JP5940639B2 - Strain detector - Google Patents

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本発明の実施形態は、歪検知装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a strain detection apparatus.

微小領域でも高感度に歪を測定することができる歪センサが必要とされている。例えば、圧力変動を振動により検出する音響検出部を有する半導体センサチップと制御回路チップとをボンディングワイヤで電気的に接続する構成がある。しかしながら、この構成においては、装置の小型化が困難であり、微小領域で歪を高感度に測定することが困難である。   There is a need for a strain sensor that can measure strain with high sensitivity even in a minute region. For example, there is a configuration in which a semiconductor sensor chip having an acoustic detection unit that detects pressure fluctuation by vibration and a control circuit chip are electrically connected by a bonding wire. However, in this configuration, it is difficult to reduce the size of the apparatus, and it is difficult to measure strain with high sensitivity in a minute region.

特開2009−5077号公報JP 2009-5077 A

本発明の実施形態は、微小領域で歪を高感度に検知することができる歪検知装置を提供する。   Embodiments of the present invention provide a strain detection device that can detect strain with high sensitivity in a minute region.

本発明の実施形態によれば、半導体回路部と、検知部と、を含む歪検知装置が提供される。前記半導体回路部は、半導体基板と、前記半導体基板の主面上に設けられたトランジスタと、を有する。前記検知部は、前記半導体回路部の上に設けられる。前記検知部は、前記トランジスタの上方に設けられた空洞部と、前記主面に対して平行な平面内で前記空洞部と並置された非空洞部と、を有する。前記検知部は、可動梁と、歪検知素子部と、第1配線と、第2配線と、を含む。前記可動梁は、前記非空洞部に固定された固定部分と、前記固定部分から前記空洞部に延び前記トランジスタと離間し前記トランジスタとの間の距離が可変の可動部分と、を有する。前記歪検知素子部は、前記可動部分に設けられ、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中間層と、前記第1磁性層に並置され前記第1磁性層にバイアス磁界を印加する第1バイアス層と、を含む。前記第1配線は、前記非空洞部に設けられ前記主面に対して交差する部分を含み、前記第1磁性層と前記半導体回路部とを電気的に接続する。前記第2配線は、前記非空洞部に設けられ前記主面に対して交差する部分を含み、前記第2磁性層と前記半導体回路部とを電気的に接続する。 According to the embodiment of the present invention, a strain detection apparatus including a semiconductor circuit unit and a detection unit is provided. The semiconductor circuit unit includes a semiconductor substrate and a transistor provided on the main surface of the semiconductor substrate. The detection unit is provided on the semiconductor circuit unit. The detection unit includes a cavity provided above the transistor and a non-cavity juxtaposed with the cavity in a plane parallel to the main surface. The detection unit includes a movable beam, a strain detection element unit, a first wiring, and a second wiring. The movable beam has a fixed part fixed to the non-cavity part, and a movable part extending from the fixed part to the cavity part and spaced apart from the transistor and having a variable distance between the transistors. The strain sensing element portion is provided in the movable part, and includes a first magnetic layer, a second magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer provided between the first magnetic layer and the second magnetic layer, A first bias layer juxtaposed with the first magnetic layer and applying a bias magnetic field to the first magnetic layer . The first wiring includes a portion that is provided in the non-hollow portion and intersects the main surface, and electrically connects the first magnetic layer and the semiconductor circuit portion. The second wiring includes a portion provided in the non-hollow portion and intersecting the main surface, and electrically connects the second magnetic layer and the semiconductor circuit portion.

第1の実施形態に係る歪検知装置を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the distortion | strain detector which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る歪検知装置の一部を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows a part of distortion detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図3(a)〜図3(c)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の動作を示す模式的斜視図である。FIG. 3A to FIG. 3C are schematic perspective views showing the operation of the strain sensing device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る歪検知装置の一部を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows a part of distortion detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る歪検知装置の一部を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows a part of distortion detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図6(a)〜図6(c)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部を示す模式図である。FIG. 6A to FIG. 6C are schematic views showing a part of the strain detection apparatus according to the first embodiment. 図7(a)〜図7(c)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部を示す模式図である。FIG. 7A to FIG. 7C are schematic views showing a part of the strain detection apparatus according to the first embodiment. 図8(a)〜図8(c)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部を示す模式図である。FIG. 8A to FIG. 8C are schematic views illustrating a part of the strain detection apparatus according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る別の歪検知装置を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows another distortion detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る別の歪検知装置の一部を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows a part of another distortion detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る別の歪検知装置の一部を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows a part of another distortion detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図12(a)〜図12(c)は、第1の実施形態に係る別の歪検知装置及び電子機器を示す模式図である。FIG. 12A to FIG. 12C are schematic views illustrating another strain detection device and electronic apparatus according to the first embodiment. 図13(a)及び図13(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 13A and FIG. 13B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図14(a)及び図14(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 14A and FIG. 14B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図15(a)及び図15(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 15A and FIG. 15B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図16(a)及び図16(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 16A and FIG. 16B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図17(a)及び図17(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 17A and FIG. 17B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図18(a)及び図18(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 18A and FIG. 18B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図19(a)及び図19(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 19A and FIG. 19B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図20(a)及び図20(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 20A and FIG. 20B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図21(a)及び図21(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 21A and FIG. 21B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図22(a)及び図22(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 22A and FIG. 22B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図23(a)及び図23(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 23A and FIG. 23B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図24(a)及び図24(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 24A and FIG. 24B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図25(a)〜図25(c)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部を示す模式図である。FIG. 25A to FIG. 25C are schematic views illustrating a part of the strain detection apparatus according to the first embodiment. 図26(a)及び図26(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 26A and FIG. 26B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図27(a)及び図27(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 27A and FIG. 27B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図28(a)及び図28(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 28A and FIG. 28B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図29(a)及び図29(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 29A and FIG. 29B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図30(a)及び図30(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 30A and FIG. 30B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図31(a)及び図31(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 31A and FIG. 31B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図32(a)及び図32(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 32A and FIG. 32B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 図33(a)及び図33(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示す模式図である。FIG. 33A and FIG. 33B are schematic views showing a method for manufacturing the strain sensing device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る別の歪検知装置を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows another distortion detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the manufacturing method of the distortion | strain detector which concerns on 2nd Embodiment.

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。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the size ratio between the parts is not necessarily the same as the actual one. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る歪検知装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図1では、図を見やすくするために、絶縁部分を省略し、導電部分が主に描かれている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the strain detection apparatus according to the first embodiment.
In FIG. 1, in order to make the drawing easier to see, the insulating portion is omitted and the conductive portion is mainly drawn.

図1に表したように、本実施形態に係る歪検知装置310は、半導体回路部110と、検知部120と、を含む。   As illustrated in FIG. 1, the strain detection device 310 according to the present embodiment includes a semiconductor circuit unit 110 and a detection unit 120.

半導体回路部110は、半導体基板111と、トランジスタ112と、を有する。
半導体基板111は、半導体基板111の主面111aを有する。半導体基板111は、主面111aに設けられた素子領域111bを有する。トランジスタ112は、素子領域111bに設けられる。
The semiconductor circuit unit 110 includes a semiconductor substrate 111 and a transistor 112.
The semiconductor substrate 111 has a main surface 111 a of the semiconductor substrate 111. The semiconductor substrate 111 has an element region 111b provided on the main surface 111a. The transistor 112 is provided in the element region 111b.

半導体回路部110は、処理回路113を含んでも良い。処理回路113は、素子領域111bに設けられても良く、それ以外の領域に設けられても良い。処理回路113は半導体回路部110の任意の場所に設けられる。処理回路113は、素子領域111bに設けられるトランジスタ112を含んでも良い。   The semiconductor circuit unit 110 may include a processing circuit 113. The processing circuit 113 may be provided in the element region 111b or may be provided in other regions. The processing circuit 113 is provided at an arbitrary location in the semiconductor circuit unit 110. The processing circuit 113 may include a transistor 112 provided in the element region 111b.

検知部120は、半導体回路部110の上に設けられる。   The detection unit 120 is provided on the semiconductor circuit unit 110.

検知部120は、空洞部70と、非空洞部71と、を有する。空洞部70は、トランジスタ112の上方に設けられる。空洞部70は、少なくとも、素子領域111bの上に設けられる。非空洞部71は、主面111aに対して平行な平面内で空洞部70と並置される。   The detection unit 120 includes a cavity part 70 and a non-cavity part 71. The cavity 70 is provided above the transistor 112. The cavity 70 is provided at least on the element region 111b. Non-hollow part 71 is juxtaposed with cavity part 70 in a plane parallel to main surface 111a.

空洞部70は、非空洞部71を形成する材料が設けられていない部分である。空洞部70内は、真空(1気圧よりも低い低圧状態)でも良く、空洞部70内に、空気や不活性ガスなどの気体が充填されていても良い。また、空洞部70内に、液体が充填されていても良い。空洞部70内には、後述する可動部分が動けるように、変形可能な物質が配置されていても良い。   The cavity portion 70 is a portion where the material forming the non-cavity portion 71 is not provided. The cavity 70 may be in a vacuum (a low pressure state lower than 1 atm), and the cavity 70 may be filled with a gas such as air or an inert gas. Further, the hollow portion 70 may be filled with a liquid. In the hollow portion 70, a deformable substance may be arranged so that a movable part described later can move.

ここで、主面111aに対して平行な面をX−Y平面とする。X−Y平面に対して垂直な方向をZ軸方向とする。検知部120は、半導体回路部110とZ軸方向に沿って積層されている。   Here, a plane parallel to the main surface 111a is defined as an XY plane. A direction perpendicular to the XY plane is taken as a Z-axis direction. The detection unit 120 is stacked with the semiconductor circuit unit 110 along the Z-axis direction.

非空洞部71は、空洞部70を取り囲んでも良い。   The non-cavity portion 71 may surround the cavity portion 70.

検知部120は、可動梁60と、歪検知素子部50と、第1埋め込み配線61cと、第2埋め込み配線62cと、を含む。   The detection unit 120 includes a movable beam 60, a strain detection element unit 50, a first embedded wiring 61c, and a second embedded wiring 62c.

可動梁60は、固定部分63と、可動部分64と、を有する。可動梁60は、第1配線層61と、第2配線層62と、を含む。   The movable beam 60 has a fixed part 63 and a movable part 64. The movable beam 60 includes a first wiring layer 61 and a second wiring layer 62.

固定部分63は、非空洞部71に固定される。可動部分64は、固定部分63から空洞部70に延びる。可動部分64は、トランジスタ112と離間している。可動部分64とトランジスタ112との間の距離が可変である。第1配線層61及び第2配線層62は、固定部分63から可動部分64に向けて延びる。   The fixed portion 63 is fixed to the non-hollow portion 71. The movable part 64 extends from the fixed part 63 to the cavity 70. The movable part 64 is separated from the transistor 112. The distance between the movable part 64 and the transistor 112 is variable. The first wiring layer 61 and the second wiring layer 62 extend from the fixed portion 63 toward the movable portion 64.

この例では、可動梁60は、X軸方向(X−Y平面内の1つの方向)に沿って延びる。すなわち、固定部分63から可動部分64に向かう方向は、X軸方向に沿っている。X軸方向に対して垂直でZ軸方向に対して垂直な軸をY軸方向とする。   In this example, the movable beam 60 extends along the X-axis direction (one direction in the XY plane). That is, the direction from the fixed portion 63 toward the movable portion 64 is along the X-axis direction. An axis perpendicular to the X-axis direction and perpendicular to the Z-axis direction is taken as a Y-axis direction.

歪検知素子部50は、可動部分64に固定されている。歪検知素子部50の一端は、第1配線層61と電気的に接続されている。歪検知素子部50の他端は、第2配線層62と電気的に接続されている。歪検知素子部50は、後述する第1磁性層を含む。   The strain sensing element unit 50 is fixed to the movable part 64. One end of the strain sensing element unit 50 is electrically connected to the first wiring layer 61. The other end of the strain sensing element unit 50 is electrically connected to the second wiring layer 62. The strain sensing element unit 50 includes a first magnetic layer described later.

第1埋め込み配線61cは、非空洞部71に設けられる。第1埋め込み配線61cは、第1配線層61の固定部分63側の端と半導体回路部110とを電気的に接続する。   The first embedded wiring 61 c is provided in the non-hollow part 71. The first embedded wiring 61 c electrically connects the end of the first wiring layer 61 on the fixed portion 63 side and the semiconductor circuit unit 110.

第2埋め込み配線62cは、非空洞部71に設けられる。第2埋め込み配線62cは、第2配線層62の固定部分63側の端と半導体回路部110とを電気的に接続する。   The second embedded wiring 62 c is provided in the non-hollow part 71. The second embedded wiring 62 c electrically connects the end of the second wiring layer 62 on the fixed portion 63 side and the semiconductor circuit unit 110.

例えば、第1埋め込み配線61cと第2埋め込み配線62cとは、Z軸方向に沿う部分を有する。   For example, the first embedded wiring 61c and the second embedded wiring 62c have portions along the Z-axis direction.

本実施形態に係る歪検知装置310においては、可動部分64とトランジスタ112との間の距離が変化可能である。この距離の変化に応じて、歪検知素子部50に加わる歪の量が変化し、その歪量の変化に応じて、第1磁性層の磁化方向が変化する。この磁化方向の変化に伴って、歪検知素子部50の一端と他端との間の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化は、例えばMR効果に基づく。これにより、微小領域で歪を高感度に検知することができる。   In the strain sensing device 310 according to the present embodiment, the distance between the movable part 64 and the transistor 112 can be changed. The amount of strain applied to the strain sensing element unit 50 changes according to the change in the distance, and the magnetization direction of the first magnetic layer changes according to the change in the amount of strain. As the magnetization direction changes, the electrical resistance between one end and the other end of the strain sensing element unit 50 changes. This change in electrical resistance is based on, for example, the MR effect. Thereby, distortion can be detected with high sensitivity in a minute region.

