JP6196557B2 - 圧力センサ、マイクロフォン、加速度センサ及び圧力センサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、圧力センサ、マイクロフォン、加速度センサ及び圧力センサの製造方法に関する。

例えば、ダイアフラム上に複数の歪みセンサが設けられた圧力センサがある。圧力センサにおいて、高感度化が望まれる。

特開２０１２−２０４４７９号公報

本発明の実施形態は、高感度の圧力センサ、マイクロフォン、加速度センサ及び圧力センサの製造方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、トランスデュース薄膜と、第１歪検知素子と第２歪検知素子と、を含む圧力センサが提供される。前記トランスデュース薄膜は、第１面を有し可撓性である。前記第１歪検知素子は、前記第１面上に設けられる。前記第２歪検知素子は、前記第１面上に設けられ前記第１歪検知素子と離間する。前記第１歪検知素子は、磁化の方向が可変の第１磁性層と、第１濃度で酸素を含む第１膜と、磁化の方向が固定された第２磁性層と、第１中間層と、を含む。前記第２磁性層は、前記第１磁性層と前記第１膜との間に設けられる。前記第１中間層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられる。前記第２歪検知素子は、磁化の方向が可変の第３磁性層と、酸素濃度が前記第１濃度とは異なる第２膜と、磁化の方向が固定された第４磁性層と、第２中間層と、を含む。前記第４磁性層は、前記第３磁性層と前記第２膜との間に設けられる。前記第２中間層は、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられる。前記第２磁性層の前記磁化の前記方向は、前記第４磁性層の前記磁化の前記方向と異なる。
本発明の別の実施形態によれば、基部と、錘部と、接続部と、第１歪検知素子と、第２歪検知素子と、を含む加速度センサが提供される。前記接続部は、前記錘部と前記基部とを接続し、前記錘部の前記基部に対する相対的な位置の変化に応じて変形可能である。前記第１歪検知素子は、前記接続部の第１部分上に設けられる。前記第２歪検知素子は、前記接続部の第１部分と離間した第２部分上に設けられる。前記第１歪検知素子は、磁化の方向が可変の第１磁性層と、第１濃度で酸素を含む第１膜と、磁化の方向が固定された第２磁性層と、第１中間層と、を含む。前記第２磁性層は、前記第１磁性層と前記第１膜との間に設けられる。前記第１中間層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられる。前記第２歪検知素子は、磁化の方向が可変の第３磁性層と、酸素濃度が前記第１濃度とは異なる第２膜と、磁化の方向が固定された第４磁性層と、第２中間層と、を含む。前記第４磁性層は、前記第３磁性層と前記第２膜との間に設けられる。前記第２中間層は、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられる。前記第２磁性層の前記磁化の前記方向は、前記第４磁性層の前記磁化の前記方向と異なる。
本発明の別の実施形態によれば、第１面を有する可撓性のトランスデュース薄膜と、前記第１面上に設けられた第１歪検知素子と、前記第１面上に設けられ前記第１歪検知素子と離間する第２歪検知素子と、を含む圧力センサの製造方法が提供される。前記第１歪検知素子は、磁化の方向が可変の第１磁性層と、第１膜と、磁化の方向が固定された第２磁性層と、第１中間層と、を含む。前記第２磁性層は、前記第１磁性層と前記第１膜との間に設けられる。前記第１中間層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられる。前記第２歪検知素子は、磁化の方向が可変の第３磁性層と、第２膜と、磁化の方向が固定された第４磁性層と、第２中間層と、を含む。前記第４磁性層は、前記第３磁性層と前記第２膜との間に設けられる。前記第２中間層は、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられる。前記製造方法は、前記第１膜となる第１酸化物膜を形成する第１酸化工程を含み、前記第２磁性層の前記磁化の前記方向を前記第４磁性層の前記磁化の前記方向と異ならせる。
本発明の別の実施形態によれば、第１面を有する可撓性のトランスデュース薄膜と、前記第１面上に設けられた第１歪検知素子と、前記第１面上に設けられ前記第１歪検知素子と離間する第２歪検知素子と、を含む圧力センサの製造方法が提供される。前記第１歪検知素子は、磁化の方向が可変の第１磁性層と、第１膜と、磁化の方向が固定された第２磁性層と、第１中間層と、を含む。前記第２磁性層は、前記第１磁性層と前記第１膜との間に設けられる。前記第１中間層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられる。前記第２歪検知素子は、磁化の方向が可変の第３磁性層と、第２膜と、磁化の方向が固定された第４磁性層と、第２中間層と、を含む。前記第４磁性層は、前記第３磁性層と前記第２膜との間に設けられる。前記第２中間層は、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられる。前記製造方法は、前記第１膜となる第１酸化物膜を形成する第１酸化工程と、前記第２膜となる第２酸化物膜を形成する第２酸化工程と、を含む。前記第１酸化工程における酸化量は、前記第２酸化工程における酸化量とは異なる。前記製造方法は、前記第２磁性層の前記磁化の前記方向を前記第４磁性層の前記磁化の前記方向と異ならせる。

