JP2015184036A - 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 - Google Patents
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Abstract
【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
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (14)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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