この例では、可動部分64は、第1配線層61と積層されたダイアフラム部61bを有している。この例では、ダイアフラム部61bの一部の上に第1配線層61が延びている。   In this example, the movable portion 64 has a diaphragm portion 61 b laminated with the first wiring layer 61. In this example, the first wiring layer 61 extends on a part of the diaphragm portion 61b.

本願明細書において、積層されている状態は、直接重ねられる状態に加え、間に別の要素が挿入された状態で重ねられる状態を含む。また、上に設けられている状態は、接して上に配置される状態に加え、間に別の要素が挿入されて上に配置される状態を含む。   In the present specification, the state of being stacked includes not only the state of being directly stacked but also the state of being stacked with another element inserted therebetween. Moreover, the state provided on top includes the state arrange | positioned on another element inserted in addition to the state arrange | positioned above in contact.

ダイアフラム部61bの面積は、第1配線層61の面積よりも大きい。ダイアフラム部61bを設けることで、外部からの外力が効率よく歪検知素子部50に伝わる。これにより、歪検知の感度が高くなる。また、ダイアフラム部61bを設けることで、形状が規定された構造物の上での歪検知が可能になるので、外力と歪との関係が一定となる。例えば、歪量から外力への換算が一意となり、使い易くなる。   The area of the diaphragm portion 61 b is larger than the area of the first wiring layer 61. By providing the diaphragm portion 61b, external force from the outside is efficiently transmitted to the strain sensing element portion 50. Thereby, the sensitivity of distortion detection increases. In addition, since the diaphragm portion 61b is provided, it is possible to detect the strain on the structure whose shape is defined, so that the relationship between the external force and the strain is constant. For example, the conversion from the strain amount to the external force is unique and easy to use.

また、この例では、歪検知素子部50に、歪抵抗変化部50sと、バイアス磁界を歪抵抗変化部50sに印加するバイアス層55a及び55b(例えばハードバイアス層)と、が設けられている。バイアス層55a及び55bは、必要に応じて設けられ、場合によっては省略できる。バイアス層55a及び55bについては後述する。以下、歪抵抗変化部50sについて説明する。   In this example, the strain sensing element unit 50 is provided with a strain resistance changing unit 50s and bias layers 55a and 55b (for example, a hard bias layer) for applying a bias magnetic field to the strain resistance changing unit 50s. The bias layers 55a and 55b are provided as necessary, and may be omitted in some cases. The bias layers 55a and 55b will be described later. Hereinafter, the strain resistance changing unit 50s will be described.

図2は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図2に表したように、歪抵抗変化部50s(歪検知素子部50)は、例えば、第1磁性層10と、第2磁性層20と、第1磁性層10と第2磁性層20との間に設けられた中間層30と、を含む。中間層30は、非磁性層である。
FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a part of the strain detection device according to the first embodiment.
As illustrated in FIG. 2, the strain resistance change unit 50 s (strain detection element unit 50) includes, for example, the first magnetic layer 10, the second magnetic layer 20, the first magnetic layer 10, and the second magnetic layer 20. And an intermediate layer 30 provided therebetween. The intermediate layer 30 is a nonmagnetic layer.

この例では、第1磁性層10は、磁化自由層である。第2磁性層20は、例えば、磁化固定層または磁化自由層である。   In this example, the first magnetic layer 10 is a magnetization free layer. The second magnetic layer 20 is, for example, a magnetization fixed layer or a magnetization free layer.

以下では、歪検知素子部50の動作の例について、第2磁性層20が磁化固定層であり、第1磁性層10が磁化自由層である場合について説明する。歪検知素子部50においては、強磁性体が有する「逆磁歪効果」と、歪抵抗変化部50sで発現する「MR効果」と、が利用される。   Hereinafter, an example of the operation of the strain sensing element unit 50 will be described in the case where the second magnetic layer 20 is a magnetization fixed layer and the first magnetic layer 10 is a magnetization free layer. In the strain sensing element unit 50, the “inverse magnetostriction effect” of the ferromagnetic material and the “MR effect” developed in the strain resistance change unit 50s are used.

「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。GMR(Giant magnetoresistance)効果、TMR(Tunneling magnetoresistance)効果などがある。歪抵抗変化部50s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。例えば、歪検知素子部50に加わる応力に基づいて、歪抵抗変化部50sに引っ張り応力が加わる。第1磁性層10(磁化自由層)の磁化の向きと、第2磁性層20に加わる引っ張り応力の方向と、が異なるときに、逆磁歪効果によりMR効果が発現する。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。   The “MR effect” is a phenomenon in which, in a laminated film having a magnetic material, when an external magnetic field is applied, the value of the electric resistance of the laminated film changes due to a change in magnetization of the magnetic material. There are GMR (Giant magnetoresistance) effect, TMR (Tunneling magnetoresistance) effect and the like. By flowing a current through the strain resistance changing portion 50s, the MR effect is manifested by reading the change in the relative angle of the magnetization direction as a change in electrical resistance. For example, based on the stress applied to the strain sensing element unit 50, a tensile stress is applied to the strain resistance change unit 50s. When the magnetization direction of the first magnetic layer 10 (magnetization free layer) and the direction of the tensile stress applied to the second magnetic layer 20 are different, the MR effect is manifested by the inverse magnetostriction effect. ΔR / R is referred to as “MR change rate”, where R is the resistance in the low resistance state and ΔR is the amount of change in electrical resistance that changes due to the MR effect.

図3(a)〜図3(c)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の動作を例示する模式的斜視図である。
これらの図は、歪検知素子部50の状態を例示している。これらの図は、歪検知素子部50における磁化の方向と、引っ張り応力の方向と、の関係を例示している。
FIG. 3A to FIG. 3C are schematic perspective views illustrating the operation of the strain detection apparatus according to the first embodiment.
These drawings illustrate the state of the strain sensing element unit 50. These drawings illustrate the relationship between the direction of magnetization in the strain sensing element unit 50 and the direction of tensile stress.

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20(磁化固定層)の磁化の向きは、第1磁性層10(磁化自由層)の磁化の向きと、同じである。   FIG. 3A shows a state in which no tensile stress is applied. At this time, in this example, the magnetization direction of the second magnetic layer 20 (magnetization fixed layer) is the same as the magnetization direction of the first magnetic layer 10 (magnetization free layer).

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、可動部分64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20(磁化固定層)及び第1磁性層10(磁化自由層)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10(磁化自由層)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20(磁化固定層)の磁化は固定されている。よって、第1磁性層10(磁化自由層)の磁化が回転することで、第2磁性層20(磁化固定層)の磁化の向きと、第1磁性層10(磁化自由層)の磁化の向きと、の相対角度が変化する。   FIG. 3B shows a state where tensile stress is applied. In this example, tensile stress is applied along the X-axis direction. For example, due to the deformation of the movable portion 64, for example, a tensile stress along the X-axis direction is applied. That is, the tensile stress is applied in a direction orthogonal to the magnetization directions (Y-axis direction in this example) of the second magnetic layer 20 (magnetization fixed layer) and the first magnetic layer 10 (magnetization free layer). At this time, the magnetization of the first magnetic layer 10 (magnetization free layer) rotates so as to be in the same direction as the direction of the tensile stress. This is called “reverse magnetostriction effect”. At this time, the magnetization of the second magnetic layer 20 (magnetization fixed layer) is fixed. Accordingly, the magnetization of the first magnetic layer 10 (magnetization free layer) and the magnetization direction of the second magnetic layer 20 (magnetization fixed layer) and the magnetization direction of the first magnetic layer 10 (magnetization free layer) are rotated. And the relative angle changes.

この図には、第2磁性層20(磁化固定層)の磁化の方向が一例として図示されており、磁化の方向は、この図に示した方向でなくても良い。   In this figure, the direction of magnetization of the second magnetic layer 20 (magnetization fixed layer) is shown as an example, and the direction of magnetization may not be the direction shown in this figure.

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。このときには、上記のように、第1磁性層10(磁化自由層)の磁化は、磁化容易軸の方向に回転する。   In the inverse magnetostriction effect, the easy axis of magnetization changes depending on the sign of the magnetostriction constant of the ferromagnetic material. Many materials exhibiting a large inverse magnetostrictive effect have a positive sign for the magnetostriction constant. When the magnetostriction constant has a positive sign, the direction in which tensile stress is applied as described above is the easy axis of magnetization. At this time, as described above, the magnetization of the first magnetic layer 10 (magnetization free layer) rotates in the direction of the easy axis of magnetization.

例えば、第1磁性層10(磁化自由層)の磁歪定数が正である場合には、第1磁性層10(磁化自由層)の磁化の方向は、引っ張り応力が加わる方向とは異なる方向に設定する。   For example, when the magnetostriction constant of the first magnetic layer 10 (magnetization free layer) is positive, the magnetization direction of the first magnetic layer 10 (magnetization free layer) is set to a direction different from the direction in which tensile stress is applied. To do.

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10(磁化自由層)の磁化の方向は、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する。
この図には、第2磁性層20(磁化固定層)の磁化の方向が一例として図示されており、磁化の方向は、この図に示した方向でなくても良い。
On the other hand, when the magnetostriction constant is negative, the direction perpendicular to the direction in which the tensile stress is applied becomes the easy axis of magnetization.
FIG. 3C illustrates a state where the magnetostriction constant is negative. In this case, the magnetization direction of the first magnetic layer 10 (magnetization free layer) is set to a direction different from the direction perpendicular to the direction in which the tensile stress is applied (X-axis direction in this example).
In this figure, the direction of magnetization of the second magnetic layer 20 (magnetization fixed layer) is shown as an example, and the direction of magnetization may not be the direction shown in this figure.

第1磁性層10の磁化と第2磁性層20の磁化との間の角度に応じて、歪検知素子部50(歪抵抗変化部50s)の電気抵抗が、例えば、MR効果によって変化する。   Depending on the angle between the magnetization of the first magnetic layer 10 and the magnetization of the second magnetic layer 20, the electrical resistance of the strain sensing element unit 50 (strain resistance changing unit 50s) changes due to, for example, the MR effect.

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で長さLであるときに、外部磁界が印加されたときに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。   The magnetostriction constant (λs) indicates the magnitude of the shape change when an external magnetic field is applied and the ferromagnetic layer is saturated and magnetized in a certain direction. If the length is L in the absence of an external magnetic field and changes by ΔL when an external magnetic field is applied, the magnetostriction constant λs is expressed by ΔL / L. Although the amount of change varies depending on the magnitude of the magnetic field, the magnetostriction constant λs is expressed as ΔL / L in a state where a sufficient magnetic field is applied and magnetization is saturated.

例えば、第2磁性層20が磁化固定層である場合、第2磁性層20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20の厚さは、例えば2ナノメートル(nm)以上6nm以下である。   For example, when the second magnetic layer 20 is a fixed magnetization layer, for example, a CoFe alloy, a CoFeB alloy, a NiFe alloy, or the like can be used for the second magnetic layer 20. The thickness of the second magnetic layer 20 is, for example, not less than 2 nanometers (nm) and not more than 6 nm.

中間層30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、中間層30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)、アルミ酸化物(Al等)、チタン酸化物(TiO等)、及び、亜鉛酸化物(ZnO等)を用いることができる。絶縁体の場合、中間層30の厚さは、例えば0.6nm以上2.5nm以下である。 A metal or an insulator can be used for the intermediate layer 30. For example, Cu, Au, Ag, or the like can be used as the metal. In the case of metal, the thickness of the intermediate layer 30 is, for example, 1 nm or more and 7 nm or less. As the insulator, for example, magnesium oxide (such as MgO), aluminum oxide (such as Al 2 O 3 ), titanium oxide (such as TiO), and zinc oxide (such as ZnO) can be used. In the case of an insulator, the thickness of the intermediate layer 30 is, for example, not less than 0.6 nm and not more than 2.5 nm.

第1磁性層10が磁化自由層である場合、第1磁性層10には、例えば、FeCo合金、及び、NiFe合金等を用いることができる。この他、第1磁性層10には、Fe−Co−Si−B合金、λs>100ppmを示す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、(FeCo))など)等を用いることができる。第1磁性層10の厚さは、例えば2nm以上である。 In the case where the first magnetic layer 10 is a magnetization free layer, for example, an FeCo alloy, a NiFe alloy, or the like can be used for the first magnetic layer 10. In addition, the first magnetic layer 10 includes an Fe—Co—Si—B alloy, a Tb—M—Fe alloy exhibiting λs> 100 ppm (M is Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er), Tb— M1-Fe-M2 alloy (M1 is Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, M2 is Ti, Cr, Mn, Co, Cu, Nb, Mo, W, Ta), Fe-M3-M4- B alloy (M3 is Ti, Cr, Mn, Co, Cu, Nb, Mo, W, Ta, M4 is Ce, Pr, Nd, Sm, Tb, Dy, Er), Ni, Al-Fe and ferrite ( Fe 3 O 4 , (FeCo) 3 O 4 ) and the like can be used. The thickness of the first magnetic layer 10 is, for example, 2 nm or more.

第1磁性層10は、2層構造を有することができる。この場合、第1磁性層10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、λs>100ppmを示す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、(FeCo))など)等から選択される材料の層である。 The first magnetic layer 10 may have a two-layer structure. In this case, the first magnetic layer 10 may include an FeCo alloy layer and the following layers stacked with the FeCo alloy layer. Stacked with the FeCo alloy layer is an Fe—Co—Si—B alloy, a Tb—M—Fe alloy (M is Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er), Tb— M1-Fe-M2 alloy (M1 is Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, M2 is Ti, Cr, Mn, Co, Cu, Nb, Mo, W, Ta), Fe-M3-M4- B alloy (M3 is Ti, Cr, Mn, Co, Cu, Nb, Mo, W, Ta, M4 is Ce, Pr, Nd, Sm, Tb, Dy, Er), Ni, Al-Fe and ferrite ( Fe 3 O 4 , (FeCo) 3 O 4 ), etc.).