第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式的斜視図である。 第１の実施形態に係る圧力センサの一部を示す模式的平面図である。 図３（ａ）〜図３（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部の構成を示す模式的平面図である。 第１の実施形態に係る圧力センサの一部を示す模式的斜視図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの動作を示す模式的斜視図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部を示す模式的斜視図である。 図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部を示す模式的斜視図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの動作を示す模式図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの動作を示す模式図である。 参考例の圧力センサを示す模式図である。 第１の実施形態に係る別の圧力センサを示す模式図である。 第１の実施形態に係る別の圧力センサを示す模式図である。 第１の実施形態に係る別の圧力センサを示す模式図である。 第１の実施形態に係る別の圧力センサを示す模式図である。 第１の実施形態に係る別の圧力センサを示す模式図である。 第２の実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す模式図である。 第２の実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す模式図である。 第３の実施形態に係るマイクロフォンを示す模式図である。 第４の実施形態に係る加速度センサを示す模式的斜視図である。 第４の実施形態に係る加速度センサを示す模式的平面図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的斜視図である。
図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。
図２は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式的平面図である。

図１に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１０は、基体７１ａと、センサ部７２と、を備える。
センサ部７２は、基体７１ａの上に設けられる。センサ部７２は、トランスデュース薄膜６４と、固定部６７と、第１歪検知素子５０Ａと、第２歪検知素子５０Ｂと、を含む。トランスデュース薄膜６４は、膜面６４ａ（第１面）を有する。トランスデュース薄膜６４は、可撓性である。トランスデュース薄膜６４は、外部から圧力が印加されたときに撓み、その上に形成された歪検知素子５０に歪としてトランスデュースする機能を有する。外部圧力は、圧力そのものもあれば、音波または超音波などによる圧力も含む。音波または超音波などの場合は、圧力センサは、マイクロフォンとして機能することになる。

トランスデュース薄膜６４となる薄膜は、外部圧力によって撓む部分よりも外側に連続して形成されている場合もある。本明細書においては、固定端によって囲まれ、膜厚がある一定の厚さで固定端よりも薄く、外部圧力によって撓むようになっている部位を、トランスデュース薄膜と呼ぶ。

固定部６７は、トランスデュース薄膜６４の縁部６４ｅｇと接続される。固定部６７は、縁部６４ｅｇを基体７１ａに固定する。第１歪検知素子５０Ａ及び第２歪検知素子５０Ｂは、膜面６４ａ上に設けられる。第１歪検知素子５０Ａ及び第２歪検知素子５０Ｂの構成については、後述する。

基体７１ａには、空洞部７０が形成されている。基体７１ａにおける空洞部７０以外の部分が非空洞部７１に対応する。非空洞部７１は、空洞部７０と並置される。

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、トランスデュース薄膜６４が撓むことができるように、変形可能な物質が配置されていても良い。

トランスデュース薄膜６４に外部から圧力（音、超音波等を含む）が印加されたときに、トランスデュース薄膜６４が撓む。これに伴い、トランスデュース薄膜６４の上に配置された歪センサ（センサ部７２）に歪が発生する。このように、トランスデュース薄膜６４は、圧力の信号をセンサ部７２に伝達（トランスデュース）し、センサ部７２において、圧力の信号が歪の信号に変換される。

トランスデュース薄膜６４は、空洞部７０の上方に配置され、固定部６７により、トランスデュース薄膜６４は、基体７１ａに固定される。

ここで、膜面６４ａに対して平行な面をＸ−Ｙ平面とする。膜面６４ａが平面で得ない場合は、膜面６４ａの縁部６４ｅｇを含む平面を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。

図１及び図２に表したように、圧力センサ３１０において、基体７１ａ、トランスデュース薄膜６４、固定部６７（固定部６７ａ〜６７ｄ）、第１歪検知素子５０Ａ、第２歪検知素子５０Ｂ、第１配線５７及び第２配線５８が設けられている。この例では、複数の歪検知素子５０（歪検知素子５０ａ〜５０ｄ）が設けられている。第１歪検知素子５０Ａ及び第２歪検知素子５０Ｂは、複数の歪検知素子５０のうちのいずれかである。例えば、第１歪検知素子５０Ａとして、歪検知素子５０ａが用いられる。例えば、第２歪検知素子５０Ｂとして、歪検知素子５０ｂが用いられる。また、複数の歪検知素子５０のそれぞれは、トランスデュース薄膜６４の膜面６４ａの重心６４ｂの位置とは異なる位置に配置されている。例えば、複数の歪検知素子５０のそれぞれは、重心６４ｂを中心とした円周上に配置される。例えば、複数の歪検知素子５０のそれぞれは、重心６４ｂの位置から等距離の位置に配置される。すなわち、この例では、重心６４ｂと第１歪検知素子５０Ａとの間の距離は、重心６４ｂと第２歪検知素子５０Ｂとの間の距離と実質的に同じである。例えば、重心６４ｂと第１歪検知素子５０Ａとの間の距離は、重心６４ｂと第２歪検知素子５０Ｂとの間の距離の０．８倍以上１．２倍以下ある。ただし、実施形態において、複数の歪検知素子５０のそれぞれの配置は、適宜変更可能である。

