JP2017191112A - 慣性センサ - Google Patents

Abstract

【課題】高感度に加速度や変位などを検知する慣性センサを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、基部と、錘部と、接続部と、複数の検知素子と、を含む慣性センサが提供される。前記接続部は、前記錘部と前記基部とを接続する。前記接続部は、前記錘部の前記基部に対する相対的な位置の変化に応じて変形可能である。前記検知素子は、前記接続部の第１部分に設けられる。前記複数の検知素子の１つは、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非磁性の第１中間層と、を含む。前記複数の検知素子の少なくとも２つは、電気的に直列に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、慣性センサに関する。

例えば、シリコン（Ｓｉ）を用いたピエゾ抵抗型のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電子機械システム）技術を用いた慣性センサがある。慣性センサは、例えば、慣性の他に、加速度を検知することができる。慣性センサにおいて、高感度化が望まれる。

特開２００８−４５９０８号公報

本発明の実施形態は、高感度に加速度や変位などを検知する慣性センサを提供する。

本発明の実施形態によれば、基部と、錘部と、接続部と、複数の検知素子と、を含む慣性センサが提供される。前記接続部は、前記錘部と前記基部とを接続する。前記接続部は、変形可能である。前記検知素子は、前記接続部の第１部分に設けられる。前記複数の検知素子の１つは、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非磁性の第１中間層と、を含む。前記複数の検知素子の少なくとも２つは、電気的に直列に接続されている。

第１の実施形態に係る慣性センサを示す模式的断面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る慣性センサを示す模式的断面図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係る慣性センサの動作を示す模式的斜視図である。 第１の実施形態に係る慣性センサの一部を示す模式的斜視図である。 図５（ａ）〜図５（ｉ）は、慣性センサの特性を示すグラフ図である。 図６（ａ）〜図６（ｉ）は、慣性センサの特性を示すグラフ図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、慣性センサの特性を示すグラフ図である。 図８（ａ）〜図８（ｄ）は、慣性センサの特性を示す顕微鏡像である。 図９（ａ）〜図９（ｄ）は、慣性センサの特性を示す顕微鏡像である。 慣性センサの特性を例示するグラフ図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１の実施形態に係る慣性センサの一部を示す模式的斜視図である。 第２の実施形態に係る慣性センサを示す模式的斜視図である。 図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、第２の実施形態に係る慣性センサを示す模式的断面図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第２の実施形態に係る慣性センサを示す模式的平面図である。 図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の慣性センサを示す模式的平面図である。 図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第３の実施形態に係る慣性センサを示す模式的斜視図である。 第３の実施形態に係る慣性センサを示す模式的平面図である。 図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第３の実施形態に係る別の慣性センサを示す模式的平面図である。 第３の実施形態に係る別の慣性センサを示す模式的斜視図である。 図２０（ａ）及び図２０（ｂ）は、第３の実施形態に係る別の慣性センサを示す模式的斜視図である。 第３の実施形態に係る別の慣性センサを示す模式的平面図である。 図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、第３の実施形態に係る別の慣性センサを示す模式的平面図である。 第４の実施形態に係る慣性センサを示す模式的斜視図である。 図２４（ａ）〜図２４（ｃ）は、第４の実施形態に係る慣性センサを示す模式図である。

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、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。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る慣性センサを例示する模式的断面図である。
図１に表したように、本実施形態に係る慣性センサ３１０は、基部７１と、錘部７２と、接続部７４と、検知素子部５０（第１検知素子部５０ａ）と、を含む。

接続部７４は、錘部７２と基部７１とを接続する。接続部７４は、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置の変化に応じて変形可能である。接続部７４は、例えば、第１部分７４ａを含む。

第１検知素子部５０ａは、例えば、接続部７４の第１部分７４ａ上に設けられる。例えば、第１検知素子部５０ａは、第１部分７４ａに固定される。第１検知素子部５０ａは、第１磁性層１０ａと、第２磁性層２０ａと、第１中間層３０ａと、を含む。第１磁性層１０ａは、例えば第１の磁化自由層１０である。第２磁性層２０ａは、参照層２０である。第２磁性層２０ａも磁化自由層でも良い。第１中間層３０ａは、中間層３０である。第１中間層３０ａは、第１磁性層１０ａと、第２磁性層２０ａとの間に設けられる。第１中間層３０ａは、例えば、非磁性である。

例えば、第１磁性層１０ａ、第２磁性層２０ａ及び第１中間層３０ａは、抵抗変化部（第１抵抗変化部５０ｓａ）に含まれる。この例では、第１磁性層１０ａと接続部７４との間に、第２磁性層２０ａが配置されている。実施形態において、第２磁性層２０ａと接続部７４との間に、第１磁性層１０ａが配置されても良い。

この例では、第１検知素子部５０ａは、第１電極５１ａ（例えば下側電極５１）と、第２電極５２ａ（例えば上側電極５２）と、をさらに含む。第１電極５１ａと第２電極５２ａとの間に、第１抵抗変化部５０ｓａが設けられる。

例えば、第１電極５１ａと第２電極５２ａとの間に第１磁性層１０ａが配置される。第１磁性層１０ａと第１電極５１ａとの間に第２磁性層２０ａが配置される。この例では、第２電極５２ａと接続部７４との間に、第１電極５１ａが配置されている。実施形態において、第１電極５１ａと接続部７４との間に、第２電極５２ａが配置されても良い。

第２磁性層２０ａから第１磁性層１０ａ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軸方向に対して垂直でＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。

第１磁性層１０ａ、第２磁性層２０ａ及び第１中間層３０ａのそれぞれのＺ軸方向に沿った長さは、それぞれの層の厚さに相当する。接続部７４のＺ軸方向に沿う長さは、接続部７４の厚さに相当する。基部７１のＺ軸方向に沿う長さは、基部７１の厚さに相当する。錘部７２のＺ軸方向に沿う厚さは、錘部７２の厚さに相当する。

例えば、接続部７４（第１部分７４ａ）の長さ（厚さ）は、基部７１から錘部７２に向かう方向（たとえばＸ軸方向）の錘部７２の長さ（厚さ）よりも短い（薄い）。例えば、後述するように、基部７１から錘部７２に向かう方向（例えばＸ軸方向）に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）の接続部７４（第１部分７４ａ）の長さ（幅）は、接続部７４のＸ軸方向の長さよりも短い。これにより、例えば、錘部７２が動いたときに、歪が大きく（例えば最大）になる。

これにより、例えば、接続部７４は、錘部７２よりも変形し易い。錘部７２の位置の変化に応じて、接続部７４が変形する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る慣性センサを例示する模式的断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、それぞれ、第１状態ＳＴ１及び第２状態ＳＴ２に対応する。
図２（ａ）に表したように、第１状態ＳＴ１においては、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置が、第１位置である。第１状態ＳＴ１は、例えば、錘部７２に加速度（力）が加わっていないときの状態である。

図２（ｂ）に表したように、第２状態ＳＴ２においては、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置が、第２位置である。第２位置は、第１位置とは異なる。第２状態ＳＴ２は、例えば、錘部７２に加速度７２ｇが加わった状態である。第２状態ＳＴ２における接続部７４（第１部分７４ａ）の形状は、第１状態ＳＴ１における接続部７４（第１部分７４ａ）の形状とは異なる。このように、接続部７４は、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置の変化に応じて変形する。

基部７１は、例えば、可動する物体に固定して使用され、基部７１は、固定された物体と一緒に動く。一方、錘部７２は、歪む接続部７４などを介して基部７１に接続される。これにより、錘部７２は、基部７１の動きとは異なって動くことができる。例えば、基部７１が可動したときに、錘部７２の動きは慣性により、基部７１と一体には実質的に動かない。基部７１と錘部７２とを接続する接続部７４に歪が発生し、その歪を検知することにより、慣性及び加速度の少なくともいずれかが検知される。

接続部７４の変形に伴って、第１磁性層１０ａの磁化の方向は、変化可能である。接続部７４の変形に伴って、第２磁性層２０ａの磁化の方向も変化しても良い。

例えば、第１磁性層１０ａが磁化自由層であり、第２磁性層２０ａも磁化自由層である場合は、両方の磁性層の磁化の方向が、接続部７４の変形に伴って変化する。例えば、第１状態ＳＴ１においては、第１磁性層１０ａの磁化は第１磁化方向であり、第２磁性層２０ａの磁化は第２磁化方向である。第２状態ＳＴ２においては、第１磁性層１０ａの磁化は第１磁化方向とは異なる方向であり、第２磁性層２０ａの磁化は第２磁化方向とは異なる方向である。

例えば、第１磁性層１０ａが磁化自由層であり、第２磁性層２０ａが磁化固定層である場合は、第１磁性層１０ａの磁化の方向が、接続部７４の変形に伴って変化する。例えば、第１状態ＳＴ１においては、第１磁性層１０ａの磁化は第１磁化方向であり、第２磁性層２０ａの磁化は第２磁化方向である。第２状態ＳＴ２においては、第１磁性層１０ａの磁化は第１磁化方向とは異なる方向であり、第２磁性層２０ａの磁化は第２磁化方向である。

このように、接続部７４の変形に伴って磁性層の磁化の方向が変化することで、第１抵抗変化部５０ｓａを流れる電流の抵抗が変化する。慣性センサ３１０においては、加わる加速度７２ｇに応じて、錘部７２の位置（相対的な位置）が変化する。この位置の変化により接続部７４が変形し、この変形に伴って、磁性層の磁化の方向が変化する。磁性層の磁化の方向の変化に応じた抵抗の変化を検知することで、加速度が検知される。この磁化の方向の変化は、後述する逆磁歪効果によるもので、変形に伴って磁性層に歪が発生したときに、磁性層の磁化方向が変化することを利用したものである。

以下、抵抗変化部（第１抵抗変化部５０ｓａ）における磁化の変化と、抵抗の変化の例について説明する。以下では、説明を簡単にするために、第２磁性層２０ａが磁化固定層であり、第１磁性層１０ａが磁化自由層である場合について説明する。検知素子部５０においては、強磁性体が有する「逆磁歪効果」と、抵抗変化部で発現する「ＭＲ効果」と、が利用される。