例えば、中間層30が金属の場合は、GMR(Giant Magnetoresistance)効果が発現する。中間層30が絶縁体の場合は、TMR(Tunneling Magnetoresistance)効果が発現する。例えば、歪検知素子部50においては、例えば、歪抵抗変化部50s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。   For example, when the intermediate layer 30 is a metal, a GMR (Giant Magnetoresistance) effect appears. When the intermediate layer 30 is an insulator, a TMR (Tunneling Magnetoresistance) effect appears. For example, in the strain sensing element unit 50, for example, a CPP (Current Perpendicular to Plane) -GMR effect is used in which a current flows along the stacking direction of the strain resistance change unit 50s.

また、中間層30として、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た、CCP(Current-Confined-Path)スペーサー層を用いることができる。この場合も、CCP−GMR効果が用いられる。   Further, as the intermediate layer 30, a CCP (Current-Confined-Path) spacer layer in which a plurality of metal current paths having a width (for example, a diameter) of about 1 nm to about 5 nm are formed through a part of the insulating layer in the film thickness direction. Can be used. Again, the CCP-GMR effect is used.

このように、本実施形態においては、歪検知素子部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10及び第2磁性層20の少なくともいずれかの磁性層の磁化方向が変化させられる。外部から加えられる歪(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。外部から加えられる歪によって電気抵抗が変わるため、歪検知素子部50は、歪センサとして機能する。   Thus, in this embodiment, the inverse magnetostriction phenomenon in the strain sensing element unit 50 is used. Thereby, highly sensitive detection becomes possible. When the inverse magnetostriction effect is used, for example, the magnetization direction of at least one of the first magnetic layer 10 and the second magnetic layer 20 is changed with respect to externally applied strain. The relative angles of the magnetizations of the two magnetic layers change depending on the strain (existence / absence and degree thereof) applied from the outside. Since the electrical resistance changes due to externally applied strain, the strain sensing element unit 50 functions as a strain sensor.

図4は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図4に表したように、歪検知素子部50は、例えば、第1電極51と、第2電極52と、を含む。第1電極51と第2電極52との間に歪抵抗変化部50sが設けられている。この例では、歪抵抗変化部50sにおいては、第1電極51の側から第2電極52に向けて、バッファ層41(兼シード層、厚さ数nm)、反強磁性層42(厚さ数nm)、磁性層43(厚さ数nm)、Ru層44、第2磁性層20(厚さ数nm)、中間層30(厚さ数nm)、第1磁性層10及びキャップ層45(厚さ数nm)が、この順で設けられている。
FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a part of the strain detection device according to the first embodiment.
As illustrated in FIG. 4, the strain sensing element unit 50 includes, for example, a first electrode 51 and a second electrode 52. A strain resistance changing portion 50 s is provided between the first electrode 51 and the second electrode 52. In this example, in the strain resistance changing unit 50 s, the buffer layer 41 (also a seed layer, thickness of several nm) and the antiferromagnetic layer 42 (thickness of several) are directed from the first electrode 51 side toward the second electrode 52. nm), magnetic layer 43 (thickness several nm), Ru layer 44, second magnetic layer 20 (thickness several nm), intermediate layer 30 (thickness several nm), first magnetic layer 10 and cap layer 45 (thickness). Several nm) are provided in this order.

第2磁性層20には、例えば、磁性積層膜が用いられる。第1磁性層10は、磁性積層膜10a(厚さ約1nm)と、磁性積層膜10aとキャップ層45との間に設けられた高磁歪磁性膜10b(厚さ数nm)と、を含む。   For example, a magnetic multilayer film is used for the second magnetic layer 20. The first magnetic layer 10 includes a magnetic laminated film 10a (thickness of about 1 nm) and a high magnetostrictive magnetic film 10b (thickness of several nm) provided between the magnetic laminated film 10a and the cap layer 45.

第1電極51及び第2電極52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51及び第2電極52として、軟磁性体の材料を用いることで、歪抵抗変化部50s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。軟磁性体の材料としては、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。歪検知素子部50は、アルミ酸化物(例えばAl)やシリコン酸化物(例えばSiO)等の絶縁体で覆われる。 For the first electrode 51 and the second electrode 52, for example, a non-magnetic material such as Au, Cu, Ta, or Al can be used. By using a soft magnetic material as the first electrode 51 and the second electrode 52, it is possible to reduce external magnetic noise that affects the strain resistance changing portion 50s. For example, permalloy (NiFe alloy) or silicon steel (FeSi alloy) can be used as the soft magnetic material. The strain sensing element unit 50 is covered with an insulator such as aluminum oxide (for example, Al 2 O 3 ) or silicon oxide (for example, SiO 2 ).

第1磁性層10及び第2磁性層20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。これにより、逆磁歪効果によって、外部から加えられる歪みに応じて磁化の方向が変化する。例えば、第1磁性層10及び第2磁性層20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。 The magnetization direction of at least one of the first magnetic layer 10 and the second magnetic layer 20 changes according to the stress. The absolute value of the magnetostriction constant of at least one of the magnetic layers (magnetic layer whose magnetization direction changes according to stress) is set to 10 −5 or more, for example. Thereby, the direction of magnetization changes according to the strain applied from the outside by the inverse magnetostriction effect. For example, at least one of the first magnetic layer 10 and the second magnetic layer 20 is made of a metal such as Fe, Co, Ni, or an alloy containing them. The magnetostriction constant is set to be large depending on the element used and the additive element.

例えば、中間層30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、中間層30の上に第1磁性層10を形成する場合、第1磁性層10として、CoFeB/CoFe/NiFeの積層構成の磁化自由層を用いる。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Ni81Fe19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10を磁化自由層とする場合には、第1磁性層10の厚さは、例えば、1nm以上20nm以下が好ましい。 For example, an oxide such as MgO is used for the intermediate layer 30. The magnetic layer on the MgO layer generally has a positive magnetostriction constant. For example, when the first magnetic layer 10 is formed on the intermediate layer 30, a magnetization free layer having a laminated structure of CoFeB / CoFe / NiFe is used as the first magnetic layer 10. When the uppermost NiFe layer is Ni-rich, the magnetostriction constant of the NiFe layer is negative and its absolute value increases. In order to suppress the cancellation of the positive magnetostriction on the oxide layer, the Ni composition of the uppermost NiFe layer is not made Ni rich as compared with the permalloy composition of Ni 81 Fe 19 which is generally used. Specifically, the Ni ratio in the uppermost NiFe layer is preferably less than 80 atomic percent (atomic%). When the first magnetic layer 10 is a magnetization free layer, the thickness of the first magnetic layer 10 is preferably, for example, 1 nm or more and 20 nm or less.

第1磁性層10が磁化自由層である場合において、第2磁性層20は、磁化固定層でも磁化自由層でも良い。第2磁性層20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20の磁化の方向は実質的に変化しない。そして、第1磁性層10と第2磁性層20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。   In the case where the first magnetic layer 10 is a magnetization free layer, the second magnetic layer 20 may be a magnetization fixed layer or a magnetization free layer. When the second magnetic layer 20 is a fixed magnetization layer, the direction of magnetization of the second magnetic layer 20 does not substantially change even when strain is applied from the outside. The electrical resistance changes depending on the relative magnetization angle between the first magnetic layer 10 and the second magnetic layer 20. The presence or absence of distortion is detected by the difference in electrical resistance.

第1磁性層10及び第2磁性層20の両方が磁化自由層である場合には、例えば、第1磁性層10の磁歪定数は、第2磁性層20の磁歪定数とは異なるように設定される。   When both the first magnetic layer 10 and the second magnetic layer 20 are magnetization free layers, for example, the magnetostriction constant of the first magnetic layer 10 is set to be different from the magnetostriction constant of the second magnetic layer 20. The

第2磁性層20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20の厚さは、例えば1nm以上20nm以下が好ましい。   Whether the second magnetic layer 20 is a magnetization fixed layer or a magnetization free layer, the thickness of the second magnetic layer 20 is preferably, for example, 1 nm or more and 20 nm or less.

例えば、第2磁性層20が磁化固定層である場合、例えば、第2磁性層20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。また、後述するように、ハードバイアス層を設けても良い。   For example, when the second magnetic layer 20 is a magnetization fixed layer, for example, a synthetic AF structure using a laminated structure of a diamagnetic layer / magnetic layer / Ru layer / magnetic layer is used for the second magnetic layer 20. Can do. For example, IrMn is used for the diamagnetic layer. Further, as will be described later, a hard bias layer may be provided.

歪検知素子部50では、磁性層のスピンが用いられる。歪検知素子部50に必要な面積は、極めて小さいサイズで十分である。歪検知素子部50の面積は、例えば、10nm×10nm〜20nm×20nm以下程度で十分である。   In the strain sensing element unit 50, the spin of the magnetic layer is used. An extremely small size is sufficient for the area required for the strain sensing element unit 50. The area of the strain sensing element 50 is, for example, about 10 nm × 10 nm to 20 nm × 20 nm or less.

例えば、歪検知素子部50のX軸方向(固定部分63から可動部分64に向かう第1方向)に沿った長さは、20nm以上10μm以下である。歪検知素子部50のX軸方向に沿った長さは、100nm以上3μm以下であることが好ましい。   For example, the length along the X-axis direction (the first direction from the fixed portion 63 toward the movable portion 64) of the strain sensing element unit 50 is 20 nm or more and 10 μm or less. The length along the X-axis direction of the strain sensing element unit 50 is preferably 100 nm or more and 3 μm or less.

例えば、歪検知素子部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、20nm以上10μm以下である。歪検知素子部50のY軸方向に沿った長さは、100nm以上3μm以下であることが好ましい。   For example, the length of the strain sensing element unit 50 along the Y-axis direction (direction perpendicular to the X-axis direction and parallel to the XY plane) is 20 nm or more and 10 μm or less. The length along the Y-axis direction of the strain sensing element unit 50 is preferably 100 nm or more and 3 μm or less.

例えば、歪検知素子部50のZ軸方向(X−Y平面に対して垂直な方向)に沿った長さは、20nm以上100nm以下である。   For example, the length along the Z-axis direction (direction perpendicular to the XY plane) of the strain sensing element unit 50 is 20 nm or more and 100 nm or less.

歪検知素子部50のX軸方向に沿った長さは、歪検知素子部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。歪検知素子部50のX軸方向に沿った長さが、歪検知素子部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。   The length of the strain sensing element unit 50 along the X-axis direction may be the same as or different from the length of the strain sensing element unit 50 along the Y-axis direction. Shape magnetic anisotropy occurs when the length of the strain sensing element unit 50 along the X-axis direction is different from the length of the strain sensing element unit 50 along the Y-axis direction. Thereby, the same effect as that obtained in the hard bias layer can be obtained.

歪検知素子部50において流される電流の向きは、第1磁性層10から第2磁性層20に向かう方向でも良く、第2磁性層20から第1磁性層10に向かう方向でも良い。   The direction of the current flowing in the strain sensing element unit 50 may be the direction from the first magnetic layer 10 toward the second magnetic layer 20 or the direction from the second magnetic layer 20 toward the first magnetic layer 10.

図5は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図5に表したように、この例では、歪検知素子部50は、バイアス層55a及び55b(ハードバイアス層)をさらに含む。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。
FIG. 5 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a part of the strain detection device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 5, in this example, the strain sensing element unit 50 further includes bias layers 55a and 55b (hard bias layers). The bias layers 55a and 55b are provided to face the strain resistance change unit 50s.

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。   In this example, the second magnetic layer 20 is a magnetization fixed layer. The bias layers 55 a and 55 b are juxtaposed with the second magnetic layer 20. Between the bias layers 55a and 55b, the strain resistance changing unit 50s is disposed. An insulating layer 54a is provided between the bias layer 55a and the strain resistance changing portion 50s. An insulating layer 54b is provided between the bias layer 55b and the strain resistance changing portion 50s.

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。   The bias layers 55 a and 55 b apply a bias magnetic field to the first magnetic layer 10. Thereby, the magnetization direction of the first magnetic layer 10 can be biased to an appropriate position, and a single magnetic domain can be formed.

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。   Each of the bias layers 55a and 55b (in this example, the length along the Y-axis direction) is, for example, not less than 100 nm and not more than 10 μm.

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。   The size of each of the insulating layers 54a and 54b (in this example, the length along the Y-axis direction) is, for example, 1 nm or more and 5 nm or less.

本実施形態に係る歪検知装置310においては、トランジスタ112が形成された基板の上方に、歪検知素子部50が形成されている。トランジスタ112と、歪検知素子部50とは、実装工程で用いられるようなワイヤではなく、ウェーハ製造工程で一貫して形成される配線層で接続されている。これにより、歪検知装置の小型化が可能になり、微小領域で歪を高感度に検知することができる。   In the strain sensing device 310 according to the present embodiment, the strain sensing element unit 50 is formed above the substrate on which the transistor 112 is formed. The transistor 112 and the strain sensing element unit 50 are connected not by a wire used in the mounting process but by a wiring layer that is consistently formed in the wafer manufacturing process. As a result, the strain detection device can be downsized, and the strain can be detected with high sensitivity in a minute region.