この例では、第１歪検知素子５０Ａと、膜面６４ａの重心６４ｂと、を通る直線は、Ｙ軸方向に沿う。この例では、第２歪検知素子５０Ｂと、重心６４ｂと、を通る直線は、Ｘ軸方向に沿う。すなわち、この例では、重心６４ｂから第１歪検知素子５０Ａへ向かう方向は、重心６４ｂから第２歪検知素子５０Ｂへ向かう方向と交差する。この例では、重心６４ｂから第１歪検知素子５０Ａへ向かう方向は、重心６４ｂから第２歪検知素子５０Ｂへ向かう方向に対して垂直である。
例えば、第１歪検知素子５０Ａと重心６４ｂとを通る直線は、歪検知素子５０ｃを通る。例えば、第２歪検知素子５０Ｂと重心６４ｂとを通る直線は、歪検知素子５０ｄを通る。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式的平面図である。
これらの図は、トランスデュース薄膜６４の膜面６４ａの形状を例示している。
図３（ａ）〜図３（ｄ）に表したように、トランスデュース薄膜６４の膜面６４ａ（撓む部分）の形状は、円形、扁平円（楕円も含む）、正方形または長方形などである。このような場合には、膜面６４ａの重心は、それぞれ、円の中心、楕円の中心、正方形の対角線の中心、または、長方形の対角線の中心となる。

トランスデュース薄膜６４は、例えば、絶縁層で形成される。または、トランスデュース薄膜６４は、例えば、金属材料で形成される。トランスデュース薄膜６４は、例えば、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどを含む。トランスデュース薄膜６４の厚さは、例えば、２００ｎｍ以上３μｍ以下である。好ましくは、３００ｎｍ以上１．５μｍ以下である。トランスデュース薄膜６４の直径は、例えば、１μｍ以上６００μｍ以下である。より好ましくは、６０μｍ以上、６００μｍ以下である。トランスデュース薄膜６４は、例えば、膜面６４ａに対して垂直なＺ軸方向に可撓である。

この例では、固定部６７は、固定部６７ａ〜６７ｄを含む。
図２に表したように、この例では、固定部６７ａ及び６７ｃは、直線６４ｃと、トランスデュース薄膜６４の縁部６４ｅｇと、の交点に配置されている。直線６４ｃは、トランスデュース薄膜６４の膜面６４ａの重心６４ｂを通り、Ｙ軸方向に対して平行である。固定部６７ｂ及び固定部６７ｄは、直線６４ｄと、トランスデュース薄膜６４の縁部６４ｅｇと、の交点に配置されている。直線６４ｄは、トランスデュース薄膜６４の膜面６４ａの重心６４ｂを通り、Ｘ軸方向に対して平行である。固定部６７ａ〜６７ｄは、トランスデュース薄膜６４を非空洞部７１（基体７１ａ）に固定している。
固定部６７ａ〜６７ｄには、例えば、基板材料の一部であるシリコンや、基板材料の上に成膜されたトランスデュース薄膜と同じ材料などを含む。固定部６７ａ〜６７ｄは、外部圧力が印加されたときにも撓みにくいように、トランスデュース薄膜６４よりも厚い膜厚で形成された部分である。

歪検知素子５０ａ〜５０ｄのそれぞれの一端は、第１配線５７に接続されている。歪検知素子５０ａ〜５０ｄのそれぞれの他端は、第２配線５８に接続されている。

第１配線５７及び第２配線５８は、固定部６７の上、または、固定部６７の内部を通って、歪検知素子５０から基体７１ａに向けて延在する。

図４は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
図４は、歪検知素子５０の構成の例を示している。図４に示したように、歪抵抗変化部５０ｓ（歪検知素子５０、及び、第１歪検知素子５０Ａ）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（第１中間層）と、を含む。中間層３０は、非磁性層である。複数の歪検知素子５０のそれぞれの構成も、上記と同様である。第１磁性層１０の磁化の方向は、可変である。第１磁性層１０は、磁化自由層である。第２磁性層２０の磁化の方向は、実質的に固定されている。第２磁性層２０は、磁化固定層である。

