１００】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式的断面図である。  
図７（ａ）に示すように、本実施形態に係る別の圧力センサ３２０ａにおいては、膜部７１の変形領域７１ｄの上面のＺ軸方向の位置は、第１電極層５１ａｅの上面のＺ軸方向の位置と、実質的に一致する。膜部７１の変形領域７１ｄの下面は、第１層５１Ｌの下面よりも、上に位置する。膜部７１の変形領域７１ｄの上面のＺ軸方向の位置は、第１層５１Ｌの上面のＺ軸方向の位置と、実質的に一致する。
【０１０１】
図７（ｂ）に示すように、本実施形態に係る別の圧力センサ３２０ｂにおいては、膜部７１の変形領域７１ｄの下面のＺ軸方向の位置は、第１層５１Ｌの下面のＺ軸方向の位置と、実質的に一致する。膜部７１の変形領域７１ｄの上面は、第２電極層５１ａｆの上面よりも、下に位置する。膜部７１の変形領域７１ｄの上面のＺ軸方向の位置は、第２電極層５１ａｆの下面のＺ軸方向の位置と、実質的に一致する。
【０１０２】
図７（ｃ）に示すように、本実施形態に係る別の圧力センサ３２０ｃにおいては、膜部７１の変形領域７１ｄの上面のＺ軸方向の位置は、第１電極層５１ａｅの上面のＺ軸方向の位置と、実質的に一致する。膜部７１の変形領域７１ｄの下面のＺ軸方向の位置は、第１層５１Ｌの下面のＺ軸方向の位置と、実質的に一致する。
【０１０３】
このように、膜部７１の上面及び下面のＺ軸方向における位置と、電極層のＺ軸方向における位置と、の関係は種々の変形が可能である。膜部７１の上面及び下面のＺ軸方向における位置と、第１層５１ＬのＺ軸方向における位置と、の関係は種々の変形が可能である。
【０１０４】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第２の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式図である。  
図８（ａ）は、斜視図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図８（ｃ）は、圧力センサの一部を例示する模式的断面図である。
【０１０５】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、本実施形態に係る圧力センサ３２１も、第１センサ部５１ａと、第１層５１Ｌと、膜部７１と、保持部７５と、を含む。図８（ｃ）に示すように、この場合も、第１センサ部５１ａは、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、第１中間層１１Ｍと、を含む。第１中間層１１Ｍは、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間に設けられる。
【０１０６】
図８（ｂ）に示すように、この例では、第１層５１Ｌは、第１センサ部５１ａの上に設けられている。すなわち、第１層５１ＬのＺ軸方向（膜部７１の上記の一部７１ｐａから第１センサ部５１ａに向かう方向）に沿う位置（第１層位置）と、保持部７５のＺ軸方向に沿う位置（保持部位置）と、の間に、膜部７１の上記の一部７１ｐａのＺ軸方向に沿った位置（膜部位置）が配置される。第１層位置と膜部位置との間に、第１センサ部５１ａのＺ軸方向に沿う位置（第１センサ位置）が配置される。
【０１０７】
すなわち、保持部７５の上に、膜部７１の一部（固定領域７１ｆ）が設けられる。膜部７１の別の一部（変形領域７１ｄ）は、固定領域７１ｆと繋がっている。変形領域７１ｄの一部７１ｐａの上に、第１センサ部５１ａが設けられている。固定領域７１ｆの上に、第１電極層５１ａｅ、第１絶縁層５１ａｉ及び第２電極層５１ａｆが設けられている。第１電極層５１ａｅの上、及び、第１センサ部５１ａの上に、第１層５１Ｌが設けられている。
【０１０８】
この場合、第１層５１Ｌは、膜部７１に含まれる材料と同じ材料を含んでも良い。例えば、電極層の下に膜部７１が設けられ、電極層の上に第１層５１Ｌが設けられる。膜部７１と第１層５１Ｌとにより、応力の非対称性が抑制される。このような第１層５１Ｌを用いることで、膜部７１に残る応力を小さくすることができる。
【０１０９】
この例においても、センサ部５０において磁性層が用いられる。このため、膜部７１の上にセンサ部５０を設け、その上に第１層５１Ｌを設けることで、高感度となる。膜部７１の表裏で素子に印加される歪の符号（極性）が逆になるため、膜部７１の上下の素子から差動電圧を取得することができる。
【０１１０】
例えば、膜部７１は、絶縁性である。第１層５１Ｌは、絶縁性である。第１層５１Ｌには、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ及びＡｌＯｘの少なくともいずれかが用いられる。膜部７１には、ＳｉＮ、ＳｉＯｘ及びＡｌＯｘの少なくともいずれかが用いられる。
【０１１１】
第２の実施形態においては、ダイアフラム（膜部７１）の上または下に、第１層５１Ｌが設けられる。第１層５１Ｌは、応力調整層として機能する。スピン歪センサ素子における歪の最適範囲を使用するができる。これにより、高い感度が得られる。
【０１１２】
図９（ａ）〜図１２（ｄ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。  