トランジスタと歪検知素子部とを共通の基板上に形成することで、例えば、演算回路、増幅回路及び通信回路などの、センサで得られた情報を処理する回路(処理回路113など)を歪検知素子部50と同じ基板上に形成することができる。高感度なセンサを演算回路と一体として形成することで、システム全体としてみたときに、小型化が実現できる。また、低消費電力化を実現することができる。   By forming a transistor and a strain sensing element on a common substrate, for example, a circuit (processing circuit 113, etc.) that processes information obtained by a sensor, such as an arithmetic circuit, an amplifier circuit, and a communication circuit, is detected. It can be formed on the same substrate as the element portion 50. By forming the high-sensitivity sensor integrally with the arithmetic circuit, it is possible to reduce the size of the system as a whole. Further, low power consumption can be realized.

本実施形態においては、例えば、高感度のセンサを用い、さらに、そのセンサで得られた信号を演算処理する回路が、共通の基板上にシステムオンチップとして実現される。   In the present embodiment, for example, a high-sensitivity sensor is used, and a circuit that performs arithmetic processing on a signal obtained by the sensor is realized as a system-on-chip on a common substrate.

トランジスタ112の上方に可動部分64(ダイアフラム部61b)を設ける場合、現実的に得られる可動範囲(Z軸方向に沿った距離)は、10μm以下である。実際には、さらに小さい可動範囲のほうが形成しやすい。このような小さい可動範囲の場合でも歪を正確に測定するためには、歪センサとして非常に高感度なものが必要となる。また、微小点接触状態においても圧力を正確に測定するために、ダイアフラムの面積も小さいことが望ましい。ダイアフラムが小さくなると、ダイアフラムの膜厚を薄くしなければ、たわみ量も小さくなってしまい、感度良く測定することができない。外部環境で壊れにくい状態で圧力センサとして使用するためには、ダイアフラムの膜厚もあまり薄くすることはできないため、ダイアフラム径が小さくなると、圧力センサの感度も悪くなってしまう。   When the movable portion 64 (diaphragm portion 61b) is provided above the transistor 112, the practically obtained movable range (distance along the Z-axis direction) is 10 μm or less. In practice, a smaller movable range is easier to form. In order to accurately measure strain even in such a small movable range, a very sensitive sensor is required as a strain sensor. Further, in order to accurately measure the pressure even in a minute point contact state, it is desirable that the area of the diaphragm is small. If the diaphragm is small, the amount of deflection will be small unless the film thickness of the diaphragm is reduced, and measurement with high sensitivity will not be possible. In order to be used as a pressure sensor in a state that is not easily broken in the external environment, the film thickness of the diaphragm cannot be reduced too much. Therefore, when the diaphragm diameter is reduced, the sensitivity of the pressure sensor is also deteriorated.

以上のように、ダイアフラムの上下可動範囲が小さいこと、および、ダイアフラムの直径が小さい状態で使うこと、の2つの状況を実現しようとすると、歪センサとしては感度が高いものが望まれる。実施形態に係る歪検知素子部50は、この要求を満たすため、このようなことが可能になる。   As described above, in order to realize the two situations of the diaphragm having a small vertical movable range and a diaphragm having a small diameter, a strain sensor having high sensitivity is desired. Since the strain sensing element unit 50 according to the embodiment satisfies this requirement, this is possible.

実施形態に係る歪検知素子部50においては、実質的に素子サイズの大きさに依存せず、小さい素子面積でも高い歪感度αを実現することができる。歪感度αは、例えば、α=(ΔR/Rmin)/εで表される。Rminは、低い状態の抵抗であり、ΔRは、抵抗変化量である。εは、歪であり、Δl/lで表される。ここで、lは初期の長さであり、Δlは変位量である。   In the strain sensing element unit 50 according to the embodiment, a high strain sensitivity α can be realized even with a small element area without substantially depending on the size of the element. The strain sensitivity α is expressed by, for example, α = (ΔR / Rmin) / ε. Rmin is a resistance in a low state, and ΔR is a resistance change amount. ε is strain and is expressed by Δl / l. Here, l is an initial length, and Δl is a displacement amount.

例えば、Siを用いたピエゾ抵抗型歪センサの場合には、歪感度αは用いる材料で決まり、例えば歪感度αは、約130である。また、Siを用いたピエゾ抵抗型歪センサの場合には、一辺が100μm程度の素子の面積が必要である。単位面積あたりの歪感度αは、例えば130/100μmであり、約1010となる。 For example, in the case of a piezoresistive strain sensor using Si, the strain sensitivity α is determined by the material used. For example, the strain sensitivity α is about 130. In the case of a piezoresistive strain sensor using Si, an element area of about 100 μm per side is required. The strain sensitivity α per unit area is, for example, 130/100 μm 2 and is about 10 10 .

一方、本実施形態に係る歪検知素子部50(スピン歪センサ)の場合には、歪感度αに上限はなく、1000程度のものは容易に実現できる。この歪感度αを実現するために必要な素子面積は、一辺が20nm程度である。このため、例えば、単位面積あたりの歪感度αは、約1017となる。このように、実施形態においては、従来のSiを用いたMEMS構造(Si−MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)の圧力センサの場合と比較して、約7桁の単位面積あたりの感度向上が可能になる。 On the other hand, in the case of the strain sensing element 50 (spin strain sensor) according to the present embodiment, there is no upper limit to the strain sensitivity α, and a strain sensitivity of about 1000 can be easily realized. The element area necessary for realizing the strain sensitivity α is about 20 nm on a side. For this reason, for example, the strain sensitivity α per unit area is about 10 17 . As described above, in the embodiment, the sensitivity per unit area can be improved by about 7 digits as compared with the pressure sensor of the conventional MEMS structure (Si-MEMS: Micro Electro Mechanical Systems) using Si. Become.

本実施形態によれば、スピン歪センサ技術を用いることで、高い歪感度が得られ、例えば、演算回路を混載した歪・圧力センサの実現が可能となる。   According to the present embodiment, high strain sensitivity can be obtained by using the spin strain sensor technology, and for example, a strain / pressure sensor in which an arithmetic circuit is embedded can be realized.

図6(a)〜図6(c)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部の構成を例示する模式図である。
これらの図は、検知部120の1つの例である検知部121の構成を示している。図6(a)は斜視図である。図6(b)は、平面図である。図6(c)は、図6(a)のA1−A2線断面図である。
FIG. 6A to FIG. 6C are schematic views illustrating the configuration of a part of the strain detection device according to the first embodiment.
These drawings illustrate the configuration of the detection unit 121 which is an example of the detection unit 120. FIG. 6A is a perspective view. FIG. 6B is a plan view. FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG.

図6(a)に表したように、可動部分64は、空洞部70の中において、Z軸方向に沿って動く。検知部121(検知部120)の厚さLz(Z軸方向に沿った長さ)は、例えば、1μm以上10μm以下である。この例では、ダイアフラム部61bが設けられている。可動部分64のサイズは、ダイアフラム部61bのサイズとなる。   As shown in FIG. 6A, the movable portion 64 moves along the Z-axis direction in the cavity 70. The thickness Lz (length along the Z-axis direction) of the detection unit 121 (detection unit 120) is, for example, not less than 1 μm and not more than 10 μm. In this example, a diaphragm portion 61b is provided. The size of the movable portion 64 is the size of the diaphragm portion 61b.

図6(b)に表したように、可動部分64は、ダイアフラム部61bを含む。ダイアフラム部61bのY軸方向(固定部分63から可動部分64に向かうX軸方向に対して垂直で主面111aに対して平行な方向)に沿った幅は、第1配線層61及び第2配線層62のY軸方向に沿った幅よりも広い。   As shown in FIG. 6B, the movable portion 64 includes a diaphragm portion 61b. The width of the diaphragm portion 61b along the Y-axis direction (direction perpendicular to the X-axis direction from the fixed portion 63 toward the movable portion 64 and parallel to the main surface 111a) is the first wiring layer 61 and the second wiring. The width of the layer 62 is wider than the width along the Y-axis direction.

X軸方向に沿った可動部分64の長さLx(ダイアフラム部61bのX軸方向に沿った長さに相当)は、10μm以上500μm以下である。長さLxは、50μm以上200μm以下であることが好ましい。また、Y軸方向に沿った可動部分64の長さLy(ダイアフラム部61bのY軸方向に沿った長さに相当)は、10μm以上500μm以下である。長さLyは、50μm以上200μm以下であることが好ましい。   The length Lx of the movable portion 64 along the X-axis direction (corresponding to the length along the X-axis direction of the diaphragm portion 61b) is 10 μm or more and 500 μm or less. The length Lx is preferably 50 μm or more and 200 μm or less. The length Ly of the movable portion 64 along the Y-axis direction (corresponding to the length of the diaphragm portion 61b along the Y-axis direction) is 10 μm or more and 500 μm or less. The length Ly is preferably 50 μm or more and 200 μm or less.

長さLxは、長さLy以上であることが好ましい。例えば、長さLxは、長さLyの1.5倍以上5倍以下である。   The length Lx is preferably not less than the length Ly. For example, the length Lx is not less than 1.5 times and not more than 5 times the length Ly.

ダイアフラム部61bの一部は、固定部分63として、非空洞部71に固定されていても良い。ダイアフラム部61bのうちで非空洞部71に固定されている部分の幅L1(X軸方向に沿った幅)は、例えば、長さLxの1/10以上1/3以下である。   A part of the diaphragm portion 61 b may be fixed to the non-hollow portion 71 as the fixed portion 63. The width L1 (width along the X-axis direction) of the portion fixed to the non-hollow portion 71 in the diaphragm portion 61b is, for example, 1/10 or more and 1/3 or less of the length Lx.

図6(c)に表したように、可動部分64(ダイアフラム部61b)はZ軸方向に沿って撓む。空洞部70のZ軸方向に沿う高さLz70は、例えば、1μm以上10μm以下である。可動部分64は、空洞部70の中で動く。可動部分64(ダイアフラム部61b)の先端のZ軸方向に沿う移動の距離(Z軸方向に沿う距離)は、例えば、1μm以上10μm以下である。可動部分64とトランジスタ112(半導体回路部110)との間の距離は、例えば、1μm以上10μm以下の範囲で変化する。   As shown in FIG. 6C, the movable portion 64 (diaphragm portion 61b) bends along the Z-axis direction. A height Lz70 along the Z-axis direction of the cavity 70 is, for example, not less than 1 μm and not more than 10 μm. The movable part 64 moves in the cavity 70. The distance of movement along the Z-axis direction (distance along the Z-axis direction) of the tip of the movable portion 64 (diaphragm portion 61b) is, for example, 1 μm or more and 10 μm or less. The distance between the movable part 64 and the transistor 112 (semiconductor circuit part 110) varies, for example, in the range of 1 μm to 10 μm.

可動部分64(ダイアフラム部61b)の動きに応じて、歪検知素子部50に応力が加わる。この応力に応じて、歪検知素子部50の電気抵抗が変化する。   Stress is applied to the strain sensing element portion 50 in accordance with the movement of the movable portion 64 (diaphragm portion 61b). The electrical resistance of the strain sensing element unit 50 changes according to this stress.

第1埋め込み配線61c、第2埋め込み配線62c、第1配線層61及び第2配線層62を介して、歪検知素子部50に電流が流され、電気抵抗が検知される。これにより、可動部分64(ダイアフラム部61b)に加えられる応力が検知される。すなわち、歪検知装置310に加わる歪みが検知される。   A current is passed through the strain sensing element 50 through the first embedded wiring 61c, the second embedded wiring 62c, the first wiring layer 61, and the second wiring layer 62, and the electrical resistance is detected. Thereby, the stress applied to the movable part 64 (diaphragm part 61b) is detected. That is, the strain applied to the strain detection device 310 is detected.

第1埋め込み配線61c、第2埋め込み配線62c、第1配線層61及び第2配線層62には、例えば、Cu及びAlなどの金属が用いられる。   For the first embedded wiring 61c, the second embedded wiring 62c, the first wiring layer 61, and the second wiring layer 62, for example, a metal such as Cu and Al is used.

ダイアフラム部61bには、例えば、SiO、アモルファスSi、各種酸化物、及び、各種窒化物の単層膜または積層膜などが用いられる。なお、後述するように、第1配線層61(第1配線層61層及び第2配線層62の少なくともいずれか)が、ダイアフラム部61bの機能を果たすこともできる。この場合には、ダイアフラム部61b(第1配線層61)には、Cu及びAlなどの金属が用いられる。このように、実施形態においては、トランジスタ112と混載されたダイアフラムの構成が採用される。 For the diaphragm portion 61b, for example, a single layer film or a laminated film of SiO 2 , amorphous Si, various oxides, and various nitrides is used. As will be described later, the first wiring layer 61 (at least one of the first wiring layer 61 and the second wiring layer 62) can also function as the diaphragm portion 61b. In this case, a metal such as Cu and Al is used for the diaphragm portion 61b (first wiring layer 61). Thus, in the embodiment, a configuration of a diaphragm mixed with the transistor 112 is employed.

一方、従来のSi−MEMSではSOI(Silicon on insulator)基板が用いられる。この場合には、SOIが設けられる基板(Si単結晶基板)の裏面が選択的に除去され、SOIの酸化膜がダイアフラムとなり、SOIのシリコン膜が能動部となる。従来の構成においては、SOI基板を用いる発想であるため、使用できる膜の材料が、酸化膜と、その上に形成されたシリコン膜に限定される。これは、RIE(Reactive Ion Etching)プロセスなどでエッチングすることが、単結晶Siを歪センサとして用いるためには必要であるためである。基板裏面からエッチングするプロセスとなるため、必然的に基板上に形成するトランジスタの上に、ダイアフラムを形成するということが極めて困難というのが従来の発想である。また、このように単結晶Siを歪センサとして用いる場合には、ダイアフラムの材料は、必然的に上述のような極めて限定された材料となってしまう。   On the other hand, SOI (Silicon on insulator) substrates are used in conventional Si-MEMS. In this case, the back surface of the substrate on which the SOI is provided (Si single crystal substrate) is selectively removed, the SOI oxide film becomes a diaphragm, and the SOI silicon film becomes an active part. Since the conventional configuration is based on the idea of using an SOI substrate, usable film materials are limited to an oxide film and a silicon film formed thereon. This is because etching using an RIE (Reactive Ion Etching) process or the like is necessary to use single crystal Si as a strain sensor. Since it is a process of etching from the back surface of the substrate, it is a conventional idea that it is extremely difficult to form a diaphragm on a transistor formed on the substrate. Further, when single crystal Si is used as a strain sensor in this way, the material of the diaphragm inevitably becomes a very limited material as described above.