例えば、第２歪検知素子５０Ｂは、第３磁性層１０Ｂと、第４磁性層２０Ｂと、第３磁性層１０Ｂと第４磁性層２０Ｂとの間に設けられた非磁性の第２中間層３０Ｂと、を含む。第３磁性層１０Ｂの構成は、第１磁性層１０の構成と同様である。後述するように、第４磁性層２０Ｂの磁化の向きは、第２磁性層２０の磁化の向きとは異なる。これ以外は、第４磁性層２０Ｂの構成は、第２磁性層２０の構成と同様である。第２中間層３０Ｂの構成は、第１中間層３０の構成と同様である。第３磁性層１０Ｂの磁化の方向は、可変である。第３磁性層１０Ｂは、磁化自由層である。第４磁性層２０Ｂの磁化の方向は、実質的に固定されている。第４磁性層２０Ｂは、磁化固定層である。

第３磁性層１０Ｂ、第４磁性層２０Ｂ及び第２中間層３０Ｂには、以下に説明する第１磁性層１０、第２磁性層２０及び中間層３０と同様の構成を適用できる。
歪検知素子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。「ＭＲ効果」は、磁性体を有する積層膜において、外部磁界が印加されたときに、磁性体の磁化の変化によって積層膜の電気抵抗の値が変化する現象である。ＭＲ効果は、例えば、ＧＭＲ（Giant magnetoresistance）効果、または、ＴＭＲ(Tunneling magnetoresistance)効果などを含む。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。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの動作を例示する模式的斜視図である。
これらの図は、歪検知素子５０の状態を例示している。これらの図は、歪検知素子５０における磁化方向と、引っ張り応力の方向と、の関係を例示している。

図５（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。

図５（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、トランスデュース薄膜６４の変形により、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。

この図には、第２磁性層２０（磁化固定層）の磁化方向が一例として図示されており、磁化方向は、この図に示した方向でなくても良い。

逆磁歪効果においては、強磁性体の磁歪定数の符号によって磁化の容易軸が変化する。大きな逆磁歪効果を示す多くの材料は、磁歪定数が正の符号を持つ。磁歪定数が正の符号である場合には、上述のように引っ張り応力が加わる方向が磁化容易軸となる。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。

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。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５（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）の磁化方向が一例として図示されており、磁化方向は、この図に示した方向でなくても良い。

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。

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。

例えば、第２磁性層２０は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれかを含む。例えば、第２磁性層２０には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉやそれらの合金材料が用いられる。また、第２磁性層２０には、上記の材料に添加元素を加えた材料などが用いられる。第２磁性層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。

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_２Ｏ_３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１ｎｍ以上３ｎｍ以下である。

第１磁性層１０には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれか、または、少なくともこれらを含む合金材料が用いられる。上記の材料に添加元素を加えた材料が用いられる。

第１磁性層１０には、磁歪が大きい材料が用いられる。具体的には、磁歪の絶対値が、１０^−５よりも大きい材料が用いられる。これにより、歪に対して、磁化が敏感に変化する。第１磁性層１０には、正の磁歪を有する材料を用いても良く、負の磁歪を有する材料を用いても良い。

第１磁性層１０は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれかを含む。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_３Ｏ_４、（ＦｅＣｏ）_３Ｏ_４）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。

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_３Ｏ_４、（ＦｅＣｏ）_３Ｏ_４）など）等から選択される材料の層である。

例えば、中間層３０が金属の場合は、ＧＭＲ効果が発現する。中間層３０が絶縁体の場合は、ＴＭＲ効果が発現する。例えば、歪検知素子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。

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効果が用いられる。

このように、本実施形態においては、歪検知素子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の磁化方向が変化する。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５０は、圧力センサとして機能する。

歪検知素子５０では、磁性層のスピンが用いられる。歪検知素子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５０は、例えば、正方形のサイズで考えると、一辺の長さが１０ｎｍ×１０ｎｍ〜２０ｎｍ×２０ｎｍ以上のサイズを有していれば良い。

歪検知素子５０の面積は、圧力によって撓むトランスデュース薄膜６４の面積よりも十分に小さくする。ここで、トランスデュース薄膜とは、前述したように固定端によって囲まれ、膜厚がある一定の厚さで固定端よりも薄くなって外部圧力によって撓むようになっている部位である。具体的には、歪検知素子５０の面積は、トランスデュース薄膜６４の基板面内の面積の１／５以下である。一般的には、トランスデュース薄膜６４のサイズは、上述のように６０μｍ以上、６００μｍ以下程度である。トランスデュース薄膜６４の直径が６０μｍ程度と小さい場合には、歪検知素子５０の一辺の長さは、例えば、１２μｍ以下である。トランスデュース薄膜の直径が６００μｍのときには、歪検知素子５０の一辺の長さは、１２０μｍ以下である。この値が、例えば、歪検知素子５０のサイズの上限となる。