「ＭＲ効果」は、磁性体を有する積層膜において、外部磁界が印加されたときに、磁性体の磁化の変化によって積層膜の電気抵抗の値が変化する現象である。ＭＲ効果は、例えば、ＧＭＲ（Giant magnetoresistance）効果、または、ＴＭＲ(Tunneling magnetoresistance)効果などを含む。抵抗変化部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効果は発現する。検知素子部５０に加わる応力に基づいて、例えば、抵抗変化部に引っ張り応力が加わる。このとき、応力の大きさ及び方向に応じて、第１磁性層１０ａの磁化の向きは、変化する。第２磁性層２０ａの磁化方向と、第１磁性層１０ａの磁化方向と、の間の相対的な磁化角度に応じて、磁性層に流す電流に伴う抵抗の値が変化する。低抵抗状態の抵抗をＲとし、ＭＲ効果によって変化する電気抵抗の変化量をΔＲとしたときに、ΔＲ／Ｒを「ＭＲ変化率」という。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係る慣性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、検知素子部５０の異なる状態を例示している。これらの図は、検知素子部５０における磁化方向と、引っ張り応力の方向と、の関係を例示している。

図３（ａ）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２０ａ（参照層２０）の磁化の向きは、第１磁性層１０ａ（磁化自由層１０）の磁化の向きと、同じである。

図３（ｂ）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、接続部７４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。すなわち、引っ張り応力は、第２磁性層２０ａ（参照層２０）及び第１磁性層１０ａ（磁化自由層１０）の磁化の向き（この例では、Ｙ軸方向）に対して直交方向に印加される。このとき、引っ張り応力の方向と同じ方向になるように、第１磁性層１０ａ（磁化自由層１０）の磁化が回転する。これを「逆磁歪効果」という。このとき、第２磁性層２０ａ（参照層２０）の磁化は固定されている。第１磁性層１０ａ（磁化自由層１０）の磁化が回転することで、第２磁性層２０ａ（参照層２０）の磁化の向きと、第１磁性層１０ａ（磁化自由層１０）の磁化の向きと、の相対角度が変化する。

図３（ｂ）においては、第２磁性層２０ａ（参照層２０）の磁化方向が一例として図示されており、磁化方向は、図３（ｂ）に示した方向でなくても良い。

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。つまり、磁歪定数が正の場合には、上記のように、第１磁性層１０ａ（磁化自由層１０）の磁化は、引っ張り応力が印加された磁化容易軸の方向に回転する。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、応力印加によって、応力が印加された方向に対して垂直な方向に、第１磁性層１０ａの磁化方向が向く。

例えば、第１磁性層１０ａ（磁化自由層１０）の磁歪定数が正である場合には、第１磁性層１０ａ（磁化自由層１０）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。一方、磁歪定数が負である場合には、引っ張り応力が加わる方向に垂直な方向が磁化容易軸となる。

図３（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１０ａ（磁化自由層１０）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。

図３（ｃ）には、第２磁性層２０ａ（参照層２０）の磁化方向が一例として図示されており、磁化方向は、図３（ｃ）に示した方向でなくても良い。

第１磁性層１０ａの磁化と第２磁性層２０ａの磁化との間の角度に応じて、検知素子部５０（抵抗変化部）の電気抵抗が、例えば、ＭＲ効果によって変化する。

磁歪定数（λｓ）は、外部磁界を印加して強磁性層をある方向に飽和磁化させたときの形状変化の大きさを示す。外部磁界がない状態における強磁性層の長さがＬであるときに、外部磁界が印加されたときに強磁性層の長さがΔＬだけ変化したとすると、磁歪定数λｓは、ΔＬ／Ｌで表される。この変化量は、磁界の大きさによって変わるが、磁歪定数λｓは、十分な磁界が印加され、磁化が飽和された状態のΔＬ／Ｌとしてあらわす。

例えば、第２磁性層２０ａ（参照層２０）が磁化固定層である場合、第２磁性層２０ａには、Ｆｅ、Ｃｏ，Ｎｉやそれらの合金材料が用いられる。また、第２磁性層２０ａには、上記の材料に添加元素を加えた材料などが用いられる。第２磁性層２０ａには、例えば、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＢ合金及びＮｉＦｅ合金等を用いることができる。第２磁性層２０ａの厚さは、例えば２ナノメートル（ｎｍ）以上６ｎｍ以下である。

第１中間層３０ａには、金属または絶縁体を用いることができる。金属としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇ等を用いることができる。金属の場合、第１中間層３０ａの厚さは、例えば１ｎｍ以上７ｎｍ以下である。絶縁体としては、例えば、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ等）、アルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３等）、チタン酸化物（ＴｉＯ等）、または、亜鉛酸化物（ＺｎＯ等）を用いることができる。絶縁体の場合、第１中間層３０ａの厚さは、例えば１ｎｍ以上３ｎｍ以下である。

第１磁性層１０ａが磁化自由層である場合、第１磁性層１０ａには、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれか、または、それらの少なくともいずれかを含む合金材料が用いられる。上記の材料に添加元素を加えた材料が用いられる。

第１磁性層１０ａには、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、歪に対して、磁化が敏感に変化する。第１磁性層１０ａには、正の磁歪を有する材料を用いても良く、負の磁歪を有する材料を用いても良い。

第１磁性層１０ａには、例えば、Ｆｅ、ＣｏまたはＮｉの単元素金属を用いることができる。第１磁性層１０ａには、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれかを含む合金を用いることができる。この他、第１磁性層１０ａには、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、Ｔｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅやフェライト（Ｆｅ_３Ｏ_４、（ＦｅＣｏ）_３Ｏ_４）など）等を用いることができる。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１０ａの厚さは、例えば２ｎｍ以上である。

第１磁性層１０ａは、２層構造を有することができる。この場合、第１磁性層１０ａは、ＦｅＣｏ合金の層と、ＦｅＣｏ合金の層と積層された以下の層と、を含むことができる。ＦｅＣｏ合金の層と積層されるのは、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、Ｔｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅやフェライト（Ｆｅ_３Ｏ_４、（ＦｅＣｏ）_３Ｏ_４）など）等から選択される材料の層である。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。

上記のように第１磁性層１０ａ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１０ａの軟磁性によって大きく影響をうける。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。

例えば、Ｆｅを含む合金であり、アモルファス構造を有する材料は、大きなＧＦを有することが分かった。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。

本願明細書において、アモルファス構造は、微結晶構造を含む。この微結晶構造においては、結晶粒の大きさが２ｎｍよりもさい。さらに、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、透過型電子顕微鏡による実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良い。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。電子回折の例については、後述する。

例えば、第１磁性層１０ａとして、Ｂを含むＦｅを用いることで、第１磁性層１０ａは、アモルファス構造となる。実施形態において、以下のような機能層を設けても良い。

図４は、第１の実施形態に係る慣性センサの一部を例示する模式的斜視図である。
図４に表したように、機能層１５ａと第１中間層３０ａとの間に、第１磁性層１０ａが配置される。機能層１５ａを設けることで、第１磁性層１０ａ中のＢの濃度を高めることができる。例えば、第１中間層３０ａ（ＭｇＯ層）の上に、第１磁性層１０ａ（例えば、ＣｏＦｅＢ層、厚さ４ｎｍ）を設ける。この第１磁性層１０ａの上に、機能層１５ａとして、厚さが１．５ｎｍのＭｇＯ層を設ける。これにより、ＣｏＦｅＢ層は、アモルファス構造（微結晶構造を含む）となる。この場合、保磁力は、４Ｏｅ以下となり、ＧＦの値は、３，０００以上４，０００以下となる。

図５（ａ）〜図５（ｉ）、及び、図６（ａ）〜図６（ｉ）は、慣性センサの特性を例示するグラフ図である。
図５（ａ）〜図５（ｉ）は、第１試料Ｓ０１の特性を示す。図６（ａ）〜図６（ｉ）は、第２試料Ｓ０２の特性を示す。例示するグラフ図である。第１試料Ｓ０１においては、機能層１５ａとして、上記のＭｇＯ層が用いられている。第２試料Ｓ０２においては、機能層１５ａとして、Ｔａ層が用いられている。

図５（ａ）〜図５（ｉ）は、それぞれ、歪εが、０．８×１０^−３、０．６×１０^−３、０．４×１０^−３、０．２×１０^−３、０．０×１０^−３で−０．２×１０^−３、−０．４×１０^−３、−０．６×１０^−３、及び、−０．８×１０^−３であるときの、電気抵抗の磁場依存性の測定結果を示している。図６（ａ）〜図６（ｉ）は、それぞれ、歪εが、０．８×１０^−３、０．６×１０^−３、０．４×１０^−３、０．２×１０^−３、０．０×１０^−３で−０．２×１０^−３、−０．４×１０^−３、−０．６×１０^−３、及び、−０．８×１０^−３であるときの、電気抵抗の磁場依存性の測定結果を示している。

これらの図に表したように、機能層１５ａの材料によって、特性が大きく変化する。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、慣性センサの特性を例示するグラフ図である。
図７（ａ）は、第１試料Ｓ０１に対応し、図７（ｂ）は、第２試料Ｓ０２に対応する。これらの図は、外部磁場Ｈを固定し、歪εを−０．８×１０^−３と０．８×１０^−３との間の範囲連続的に変化させたときの電気抵抗Ｒの変化を示す。これらの図の横軸は、歪εであり、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。これらの結果は、歪センサ特性を示している。これらの図から、ゲージファクターＧＦが算出される。

図７（ａ）から、第１試料Ｓ０１におけるゲージファクタは、４０２７と算出される。図７（ｂ）から、第２試料Ｓ０２におけるゲージファクタは、８５９と算出される。
このように、ＭｇＯの機能層１５ａを用いて、第１磁性層１０ａをアモルファス構造とすることで、大きなゲージファクタを得ることができる。

ＭｇＯの機能層１５ａは、第１磁性層１０ａからのＢの拡散を抑制すると考えられる。機能層１５ａは、例えば、拡散バリア層として機能する。機能層１５ａとして、例えば、面積抵抗の低いＭｇＯ層が設けられる。例えば、第１中間層３０ａに用いられるＭｇＯ層の面積抵抗よりも、５倍程度以下の層が、機能層１５ａに用いられる。機能層１５ａを設ける際に、積層膜全体の面積抵抗ＲＡが実質的に増大しないように設計される。