図９（ａ）〜図１０（ｄ）に示す圧力センサ３１０ｅ〜３１０ｌにおいては、第１積層体５１ｂは、第１センサ部５１ａの少なくとも一部とＺ方向において重ならない。これ以外は、例えば、圧力センサ３１０、３１０ａ〜３１０ｃと同様である。圧力センサ３１０ｅ〜３１０ｈにおいては、第１センサ部５１ａと中心７１ｃとの間のＸ軸方向に沿った距離は、第１積層体５１ｂと中心７１ｃとの間のＸ軸方向に沿った距離よりも長い。圧力センサ３１０ｉ〜３１０ｌにおいては、第１センサ部５１ａと中心７１ｃとの間のＸ軸方向に沿った距離は、第１積層体５１ｂと中心７１ｃとの間のＸ軸方向に沿った距離よりも短い。
【０１１３】
図１１（ａ）〜図１３（ｄ）に示す圧力センサ３１０ｍ〜３１０ｘにおいては、膜部７１の少なくとも一部は、保持部７５（支持部）と接している。
【０１１４】
図１４（ａ）〜図１６（ｂ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。  
図１４（ａ）〜図１４（ｄ）に示すように圧力センサ３２０ｅ〜３２０ｈにおいては、第１センサ部５１ａと中心７１ｃとの間のＸ軸方向とに沿った距離は、第１層５１Ｌと中心７１ｃとの間のＸ軸方向に沿った距離よりも長い。図１５（ａ）〜図１５（ｄ）に示すように、圧力センサ３２０ｉ〜３２０ｌにおいては、第１センサ部５１ａと中心７１ｃとの間のＸ軸方向に沿った距離は、第１層５１Ｌと中心７１ｃとの間のＸ軸方向に沿った距離よりも短い。これ以外は、例えば、圧力センサ３２０、３２０ａ〜３２０ｃと同様である。
【０１１５】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、圧力センサ３２１ａ及び３２１ｂにおいては、第１層５１Ｌは、第１センサ部５１ａの上に設けられている。これらの圧力センサにおいて、第１センサ部５１ａと中心７１ｃとの間のＸ軸方向に沿った距離は、第１層５１Ｌと中心７１ｃとの間のＸ軸方向に沿った距離とは異なる。これ以外は、例えば、圧力センサ３２１と同様である。
【０１１６】
図１７（ａ）〜図２０（ｃ）は、実施形態に係る別の圧力センサを例示する断面図である。
【０１１７】
図１７（ａ）〜図２０（ｃ）に示すように、圧力センサ３２３ｍ〜３２３ｘにおいては、膜部７１の少なくとも一部は保持部７５（支持部）と接している。圧力センサ３２３ｍ〜３２３ｘにおいては、第１層５１Ｌは、周辺領域７１ｐの膜部７１の下側に設けられている。圧力センサ３２４、３２４ａ及び３２４ｂにおいては、第１層５１Ｌは、第１センサ部５１ａよりも上側に設けられている。
【０１１８】
（第３の実施形態）  
本実施形態は、電子機器に係る。電子機器は、例えば、第１及び第２の実施形態に係る圧力センサ（センサ）及びその変形の圧力センサ（センサ）を含む。電子機器は、例えば、情報端末を含む。情報端末は、ＩＣレコーダなどを含む。電子機器は、マイクロフォン、血圧センサ、タッチパネルなどを含む。
【０１１９】
図２１は、第３の実施形態に係る電子機器を例示する模式図である。  
図２１に示すように、本実施形態に係る電子機器７５０は、例えば、情報端末７１０である。情報端末７１０に例えば、マイクロフォン６１０が設けられる。
【０１２０】
マイクロフォン６１０は、例えば、圧力センサ３１０を含む。膜部７０ｄは、例えば、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。
【０１２１】
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、第３の実施形態に係る電子機器を例示する模式的断面図である。  
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、電子機器７５０（例えば、マイクロフォン３７０（音響マイクロフォン））は、筐体３６０と、カバー３６２と、圧力センサ３１０と、を含む。筐体３６０は、例えば、基板３６１（例えばプリント基板）と、カバー３６２と、を含む。基板３６１は、例えばアンプなどの回路を含む。筐体３６０（基板３６１及びカバー３６２の少なくともいずれか）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３６２の内部に進入する。マイクロフォン３７０は、音圧に対して感応する。例えば、圧力センサ３１０を基板３６１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、基板３６１の上にカバー３６２が設けられる。このように、センサ３１０の周りに筐体３６０が設けられる。例えば、第１センサ部５１ａ及び膜部７１は、基板３６１とカバー３６２との間に配置される。例えば、センサ３１０は、基板３６１とカバー３６２との間に配置される。
【０１２２】
図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は、第３の実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。  
これらの図の例では、電子機器７５０が血圧センサ３３０である。図２３（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２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＨ１−Ｈ２線断面図である。
【０１２３】
血圧センサ３３０においては、圧力センサとして圧力センサ３１０が用いられている。圧力センサ３１０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。
【０１２４】
図２４は、第３の実施形態に係る別の電子機器を例示する模式図である。  
この図の例では、電子機器７５０は、タッチパネル３４０である。タッチパネル３４０において、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。