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

例えば、歪検知素子５０のＸ軸方向に沿った長さは、２０ｎｍ以上１０μｍ以下である。歪検知素子５０のＸ軸方向に沿った長さは、２００ｎｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。

例えば、歪検知素子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５０のＹ軸方向に沿った長さは、２００ｎｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。

例えば、歪検知素子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。

歪検知素子５０のＸ軸方向に沿った長さは、歪検知素子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５０のＸ軸方向に沿った長さが、歪検知素子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。

歪検知素子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。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
図６（ａ）に表したように、歪検知素子５０（第１歪検知素子５０Ａ）は、例えば、第１電極５１（第１電極５１ａ）と、第２電極５２（第２電極５２ａ）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（歪抵抗変化部５０ｓａ）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と第２電極５２との間に第１磁性層１０が設けられる。第１電極５１と第１磁性層１０との間に第２磁性層２０が設けられる。第１磁性層１０と第２磁性層２０との間に中間層３０（第１中間層）が設けられる。
第１電極５１と第２磁性層２０との間にバッファ層４１（第１バッファ層４１ａ）が設けられる。バッファ層４１と第２磁性層２０との間に反強磁性層４２（第１反強磁性層４２ａ）が設けられる。反強磁性層４２と第２磁性層２０との間に強磁性層４３（第１強磁性層４３ａ）が設けられる。強磁性層４３と第２磁性層２０との間に膜４４（第１膜４４ａ）が設けられる。第１磁性層１０と第２電極５２との間にキャップ層４５（第１キャップ層４５ａ）が設けられる。

すなわち、第１歪検知素子５０Ａは、第１面上に設けられ、第１磁性層１０と、第２磁性層２０と、第１中間層３０と、第１膜４４ａと、第１強磁性層４３ａと、第１反強磁性層４２ａを含む。第２磁性層２０は、第１磁性層１０と第１膜４４ａとの間に設けられる。第１膜４４ａは、第２磁性層２０と第１強磁性層４３ａとの間に設けられる。第１強磁性層４３ａは、第２磁性層２０と第１反強磁性層４２ａとの間に設けられる。

図６（ｂ）に表したように、歪検知素子５０（第２歪検知素子５０Ｂ）は、例えば、第１電極５１（第１電極５１ｂ）と、第２電極５２（第２電極５２ｂ）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（歪抵抗変化部５０ｓｂ）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と第２電極５２との間に第３磁性層１０Ｂが設けられる。第１電極５１と第３磁性層１０Ｂとの間に第４磁性層２０Ｂが設けられる。第３磁性層１０Ｂと第４磁性層２０Ｂとの間に第２中間層３０Ｂが設けられる。第１電極５１と第４磁性層２０Ｂとの間にバッファ層４１（第２バッファ層４１ｂ）が設けられる。バッファ層４１と第４磁性層２０Ｂとの間に反強磁性層４２（第２反強磁性層４２ｂ）が設けられる。反強磁性層４２と第４磁性層２０Ｂとの間に強磁性層４３（第２強磁性層４３ｂ）が設けられる。強磁性層４３と第４磁性層２０Ｂとの間に膜４４（第２膜４４ｂ）が設けられる。第１磁性層１０と第２電極５２との間にキャップ層４５（第２キャップ層４５ｂ）が設けられる。
すなわち、第２歪検知素子５０Ｂは、第１面上に設けられ、第１歪検知素子５０Ａと離間する。第２歪検知素子５０Ｂは、第３磁性層１０Ｂと、第４磁性層２０Ｂと、第２中間層３０Ｂと、第２膜４４ｂと、第２強磁性層４３ｂと、第２反強磁性層４２ｂと、を含む。第４磁性層２０Ｂは、第３磁性層１０Ｂと第２膜４４ｂとの間に設けられる。第２膜４４ｂは、第４磁性層２０Ｂと第２強磁性層４３ｂとの間に設けられる。第２強磁性層４３ｂは、第４磁性層２０Ｂと第２反強磁性層４２ｂとの間に設けられる。

バッファ層４１は、シード層を兼ねる場合もある。バッファ層４１の厚さは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。バッファ層４１には、例えば、Ｔａ及びＴｉの少なくともいずれかを含むアモルファス層、または、Ｒｕ及びＮｉＦｅの少なくともいずれかを含む層、が用いられる。これらの積層膜を用いてもよい。Ｒｕ及びＮｉＦｅの少なくともいずれかを含む層は、例えば、結晶配向促進のためのシード層となる。