以下、機能層１５ａの有無による、第１磁性層１０ａの結晶状態の差の例について説明する。
図８（ａ）〜図８（ｄ）は、慣性センサの特性を例示する顕微鏡像である。
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、慣性センサの特性を例示する顕微鏡像である。
図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第１試料Ｓ０１に対応し、図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第２試料Ｓ０２に対応する。

図８（ａ）は、第１試料Ｓ０１の慣性センサの断面透過型電子顕微鏡（断面ＴＥＭ）写真像である。図８（ｂ）〜図８（ｄ）は、それぞれ、図８（ａ）の点Ｐ１〜Ｐ３についての、電子線のナノディフラクションによる結晶格子回折像である。図９（ａ）は、第２試料Ｓ０２の積層構造の写真である。図９（ｂ）〜図９（ｄ）は、それぞれ、図９（ａ）の点Ｐ４〜Ｐ６についての、電子線のナノディフラクションによる結晶格子回折像である。

図８（ａ）に示したように、第１試料Ｓ０１においては、第２磁性層２０ａの上に、第１中間層３０ａが設けられ、第１中間層３０ａの上に、第１磁性層１０ａが設けられている。第１磁性層１０ａの上に、機能層１５ａが設けられている。機能層１５ａの上にキャップ層４５が設けられている。一方、図９（ａ）に表したように、第２試料Ｓ０２においては、機能層１５ａが設けられていない。

図８（ａ）からわかるように、第２磁性層２０ａは、結晶性である。第１中間層３０ａも結晶性である。一方、第１磁性層１０ａの大部分においては、原子の規則的な配列が観察されない。すなわち、第１磁性層１０は、アモルファスである。

図８（ｂ）に示すように、第２磁性層２０ａに対応する点Ｐ１の回折像において、回折スポットが観察される。この回折スポットは、第２磁性層２０ａが結晶構造を有していることに起因する。
図８（ｃ）に示すように、第１中間層３０ａに対応する点Ｐ２の回折像において、回折スポットが観察されている。この回折スポットは、中間層３０が結晶構造を有していることに起因する。
一方、図８（ｄ）に示すように、第１磁性層１０ａに対応する点Ｐ３の回折像においては、明確な回折スポットが観察されない。この回折像においては、アモルファス構造を反映したリング状の回折像が観察されている。第１試料Ｓ０１の第１磁性層１０ａが、アモルファス部分を含んでいることがわかる。

図９（ａ）からわかるように、第２磁性層２０ａ及び第１中間層３０ａ）は、結晶である。そして、第１磁性層１０ａも結晶性である。
図９（ｂ）に示すように、第２磁性層２０ａの回折像において、結晶構造に起因する回折スポットが確認される。
図９（ｃ）に示すように、第１中間層３０ａの回折像において、結晶構造に起因した回折スポットが確認される。
図９（ｄ）に示すように、第１磁性層１０ａの回折像においても、結晶構造に起因する回折スポットが確認される。この結果から、第２試料Ｓ０２の第１磁性層１０ａの大部分は、結晶構造を有していることがわかる。

上記の第１試料Ｓ０１のように、アモルファス部分を含む第１磁性層１０ａを用いることで、高いゲージファクタが得られる。

図１０は、慣性センサの特性を例示するグラフ図である。
この例では、第１磁性層１０ａ及び第２磁性層２０ａの両方に、アモルファス構造（微結晶構造を含む）のＦｅＢ材料が用いられている。図１０から、算出されたゲージファクタは、５２９０である。このように、アモルファス構造の磁性層を用いることで、高いゲージファクタが得られる。

例えば、第１中間層３０ａが金属の場合は、ＧＭＲ効果が発現する。第１中間層３０ａが絶縁体の場合は、ＴＭＲ効果が発現する。例えば、検知素子部５０においては、例えば、抵抗変化部の積層方向に沿って電流を流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ効果が用いられる。

また、第１中間層３０ａとして、ＣＣＰ（Current-Confined-Path）スペーサー層を用いることができる。ＣＣＰスペーサー層においては、絶縁層の一部に１ｎｍ以上５ｎｍ程度の幅（例えば径）の金属電流パスが膜厚方向に貫通して複数形成される。ＣＣＰスペーサー層においても、ＣＰＰ−ＧＭＲ効果が用いられる。

このように、本実施形態においては、検知素子部５０における逆磁歪現象が用いられる。これにより、高感度な検知が可能になる。逆磁歪効果を用いる場合、例えば、外部から加えられる歪に対して、第１磁性層１０ａ及び第２磁性層２０ａの少なくともいずれかの磁性層の磁化方向が変化する。加速度により生じた歪（有無及びその程度など）によって、２つの磁性層の磁化の相対的な角度が変わる。加速度により生じた歪によって電気抵抗が変わるため、検知素子部５０は、慣性センサとして機能する。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１の実施形態に係る慣性センサの一部を例示する模式的斜視図である。
図１１（ａ）に示したように、検知素子部５０は、例えば、第１電極５１ａと、第２電極５２ａと、を含む。第１電極５１ａと第２電極５２ａとの間に第１抵抗変化部５０ｓａが設けられている。この例では、第１抵抗変化部５０ｓａにおいては、第１電極５１ａの側から第２電極５２ａに向けて、バッファ層４１、反強磁性層４２、磁性層４３、Ｒｕ層４４、第２磁性層２０ａ、第１中間層３０ａ、第１磁性層１０ａ及びキャップ層４５が、この順で設けられている。

バッファ層４１は、シード層を兼ねても良い。バッファ層４１の厚さは、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。バッファ層４１には例えば、ＴａまたはＴｉなどを含むアモルファス層が用いられる。バッファ層４１には、結晶配向促進のためのシード層となるＲｕまたはＮｉＦｅなどの層が用いられる。バッファ層４１として、これらの膜の積層膜を用いても良い。反強磁性層４２の厚さは、例えば、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。磁性層４３の厚さは、例えば２ｎｍ以上６ｎｍ以下である。この例では、第２磁性層２０ａの厚さは、例えば２ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第１中間層３０ａの厚さは、例えば１ｎｍ以上３ｎｍ以下である。第１磁性層１０ａの厚さは、例えば２ｎｍ以上５ｎｍ以下である。キャップ層４５の厚さは、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。

第２磁性層２０ａには、例えば、磁性積層膜を用いても良い。一方、第１磁性層１０ａは、ＭＲ変化率を大きくするための磁性積層膜１０ｐと高磁歪磁性膜１０ｑとを含んでも良い。高磁歪磁性膜１０ｑは、磁性積層膜１０ｐとキャップ層４５との間に設けられる。磁性積層膜１０ｐは、例えば、ＭＲ変化率を大きくする。磁性積層膜１０ｐの厚さは、例えば１ｎｍ以上３ｎｍ以下である。磁性積層膜１０ｐには、例えば、ＣｏＦｅを含む合金やＣｏＦｅなどが用いられる。高磁歪磁性膜１０ｑの厚さは、例えば、例えば１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。

第１電極５１ａ及び第２電極５２ａには、例えば、非磁性体であるＡｕ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｌ等を用いることができる。第１電極５１ａ及び第２電極５２ａとして、軟磁性体の材料を用いることで、抵抗変化部に影響を及ぼす外部からの磁気ノイズを低減することができる。この軟磁性体の材料には、例えば、パーマロイ（ＮｉＦｅ合金）や珪素鋼（ＦｅＳｉ合金）を用いることができる。検知素子部５０は、アルミニウム酸化物（例えばＡｌ_２Ｏ_３）やシリコン酸化物（例えばＳｉＯ_２）等の絶縁体で覆われる。これにより、リーク電流が抑制される。

第１磁性層１０ａ及び第２磁性層２０ａの少なくともいずれかの磁性層の磁化方向は、応力に応じて変化する。少なくともいずれかの磁性層（応力に応じて磁化方向が変化する磁性層）の磁歪定数の絶対値は、例えば、１０^−５以上に設定することが好ましい。これにより、逆磁歪効果によって、外部から加えられる歪に応じて磁化方向が変化し易い。例えば、第１磁性層１０ａ及び第２磁性層２０ａの少なくともいずれかには、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉなどのような金属または、それらを含む合金などが用いられる。用いる元素や添加元素などによって、磁歪定数は大きく設定される。磁歪定数の絶対値は、大きいことが好ましい。現実的なデバイスとして使用できる材料を考慮すると、磁歪定数の絶対値は、１０^−２程度以下が実用的である。

第１磁性層１０ａ及び第２磁性層２０ａの少なくともいずれかには、前述のように、高い歪感度（ゲージファクタＧＦ）が得られる材料として、例えば、Ｆｅを含有するアモルファス構造の磁性層を用いることが好ましい。このような材料においては、約５，０００のＧＦが得られる。さらに、最適化により、約１０，０００のＧＦを得ることも可能になると考えられる。

例えば、第１中間層３０ａとしてＭｇＯのような酸化物が用いられる。ＭｇＯ層上の磁性層は、一般的にプラスの磁歪定数を有する。例えば、第１中間層３０ａの上に第１磁性層１０ａを形成する場合、第１磁性層１０ａとして、ＣｏＦｅＢ／ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの積層膜を用いる。最上層のＮｉＦｅ層をＮｉリッチにすると、ＮｉＦｅ層の磁歪定数はマイナスでその絶対値が大きくなる。酸化物層上のプラスの磁歪が打ち消されることを抑制するために、最上層のＮｉＦｅ層のＮｉ組成は、一般的に用いられるＮｉ_８１Ｆｅ_１９のパーマロイ組成と比較して、Ｎｉリッチにしない。具体的には、最上層のＮｉＦｅ層におけるＮｉの比率は、８０原子パーセント（ａｔｏｍｉｃ％）未満とすることが好ましい。第１磁性層１０ａを磁化自由層とする場合には、第１磁性層１０ａの厚さは、例えば、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。

第１磁性層１０ａが磁化自由層である場合において、第２磁性層２０ａは、磁化固定層でも磁化自由層でも良い。第２磁性層２０ａが磁化固定層である場合、外部から歪が加えられても第２磁性層２０ａの磁化方向は実質的に変化しない。そして、第１磁性層１０ａと第２磁性層２０ａとの間での相対的な磁化の角度によって電気抵抗が変化する。電気抵抗の違いによって歪の有無が検知される。これにより加速度が検知される。