【０１２５】
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３１０と、制御部３４１と、を含む。
【０１２６】
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。
【０１２７】
複数の圧力センサ３１０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３１０の１つは、検知のための検知要素Ｅｓ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。
【０１２８】
複数の圧力センサ３１０のそれぞれの一端Ｅ１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３１０のそれぞれの他端Ｅ２は、複数の第２配線３４７のそれぞれと接続される。
【０１２９】
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。  
第３の実施形態によれば、感度を向上できるセンサを用いた電子機器が提供できる。
【０１３０】
実施形態は、例えば、以下の構成を含む。  
（構成１）  
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第１中間層と、を含む第１センサ部と、
第３磁性層と、第４磁性層と、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む第１積層体と、
変形可能な膜部であって、前記膜部の一部は、前記第１センサ部と前記第１積層体との間に配置された、前記膜部と、
を備えたセンサ。
（構成２）  
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間の電気抵抗は、前記膜部の前記変形に応じて変化する、構成１記載のセンサ。
（構成３）  
前記第３磁性層と前記第４磁性層との間の電気抵抗は、前記膜部の前記変形に応じて変化する、構成１または２に記載のセンサ。
（構成４）  
前記膜部を支持する支持部をさらに備えた構成１〜３のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成５）  
支持部と、
第１電極層と、
第２電極層と、
をさらに備え、
前記第１電極層の一部と、前記第２電極層の一部と、の間に前記第１磁性層及び前記第２磁性層が配置され、
前記膜部は、前記支持部に固定された固定領域と、変形する変形領域と、を含み、
前記固定領域から前記変形領域に向かう第１方向と交差する第２方向において、前記第１電極層と前記第２電極層の少なくともいずれかの一部は、前記固定領域と重なる、構成１〜３のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成６）  
前記変形領域は、前記変形領域の中心と、前記中心の周りに設けられた周辺領域と、を含み、
前記膜部の前記一部は、前記周辺領域に位置し、
前記周辺領域と前記固定領域との間の距離は、前記周辺領域と前記中心との間の距離よりも短い、構成５記載のセンサ。
（構成７）  
支持部と、
第３電極層と、
第４電極層と、
をさらに含み、
前記第３電極層の一部と、前記第４電極層の一部と、の間に前記第３磁性層及び前記第４磁性層が配置され、
前記膜部は、前記支持部に固定された固定領域と、変形する変形領域と、を含み、
前記固定領域から前記変形領域に向かう第１方向と交差する第２方向において、前記第３電極層と前記第４電極層の少なくともいずれかの一部が、前記固定領域と重なる、構成１〜３のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成８）  
前記変形領域は、前記変形領域の中心と、前記中心の周りに設けられた周辺領域と、を含み、
前記膜部の前記一部は、前記周辺領域に位置し、
前記周辺領域と前記固定領域との間の距離は、前記周辺領域と前記中心との間の距離よりも短い、構成７記載のセンサ。
（構成９）  
前記第３電極層と前記第４電極層の前記少なくともいずれかの前記一部は、前記支持部と前記固定領域との間に配置される、構成７または８に記載のセンサ。
（構成１０）  
前記第１磁性層の第１磁化及び前記第２磁性層の第２磁化の少なくともいずれかは、前記膜部の前記変形に応じて変化する、構成１〜９のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１１）  
第５磁性層と、第６磁性層と、前記第５磁性層と前記第６磁性層との間に設けられた第３中間層と、を含む第２センサ部と、
第７磁性層と、第８磁性層と、前記第７磁性層と前記第８磁性層との間に設けられた第４中間層と、を含む第２積層体と、
をさらに備え、
前記膜部の別の一部は、前記第２センサ部と前記第２積層体との間に配置された、構成１〜１０のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１２）  
前記第２センサ部は、前記第１センサ部と電気的に直列に接続される、構成１１記載のセンサ。
（構成１３）  
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第１中間層と、を含む第１センサ部と、
第１層と、
変形可能な膜部であって、前記膜部の一部は、前記第１センサ部と前記第１層との間に配置された、前記膜部と、