反強磁性層４２の厚さは、例えば、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。強磁性層４３の厚さは例えば、２ｎｍ以上６ｎｍ以下である。第２磁性層２０の厚さは、例えば、２ｎｍ以上５ｎｍ以下である。中間層３０の厚さは、例えば１ｎｍ以上３ｎｍ以下である。第１磁性層１０の厚さは、例えば２ｎｍ以上５ｎｍ以下である。キャップ層４５の厚さは、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。

第１磁性層１０には、例えば、磁性積層膜が用いられる。第１磁性層１０は、ＭＲ変化率を大きくするための磁性積層膜１０ｐ（例えば厚さ１ｎｍ以上３ｎｍ以下。例えばＣｏＦｅを含む合金やＣｏＦｅなどが用いられる）と、磁性積層膜１０ｐとキャップ層４５との間に設けられた高磁歪磁性膜１０ｑ（例えば１ｎｍ以上５ｎｍ以下）と、を含む。

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５０は、アルミ酸化物（例えばＡｌ_２Ｏ_３）やシリコン酸化物（例えばＳｉＯ_２）等の絶縁体で覆われ、周囲にリーク電流が流れないようにされている。

反強磁性層４２（第１反強磁性層４２ａ及び第２反強磁性層４２ｂ）には、例えば、ＰｔＭｎまたは、ＩｒＭｎが用いられる。反強磁性層４２の厚さは、例えば、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。

強磁性層４３（第１強磁性層４３ａ及び第２強磁性層４３ｂ）には、例えば、ＣｏＦｅが用いられる。強磁性層４３厚さは、例えば、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である。強磁性層４３は、例えば、磁化固定層である。反強磁性層４２の磁化の方向は、例えば、強磁性層４３の磁化の方向に沿っている。

第１膜４４ａ及び第２膜４４ｂのそれぞれは、例えば、ＮＯＬ（Nano_Oxide Layer）である。第１膜４４ａ及び第２膜４４ｂのそれぞれの厚さは、例えば、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である。

図６（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部の別の構成を例示している。 図６（ｃ）に示したように、歪検知素子５０は、バイアス層５５ａ及び５５ｂ（ハードバイアス層）を含んでもよい。バイアス層５５ａ及び５５ｂは、歪抵抗変化部５０ｓに対向して設けられる。

バイアス層５５ａ及び５５ｂは、第２磁性層２０に並置される。バイアス層５５ａ及び５５ｂの間に、歪抵抗変化部５０ｓが配置される。バイアス層５５ａと歪抵抗変化部５０ｓとの間に絶縁層５４ａが設けられる。バイアス層５５ｂと歪抵抗変化部５０ｓとの間に絶縁層５４ｂが設けられる。

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

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

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

図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部を例示する模式的斜視図である。
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、膜４４（第１膜４４ａ）の酸化強度と第２磁性層２０の磁化の向きとの関係を例示している。
第２磁性層２０の磁化の方向は、第１膜４４ａ（ＮＯＬ）の酸化強度によって変化する。第４磁性層２０Ｂの磁化の方向は、第２膜４４ｂ（ＮＯＬ）の酸化強度によって変化する。

図７（ａ）は、第１膜４４ａ（ＮＯＬ）の酸化強度が０Ｌ（ラングミュア）よりも高く４００Ｌ以下の場合を例示している。
図７（ａ）に表したように、第２磁性層２０の磁化の方向は、強磁性層４３の磁化の方向に沿う。例えば、第２磁性層２０の磁化の方向と、強磁性層４３の磁化の方向と、の間の角度は、１０度以下である。

１Ｌは、酸化強度に関する単位である。１Ｌは、１×１０^−６Ｔｏｒｒの酸素分圧の雰囲気に１秒の時間曝露して形成される量に対応する。

図７（ｂ）は、第１膜４４ａ（ＮＯＬ）の酸化強度が６００Ｌ以上８００Ｌ以下の場合を例示している。
図７（ｂ）に表したように、第２磁性層２０の磁化の方向と、強磁性層４３の磁化の方向と、の間の角度は、例えば、６０度程度（例えば、５０度以上７０度以下）である。

図７（ｃ）は、第１膜４４ａ（ＮＯＬ）の酸化強度が８００Ｌよりも高い場合（３０００Ｌ以下の場合）を例示している。
図７（ｃ）に表したように、第２磁性層２０の磁化の方向と、強磁性層４３の磁化の方向と、の間の角度は、例えば、９０度程度（例えば、８０度以上１００度以下）となる。

第２歪検知素子５０Ｂの第４磁性層２０Ｂにおける磁化の方向も同様に、酸化強度によって変化する。このように膜４４の酸化強度を変えることで、第２磁性層２０の磁化の方向と、第４磁性層２０Ｂの磁化の方向と、を変えることができる。