第１磁性層１０ａ及び第２磁性層２０ａの両方が磁化自由層である場合には、例えば、第１磁性層１０ａの磁歪定数は、第２磁性層２０ａの磁歪定数とは異なるように設定される。

第２磁性層２０ａが磁化固定層である場合も磁化自由層である場合も、第２磁性層２０ａの厚さは、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。

例えば、第２磁性層２０ａが磁化固定層である場合、例えば、第２磁性層２０ａには、反磁性層／磁性層／Ｒｕ層／磁性層の積層構造を用いたシンセティックＡＦ構造などを用いることができる。反磁性層には、例えばＩｒＭｎなどが用いられる。ハードバイアス層を設けても良い。

検知素子部５０に必要な面積は、極めて小さいサイズで十分である。検知素子部５０は、例えば、正方形のサイズで考えると、最少サイズとして、一辺の長さが１０ｎｍ×１０ｎｍ〜２０ｎｍ×２０ｎｍ以上のサイズを有していれば良い。

一方、このような小さい素子サイズでは、センサとして動作させるために反磁界の対策の難易度があがる。例えば、ＭＥＭＳ構造体に対して十分小さい素子サイズであれば、素子を配置するための面積は十分であるため、反磁界対策やノイズ対策がしやすいように素子サイズを大きくすることが実用上好ましい、素子サイズの例については、後述する。

検知素子部５０の面積は、圧力によって撓む接続部７４の面積よりも十分に小さくする。例えば、検知素子部５０の面積は、錘部７２の平面形状の面積の１／５以下である。例えば、錘部７２のサイズは、６０μｍ以上６００μｍ以下程度である。例えば、錘部７２の平面形状の直径が６０μｍ程度の場合には、検知素子部５０の一辺の長さは、例えば、１２μｍ以下である。例えば、錘部７２の平面形状の直径が６００μｍのときには、検知素子部５０の一辺の長さは、１２０μｍ以下である。

この上限の値と比べると、上記の、一辺の長さが１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下というサイズは、極端に小さい。このため、素子の加工精度等も考慮すると、検知素子部５０を過度に小さくする必然性が生じない。そのため、検知素子部５０の一辺のサイズは、例えば、０．５μｍ以上６０μｍ以下程度とすることが現実的に好ましい。極端に素子サイズが小さくなると、検知素子部５０に生じる反磁界の大きさが大きくなるため、検知素子部５０のバイアス制御が困難になるなどの問題が生じる。素子サイズが大きくなると、反磁界の問題が生じなくなるため、工学的観点で扱いやすくなる。その観点で、０．５μｍ以上６０μｍ以下が、好ましいサイズである。

例えば、検知素子部５０のＸ軸方向に沿った長さは、０．５μｍ以上６０μｍ以下が好ましい。検知素子部５０のＸ軸方向に沿った長さは、１μｍ以上２０μｍ以下がさらに好ましい範囲である。

例えば、検知素子部５０のＹ軸方向（Ｘ軸方向に対して垂直で、Ｘ−Ｙ平面に対して平行な方向）に沿った長さは、０．５μｍ以上６０μｍ以下が好ましい。検知素子部５０のＹ軸方向に沿った長さは、１μｍ以上２０μｍ以下がさらに好ましい範囲である。

例えば、検知素子部５０のＺ軸方向（Ｘ−Ｙ平面に対して垂直な方向）に沿った厚さ（長さ）は、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。厚さは、例えば、膜の積層膜厚で決まる。

検知素子部５０のＸ軸方向に沿った長さは、検知素子部５０のＹ軸方向に沿った長さと同じでも良く、異なっても良い。検知素子部５０のＸ軸方向に沿った長さが、検知素子部５０のＹ軸方向に沿った長さと異なるときに、形状磁気異方性が生じる。これにより、ハードバイアス層で得られる作用と同様の作用を得ることもできる。

検知素子部５０において流される電流の向きは、第１磁性層１０ａから第２磁性層２０ａに向かう方向でも良く、第２磁性層２０ａから第１磁性層１０ａに向かう方向でも良い。
本実施形態に係る慣性センサ３１０によれば、高感度に加速度や変位などを検知する慣性センサを提供できる。

例えば、Ｓｉを用いたピエゾ抵抗型の慣性センサがある。この場合には、歪感度（ゲージファクタＧＦ）は用いる材料で決まり、例えばゲージファクタＧＦは、約１３０である。また、Ｓｉを用いたピエゾ抵抗型の慣性センサの場合には、一辺が１００μｍ程度の素子の面積が必要である。単位面積あたりのゲージファクタＧＦは、例えば１３０／１００μｍ^２であり、約１０^１０となる。

一方、本実施形態に係る慣性センサにおいては、検知素子部５０として、スピン歪センサを用いる。前述のように、４０００〜５０００程度のゲージファクタが得られる。本実施形態においては、磁性層を用いることで、さらに高いゲージファクタＧＦも得られる。例えば、約１０，０００のゲージファクタＧＦも得られる。このゲージファクタＧＦを実現するために必要な素子面積は、前述のように、一辺が１００ｎｍ程度である。このため、例えば、単位面積あたりのゲージファクタＧＦは、約１０^１７となる。このように、実施形態においては、Ｓｉを用いたＭＥＭＳ構造の慣性センサの場合と比較して、例えば、約７桁の単位面積あたりの感度向上が可能になる。つまり、小さいデバイスでも、従来と同等の感度が実現できる。従来と同等のサイズにおいて、従来よりも高い特性が得られる。例えば、高感度、広周波数領域、または、広ダイナミックレンジなどの特性が得られる。実施形態によれば、従来技術では実現が困難だった慣性センサの実現が可能となる。

図１１（ｂ）に示したように、慣性センサ５０は、バイアス層５５ａ及び５５ｂ（ハードバイアス層）を含んでもよい。バイアス層５５ａ及び５５ｂは、歪抵抗変化部５０ｓに対向して設けられる。

この例では、第２磁性層２０が磁化固定層である。バイアス層５５ａ及び５５ｂは、第２磁性層２０に並置される。バイアス層５５ａ及び５５ｂの間に、歪抵抗変化部５０ｓが配置される。バイアス層５５ａと歪抵抗変化部５０ｓとの間に絶縁層５４ａが設けられる。バイアス層５５ｂと歪抵抗変化部５０ｓとの間に絶縁層５４ｂが設けられる。

バイアス層５５ａ及び５５ｂは、第１磁性層１０にバイアス磁界を印加する。これにより、第１磁性層１０の磁化方向を適正な位置にバイアスすることが可能になるとともに、単一磁区化することが可能となる。

バイアス層５５ａ及び５５ｂのそれぞれの大きさ（この例ではＹ軸方向に沿った長さ）は、例えば、１００ｎｍ以上１０μｍ以下である。

絶縁層５４ａ及び５４ｂのそれぞれの大きさ（この例ではＹ軸方向に沿った長さ）は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。

（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態に係る慣性センサを例示する模式的斜視図である。
図１２に表したように、慣性センサ３２０においては、第１検知素子部５０ａに加えて第２検知素子部５０ｂがさらに設けられる。すなわち、接続部７４は、第１部分７４ａに加えて、第２部分７４ｂをさらに含む。例えば、第２部分７４ｂの上に、第２検知素子部５０ｂが設けられる。第２検知素子部５０ｂは、第２部分７４ｂに固定される。

この例では、第３検知素子部５０ｃ及び第４検知素子部５０ｄがさらに設けられている。すなわち、接続部７４は、第３部分７４ｃ及び第４部分７４ｄをさらに含む。第３検知素子部５０ｃは、第３部分７４ｃの上に設けられる。第３検知素子部５０ｃは、第３部分７４ｃに固定される。第４検知素子部５０ｄは、第４部分７４ｄの上に設けられる。第４検知素子部５０ｄは、第４部分７４ｄに固定される。第１〜第４検知素子部５０ａ〜５０ｄは、検知素子部５０に含まれる。後述するように、検知素子部５０の数は５以上でも良い。

この例では、第１配線５７と第２配線５８とが、基部７１に設けられる。この例では、第１配線５７と第２配線５８との少なくとも一部は、基部７１の上面の上に設けられている。第１配線５７と第２配線５８は、検知素子部５０のそれぞれに電気的に接続される。

この例では、第１〜第４部分７４ａ〜７４ｄは、互いに離間している。すなわち、接続部７４は、互いに離間した複数の部分を含む。この例では、接続部７４は、錘部７２の互いに離間した複数の部分を保持する。

後述するように、実施形態はこれに限らず、第１〜第４部分７４ａ〜７４ｄは、連続していても良い。すなわち、接続部７４は、錘部７２の外縁と連続的に接続されても良い。

図１２に表したように、第１〜第４検知素子部５０ａ〜５０ｄは、実質的に１つの平面内に設けられる。例えば、基部７１から錘部７２に向かう方向と、第１部分７４ａから第２部分７４ｂに向かう方向と、に平行な平面が形成される。この例では、平面は、Ｘ−Ｙ平面である。この例では、Ｘ−Ｙ平面内に、第１〜第４検知素子部５０ａ〜５０ｄが設けられる。

例えば、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、錘部７２の重心７２ｃと、第１検知素子部５０ａと、を結ぶ線は、錘部７２の重心７２ｃと、第２検知素子部５０ｂと、を結ぶ線と、交差する。この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第１検知素子部５０ａと、第３検知素子部５０ｃと、を結ぶ線は、錘部７２の重心７２ｃを通る。この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第２検知素子部５０ｂと、第４検知素子部５０ｄと、を結ぶ線は、錘部７２の重心７２ｃを通る。
第１〜第４検知素子部５０ａ〜５０ｄは、錘部７２の外縁７２ｒに沿って、並ぶ。

図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、第２の実施形態に係る慣性センサを例示する模式的断面図である。
図１３（ａ）に表したように、第２検知素子部５０ｂは、第３磁性層１０ｂと、第４磁性層２０ｂと、第２中間層３０ｂと、を含む。第２中間層３０ｂは、第３磁性層１０ｂと第４磁性層２０ｂとの間に設けられ、非磁性である。第３磁性層１０ｂと、第４磁性層２０ｂと、第２中間層３０ｂと、は、第２抵抗変化部５０ｓｂに含まれる。この例では、第３電極５１ｂと、第４電極５２ｂと、がさらに設けられる。第３電極５１ｂと、第４電極５２ｂと、の間に、第２抵抗変化部５０ｓｂが配置される。この例では、第３電極５１ｂと第４電極５２ｂの間に第３磁性層１０ｂが配置され、第３磁性層１０ｂと第３電極５１ｂとの間に、第４磁性層２０ｂが配置されている。