を備え、
前記第１層の材料は、前記膜部の材料とは異なる、センサ。
（構成１４）  
前記膜部の前記一部から前記第１センサ部に向かう方向において、前記膜部の別の一部は、前記第１層と重ならない、構成１３記載のセンサ。
（構成１５）  
前記第１層の残留応力は、前記膜部の残留応力とは異なる、構成１３または１４に記載のセンサ。
（構成１６）  
前記膜部を支持する支持部をさらに備えた構成１３〜１５のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成１７）  
前記第１センサ部の、前記一部から前記第１センサ部に向かう方向に沿う第１センサ位置と、前記支持部の前記方向に沿う支持部位置と、の間に、前記一部の前記方向に沿った膜部位置が配置され、
前記膜部位置と、前記支持位置との間に、前記第１層の前記方向に沿った第１位置が配置された、構成１６記載のセンサ。
（構成１８）  
第１電極層と、
第２電極層と、
をさらに備え、
前記第１電極層の少なくとも一部と、前記第２電極層の少なくとも一部と、の間に、前記第１磁性層の少なくとも一部及び前記第２磁性層の少なくとも一部が配置され、
前記第１層の少なくとも一部は、前記第１電極層及び前記第２電極層の少なくともいずれかが含む材料と同じ材料を含む、構成１７記載のセンサ。
（構成１９）  
前記膜部を支持する支持部をさらに備え、
第１層の、前記一部から前記第１センサ部に向かう方向に沿う第１層位置と、前記支持部の前記方向に沿う支持部位置と、の間に、前記一部の前記方向に沿った膜部位置が配置され、
前記第１層位置と前記膜部位置との間に、前記第１センサ部の前記方向に沿う第１センサ位置が配置された、構成１６記載のセンサ。
（構成２０）  
前記第１層は、絶縁性である、構成１９記載のセンサ。
（構成２１）  
前記第１磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択された１つ以上を含み、
前記第２磁性層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択された１つ以上を含み、
前記第１中間層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、マグネシウム酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物及び亜鉛酸化物からなる群より選択された１つ以上を含む、構成１〜２０のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成２２）
基板と、
カバーと、
をさらに備え、
前記第１センサ部及び前記膜部は、前記基板と前記カバーとの間に配置された構成１〜２１のいずれか１つに記載のセンサ。
（構成２３）  
構成１〜２１に記載の前記センサの周りに設けられた筐体をさらに備えた、電子機器。
【０１３１】
実施形態によれば、感度を向上できるセンサ及び電子機器が提供される。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれるセンサ部、積層体、電極、膜部及び保持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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
その他、本発明の実施の形態として上述したセンサ及び電子機器を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサ及び電子機器も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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】
【０１３８】
１１〜１８…第１〜第８磁性層、  １１Ｍ〜１４Ｍ…第１〜第４中間層、  １１ｍ、１２ｍ…磁化、  ５０…センサ部、  ５１Ｌ…第１層、５１Ｌｓ…第３端部、  ５１ａ…第１センサ部、  ５１ａｓ…第１端部、  ５１ａｅ…第１電極層、  ５１ａｆ…第２電極層、  ５１ａｉ…第１絶縁層、  ５１ｂ…第１積層体、  ５１ｂｓ…第２端部、  ５１ｂｅ…第３電極層、  ５１ｂｆ…第４電極層、  ５１ｂｉ…第２絶縁層、  ５２ａ…第２センサ部、  ５２ｂ…第２積層体、  ７１…膜部、  ７１ｃ…中心、  ７１ｄ…変形領域、  ７１ｆ…固定領域、  ７１ｐ…周辺領域、  ７１ｐａ、７１ｐｂ…一部、  ７５…保持部(支持部）、  ３１０、３１０ａ〜３１０ｘ、３１１、３１１ａ〜３１１ｃ、３２０、３２０ａ〜３２０ｌ、３２１、３２１ａ、３２１ｂ、３２３ｍ〜、３２３ｘ、３２４、３２４ａ、３２４ｂ…圧力センサ(センサ）、  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…配線、  ３４６ｄ…配線用回路、  ３４７…配線、  ３４７ｄ…配線用回路、  ３６０…筐体、  ３６１…基板、  ３６２…カバー、  ３７０…マイクロフォン、  ６１０…マイクロフォン、  ６２０…表示部、  ７１０…情報端末、  ７５０…電子機器、  Ｅ１…一端、  Ｅ２…他端、  Ｅｓ…検知要素
【図１】
0006568492.tif 000002
【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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