例えば、第１歪検知素子５０Ａの第１膜４４ａにおける酸素濃度は、第１濃度である。例えば、第２歪検知素子５０Ｂの第２膜４４ｂにおける酸素濃度は、第２濃度である。第２濃度は、第１濃度とは異なる。実施形態は、第１膜４４ａ及び第２膜４４ｂのいずれかが、実質的に酸素を含まない場合も含む。

例えば、第１膜４４ａは、第１価数の第１金属元素と、酸素と、を含む。第２膜４４ｂは、第１価数とは異なる第２価数の第１金属元素と、酸素と、を含む。第１金属元素は、例えば、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）及びマンガン（Ｍｎ）の少なくともいずれかである。

例えば、第１膜４４ａは、ＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４、α‐Ｆｅ_２Ｏ_３、及び、γ‐Ｆｅ_２Ｏ_３のいずれか１つを含み、第２膜４４ｂは、ＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４、α‐Ｆｅ_２Ｏ_３、及び、γ‐Ｆｅ_２Ｏ_３の、上記のいずれか１つとは異なるいずれか１つを含む。

例えば、第１膜４４ａは、ＣｒＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_５、ＣｒＯ_３、及び、ＣｒＯ_５のいずれか１つを含み、第２膜４４ｂは、ＣｒＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｒＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_５、ＣｒＯ_３、及び、ＣｒＯ_５の、上記のいずれか１つとは異なるいずれか１つを含む。

例えば、第１膜４４ａは、ＭｎＯ、及び、ＭｎＯ_２のいずれか１つを含む。第２膜４４ｂは、ＭｎＯ、及び、ＭｎＯ_２の、上記のいずれか１つとは異なるいずれか１つを含む。

本実施形態においては、第１歪検知素子５０Ａに含まれる第１膜４４ａにおける酸化強度は、第２歪検知素子５０Ｂに含まれる第２膜４４ｂにおける酸化強度とは、異なる。これにより、第２磁性層２０の磁化の方向と、第４磁性層２０Ｂの磁化の方向と、を互いに異ならせることができる。

実施形態においては、後述するように、第１膜４４ａを形成する酸化、及び、第２膜４４ｂを形成する酸化、のいずれかを省略しても良い。これにより、第２磁性層２０の磁化の方向と、第４磁性層２０Ｂの磁化の方向と、を互いに異ならせることができる。

例えば、第１膜４４ａにおける酸素濃度は、２０原子パーセント（ａｔｏｍｉｃ％）以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下であり、第２膜４４ｂにおける酸素濃度は、０ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下である。それぞれの層における酸素濃度の値が、入れ替わっても良い。

次に、本実施形態の動作の例について説明する。
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの動作を例示する模式図である。
図８（ａ）は、図２の直線６４ｄで切断したときの模式的断面図である。図８（ｂ）は、圧力センサの動作を例示する模式図である。

図８（ａ）に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１０において、トランスデュース薄膜６４は、空気等の媒体から応力８０を受けて撓む。例えば、膜面６４ａが凸状になるようにトランスデュース薄膜６４が撓むことによって、トランスデュース薄膜６４に応力８１（例えば引っ張り応力）が加わる。この際に、トランスデュース薄膜６４の膜面６４ａ上に設けられた歪検知素子５０にも応力８１が加わり歪みが生じる。これにより、歪検知素子５０において、逆磁歪効果によって、歪量の変化に応じて、歪検知素子５０の一端と他端との間の電気抵抗が変化する。膜面６４ａが凹状になるようにトランスデュース薄膜６４が撓む場合には、トランスデュース薄膜６４に圧縮応力が加わる。

図８（ｂ）に表したように、複数の歪検知素子５０のそれぞれから、上記の応力に応じた信号５０ｓｇを得ることができる。例えば、第１歪検知素子５０Ａから第１信号ｓｇ１が得られる。第２歪検知素子５０Ｂから、第２信号ｓｇ２が得られる。複数の信号５０ｓｇは、処理回路１１３によって処理される。例えば、歪検知素子５０のそれぞれから得られる複数の信号５０ｓｇは、加算処理される。

このとき、各信号を単純に加算するだけでなく、各位置により重みをつけた加算処理などを行う。これにより、応用上好ましい圧力信号を得ることが可能となる。

例えば、実施形態に係る応力センサを、音波を取得する音響マイクや超音波マイクなどに応用することができる。このとき、歪検知素子５０のそれぞれから得られる信号が微弱であった場合においても、複数の歪検知素子５０からの信号を加算処理することで、後段の増幅処理に適した信号を得ることが可能となる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの動作を例示する模式図である。
図９（ａ）は、第１状態ＳＴ１を例示している。図９（ｂ）は、第２状態ＳＴ２を例示している。