図１３（ｂ）に表したように、第３検知素子部５０ｃは、第５磁性層１０ｃと、第６磁性層２０ｃと、第３中間層３０ｃと、を含む。第３中間層３０ｃは、第５磁性層１０ｃと第６磁性層２０ｃとの間に設けられ、非磁性である。第５磁性層１０ｃと、第６磁性層２０ｃと、第３中間層３０ｃと、は、第３抵抗変化部５０ｓｃに含まれる。この例では、第５電極５１ｃと、第６電極５２ｃと、がさらに設けられる。第５電極５１ｃと、第６電極５２ｃと、の間に、第３抵抗変化部５０ｓｃが配置される。

図１３（ｃ）に表したように、第４検知素子部５０ｄは、第７磁性層１０ｄと、第８磁性層２０ｄと、第４中間層３０ｄと、を含む。第４中間層３０ｄは、第７磁性層１０ｄと第８磁性層２０ｄとの間に設けられ、非磁性である。第７磁性層１０ｄと、第８磁性層２０ｄと、第４中間層３０ｄと、は、第４抵抗変化部５０ｓｄに含まれる。この例では、第７電極５１ｄと、第８電極５２ｄと、がさらに設けられる。第７電極５１ｄと、第８電極５２ｄと、の間に、第４抵抗変化部５０ｓｄが配置される。

第３磁性層１０ｂ、第５磁性層１０ｃ及び第７磁性層１０ｄは、例えば磁化自由層である。これらの磁性層には、第１磁性層１０ａに関して説明した材料及び構成が用いられる。

第４磁性層２０ｂ、第６磁性層２０ｃ及び第８磁性層２０ｄは、例えば参照層である。これらの磁性層は、例えば、磁化自由層または磁化固定層である。これらの磁性層には、第２磁性層２０ａに関して説明した材料及び構成が用いられる。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第２の実施形態に係る慣性センサを例示する模式的平面図である。
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、それぞれ、第１状態ＳＴ１及び第２状態ＳＴ２に対応する。

図１４（ａ）に表したように、１つの平面（例えばＸ−Ｙ平面）は、基部７１から錘部７２に向かう方向と、第１部分７４ａから第２部分７４ｂに向かう方向と、を含む。例えば、その平面（Ｘ−Ｙ平面）内の錘部７２の重心７２ｃの位置と、その平面内の第１部分７４ａの位置と、を結ぶ方向を第１方向ＬＮ１とする。一方、その平面内の錘部７２の重心７２ｃの位置と、その平面内の第２部分７４ｂの位置と、を結ぶ方向を第２方向ＬＮ２とする。第１方向ＬＮ１は、第２方向ＬＮ２と交差する。この例では、第１方向ＬＮ１と、第２方向ＬＮ２と、の間の角度は、実質的に９０度である。この角度は、例えば、０度よりも大きく１８０度よりも小さい。

Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、錘部７２の重心７２ｃを中心とする円周に沿って、複数の検知素子部５０が配置されている。

例えば、第１状態ＳＴ１においては、第１検知素子部５０ａにおいて、第１磁性層１０ａの磁化の方向（第１層磁化方向１０ａｍ）は、第２磁性層２０ａの磁化の方向（第２層磁化方向２０ａｍ）に沿っている。この例では、第１層磁化方向１０ａｍは、第２層磁化方向２０ａｍに対して反平行である。

例えば、第１状態ＳＴ１においては、第２検知素子部５０ｂにおいて、第３磁性層１０ｂの磁化の方向（第３層磁化方向１０ｂｍ）は、第４磁性層２０ｂの磁化の方向（第４層磁化方向２０ｂｍ）に沿っている。この例では、第３層磁化方向１０ｂｍは、第４層磁化方向２０ｂｍに対して反平行である。

例えば、第１状態ＳＴ１においては、第３検知素子部５０ｃにおいて、第５磁性層１０ｃの磁化の方向（第５層磁化方向１０ｃｍ）は、第６磁性層２０ｃの磁化の方向（第６層磁化方向２０ｃｍ）に沿っている。この例では、第５層磁化方向１０ｃｍは、第６層磁化方向２０ｃｍに対して反平行である。

例えば、第１状態ＳＴ１においては、第４検知素子部５０ｄにおいて、第７磁性層１０ｄの磁化の方向（第７層磁化方向１０ｄｍ）は、第８磁性層２０ｄの磁化の方向（第８層磁化方向２０ｄｍ）に沿っている。この例では、第７層磁化方向１０ｄｍは、第８層磁化方向２０ｄｍに対して反平行である。

説明を簡単にするために、参照層２０（第２磁性層２０ａ、第４磁性層２０ｂ、第６磁性層２０ｃ及び第８磁性層２０ｄなど）が、磁化固定層であるとする。
第２磁性層２０ａの磁化の方向（第２層磁化方向２０ａｍ）は、第４磁性層２０ｂの磁化の方向（第４層磁化方向２０ｂｍ）と交差している。例えば、第２層磁化方向２０ａｍと第４層磁化方向２０ｂｍとの間の角度は、９０度である。

この例では、第６磁性層２０ｃの磁化の方向（第６層磁化方向２０ｃｍ）は、第２磁性層２０ａの磁化の方向（第２層磁化方向２０ａｍ）に対して平行である。第８磁性層２０ｄの磁化の方向（第８層磁化方向２０ｄｍ）は、第４磁性層２０ｂの磁化の方向（第４層磁化方向２０ｂｍ）に対して平行である。

図１４（ｂ）に表したように、第２状態ＳＴ２になると、磁化自由層１０（第１磁性層１０ａ、第３磁性層１０ｂ、第５磁性層１０ｃ及び第７磁性層１０ｄなど）の磁化の方向が、第１状態ＳＴ１のそれらから変化する。

例えば、図１４（ａ）に表したように、第１磁性層１０ａにおいては、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置が第１状態ＳＴ１であるときに、第１磁性層１０ａの磁化（第１層磁化方向１０ａｍ）は、第１磁化方向である。この例では、第１状態ＳＴ１における第１磁化方向（第１層磁化方向１０ａｍ）、Ｙ軸方向に沿っている。そして、図１４（ｂ）に表したように、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置が第１状態ＳＴ１とは異なる第２状態ＳＴ２のときには、第１磁性層１０ａの磁化（第１層磁化方向１０ａｍ）は、第１状態ＳＴ１における第１磁化方向とは異なる方向である。この例では、第２状態ＳＴ２における第１磁性層１０ａの磁化（第１層磁化方向１０ａｍ）は、Ｙ軸方向に対して傾斜している。これにより、第１検知素子部５０ａにおいて、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２との間で、電気抵抗が変化する。

同様に、図１４（ａ）に表したように、第２検知素子部５０ｂにおいては、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置が第１状態ＳＴ１であるときに、第３磁性層１０ｂの磁化（第３層磁化方向１０ｂｍ）は、第３磁化方向である。この例では、第１状態ＳＴ１における第３磁化方向（第３層磁化方向１０ｂｍ）は、Ｘ軸方向に沿っている。そして、図１４（ｂ）に表したように、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置が第２状態ＳＴ２のときには、第３磁性層１０ｂの磁化（第３層磁化方向１０ｂｍ）は、第１状態ＳＴ１における第３磁化方向とは異なる方向である。この例では、第２状態ＳＴ２における第３磁性層１０ｂの磁化（第３層磁化方向１０ｂｍ）は、Ｘ軸方向に対して傾斜している。これにより、第２検知素子部５０ｂにおいて、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２との間で、電気抵抗が変化する。

慣性センサ３２０においては、錘部７２の重心７２ｃを基準として、異なる方向に、複数の検知素子部５０が配置されている。これにより、異なる方向の加速度を検知することができる。例えば、錘部７２の重心７２ｃを基準として、Ｘ軸方向に配置される第１検知素子部５０ａにおける参照層（第２磁性層２０ａ）の磁化の方向と、Ｙ軸方向に配置される第２検知素子部５０ｂにおける参照層（第４磁性層２０ｂ）の磁化の方向と、が交差することで、Ｘ軸方向に沿った加速度と、Ｙ軸方向に沿った加速度と、が検知できる。さらに、Ｚ軸方向に沿った加速度も検知できる。慣性センサ３２０によれば、３つの軸の任意の方向の加速度が検知できる。

参照層２０が、磁化固定層である場合、複数の参照層２０のそれぞれの磁化の方向は、複数の参照層２０のそれぞれの配置に応じて設定しても良い。図１４（ａ）に表したように、この例では、第１方向ＬＮ１と、第２方向ＬＮ２と、の間の角度は、９０度である。このとき、第２磁性層２０ａの磁化の方向と、第４磁性層２０ｂの磁化の方向と、の間の角度は、９０度である。第１方向ＬＮ１と、第２方向ＬＮ２と、の間の角度が、７０度以上１１０度以下であるとき、第２磁性層２０ａの磁化の方向と、第４磁性層２０ｂの磁化の方向と、の間の角度は、例えば、７０度以上１１０度以下とする。それぞれの検知素子部５０における特性が実質的に対称になり、検知感度を高めることができる。

この例では、参照層２０が、磁化固定層である場合について説明したが、参照層２０が磁化自由層でも良い。この場合には、例えば、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置が第１状態ＳＴ１であるときには、第１磁性層１０ａの磁化は第１磁化方向であり、第２磁性層２０ａの磁化は第２磁化方向である。そして、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置が第１状態ＳＴ１とは異なる第２状態のときには、第１磁性層１０ａの磁化は、第１磁化方向とは異なる方向であり、第２磁性層２０ａの磁化は、第２磁化方向とは異なる方向である。これにより、第１検知素子部５０ａにおいて、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２との間で、電気抵抗が変化する。