これに対して、実施形態においては、トランジスタ112上に、後述する犠牲層が形成され、犠牲層の上に可動部分64が形成される。例えば、トランジスタ112上に形成された犠牲層の上に成膜された膜が、ダイアフラム部61bとして用いられる。そのため、ダイアフラム部61bとして任意の材料を用いることが可能である。これにより、材料を適切に選択することで、ダイアフラム特性が向上でき、さらに、例えば、ダイアフラム部61bの応力を実質的にゼロにすることができる。また、SOI基板以外の基体の上に形成したダイアフラム上に単結晶Siを形成することは極めて困難だが、スピン歪センサならば形成することが可能となる。   On the other hand, in the embodiment, a sacrificial layer described later is formed on the transistor 112, and the movable portion 64 is formed on the sacrificial layer. For example, a film formed on a sacrificial layer formed on the transistor 112 is used as the diaphragm portion 61b. Therefore, any material can be used for the diaphragm portion 61b. Thereby, the diaphragm characteristic can be improved by appropriately selecting the material, and further, for example, the stress of the diaphragm portion 61b can be made substantially zero. In addition, although it is extremely difficult to form single crystal Si on a diaphragm formed on a base other than an SOI substrate, it can be formed with a spin strain sensor.

実施形態においては、犠牲層の上に可動部分64を形成し、犠牲層を犠牲層の上面から除去する構成を採用する。この場合、犠牲層を厚くすることが困難であるため、可動部分64の可動範囲は、SOI基板を用いたSi−MEMSに比べて限定的になる。すなわち、ダイアフラムの可動量が小さく、歪変化量が小さくなる。スピン歪センサにおいては高い歪感度が実現可能なため、ダイアフラムの可動量が小さい場合においても、センサとして十分機能することが可能であると、本願発明者は考えた。   In the embodiment, a configuration in which the movable portion 64 is formed on the sacrificial layer and the sacrificial layer is removed from the upper surface of the sacrificial layer is employed. In this case, since it is difficult to increase the thickness of the sacrificial layer, the movable range of the movable portion 64 is limited compared to Si-MEMS using an SOI substrate. That is, the movable amount of the diaphragm is small, and the strain change amount is small. The present inventor has considered that a high strain sensitivity can be realized in a spin strain sensor, and therefore it can function sufficiently as a sensor even when the movable amount of the diaphragm is small.

ダイアフラム部61bの厚さは、例えば、50nm以上1μm以下である。100nm以上500nm以下であることが好ましい。   The thickness of the diaphragm part 61b is, for example, not less than 50 nm and not more than 1 μm. It is preferable that it is 100 nm or more and 500 nm or less.

図6(c)に表したように、第1配線層61と第2配線層62との間には、絶縁層65(例えばSiO層など)が設けられる。また、第1配線層61の可動部分64側の端部と、第2配線層62の可動部分64側の端部とに接して絶縁層66(例えばSiO層など)が設けられる。 As shown in FIG. 6C, an insulating layer 65 (for example, an SiO 2 layer) is provided between the first wiring layer 61 and the second wiring layer 62. In addition, an insulating layer 66 (for example, a SiO 2 layer) is provided in contact with the end of the first wiring layer 61 on the movable part 64 side and the end of the second wiring layer 62 on the movable part 64 side.

このような構成を有する検知部120(検知部121)を用いることで、微小領域で歪を高感度に検知することができる。   By using the detection unit 120 (detection unit 121) having such a configuration, distortion can be detected with high sensitivity in a minute region.

この例では、可動部分64(例えばダイアフラム部61b)、及び、空洞部70のZ軸方向に沿ってみた時の形状は、実質的に長方形であるが、実施形態はこれに限らない。これらの形状は任意である。   In this example, the shape of the movable part 64 (for example, the diaphragm part 61b) and the cavity part 70 when viewed along the Z-axis direction is substantially rectangular, but the embodiment is not limited thereto. These shapes are arbitrary.

図7(a)〜図7(c)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部の構成を例示する模式図である。
これらの図は、検知部120の1つの例である検知部122の構成を示している。図7(a)は斜視図である。図7(b)は、平面図である。図7(c)は、図7(a)のA1−A2線断面図である。
FIG. 7A to FIG. 7C are schematic views illustrating the configuration of a part of the strain detection device according to the first embodiment.
These drawings show the configuration of the detection unit 122 which is one example of the detection unit 120. FIG. 7A is a perspective view. FIG. 7B is a plan view. FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG.

図7(a)〜図7(c)に表したように、この例では、可動部分64(例えばダイアフラム部61b)のZ軸方向に沿ってみたときの形状は、略円形(扁平円も含む)である。そして、空洞部70のZ軸方向に沿ってみた時の形状も、略円形(扁平円も含む)である。
この場合も、微小領域で歪を高感度に検知することができる。
As shown in FIGS. 7A to 7C, in this example, the shape of the movable portion 64 (for example, the diaphragm portion 61b) when viewed along the Z-axis direction is substantially circular (including a flat circle). ). The shape of the cavity 70 when viewed along the Z-axis direction is also substantially circular (including a flat circle).
Also in this case, distortion can be detected with high sensitivity in a minute region.

図8(a)〜図8(c)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部の構成を例示する模式図である。
これらの図は、検知部120の1つの例である検知部123の構成を示している。図8(a)は斜視図である。図8(b)は、平面図である。図8(c)は、図8(a)のA1−A2線断面図である。
FIG. 8A to FIG. 8C are schematic views illustrating the configuration of a part of the strain detection device according to the first embodiment.
These drawings illustrate the configuration of a detection unit 123 that is one example of the detection unit 120. FIG. 8A is a perspective view. FIG. 8B is a plan view. FIG. 8C is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG.

図8(a)〜図8(c)に表したように、この例では、可動部分64の端は固定部分63に接続されており、可動部分64の他の端(この例では、3つの端)が、固定部67a、67b及び67cで、非空洞部71に固定されている。可動部分64は、固定部分63と、3つの固定部とによって、4箇所で支持されている。固定部67a、67b及び67cには、例えば、SiOなどの絶縁層が用いられる。 As shown in FIGS. 8A to 8C, in this example, the end of the movable part 64 is connected to the fixed part 63, and the other end of the movable part 64 (three in this example) End) is fixed to the non-hollow part 71 by fixing parts 67a, 67b and 67c. The movable part 64 is supported at four places by the fixed part 63 and the three fixed parts. For the fixing parts 67a, 67b and 67c, for example, an insulating layer such as SiO 2 is used.

この構成においては、図8(c)に表したように、可動部分64の中央部がZ軸方向に沿って動く。   In this configuration, as shown in FIG. 8C, the central portion of the movable portion 64 moves along the Z-axis direction.

この例では、可動部分64は、4箇所で支持されているが、可動部分64に、可動部分64を貫通する孔64hが設けられていると見なすこともできる。   In this example, the movable portion 64 is supported at four locations, but it can also be considered that the movable portion 64 is provided with a hole 64 h penetrating the movable portion 64.

このように、可動部分64は、複数の箇所によって支持されても良い。この場合も、微小領域で歪を高感度に検知することができる。   Thus, the movable part 64 may be supported by a plurality of locations. Also in this case, distortion can be detected with high sensitivity in a minute region.

本実施形態に係る歪検知装置310においては、外部から何らかの作用が可動部分64(例えばダイアフラム部61b)に与えられ、可動部分64(例えばダイアフラム部61b)の形状が変化する。この形状の変化に伴って歪検知素子部50に歪みが発生し、この歪みを電気抵抗の変化として検知する。歪検知装置310は、例えば圧力センサとして用いることができる。さらに、歪検知装置310は、加速センサとして用いることができる。さらに、歪検知装置310は、温度センサとして用いることができる。温度センサとして用いる場合には、温度に応じて可動部分64(例えばダイアフラム部61b)は伸縮し、これによる歪が検知される。例えば、温度膨張係数が大きい材料を可動部分64(例えばダイアフラム部61b)として用いることで、高感度の温度センサを提供することができる。   In the strain detection apparatus 310 according to the present embodiment, some action is applied from the outside to the movable portion 64 (for example, the diaphragm portion 61b), and the shape of the movable portion 64 (for example, the diaphragm portion 61b) changes. Along with this change in shape, distortion occurs in the strain detection element unit 50, and this distortion is detected as a change in electrical resistance. The strain detection device 310 can be used as a pressure sensor, for example. Further, the strain detection device 310 can be used as an acceleration sensor. Further, the strain detection device 310 can be used as a temperature sensor. When using as a temperature sensor, the movable part 64 (for example, the diaphragm part 61b) expands and contracts according to temperature, and the distortion by this is detected. For example, a highly sensitive temperature sensor can be provided by using a material having a large temperature expansion coefficient as the movable portion 64 (for example, the diaphragm portion 61b).

図9は、第1の実施形態に係る別の歪検知装置の構成を例示する模式的斜視図である。 図9に表したように、本実施形態に係る歪検知装置320は、検知部120の上に設けられた圧力トランスデュース部130をさらに含む。   FIG. 9 is a schematic perspective view illustrating the configuration of another strain detection apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 9, the strain detection device 320 according to the present embodiment further includes a pressure transducer unit 130 provided on the detection unit 120.

圧力トランスデュース部130は、センサ保護部132と、圧力トランスデュース空洞部131と、を有する。圧力トランスデュース空洞部131は、例えば、センサ保護部132を形成する材料が設けられていない部分である。   The pressure transducer part 130 has a sensor protection part 132 and a pressure transducer cavity part 131. The pressure transducer cavity 131 is, for example, a portion where a material for forming the sensor protection part 132 is not provided.

図10は、第1の実施形態に係る別の歪検知装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図10は、圧力トランスデュース部130の構成の1つの例を示している。
センサ保護部132には、例えば、Al、及び、SiOなどの絶縁材料が用いられる。圧力トランスデュース空洞部131のZ軸方向にみたときの形状は、例えば、検知部120の空洞部70のZ軸方向にみたときの形状に沿う。但し、圧力トランスデュース空洞部131の形状は任意である。圧力トランスデュース空洞部131の内部には、例えば、空気が充填されている。圧力トランスデュース空洞部131は、例えば、空気の振動を歪検知素子部50に伝える。
FIG. 10 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a part of another strain detection apparatus according to the first embodiment.
FIG. 10 shows one example of the configuration of the pressure transducer unit 130.
For the sensor protection part 132, for example, an insulating material such as Al 2 O 3 and SiO 2 is used. The shape of the pressure transducer cavity 131 when viewed in the Z-axis direction is, for example, along the shape of the cavity 70 of the detector 120 when viewed in the Z-axis direction. However, the shape of the pressure transducer cavity 131 is arbitrary. For example, air is filled in the pressure transducer cavity 131. The pressure transducer cavity 131 transmits, for example, air vibrations to the strain sensing element unit 50.

この構成を応用すると、音を検知するマイクロフォンを作製することも可能である。このように、実施形態に係る歪検知装置320は、音などの、任意の媒体における振動を検知する検知装置に応用できる。   By applying this configuration, it is possible to produce a microphone that detects sound. As described above, the strain detection device 320 according to the embodiment can be applied to a detection device that detects vibration in an arbitrary medium such as sound.

圧力トランスデュース部130を設けることにより、外部の圧力の変化をより効率的に歪検知素子部50に伝えることができる。これにより、より高精度でより安定した検知が可能になる。   By providing the pressure transducer part 130, a change in external pressure can be transmitted to the strain sensing element part 50 more efficiently. Thereby, more accurate and more stable detection is possible.

この例では、圧力トランスデュース空洞部131のZ軸方向にみたときの形状は、円形(扁平円も含む)であり、その直径131wは、例えば、1μm以上500nm以下である。センサ保護部132の厚さt130は、例えば300nm以上100μm以下である。ただし、実施形態はこれには限らない。これらの形状及び大きさは任意である。   In this example, the pressure transducer cavity 131 has a circular shape (including a flat circle) when viewed in the Z-axis direction, and its diameter 131w is, for example, not less than 1 μm and not more than 500 nm. The thickness t130 of the sensor protection part 132 is, for example, not less than 300 nm and not more than 100 μm. However, the embodiment is not limited to this. These shapes and sizes are arbitrary.

図11は、第1の実施形態に係る別の歪検知装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図11は、圧力トランスデュース部130の構成の別の例を示している。
この例では、圧力トランスデュース空洞部131の内部には、例えば、圧力トランスデュース材料133が配置されている。圧力トランスデュース材料133には、例えば、ジェル又は液体の例えばシリコーンなどが用いられる。
FIG. 11 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a part of another strain detection apparatus according to the first embodiment.
FIG. 11 shows another example of the configuration of the pressure transducer unit 130.
In this example, for example, a pressure transducer material 133 is disposed inside the pressure transducer cavity 131. For the pressure transducer material 133, for example, gel or liquid such as silicone is used.