一方、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置が第１状態ＳＴ１であるときには、第３磁性層１０ｂの磁化は第３磁化方向であり、第４磁性層２０ｂの磁化は、第４磁化方向である。そして、錘部７２の基部７１に対する相対的な位置が第２状態ＳＴ２のときには、第３磁性層１０ｂの磁化は、第３磁化方向とは異なる方向であり、第４磁性層２０ｂの磁化は、第４磁化方向とは異なる方向である。これにより、第２検知素子部５０ｂにおいて、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２との間で、電気抵抗が変化する。

このように、接続部７４の複数の位置（例えば第１部分７４ａ及び第２部分７４ｂ）のそれぞれに検知素子部５０のそれぞれが設けられる。参照層２０として磁化固定層を用いる場合、第１検知素子部５０ａの第２磁性層２０ａの磁化の方向と、第２検知素子部５０ｂの第４磁性層２０ｂの磁化の方向と、を互いに異ならせることで、３軸の方向の加速度が検出される。または、参照層２０として磁化自由層を用いることで、３軸の方向の加速度が検出される。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の慣性センサを例示する模式的平面図である。
図１５（ａ）に表したように、本実施形態に係る慣性センサ３２０ａにおいては、複数の検知素子部５０が設けられる。この例では、検知素子部５０の数は、８である。実施形態において、検知素子部５０の数は、任意である。

この例では、検知素子部５０のそれぞれの参照層２０の磁化２０ｍは、それぞれの検知素子部５０と、錘部７２の重心７２ｃと、を結ぶ線に対して直交している。検知素子部５０のそれぞれの磁化自由層１０の磁化１０ｍは、それぞれの検知素子部５０の参照層２０の磁化２０ｍに対して、実質的に平行（この例では反平行）である。

実施形態において、検知素子部５０のそれぞれの参照層２０の磁化２０ｍと、錘部７２の重心７２ｃと、を結ぶ線と、の間の角度は、を９０度から変更しても良い。検知素子部５０のそれぞれの磁化自由層１０の磁化１０ｍと、それぞれの検知素子部５０の参照層２０の磁化２０ｍと、の間の角度が０度または１８０度から変更しても良い。

図１５（ｂ）に表したように、本実施形態に係る慣性センサ３２０ｂにおいては、接続部７４が連続的であり、例えば、第１部分７４ａは、第２部分７４ｂと連続している。

実施形態において、第１部分７４ａと、第２部分７４ｂと、が分断されていると、加わる加速度に対する接続部７４の変形の程度が大きくなり、検知感度が高くなる。一方、接続部７４が連続的であると、接続部７４の機械的強度が高まる。接続部７４の厚さと、必要な検知感度と、信頼性の観点と、に応じて、接続部７４が設計される。

例えば、接続部７４が薄いと、高い検知感度が得られる。例えば、Ｘ−Ｙ平面は、基部７１から錘部７２に向かう方向と、第１部分７４ａから第２部分７４ｂに向かう方向と、に平行な平面である。Ｘ−Ｙ平面に対して垂直な方向（例えばＺ軸方向）を第３方向とする。第３方向に沿った第１部分７４ａの長さ（厚さ）は、第３方向（Ｚ軸方向）に沿った錘部７２の長さ（厚さ）よりも短い（薄い）。そして、第３方向（Ｚ軸方向）に沿った第２部分７４ｂの長さ（厚さ）は、第３方向（Ｚ軸方向）に沿った錘部７２の長さ（厚さ）よりも短い（薄い）。

そして、第１部分７４ａの幅、及び、第２部分７４ｂの幅は、錘部７２の幅よりも狭い。例えば、第１部分７４ａと第２部分７４ｂとは、互いに分断されている。このとき、Ｘ−Ｙ平面に対して平行で第１方向ＬＮ１に対して垂直な方向を第４方向とする。第４方向に沿った第１部分７４ａの長さ（幅）は、第４方向に沿った錘部７２の長さ（幅）よりも短い。一方、Ｘ−Ｙ平面に対して平行で第２方向ＬＮ２に対して垂直な方向を第５方向とする。第５方向に沿った第２部分７４ｂの長さ（幅）は、第５方向に沿った錘部７２の長さ（幅）よりも短い。これにより、高い検知感度が得易くなる。

（第３の実施形態）
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第３の実施形態に係る慣性センサを例示する模式的斜視図である。
図１６（ａ）は、本実施形態に係る慣性センサ３３０における第１検知素子部５０ａを例示している。図１６（ｂ）は、慣性センサ３３０における第２検知素子部５０ｂを例示している。これらの図においては、基部７１と、錘部７２とは、省略されている。慣性センサ３３０における基部７１及び錘部７２は、例えば、第１、第２実施形態に関して説明したものと同様である。

図１６（ａ）に表したように、第１磁性層１０ａは、第１延在方向Ｄｅａ１に沿って延在している。第１延在方向Ｄｅａ１は、第１磁性層１０ａから第２磁性層２０ａに向かう第１積層方向Ｄｚａ１（例えばＺ軸方向）に対して交差する。この例では、第１延在方向Ｄｅａ１は、第１積層方向Ｄｚａ１に対して垂直である。第１磁性層１０ａは、第１延在方向Ｄｅａ１に沿った長さ（第１長軸長Ｌｅａ１）を有する。第１磁性層１０ａは、第１積層方向Ｄｚａ１に対して交差し第１延在方向Ｄｅａ１に対して交差する方向（方向Ｄｆａ１）の長さ（第１短軸長Ｌｆａ１）を有する。第１磁性層１０ａの第１長軸長Ｌｅａ１は、第１磁性層１０ａの第１短軸長Ｌｆａ１よりも長い。

第２磁性層２０ａは、第２延在方向Ｄｅａ２に沿って延在している。第２延在方向Ｄｅａ２は、第１磁性層１０ａから第２磁性層２０ａに向かう第１積層方向Ｄｚａ１（例えばＺ軸方向）に対して交差する。この例では、第２延在方向Ｄｅａ２は、第１積層方向Ｄｚａ１に対して垂直である。第２磁性層２０ａは、第２延在方向Ｄｅａ２に沿った長さ（第２長軸長Ｌｅａ２）を有する。第２磁性層２０ａは、第１積層方向Ｄｚａ１に対して交差し第２延在方向Ｄｅａ２に対して交差する方向（方向Ｄｆａ２）の長さ（第２短軸長Ｌｆａ２）を有する。第２磁性層２０ａの第２長軸長Ｌｅａ２は、第２磁性層２０ａの第２短軸長Ｌｆａ２よりも長い。

すなわち、第１検知素子部５０ａにおいて、形状異方性が設けられる。この例では、第２延在方向Ｄｅａ２は、第１延在方向Ｄｅａ１に沿っている。例えば、第２磁性層２０ａの延在方向（第２延在方向Ｄｅａ２）は、第１磁性層１０ａの延在方向（第１延在方向Ｄｅａ１）に対して平行である。

例えば、第１長軸長Ｌｅａ１（第１延在方向Ｄｅａ１の第１磁性層１０ａの長さ）は、第１短軸長Ｌｆａ１（第１積層方向Ｄｚａ１に対して交差し第１延在方向Ｄｅａ１に対して交差する方向Ｄｆａ１の第１磁性層１０ａの長さ）の１．５倍以上３倍以下である。

例えば、第２長軸長Ｌｅａ２（第２延在方向Ｄｅａ２の第２磁性層２０ａの長さ）は、第２短軸長Ｌｆａ２（第１積層方向Ｄｚａ１に対して交差し第２延在方向Ｄｅａ２に対して交差する方向Ｄｆａ２の第２磁性層２０ａの長さ）の１．５倍以上３倍以下である。

図１６（ｂ）に表したように、第３磁性層１０ｂは、第３延在方向Ｄｅｂ１に沿って延在している。第３延在方向Ｄｅｂ１は、第３磁性層１０ｂから第４磁性層２０ｂに向かう第２積層方向Ｄｚｂ１（例えばＺ軸方向）に対して交差する。この例では、第３延在方向Ｄｅｂ１は、第２積層方向Ｄｚｂ１に対して垂直である。第３磁性層１０ｂは、第３延在方向Ｄｅｂ１に沿った長さ（第３長軸長Ｌｅｂ１）を有する。第３磁性層１０ｂは、第２積層方向Ｄｚｂ１に対して交差し第３延在方向Ｄｅｂ１に対して交差する方向（方向Ｄｆｂ１）の長さ（第３短軸長Ｌｆｂ１）を有する。第３磁性層１０ｂの第３長軸長Ｌｅｂ１は、第３磁性層１０ｂの第３短軸長Ｌｆｂ１よりも長い。

第４磁性層２０ｂは、第４延在方向Ｄｅｂ２に沿って延在している。第４延在方向Ｄｅｂ２は、第３磁性層１０ｂから第４磁性層２０ｂに向かう第２積層方向Ｄｚｂ１（例えばＺ軸方向）に対して交差する。この例では、第４延在方向Ｄｅｂ２は、第２積層方向Ｄｚｂ１に対して垂直である。第５磁性層２０ｂは、第４延在方向Ｄｅｂ２に沿った長さ（第４長軸長Ｌｅｂ２）を有する。第４磁性層２０ｂは、第２積層方向Ｄｚｂ１に対して交差し第４延在方向Ｄｅｂ２に対して交差する方向（方向Ｄｆｂ２）の長さ（第４短軸長Ｌｆｂ２）を有する。第４磁性層２０ｂの第４長軸長Ｌｅｂ２は、第４磁性層２０ｂの第４短軸長Ｌｆｂ２よりも長い。

すなわち、第２検知素子部５０ｂにおいて、形状異方性が設けられる。この例では、第４延在方向Ｄｅｂ２は、第３延在方向Ｄｅｂ１に沿っている。第４磁性層２０ｂの延在方向（第４延在方向Ｄｅｂ２）は、第３磁性層１０ｂの延在方向（第３延在方向Ｄｅｂ１）に対して平行である。

例えば、第３長軸長Ｌｅｂ１（第３延在方向Ｄｅｂ１の第３磁性層１０ｂの長さ）は、第３短軸長Ｌｆｂ１（第２積層方向Ｄｚｂ１に対して交差し第３延在方向Ｄｅｂ１に対して交差する方向Ｄｆｂ１の第３磁性層１０ｂの長さ）の１．５倍以上３倍以下である。

例えば、第４長軸長Ｌｅｂ２（第４延在方向Ｄｅｂ２の第４磁性層２０ｂの長さ）は、第４短軸長Ｌｆｂ２（第２積層方向Ｄｚｂ１に対して交差し第４延在方向Ｄｅｂ２に対して交差する方向Ｄｆｂ２の第４磁性層２０ｂの長さ）の１．５倍以上３倍以下である。

例えば、第１長軸長Ｌｅａ１、第２長軸長Ｌｅａ２、第３長軸長Ｌｅｂ１及び第４長軸長Ｌｅｂ２のそれぞれは、０．５μｍ以上６０μｍ以下である。

第１検知素子部５０ａ及び第２検知素子部５０ｂに形状異方性を設け、形状異方性の方向（延在方向）を変えることで、第１検知素子部５０ａの参照層２０（第２磁性層２０ａ）の磁化の方向と、第２検知素子部５０ｂの参照層２０（第４磁性層２０ｂ）の磁化の方向と、を互いに異ならせることができる。

図１７は、第３の実施形態に係る慣性センサを例示する模式的平面図である。
図１７においては、図を見易くするために、接続部７４に設けられる複数の部分（第１部分７４ａ及び第２部分７４ｂなど）の境界は、省略されている。

図１７に表したように、本実施形態に係る慣性センサ３３０においては、複数の検知素子部５０（第１検知素子部５０ａ及び第２検知素子部５０ｂなど）が、設けられる。例えば、複数の検知素子部５０は、錘部７２の外縁７２ｒに沿って設けられている。

例えば、第１検知素子部５０ａにおいて、第１延在方向Ｄｅａ１及び第２延在方向Ｄｅａ２は、Ｙ軸方向に沿っている。
例えば、第２検知素子部５０ｂにおいて、第３延在方向Ｄｅｂ１及び第４延在方向Ｄｅｂ２は、Ｘ軸方向に沿っている。

このように、第１検知素子部５０ａの第１磁性層１０ａの第１延在方向Ｄｅａ１は、第２検知素子部５０ｂの第３磁性層１０ｂの第３延在方向Ｄｅｂ１と交差する。第１検知素子部５０ａの第２磁性層２０ａの第２延在方向Ｄｅａ２は、第２検知素子部５０ｂの第４磁性層２０ｂの第４延在方向Ｄｅｂ２と交差する。

慣性センサ３３０においては、形状異方性を用いて、複数の磁性層のそれぞれの磁化の方向を制御できる。これにより、接続部７４の所望の位置に所望の特性を有する検知素子部５０を設けることができる。これにより、より高い感度の検知が可能になる。

この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときの錘部７２の形状は、円形である。錘部７２に加速度７２ｇが加わったときに生じる応力の方向５５は、例えば、錘部７２の重心７２ｃを中心とした放射状の線に沿う。例えば、応力の方向５５に対して交差するように、磁性層の延在方向が設定される。例えば、磁性層の延在方向は、錘部７２の重心７２ｃを中心とした放射状の線と交差する。例えば、第１延在方向Ｄｅａ１は、重心７２ｃと第１磁性層１０ａとを通る線に対して交差する。第１延在方向Ｄｅａ１と、重心７２ｃと第１磁性層１０ａとを通る線と、の間の角度は、例えば、７０度以上１１０度以下であり、例えば約９０度である。

例えば、第１方向ＬＮ１から第１延在方向Ｄｅａ１までの角度は、第２方向ＬＮ２から第３延在方向Ｄｅｂ１までの角度と、実質的に同じである。第１方向ＬＮ１から第１延在方向Ｄｅａ１までの角度と、第２方向ＬＮ２から第３延在方向Ｄｅｂ１までの角度と、の差は、１０度以下である。

図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第３の実施形態に係る別の慣性センサを例示する模式的平面図である。
これらの図においては、図を見易くするために、接続部７４に設けられる複数の部分（第１部分７４ａ及び第２部分７４ｂなど）の境界は、省略されている。

図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に表したように、本実施形態に係る慣性センサ３３０ａ及び３３０ｂにおいても、複数の検知素子部５０（第１検知素子部５０ａ及び第２検知素子部５０ｂなど）が、設けられる。

図１８（ａ）に表したように、慣性センサ３３０ａにおいては、磁性層の延在方向は、錘部７２の重心７２ｃを中心とした放射状の線に対して傾斜している。例えば、第１延在方向Ｄｅａ１と、重心７２ｃと第１磁性層１０ａとを通る線と、の間の角度は、例えば、０度よりも大きく９０度よりも小さい。例えば、第１方向ＬＮ１から第１延在方向Ｄｅａ１までの角度と、第２方向ＬＮ２から第３延在方向Ｄｅｂ１までの角度と、の差は、１０度以下である。

図１８（ｂ）に表したように、慣性センサ３３０ｂにおいては、磁性層の延在方向は、錘部７２の重心７２ｃを中心とした放射状の線に沿っている。例えば、第１延在方向Ｄｅａ１と、重心７２ｃと第１磁性層１０ａとを通る線と、の間の角度は、例えば、プラスマイナス５度以下である。
このような慣性センサによっても、高感度に、加速度や変位を検知することが可能となる。

図１９は、第３の実施形態に係る別の慣性センサを例示する模式的斜視図である。
図１９は、本実施形態に係る別の慣性センサ３３０ｃにおける第１検知素子部５０ａを例示している。図１９においては、基部７１と、錘部７２とは、省略されている。慣性センサ３３０ｃにおける基部７１及び錘部７２は、例えば、第１、第２実施形態に関して説明したものと同様である。

図１９に表したように、第１検知素子部５０ａにおいて、部第１磁性層１０ａ、第２磁性層２０ａ及び第１中間層３０ａの平面形状（Ｘ−Ｙ平面に投影したときの形状）は、扁平円状（楕円も含む）。同様に、第２検知素子部５０ｂに設けられる磁性層のそれぞれの平面形状も扁平円状でも良い。

図２０（ａ）及び図２０（ｂ）は、第３の実施形態に係る別の慣性センサを例示する模式的斜視図である。
図２０（ａ）は、本実施形態に係る慣性センサ３３１における第１検知素子部５０ａを例示している。図２０（ｂ）は、慣性センサ３３１における第２検知素子部５０ｂを例示している。これらの図においては、基部７１、錘部７２及び接続部７４は、省略されている。慣性センサ３３１における基部７１、錘部７２及び接続部７４は、例えば、慣性センサ３３０に関して説明したものと同様である。

図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に表したように、この例では、磁化自由層１０の延在方向と、参照層２０の延在方向と、が互いに交差している。

例えば、図２０（ａ）に表したように、第１磁性層１０ａは、第１延在方向Ｄｅａ１に沿って延在している。第２磁性層２０ａは、第２延在方向Ｄｅａ２に沿って延在している。第２延在方向Ｄｅａ２は、第１延在方向Ｄｅａ１と交差している。

例えば、図２０（ｂ）に表したように、第３磁性層１０ｂは、第３延在方向Ｄｅｂ１に沿って延在している。第４磁性層２０ｂは、第４延在方向Ｄｅｂ２に沿って延在している。第４延在方向Ｄｅｂ２は、第３延在方向Ｄｅｂ１と交差している。

すなわち、慣性センサ３３１においては、第１磁性層１０ａに設けられる形状異方性の方向が、第２磁性層２０ａに設けられる形状異方性の方向とは異なる。第３磁性層１０ｂに設けられる形状異方性の方向が、第４磁性層２０ｂに設けられる形状異方性の方向とは異なる。例えば、第１磁性層１０ａの形状異方性に基づく磁化の方向を、第２磁性層２０ａの形状異方性に基づく磁化の方向と、異ならせることができる。例えば、第３磁性層１０ｂの形状異方性に基づく磁化の方向を、第４磁性層２０ｂの形状異方性に基づく磁化の方向と、異ならせることができる。これにより、所望の磁化の方向を有する検知素子部５０が得られる。より高感度な検知が可能になる。

図２１は、第３の実施形態に係る別の慣性センサを例示する模式的平面図である。
図２１は、本実施形態に係る慣性センサ３３１の平面図である。図２１においては、図を見易くするために、接続部７４に設けられる複数の部分（第１部分７４ａ及び第２部分７４ｂなど）の境界は、省略されている。

図２１に表したように、複数の検知素子部５０（第１検知素子部５０ａ及び第２検知素子部５０ｂなど）は、錘部７２の外縁７２ｒに沿って設けられている。

この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、錘部７２の重心７ｃと、第１検知素子部５０ａと、を通る直線５６ａと、第１磁性層１０ａの第１延在方向Ｄｅａ１と、は、交差している。直線５６ａと、第２磁性層２０ａの第２延在方向Ｄｅａ２と、は、交差している。この例では、直線５６ａと第１延在方向Ｄｅａ１との間の角度は、直線５６ａと第２延在方向Ｄｅａ２との間の角度と、同じである。

この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、錘部７２の重心７ｃと、第２検知素子部５０ｂと、を通る直線５６ｂと、第３磁性層１０ｂの第３延在方向Ｄｅｂ１と、は、交差している。直線５６ｂと、第４磁性層２０ｂの第４延在方向Ｄｅｂ２と、は、交差している。この例では、直線５６ｂと第３延在方向Ｄｅｂ１との間の角度は、直線５６ｂと第４延在方向Ｄｅｂ２との間の角度と、同じである。
慣性センサ３３１によれば、より高感度な検知が可能になる。

検知素子部５０に含まれる磁性層どうしの延在方向が異なる場合において、延在方向どうしの間の角度は任意である。錘部７２の重心７２ｃと、検知素子部５０と、を通る直線と磁性層の延在方向と、の角度は、任意である。

図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、第３の実施形態に係る別の慣性センサを例示する模式的平面図である。
これらの図は、慣性センサ３３１に用いられる検知素子部５０（第１検知素子部５０ａ）の構成を例示している。これらの図においては、中間層３０（第１中間層３０ａ）は省略されている。これらの図は、第１磁性層１０ａ及び第２磁性層２０ａの平面形状を例示している。

図２２（ａ）に表した例では、第１磁性層１０ａ及び第２磁性層２０ａのそれぞれの平面形状は、長方形である。この場合は、第１長軸長Ｌｅａ１は、長方形の長辺の長さに対応する。第１短軸長Ｌｆａ１は、長方形の短辺の長さに対応する。第２長軸長Ｌｅａ２は、長方形の長辺の長さに対応する。第２短軸長Ｌｆａ２は、長方形の短辺の長さに対応する。