この構成を用いる場合には、例えば、歪検知装置の製造の実装工程で、圧力トランスデュース部130と外部との間で圧力が伝達されるような実装が行われる。   In the case of using this configuration, for example, mounting is performed such that pressure is transmitted between the pressure transducer 130 and the outside in the mounting process of manufacturing the strain sensing device.

図1に関して説明した処理回路113は、例えば、歪検知素子部50で得られた信号の増幅処理や、センサ信号のA/D変換処理などを行うことができる。このように、半導体回路部110は、歪検知素子部50に流れる電流に基づく信号を処理する。処理回路113は、さらに、センサ信号のデータを他の電子機器に送信するための処理を行うことができる。さらに、処理回路113は、センサ信号から有意義な情報を引き出すためのデータマイニング処理(例えばノイズ除去処理など)を行うこともできる。   The processing circuit 113 described with reference to FIG. 1 can perform, for example, amplification processing of signals obtained by the strain sensing element unit 50, A / D conversion processing of sensor signals, and the like. As described above, the semiconductor circuit unit 110 processes a signal based on the current flowing through the strain sensing element unit 50. The processing circuit 113 can further perform processing for transmitting sensor signal data to another electronic device. Furthermore, the processing circuit 113 can also perform data mining processing (for example, noise removal processing) for extracting meaningful information from the sensor signal.

図12(a)〜図12(c)は、第1の実施形態に係る別の歪検知装置及び電子機器の構成を例示する模式図である。
図12(a)は、本実施形態に係る別の歪検知装置311の構成を例示する模式的斜視図である。図12(b)は、歪検知装置311に設けられる送信回路117の例を示している。図12(c)は、歪検知装置311と組み合わせて用いられる電子機器118dの例を示している。
FIG. 12A to FIG. 12C are schematic views illustrating the configurations of another strain detection device and an electronic device according to the first embodiment.
FIG. 12A is a schematic perspective view illustrating the configuration of another strain detection device 311 according to this embodiment. FIG. 12B shows an example of the transmission circuit 117 provided in the distortion detection device 311. FIG. 12C illustrates an example of the electronic device 118d used in combination with the strain detection device 311.

図12(a)に表したように、歪検知装置311は、半導体回路部110及び検知部120に加え、アンテナ115と、電気配線116と、をさらに含む。アンテナ115は、電気配線116を介して、半導体回路部110と接続される。   As illustrated in FIG. 12A, the strain detection device 311 further includes an antenna 115 and an electrical wiring 116 in addition to the semiconductor circuit unit 110 and the detection unit 120. The antenna 115 is connected to the semiconductor circuit unit 110 via the electrical wiring 116.

図12(b)に表したように、送信回路117が歪検知装置311に設けられる。送信回路117は、歪検知素子部50に流れる電気信号に基づくデータを無線で送信する。送信回路117の少なくとも一部は、半導体回路部110に設けることができる。半導体回路部110は、歪検知素子部50に流れる電気信号に基づくデータを無線で送信する送信回路117を含むことができる。   As illustrated in FIG. 12B, the transmission circuit 117 is provided in the distortion detection device 311. The transmission circuit 117 wirelessly transmits data based on the electrical signal flowing through the strain sensing element unit 50. At least a part of the transmission circuit 117 can be provided in the semiconductor circuit portion 110. The semiconductor circuit unit 110 can include a transmission circuit 117 that wirelessly transmits data based on an electrical signal flowing through the strain sensing element unit 50.

図12(c)に表したように、歪検知装置311と組み合わせて用いられる電子機器118dには、受信部118が設けられる。電子機器118dとして、例えば、携帯端末などの電子装置が用いられる。   As illustrated in FIG. 12C, the electronic device 118 d used in combination with the strain detection device 311 is provided with a receiving unit 118. For example, an electronic device such as a portable terminal is used as the electronic device 118d.

例えば、送信回路117を含む歪検知装置311と、受信部118を含む電子機器118dと、を組み合わせて用いることで、より便利になる。   For example, it is more convenient to use a combination of the distortion detection device 311 including the transmission circuit 117 and the electronic device 118d including the reception unit 118.

この例では、図12(b)に表したように、歪検知装置311には、電子機器118dからの制御信号を受信する受信回路117rが設けられている。例えば、受信回路117rの少なくとも一部は、半導体回路部110に設けることができる。受信回路117rを設けることにより、例えば、電子機器118dを操作することで、歪検知装置311の動作を制御することができる。   In this example, as illustrated in FIG. 12B, the distortion detection device 311 is provided with a reception circuit 117r that receives a control signal from the electronic device 118d. For example, at least a part of the reception circuit 117r can be provided in the semiconductor circuit unit 110. By providing the receiving circuit 117r, the operation of the distortion detection device 311 can be controlled by operating the electronic device 118d, for example.

図12(b)に表したように、この例では、歪検知装置311には、送信回路117として、例えば、歪検知素子部50に接続されたADコンバータ117aと、マンチェスター符号化部117bと、が設けられる。さらに、切替部117cが設けられ、送信と受信を切り替える。タイミングコントローラ117dによりこの切り替えが制御される。そして、受信回路117rとして、データ訂正部117eと、同期部117fと、判定部117gと、が設けられる。さらに、電圧制御発振器117h(VCO)が設けられている。   As illustrated in FIG. 12B, in this example, the distortion detection device 311 includes, as the transmission circuit 117, for example, an AD converter 117a connected to the distortion detection element unit 50, a Manchester encoding unit 117b, Is provided. Further, a switching unit 117c is provided to switch between transmission and reception. This switching is controlled by the timing controller 117d. As the reception circuit 117r, a data correction unit 117e, a synchronization unit 117f, and a determination unit 117g are provided. Further, a voltage controlled oscillator 117h (VCO) is provided.

一方、図12(c)に表したように、電子機器118dには、マンチェスター符号化部117b、切替部117c、タイミングコントローラ117d、データ訂正部117e、同期部117f、判定部117g及び電圧制御発振器117hが設けられ、さらに記憶部118a及び中央演算部118b(CPU)が設けられている。   On the other hand, as shown in FIG. 12C, the electronic device 118d includes a Manchester encoding unit 117b, a switching unit 117c, a timing controller 117d, a data correction unit 117e, a synchronization unit 117f, a determination unit 117g, and a voltage controlled oscillator 117h. And a storage unit 118a and a central processing unit 118b (CPU).

以下、本実施形態に係る歪検知装置310の製造方法の例として、図6(a)〜図6(c)に例示した検知部121のように四角形のダイアフラム部61bを有する歪検知装置の製造方法の例について説明する。   Hereinafter, as an example of a manufacturing method of the strain detection device 310 according to the present embodiment, a strain detection device having a square diaphragm portion 61b like the detection unit 121 illustrated in FIGS. 6A to 6C is manufactured. An example of the method will be described.

図13(a)、図13(b)、図14(a)、図14(b)、図15(a)、図15(b)、図16(a)、図16(b)、図17(a)、図17(b)、図18(a)、図18(b)、図19(a)、図19(b)、図20(a)、図20(b)、図21(a)、図21(b)、図22(a)、図22(b)、図23(a)、図23(b)、図24(a)及び図24(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を例示する模式図である。
図13(a)〜図24(a)は、模式的平面図であり、図13(b)〜図24(b)は、模式的断面図である。
13 (a), 13 (b), 14 (a), 14 (b), 15 (a), 15 (b), 16 (a), 16 (b), and 17 (A), FIG. 17 (b), FIG. 18 (a), FIG. 18 (b), FIG. 19 (a), FIG. 19 (b), FIG. 20 (a), FIG. 20 (b), FIG. ), FIG. 21B, FIG. 22A, FIG. 22B, FIG. 23A, FIG. 23B, FIG. 24A, and FIG. 24B are the first embodiment. It is a schematic diagram which illustrates the manufacturing method of the distortion | strain detector concerning this.
Fig.13 (a)-FIG.24 (a) are typical top views, and FIG.13 (b)-FIG.24 (b) are typical sectional drawings.

図13(a)及び図13(b)に表したように、半導体基板111の表面部分に半導体層112Mが設けられている。半導体層112Mの上面に素子分離絶縁層112Iを形成する。半導体層112Mの上に、図示しない絶縁層を介して、ゲート112Gを形成する。ゲート112Gの両側に、ソース112Sとドレイン112Dとを形成し、トランジスタ112が形成される。この上に層間絶縁膜114aを形成し、さらに層間絶縁膜114bを形成する。   As illustrated in FIGS. 13A and 13B, the semiconductor layer 112 </ b> M is provided on the surface portion of the semiconductor substrate 111. An element isolation insulating layer 112I is formed on the upper surface of the semiconductor layer 112M. A gate 112G is formed on the semiconductor layer 112M via an insulating layer (not shown). A source 112S and a drain 112D are formed on both sides of the gate 112G, and the transistor 112 is formed. An interlayer insulating film 114a is formed thereon, and an interlayer insulating film 114b is further formed.

非空洞部71となる領域において、層間絶縁膜114a及び114bの一部に、トレンチ及び孔を形成する。孔に導電材料を埋め込んで、接続ピラー114c〜114eを形成する。この例では、接続ピラー114cは、1つのトランジスタのソース112Sに接続され、接続ピラー114dはドレイン112Dに接続されている。接続ピラー114eは、別のトランジスタのソース112Sに接続されている。トレンチに導電材料を埋め込んで、配線部114f及び配線部114gを形成する。配線部114fは、接続ピラー114c及び接続ピラー114dに接続される。配線部114gは、接続ピラー114eに接続される。層間絶縁膜114bの上に、層間絶縁膜114hを形成する。   In the region to be the non-cavity 71, a trench and a hole are formed in a part of the interlayer insulating films 114a and 114b. The connection pillars 114c to 114e are formed by embedding a conductive material in the holes. In this example, the connection pillar 114c is connected to the source 112S of one transistor, and the connection pillar 114d is connected to the drain 112D. The connection pillar 114e is connected to the source 112S of another transistor. A conductive material is embedded in the trench to form the wiring part 114f and the wiring part 114g. The wiring part 114f is connected to the connection pillar 114c and the connection pillar 114d. The wiring part 114g is connected to the connection pillar 114e. An interlayer insulating film 114h is formed on the interlayer insulating film 114b.

図14(a)及び図14(b)に表したように、層間絶縁膜114hの上に層間絶縁膜114iとなるSiOを例えばCVDで形成する。層間絶縁膜114iの所定の位置に孔を形成し、導電材料(金属材料)を埋め込み、上面をCMPで平坦化する。これにより、配線部114fに接続された接続ピラー114jと、配線部114gに接続された接続ピラー114kと、が形成される。 As shown in FIGS. 14A and 14B, SiO 2 to be the interlayer insulating film 114i is formed on the interlayer insulating film 114h by, for example, CVD. A hole is formed in a predetermined position of the interlayer insulating film 114i, a conductive material (metal material) is embedded, and the upper surface is planarized by CMP. Thereby, the connection pillar 114j connected to the wiring part 114f and the connection pillar 114k connected to the wiring part 114g are formed.

図15(a)及び図15(b)に表したように、層間絶縁膜114iの空洞部70となる領域に溝を形成し、その溝に犠牲層114lを埋め込む。犠牲層114lには、例えば、SiGeなどが用いられる。犠牲層114lには、低温で成膜できる材料が用いられる。   As shown in FIGS. 15A and 15B, a groove is formed in a region to be the cavity 70 of the interlayer insulating film 114i, and a sacrificial layer 114l is embedded in the groove. For example, SiGe is used for the sacrificial layer 114l. A material that can be formed at a low temperature is used for the sacrificial layer 114l.

図16(a)及び図16(b)に表したように、層間絶縁膜114i及び犠牲層114lの上に、ダイアフラム部61bとなる絶縁膜61bf(SiOなど)を形成する。絶縁膜61bfに孔を設け、その孔に導電材料(金属)を埋め込み、接続ピラー61fa及び接続ピラー62faを形成する。接続ピラー61faは接続ピラー114kと接続され、接続ピラー62faは接続ピラー114jと接続されている。 As shown in FIGS. 16A and 16B, an insulating film 61bf (SiO 2 or the like) to be the diaphragm portion 61b is formed on the interlayer insulating film 114i and the sacrificial layer 114l. A hole is provided in the insulating film 61bf, and a conductive material (metal) is embedded in the hole to form the connection pillar 61fa and the connection pillar 62fa. The connection pillar 61fa is connected to the connection pillar 114k, and the connection pillar 62fa is connected to the connection pillar 114j.

図17(a)及び図17(b)に表したように、絶縁膜61bf、接続ピラー61fa及び接続ピラー62faの上に、第1配線層61となる導電層61fを形成する。   As shown in FIGS. 17A and 17B, the conductive layer 61f that becomes the first wiring layer 61 is formed on the insulating film 61bf, the connection pillar 61fa, and the connection pillar 62fa.

図18(a)及び図18(b)に表したように、導電層61fの上に、歪検知素子部50となる積層膜50fを形成する。   As illustrated in FIG. 18A and FIG. 18B, a laminated film 50f that forms the strain sensing element unit 50 is formed on the conductive layer 61f.

図19(a)及び図19(b)に表したように、積層膜50fを所定の形状に加工し、その上に、絶縁層65となる絶縁膜65f(SiOなど)を形成する。 As shown in FIGS. 19A and 19B, the laminated film 50f is processed into a predetermined shape, and an insulating film 65f (SiO 2 or the like) to be the insulating layer 65 is formed thereon.