図２２（ｂ）に表した例では、第１磁性層１０ａ及び第２磁性層２０ａのそれぞれの平面形状は、扁平円状（楕円を含む）である。この場合は、第１長軸長Ｌｅａ１は、扁平円の長軸の長さに対応する。第１短軸長Ｌｆａ１は、扁平円の短軸の長さに対応する。第２長軸長Ｌｅａ２は、扁平円の長軸の長さに対応する。第２短軸長Ｌｆａ２は、扁平円の短軸の長さに対応する。
実施形態において、磁性層の平面形状は、各種の変形が可能である。

（第４の実施形態）
図２３は、第４の実施形態に係る慣性センサを例示する模式的斜視図である。
図２３に表したように、本実施形態に係る慣性センサ３４０においては、接続部７４の第１部分７４ａに、複数の検知素子部５０（複数の第１検知素子部５０ａ）が設けられている。この例では、複数の第１検知素子部５０ａの一部は、錘部７２の外縁７２ｒに沿う方向に沿って並ぶ。さらに、複数の第１検知素子部５０ａの別の一部は、錘部７２の重心７２ｃから外縁７２ｒに向かう放射状の直線の方向（例えば第１方向ＬＮ１）に沿って並ぶ。

この例では、接続部７４の第２部分７４ｂに、複数の第２検知素子部５０ｂが設けられている。この例では、複数の第２検知素子部５０ｂの一部は、錘部７２の外縁７２ｒに沿う方向に沿って並ぶ。さらに、複数の第２検知素子部５０ｂの別の一部は、錘部７２の重心７２ｃから外縁７２ｒに向かう放射状の直線の方向（例えば第２方向ＬＮ２）に沿って並ぶ。

加速度７２ｇが加わると、接続部７４の第１部分７４ａ及び第２部分７４ｂのそれぞれに歪が生じる。同じ方向の歪が生じる第１部分７４ａ内に複数の第１検知素子部５０ａを設けることで、感度がより向上する。同じ方向の歪が生じる第２部分７４ｂ内に複数の第２検知素子部５０ｂを設けることで、感度がより向上する。複数設けられる検知素子部５０は、互いに、直列または並列に接続しても良い。

図２４（ａ）〜図２４（ｃ）は、第４の実施形態に係る慣性センサを例示する模式図である。
これらの図は、複数の検知素子部５０（第１検知素子部５０ａ）の接続の接続状態の例を示している。
図２４（ａ）に表したように、本実施形態に係る慣性センサ３４１ａにおいては、複数の検知素子部５０は、電気的に直列に接続されている。例えば、第１部分７４ａ上に複数の第１検知素子部５０ａが設けられる、複数の第１検知素子部５０ａの少なくとも２つは、電気的に直列接続される。

直列に接続されている検知素子部５０の数をＮとしたとき、得られる電気信号は、検知素子部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、Ｎ^１／２倍になる。すなわち、ＳＮ比(signal-noise ratio：ＳＮＲ)は、Ｎ^１／２倍になる。直列の接続される検知素子部５０の数Ｎを増やすことで、接続部７４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。

例えば、第１検知素子部５０ａが設けられる第１部分７４ａに設けられる複数の第１検知素子部５０ａのそれぞれにおいて、加速度７２ｇに対する電気抵抗Ｒの変化（例えば極性）は、同様である。そのため、複数の第１検知素子部５０ａのそれぞれの信号を加算することが可能である。

１つの検知素子部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個の検知素子部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検知素子部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。

バイアス電圧の値が１Ｖ以上であると、検知素子部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検知素子部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。

バイアス電圧（端子間電圧）が１０Ｖを超えると、検知素子部５０から得られる電気信号を処理する電気回路においては、望ましくない。実施形態においては、適切な電圧範囲になるように、直列に接続される検知素子部５０の数Ｎ、及び、バイアス電圧が設定される。

例えば、複数の検知素子部５０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、電気的に直列に接続された複数の検知素子部５０（第１検知素子部５０ａ）の２つの端の端子間（一方の端の端子と、他方の端の端子と、の間）に印加される電圧は、１Ｖ以上１０Ｖ以下である。

この電圧を発生させるためには、１つの検知素子部５０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部５０の数Ｎは、２０以上２００以下が好ましい。１つの検知素子部５０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部５０（第１検知素子部５０ａ）の数Ｎは、７以上６６以下であることが好ましい。

図２４（ｂ）に表したように、本実施形態に係る慣性センサ３４１ｂにおいては、複数の検知素子部５０（第１検知素子部５０ａ）が、電気的に並列に接続されている。実施形態において、複数の検知素子部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。

図２４（ｃ）に表したように、本実施形態に係る慣性センサ３４１ｃにおいては、複数の検知素子部５０（第１検知素子部５０ａ）がホイートストンブリッジ回路を形成するように、複数の検知素子部５０が接続されている。これにより、例えば、検知特性の温度補償を行うことができる。

実施形態によれば、高感度に加速度や変位などを検知する慣性センサを提供することができる。

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、慣性センサに含まれる基部、錘部、接続部、検知素子部、磁性層及び中間層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

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。

その他、本発明の実施の形態として上述した慣性センサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての慣性センサも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

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。

以上、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及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１０…磁化自由層、 １０ａ…第１磁性層、 １０ａｍ…第１磁化方向、 １０ｂ…第３磁性層、 １０ｂａｍ…第３磁化方向、 １０ｃ…第５磁性層、 １０ｃｍ…第５磁化方向、 １０ｄ…第７磁性層、 １０ｄｍ…第７磁化方向、 １０ｍ…磁化、 １０ｐ…磁性積層膜、 １０ｑ…高磁歪磁性膜、 １５ａ…機能層、 ２０…参照層、 ２０ａ…第２磁性層、 ２０ａｍ…第２磁化方向、 ２０ｂ…第４磁性層、 ２０ｂａｍ…第４磁化方向、 ２０ｃ…第６磁性層、 ２０ｃｍ…第６磁化方向、 ２０ｄ…第８磁性層、 ２０ｄｍ…第８磁化方向、 ２０ｍ…磁化、 ２１ａ〜２４ａ…第１〜第４層、 ２１ｂ〜２４ｂ…第５〜第８層、 ３０…中間層、 ３０ａ〜３０ｄ…第１〜第４中間層、 ４１…バッファ層、 ４２…反強磁性層、 ４３…磁性層、 ４４…Ｒｕ層、 ４５…キャップ層、 ５０…検知素子部、 ５０ａ〜５０ｄ…第１〜第４検知素子部、 ５０ｓａ〜５０ｓｄ…第１〜第４抵抗変化部、 ５１…下側電極、 ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ…第１、第３、第５、第７電極、 ５２…上側電極、 ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ…第２、第４、第６、第８電極、 ５４ａ、５４ｂ…絶縁層、 ５５ａ、５５ｂ…バイアス層、 ５５…方向、 ５６ａ、５６ｂ…直線、 ５７…第１配線、 ５８…第２配線、 ７１…基部、 ７２…錘部、 ７２ｃ…重心、 ７２ｇ…加速度、 ７２ｒ…外縁、 ７４…接続部、 ７４ａ〜７４ｄ…第１〜第４部分、 ３１０、３２０、３２０ａ、３２０ｂ、３３０、３３０ａ〜３３０ｃ、３３１、３４０、３４１ａ〜３４１ｃ、３５０…慣性センサ、 Ｄｅａ１…第１延在方向、 Ｄｅａ２…第２延在方向、 Ｄｅｂ１…第３延在方向、 Ｄｅｂ２…第４延在方向、 Ｄｆａ１、Ｄｆａ２、Ｄｆｂ１、Ｄｆｂ２…方向、 Ｄｚａ１…第１積層方向、 Ｄｚｂ１…第２積層方向、 ＬＮ１…第１方向、 ＬＮ２…第２方向、 Ｌｅａ１…第１長軸長、 Ｌｅａ２…第２長軸長、 Ｌｅｂ１…第３長軸長、 Ｌｅｂ２…第４長軸長、 Ｌｆａ１…第１短軸長、 Ｌｆａ２…第２短軸長、 Ｌｆｂ１…第３短軸長、 Ｌｆｂ２…第４短軸長、 ＳＴ１、ＳＴ２…第１、第２状態

図９（ａ）からわかるように、第２磁性層２０ａ及び第１中間層３０ａは、結晶である。そして、第１磁性層１０ａも結晶性である。
図９（ｂ）に示すように、第２磁性層２０ａの回折像において、結晶構造に起因する回折スポットが確認される。
図９（ｃ）に示すように、第１中間層３０ａの回折像において、結晶構造に起因した回折スポットが確認される。
図９（ｄ）に示すように、第１磁性層１０ａの回折像においても、結晶構造に起因する回折スポットが確認される。この結果から、第２試料Ｓ０２の第１磁性層１０ａの大部分は、結晶構造を有していることがわかる。

Claims (6)

1. 基部と、
   錘部と、
   前記錘部と前記基部とを接続し、変形可能な接続部と、
   前記接続部の第１部分に設けられた複数の検知素子と、
   を備え、
   前記複数の検知素子の１つは、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非磁性の第１中間層と、を含み、
   前記複数の検知素子の少なくとも２つは、電気的に直列に接続されている、慣性センサ。
2. 基部と、
   錘部と、
   前記錘部と前記基部とを接続し、変形可能な接続部と、
   前記接続部の第１部分に設けられた複数の検知素子と、
   を備え、
   前記複数の検知素子の１つは、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非磁性の第１中間層と、を含み、
   前記複数の検知素子の少なくとも２つは、電気的に接続されている、慣性センサ。
3. 前記複数の検知素子の前記少なくとも２つは、前記錘部の外縁に沿う方向に沿って並ぶ、請求項１または２に記載の慣性センサ。
4. 前記複数の検知素子の一部は、前記錘部の重心から前記錘部の外縁に向かう方向に沿って並ぶ、請求項１または２に記載の慣性センサ。
5. 前記第１磁性層の少なくとも一部は、Ｆｅを含みアモルファス構造を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の慣性センサ。
6. 前記少なくとも一部は、Ｂを含む請求項５記載の慣性センサ。