図20(a)及び図20(b)に表したように、絶縁膜65fの一部を除去し、導電層61fを所定の形状に加工する。これにより、第1配線層61の形状が形成される。このとき、導電層61fの一部は、接続ピラー62faに接続された接続ピラー62fbとなる。さらに、この上に、絶縁層66となる絶縁膜66fを形成する。   As shown in FIGS. 20A and 20B, a part of the insulating film 65f is removed, and the conductive layer 61f is processed into a predetermined shape. Thereby, the shape of the first wiring layer 61 is formed. At this time, a part of the conductive layer 61f becomes the connection pillar 62fb connected to the connection pillar 62fa. Further, an insulating film 66f to be the insulating layer 66 is formed thereon.

図21(a)及び図21(b)に表したように、絶縁膜66fに開口部66pを形成する。これにより、接続ピラー62fbが露出する。   As shown in FIGS. 21A and 21B, an opening 66p is formed in the insulating film 66f. Thereby, the connection pillar 62fb is exposed.

図22(a)及び図22(b)に表したように、この上に、第2配線層62となる導電層62fを形成する。導電層62fの一部は、接続ピラー62fbと接続される。   As shown in FIGS. 22A and 22B, a conductive layer 62f to be the second wiring layer 62 is formed thereon. A part of the conductive layer 62f is connected to the connection pillar 62fb.

図23(a)及び図23(b)に表したように、導電層62fを所定の形状に加工する。これにより、第2配線層62が形成される。第2配線層62は、接続ピラー62fbに接続されている。   As shown in FIGS. 23A and 23B, the conductive layer 62f is processed into a predetermined shape. Thereby, the second wiring layer 62 is formed. The second wiring layer 62 is connected to the connection pillar 62fb.

図24(a)及び図24(b)に表したように、絶縁膜66fに所定の形状の開口部66oを形成する。開口部66oを介して、絶縁膜61bfを加工し、さらに、犠牲層114lを除去する。これにより、空洞部70が形成される。犠牲層114lの除去においては、例えば、犠牲層114lの上面(犠牲層114lの半導体基板111とは反対側の面)から犠牲層114lを除去(例えばエッチング)する。
これにより、本実施形態に係る歪検知装置310が形成できる。
As shown in FIGS. 24A and 24B, an opening 66o having a predetermined shape is formed in the insulating film 66f. The insulating film 61bf is processed through the opening 66o, and the sacrificial layer 114l is removed. Thereby, the cavity part 70 is formed. In removing the sacrificial layer 114l, for example, the sacrificial layer 114l is removed (for example, etched) from the upper surface of the sacrificial layer 114l (the surface of the sacrificial layer 114l opposite to the semiconductor substrate 111).
Thereby, the distortion | strain detector 310 which concerns on this embodiment can be formed.

図25(a)〜図25(c)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の一部の構成を例示する模式図である。
これらの図は、検知部120の1つの例である検知部124の構成を示している。図25(a)は斜視図である。図25(b)は、平面図である。図25(c)は、図25(a)のA1−A2線断面図である。
FIG. 25A to FIG. 25C are schematic views illustrating the configuration of a part of the strain detection apparatus according to the first embodiment.
These drawings illustrate the configuration of a detection unit 124 that is one example of the detection unit 120. FIG. 25A is a perspective view. FIG. 25B is a plan view. FIG. 25C is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG.

図25(a)に表したように、この例では、ダイアフラム部61bが設けられず、ダイアフラム部61bの機能を第1配線層61が果たす。   As shown in FIG. 25A, in this example, the diaphragm portion 61b is not provided, and the first wiring layer 61 performs the function of the diaphragm portion 61b.

第1配線層61は、第2配線層62よりも下側に設けられている。すなわち、第1配線層61は、第2配線層62と半導体回路部110(図25(a)では図示していない)との間に設けられている。   The first wiring layer 61 is provided below the second wiring layer 62. That is, the first wiring layer 61 is provided between the second wiring layer 62 and the semiconductor circuit unit 110 (not shown in FIG. 25A).

第1配線層61の可動部分64におけるY軸方向(固定部分63から可動部分64に向かうX軸方向に対して垂直で主面111aに対して平行な方向)に沿った幅は、第2配線層62の可動部分64におけるY軸方向に沿った幅よりも広い。   The width along the Y-axis direction (the direction perpendicular to the X-axis direction from the fixed portion 63 toward the movable portion 64 and parallel to the main surface 111a) in the movable portion 64 of the first wiring layer 61 is the second wiring. The width of the movable portion 64 of the layer 62 is wider than the width along the Y-axis direction.

ダイアフラム部61bが設けられない場合は、可動部分64のY軸方向の長さLyは、第1配線層61のうちの可動部分64におけるY軸方向の長さに相当する。可動部分64のX軸方向の長さLxは、第1配線層61のうちの可動部分64におけるX軸方向の長さに相当する。   When the diaphragm portion 61 b is not provided, the length Ly in the Y-axis direction of the movable portion 64 corresponds to the length in the Y-axis direction of the movable portion 64 of the first wiring layer 61. The length Lx in the X axis direction of the movable portion 64 corresponds to the length in the X axis direction of the movable portion 64 of the first wiring layer 61.

ダイアフラム部61bの機能を第1配線層61が果たすことで、構成が簡単になり、製造工程も簡単になる。このような検知部124においても、微小領域で歪を高感度に検知することができる。   The first wiring layer 61 fulfills the function of the diaphragm portion 61b, thereby simplifying the configuration and simplifying the manufacturing process. Such a detection unit 124 can also detect distortion with high sensitivity in a minute region.

以下、図25(a)〜図25(c)に例示した検知部124を有する歪検知装置の製造方法の例について説明する。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing a strain detection apparatus having the detection unit 124 illustrated in FIGS. 25A to 25C will be described.

図26(a)、図26(b)、図27(a)、図27(b)、図28(a)、図28(b)、図29(a)、図29(b)、図30(a)、図30(b)、図31(a)、図31(b)、図32(a)、図32(b)、図33(a)及び図33(b)は、第1の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を例示する模式図である。
図26(a)〜図33(a)は、模式的平面図であり、図26(b)〜図33(b)は、模式的断面図である。以下では、図13(a)〜図15(b)に関して説明したのと同様の工程の後の工程について説明する。
26 (a), 26 (b), 27 (a), 27 (b), 28 (a), 28 (b), 29 (a), 29 (b), and 30. (A), FIG. 30 (b), FIG. 31 (a), FIG. 31 (b), FIG. 32 (a), FIG. 32 (b), FIG. 33 (a) and FIG. It is a schematic diagram which illustrates the manufacturing method of the distortion | strain detector which concerns on embodiment.
Fig.26 (a)-FIG.33 (a) are typical top views, and FIG.26 (b)-FIG.33 (b) is typical sectional drawing. Below, the process after the process similar to having demonstrated regarding Fig.13 (a)-FIG.15 (b) is demonstrated.

図26(a)及び図26(b)に表したように、接続ピラー114j、接続ピラー114k、層間絶縁膜114i及び犠牲層114lの上に、第1配線層61となる導電層61fを形成する。   As shown in FIGS. 26A and 26B, a conductive layer 61f to be the first wiring layer 61 is formed on the connection pillar 114j, the connection pillar 114k, the interlayer insulating film 114i, and the sacrificial layer 114l. .

図27(a)及び図27(b)に表したように、導電層61fの上に、歪検知素子部50となる積層膜50fを形成する。   As shown in FIGS. 27A and 27B, a laminated film 50f to be the strain sensing element unit 50 is formed on the conductive layer 61f.

図28(a)及び図28(b)に表したように、積層膜50fを所定の形状に加工し、その上に、絶縁層65となる絶縁膜65f(SiOなど)を形成する。 As shown in FIGS. 28A and 28B, the laminated film 50f is processed into a predetermined shape, and an insulating film 65f (SiO 2 or the like) to be the insulating layer 65 is formed thereon.

図29(a)及び図29(b)に表したように、絶縁膜65fの一部を除去し、導電層61fを所定の形状に加工する。これにより、第1配線層61の形状が形成される。第1配線層61は、接続ピラー114kと接続される。このとき、導電層61fの一部は、接続ピラー114jに接続された接続ピラー62fbとなる。さらに、この上に、絶縁層66となる絶縁膜66fを形成する。   As shown in FIGS. 29A and 29B, a part of the insulating film 65f is removed, and the conductive layer 61f is processed into a predetermined shape. Thereby, the shape of the first wiring layer 61 is formed. The first wiring layer 61 is connected to the connection pillar 114k. At this time, a part of the conductive layer 61f becomes the connection pillar 62fb connected to the connection pillar 114j. Further, an insulating film 66f to be the insulating layer 66 is formed thereon.

図30(a)及び図30(b)に表したように、絶縁膜66fに開口部66pを形成する。これにより、接続ピラー62fbが露出する。   As shown in FIGS. 30A and 30B, an opening 66p is formed in the insulating film 66f. Thereby, the connection pillar 62fb is exposed.

図31(a)及び図31(b)に表したように、この上に、第2配線層62となる導電層62fを形成する。導電層62fの一部は、接続ピラー62fbと接続される。   As shown in FIGS. 31A and 31B, a conductive layer 62f to be the second wiring layer 62 is formed thereon. A part of the conductive layer 62f is connected to the connection pillar 62fb.

図32(a)及び図32(b)に表したように、導電層62fを所定の形状に加工する。これにより、第2配線層62が形成される。第2配線層62は、接続ピラー62fbに接続されている。   As shown in FIGS. 32A and 32B, the conductive layer 62f is processed into a predetermined shape. Thereby, the second wiring layer 62 is formed. The second wiring layer 62 is connected to the connection pillar 62fb.

図33(a)及び図33(b)に表したように、絶縁膜66fに所定の形状の開口部66oを形成する。開口部66oを介して、犠牲層114lを除去する。これにより、空洞部70が形成される。
これにより、検知部124を有する歪検知装置が形成できる。この構成においては、ダイアフラム部61bの機能を第1配線層61が果たし、構成が簡単であるため、製造も簡単になる。
As shown in FIGS. 33A and 33B, an opening 66o having a predetermined shape is formed in the insulating film 66f. The sacrificial layer 114l is removed through the opening 66o. Thereby, the cavity part 70 is formed.
Thereby, a strain detection device having the detection unit 124 can be formed. In this configuration, the first wiring layer 61 performs the function of the diaphragm portion 61b, and the configuration is simple. Therefore, the manufacturing is also simplified.

図34は、第1の実施形態に係る別の歪検知装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図34に表したように、本実施形態に係る別の歪検知装置330においては、検知部120の第1埋め込み配線61c及び第2埋め込み配線62cは、空洞部70の下方に設けられたトランジスタ112と電気的に接続されている。
FIG. 34 is a schematic perspective view illustrating the configuration of another strain detection apparatus according to the first embodiment.
As shown in FIG. 34, in another strain detection device 330 according to the present embodiment, the first embedded wiring 61 c and the second embedded wiring 62 c of the detection unit 120 include the transistor 112 provided below the cavity 70. And are electrically connected.

この例では、歪検知素子部50に流れる電流は、第1配線層61、第2配線層62、第1埋め込み配線61c及び第2埋め込み配線62cを介して、空洞部70の下に設けられたトランジスタ112に流れる。   In this example, the current flowing through the strain sensing element unit 50 is provided below the cavity 70 via the first wiring layer 61, the second wiring layer 62, the first embedded wiring 61c, and the second embedded wiring 62c. It flows to the transistor 112.

歪検知素子部50の下に設けられたトランジスタ112が、歪検知素子部50の抵抗変化を検知する構成により、例えば、チップ面積がより小さくできる。   With the configuration in which the transistor 112 provided under the strain sensing element unit 50 detects the resistance change of the strain sensing element unit 50, for example, the chip area can be further reduced.

(第2の実施形態)
本実施形態は、歪検知装置の製造方法に係る。
図35は、第2の実施形態に係る歪検知装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図35に表したように、本実施形態に係る歪検知装置の製造方法においては、半導体基板111の上にトランジスタ112を形成する(ステップS110)。例えば、図13(a)及び図13(b)に関して説明した処理を行う。
(Second Embodiment)
The present embodiment relates to a method for manufacturing a strain detection device.
FIG. 35 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the strain sensing device according to the second embodiment.
As shown in FIG. 35, in the method for manufacturing the strain sensing device according to the present embodiment, the transistor 112 is formed on the semiconductor substrate 111 (step S110). For example, the processing described with reference to FIGS. 13A and 13B is performed.

本製造方法においては、半導体基板111の上に層間絶縁層を形成し、トランジスタ112の上に犠牲層114lを形成する(ステップS120)。例えば、図14(a)〜図15(b)に関して説明した処理を行う。この層間絶縁層は、例えば、層間絶縁膜114iを含む。   In this manufacturing method, an interlayer insulating layer is formed on the semiconductor substrate 111, and a sacrificial layer 114l is formed on the transistor 112 (step S120). For example, the processing described with reference to FIGS. 14A to 15B is performed. This interlayer insulating layer includes, for example, an interlayer insulating film 114i.

層間絶縁層(例えば層間絶縁膜114i)と犠牲層114lとの上に、第1配線層61となる第1導電層(導電層61f)を形成する(ステップS130)。例えば、図17(a)及び図17(b)に関して説明した処理を行う。なお、この前に、ダイアフラム部61bを形成しても良い。   A first conductive layer (conductive layer 61f) to be the first wiring layer 61 is formed on the interlayer insulating layer (for example, the interlayer insulating film 114i) and the sacrificial layer 114l (step S130). For example, the processing described with reference to FIGS. 17A and 17B is performed. Prior to this, the diaphragm portion 61b may be formed.

犠牲層114lの上の第1導電層(導電層61f)の上に、第1磁性層10を含む歪検知素子部50を形成する(ステップS140)。例えば、図18(a)〜図19(b)に関して説明した処理を行う。   The strain sensing element unit 50 including the first magnetic layer 10 is formed on the first conductive layer (conductive layer 61f) on the sacrificial layer 114l (step S140). For example, the processing described with reference to FIGS. 18A to 19B is performed.

歪検知素子部50の上に第2配線層62となる第2導電層(導電層62f)を形成する(ステップS150)。例えば、図22(a)〜図23(b)に関して説明した処理を行う。   A second conductive layer (conductive layer 62f) to be the second wiring layer 62 is formed on the strain sensing element unit 50 (step S150). For example, the processing described with reference to FIGS. 22A to 23B is performed.

層間絶縁層の中に、第1導電層(導電層61f)を半導体基板111と電気的に接続する第1埋め込み配線61cと、第2導電層(導電層62f)を半導体基板111と電気的に接続する第2埋め込み配線62cと、を形成する(ステップS160)。例えば、図13(a)、図13(b)、図14(a)、図14(b)、図16(a)、図16(b)、図20(a)及び図20(b)に関して説明した処理を行う。ステップS160は、例えば、上記のステップS110〜ステップS150の間、及び、ステップS150の後、の少なくともいずれかの工程において、1回、または、複数の処理により実施される。   In the interlayer insulating layer, a first embedded wiring 61c that electrically connects the first conductive layer (conductive layer 61f) to the semiconductor substrate 111, and a second conductive layer (conductive layer 62f) that is electrically connected to the semiconductor substrate 111. A second embedded wiring 62c to be connected is formed (step S160). For example, with reference to FIGS. 13 (a), 13 (b), 14 (a), 14 (b), 16 (a), 16 (b), 20 (a) and 20 (b). Perform the process described. For example, step S160 is performed once or by a plurality of processes in at least one of the steps S110 to S150 and after step S150.

そして、犠牲層114lを除去する(ステップS170)。例えば、図24(a)及び図24(b)に関して説明した処理を行う。   Then, the sacrificial layer 114l is removed (step S170). For example, the processing described with reference to FIGS. 24A and 24B is performed.

これにより、微小領域で歪を高感度に検知することができる歪検知装置の製造方法を提供できる。   Thereby, the manufacturing method of the distortion | strain detection apparatus which can detect distortion | strain in a micro area | region with high sensitivity can be provided.

上記の犠牲層114lを除去する工程(ステップS170)は、例えば、犠牲層114lの上面(犠牲層114lの半導体基板111とは反対側の面)から犠牲層114lを除去(例えばエッチング)することを含む。   In the step of removing the sacrificial layer 114l (step S170), for example, the sacrificial layer 114l is removed (for example, etched) from the upper surface of the sacrificial layer 114l (the surface of the sacrificial layer 114l opposite to the semiconductor substrate 111). Including.

実施形態によれば、微小領域で歪を高感度に検知することができる歪検知装置及びその製造方法が提供される。   According to the embodiment, a strain detection device capable of detecting a strain with high sensitivity in a minute region and a manufacturing method thereof are provided.

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、歪検知装置に含まれる半導体回路部、半導体基板、トランジスタ、歪検知部、固定部分、可動部分、歪検知素子部、第1磁性層、第2磁性層、中間層、第1配線層、第2配線層、ダイアフラム部、第1埋め込み配線、第2埋め込み配線、及びトランスデューサ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。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, embodiments of the present invention are not limited to these specific examples. For example, a semiconductor circuit unit, a semiconductor substrate, a transistor, a strain detection unit, a fixed part, a movable part, a strain detection element unit, a first magnetic layer, a second magnetic layer, an intermediate layer, a first wiring layer, included in the strain detection device, The specific configuration of each element such as the second wiring layer, the diaphragm section, the first embedded wiring, the second embedded wiring, and the transducer section is similarly selected by a person skilled in the art by appropriately selecting from a known range. It is included in the scope of the present invention as long as the same effect can be obtained.

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。   Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.

その他、本発明の実施の形態として上述した歪検知装置及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての歪検知装置及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。   In addition, based on the strain detection device and its manufacturing method described above as an embodiment of the present invention, all strain detection devices and methods for manufacturing the same that can be implemented by those skilled in the art are also included in the gist of the present invention. As long as it is included, it belongs to the scope of the present invention.

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。   In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive of various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .

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。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10…第1磁性層、 10a…磁性積層膜、 10b…高磁歪磁性膜、 20…第2磁性層、 30…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…歪検知素子部、 50f…積層膜、 50s…歪抵抗変化部、 51…第1電極、 52…第2電極、 54a、54b…絶縁層、 55a、55b…バイアス層、 60…可動梁、 61…第1配線層、 61b…ダイアフラム部、 61bf…絶縁膜、 61c…第1埋め込み配線、 61f…導電層、 61fa…接続ピラー、 62…第2配線層、 62c…第2埋め込み配線、 62f…導電層、 62fa、62fb…接続ピラー、 63…固定部分、 64…可動部分、 64h…孔、 65…絶縁層、 65f…絶縁膜、 66…絶縁層、 66f…絶縁膜、 66o、66p…開口部、 67a〜67c…固定部、 70…空洞部、 71…非空洞部、 110…半導体回路部、 111…半導体基板、 111a…主面、 111b…素子領域、 112…トランジスタ、 112D…ドレイン、 112G…ゲート、 112I…素子分離絶縁層、 112M…半導体層、 112S…ソース、 113…処理回路、 114a、114b…層間絶縁膜、 114c〜114e…接続ピラー、 114f、114g…配線部、 114h、114i…層間絶縁膜、 114j、114k…接続ピラー、 114l…犠牲層、 115…アンテナ、 116…電気配線、 117…送信回路、 117a…ADコンバータ、 117b…マンチェスター符号化部、117c…切替部、 117d…タイミングコントローラ、 117e…データ訂正部、 117f…同期部、 117g…判定部、 117h…電圧制御発振器、 117r…受信回路、 118…受信部、 118a…記憶部、 118b…中央演算部、 118d…電子機器、 120〜124…検知部、 130…圧力トランスデュース部、 131…圧力トランスデュース空洞部、 131w…直径、 132…センサ保護部、 133…圧力トランスデュース材料、 310、311、320、330…歪検知装置、L1…幅、 Lx、Ly…長さ、 Lz…厚さ、 Lz70…高さ、 t130…厚さ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1st magnetic layer, 10a ... Magnetic laminated film, 10b ... High magnetostrictive magnetic film, 20 ... 2nd magnetic layer, 30 ... Intermediate layer, 41 ... Buffer layer, 42 ... Antiferromagnetic layer, 43 ... Magnetic layer, 44 ... Ru layer, 45 ... cap layer, 50 ... strain detecting element part, 50f ... multilayer film, 50s ... strain resistance changing part, 51 ... first electrode, 52 ... second electrode, 54a, 54b ... insulating layer, 55a, 55b DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Bias layer 60 ... Movable beam 61 ... 1st wiring layer 61b ... Diaphragm part 61bf ... Insulating film 61c ... 1st embedded wiring 61f ... Conductive layer 61fa ... Connection pillar 62 ... 2nd wiring layer, 62c ... second embedded wiring, 62f ... conductive layer, 62fa, 62fb ... connection pillar, 63 ... fixed part, 64 ... movable part, 64h ... hole, 65 ... insulating layer, 65f ... insulating film, 6 ... Insulating layer, 66f ... Insulating film, 66o, 66p ... Opening, 67a-67c ... Fixed part, 70 ... Hollow part, 71 ... Non-hollow part, 110 ... Semiconductor circuit part, 111 ... Semiconductor substrate, 111a ... Main surface, 111b ... element region 112 ... transistor 112D ... drain 112G ... gate 112I ... element isolation insulating layer 112M ... semiconductor layer 112S ... source 113 ... processing circuit 114a, 114b ... interlayer insulating film 114c-114e ... Connection pillar, 114f, 114g ... wiring section, 114h, 114i ... interlayer insulation film, 114j, 114k ... connection pillar, 114l ... sacrificial layer, 115 ... antenna, 116 ... electrical wiring, 117 ... transmission circuit, 117a ... AD converter, 117b ... Manchester encoding section, 117c ... switching section 117d: Timing controller, 117e: Data correction unit, 117f: Synchronization unit, 117g ... Determination unit, 117h ... Voltage controlled oscillator, 117r ... Reception circuit, 118 ... Reception unit, 118a ... Storage unit, 118b ... Central processing unit, 118d ... Electronic equipment, 120 to 124 ... detection unit, 130 ... pressure transducer, 131 ... pressure transducer cavity, 131w ... diameter, 132 ... sensor protector, 133 ... pressure transducer material, 310, 311, 320, 330 ... Strain detector, L1 ... width, Lx, Ly ... length, Lz ... thickness, Lz70 ... height, t130 ... thickness

Claims (9)

半導体基板と、前記半導体基板の主面上に設けられたトランジスタと、を有する半導体回路部と、
前記半導体回路部の上に設けられた検知部であって、
前記検知部は、前記トランジスタの上方に設けられた空洞部と、前記主面に対して平行な平面内で前記空洞部と並置された非空洞部と、を有し、
前記検知部は、
前記非空洞部に固定された固定部分と、
前記固定部分から前記空洞部に延び前記トランジスタと離間し前記トランジスタとの間の距離が可変の可動部分と、
を有する可動梁と、
前記可動部分に設けられ、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中間層と、前記第1磁性層に並置され前記第1磁性層にバイアス磁界を印加する第1バイアス層と、を含む歪検知素子部と、
前記非空洞部に設けられ前記主面に対して交差する部分を含み、前記第1磁性層と前記半導体回路部とを電気的に接続する第1配線と、
前記非空洞部に設けられ前記主面に対して交差する部分を含み、前記第2磁性層と前記半導体回路部とを電気的に接続する第2配線と、
を含む、前記検知部と
を備えた歪検知装置。
A semiconductor circuit unit having a semiconductor substrate and a transistor provided on the main surface of the semiconductor substrate;
A detection unit provided on the semiconductor circuit unit,
The detection unit includes a cavity provided above the transistor, and a non-cavity juxtaposed with the cavity in a plane parallel to the main surface,
The detector is
A fixed portion fixed to the non-cavity,
A movable part extending from the fixed part to the cavity and spaced apart from the transistor and having a variable distance between the transistors;
A movable beam having
Provided on the movable portion, a first magnetic layer, a second magnetic layer, an intermediate layer of non-magnetic disposed between said first magnetic layer and the second magnetic layer, the first magnetic layer A strain sensing element unit including a first bias layer juxtaposed to apply a bias magnetic field to the first magnetic layer ;
A first wiring that includes a portion that is provided in the non-hollow portion and intersects the main surface, and electrically connects the first magnetic layer and the semiconductor circuit portion;
A second wiring that includes a portion that is provided in the non-hollow portion and intersects the main surface, and electrically connects the second magnetic layer and the semiconductor circuit portion;
A strain detection device comprising the detection unit.
前記可動部分の前記トランジスタとの前記距離の変化に応じて、前記第1磁性層の磁化方向が変化し、前記磁化方向の変化に伴って前記歪検知素子部の電気抵抗が変化する請求項1記載の歪検知装置。 2. The magnetization direction of the first magnetic layer changes in accordance with a change in the distance of the movable part from the transistor, and the electrical resistance of the strain sensing element unit changes in accordance with the change in the magnetization direction. The strain detection apparatus described. 前記歪検知素子部は、前記可動部分に設けられ前記第1磁性層にバイアス磁界を印加する第2バイアス層をさらに含み、前記第1バイアス層と前記第2バイアス層との間に前記第1磁性層、前記第2磁性層及び前記中間層が配置され、
前記第1バイアス層から前記第2バイアス層に向かう方向は、前記歪検知素子部が設けられている前記可動部分の縁部に沿っている、請求項1または2に記載の歪検知装置。
The strain sensing element unit further includes a second bias layer that is provided in the movable part and applies a bias magnetic field to the first magnetic layer, and the first bias layer is interposed between the first bias layer and the second bias layer. A magnetic layer, the second magnetic layer and the intermediate layer are disposed;
The strain detection device according to claim 1, wherein a direction from the first bias layer toward the second bias layer is along an edge of the movable part in which the strain detection element unit is provided.
前記第1磁性層の磁歪定数は、10−5以上である請求項1〜3のいずれか1つに記載の歪検知装置。 The strain detection apparatus according to claim 1, wherein a magnetostriction constant of the first magnetic layer is 10 −5 or more. 前記可動部分は、前記可動部分を貫通する孔を有する請求項1〜4のいずれか1つに記載の歪検知装置。   The strain detection apparatus according to claim 1, wherein the movable part has a hole penetrating the movable part. 前記可動部分と前記トランジスタと間の距離は、1マイクロメートル以上10マイクロメートル以下の範囲で変化する請求項1〜5のいずれか1つに記載の歪検知装置。   The strain detection apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a distance between the movable part and the transistor changes in a range of 1 micrometer or more and 10 micrometers or less. 前記固定部分から前記可動部分に向かう第1方向に沿った前記可動部分の長さは、10マイクロメートル以上500マイクロメートル以下である請求項1〜6のいずれか1つに記載の歪検知装置。   The strain detection apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a length of the movable part along a first direction from the fixed part toward the movable part is not less than 10 micrometers and not more than 500 micrometers. 前記半導体回路部は、歪検知素子部に流れる電流に基づく信号を処理する処理回路を含む請求項1〜7のいずれか1つに記載の歪検知装置。   The strain detection apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor circuit unit includes a processing circuit that processes a signal based on a current flowing through the strain detection element unit. 前記半導体回路部は、歪検知素子部に流れる電気信号に基づくデータを無線で送信する送信回路を含む請求項1〜8のいずれか1つに記載の歪検知装置。   The strain detection device according to claim 1, wherein the semiconductor circuit unit includes a transmission circuit that wirelessly transmits data based on an electrical signal flowing through the strain detection element unit.
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