第１状態ＳＴ１は、例えば、トランスデュース薄膜６４に外部から圧力が印加されていない状態に対応する。第２状態ＳＴ２は、例えば、外部からＺ軸方向の圧力がトランスデュース薄膜６４に印加された状態に対応する。第２状態ＳＴ２においては、膜面６４ａが凸状になるようにトランスデュース薄膜６４が撓んでいる。

図９（ａ）に表したように、第１歪検知素子５０Ａの第２磁性層２０の磁化の方向（第２層磁化方向２０ａｍ）は、重心６４ｂから第１歪検知素子５０Ａへ向かう方向と交差（例えば、直交）する。例えば、第２層磁化方向２０ａｍは、Ｘ軸方向に沿う。

第２歪検知素子５０Ｂの第４磁性層２０Ｂの磁化の方向（第４層磁化方向２０ｂｍ）は、重心６４ｂから第２歪検知素子５０Ｂへ向かう方向と交差（例えば、直交）する。例えば、第４層磁化方向２０ｂｍは、Ｙ軸方向に沿う。

第２層磁化方向２０ａｍと、第４層磁化方向２０ｂｍとは、交差する。例えば、第２層磁化方向２０ａｍと、第４層磁化方向２０ｂｍとは、直交する。第１歪検知素子５０Ａの第１膜４４ａの酸化強度と、第２歪検知素子５０Ｂの第２膜４４ｂの酸化強度と、を調整する。すなわち、第１膜４４ａにおける酸素濃度と、第２膜４４ｂにおける酸素濃度とを調整する。これにより、第２層磁化方向２０ａｍ及び第４層磁化方向２０ｂｍを、上記のような方向とすることができる。

第１歪検知素子５０Ａの第１磁性層１０の磁化の方向（第１層磁化方向１０ａｍ）は、第２層磁化方向２０ａｍに沿う。この例では、第１層磁化方向１０ａｍと、第２層磁化方向２０ａｍと、の間の角度は、１８０度程度である。

第２歪検知素子５０Ｂの第３磁性層１０Ｂの磁化の方向（第３層磁化方向１０ｂｍ）は、第４層磁化方向２０ｂｍに沿う。この例では、第３層磁化方向１０ｂｍと、第４層磁化方向２０ｂｍと、の間の角度は、１８０度程度である。

第２層磁化方向２０ａｍ及び第４層磁化方向２０ｂｍは、実質的に固定されている。 図９（ｂ）に表したように、第２状態ＳＴ２における第２層磁化方向２０ａｍは、第１状態ＳＴ１における第２磁化方向２０ａｍから、実質的に変化しない。第２状態ＳＴ２における第４層磁化方向２０ｂｍは、第１状態ＳＴ１における第４層磁化方向２０ｂｍから、実質的に変化しない。

第２状態ＳＴ２においては、第１歪検知素子５０Ａ及び第２歪検知素子５０Ｂに、引っ張り応力８１が印加される。第１歪検知素子５０Ａにおける応力８１の方向と、第２歪検知素子５０Ｂにおける応力８１の方向とは、異なる。

第１歪検知素子５０Ａにおける応力８１の方向（第１応力方向８１ａ）は、例えば、重心６４ｂから第１歪検知素子５０Ａへ向かう方向に沿う。第１応力方向８１ａは、第２層磁化方向２０ａｍと交差（例えば、直交）する。
第２状態ＳＴ２における第１層磁化方向１０ａｍは、応力８１によって、第１状態ＳＴ１における第１層磁化方向１０ａｍから変化する。第２状態ＳＴ２における第１層磁化方向１０ａｍは、第１応力方向８１ａに沿う方向に変化する。これにより、第１歪検知素子５０Ａにおいて、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２との間で、電気抵抗が変化する。

第２歪検知素子５０Ｂにおける応力８１の方向（第２応力方向８１ｂ）は、例えば、重心６４ｂから第２歪検知素子５０Ｂへ向かう方向に沿う。第２応力方向８１ｂは、第４層磁化方向２０ｂｍと交差（例えば、直交）する。
第２状態ＳＴ２における第３層磁化方向１０ｂｍは、応力８１によって、第１状態ＳＴ１における第３層磁化方向１０ｂｍから変化する。第２状態ＳＴ２における第３層磁化方向１０ｂｍは、第２応力方向８１ｂに沿う方向に変化する。これにより、第２歪検知素子５０Ｂにおいて、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２との間で、電気抵抗が変化する。

同様に、複数の歪検知素子５０（例えば、歪検知素子５０ｃ及び５０ｄ）においても、第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２との間で、電気抵抗が変化する。複数の歪検知素子５０のそれぞれから信号を得ることができる。例えば、複数の信号を加算することによって、高感度な圧力の検出を実現することができる。

実施形態においては、歪検知素子５０のサイズを小さくすることが容易である。これにより、トランスデュース薄膜６４上に複数の歪検知素子５０を設けることができる。歪検知素子５０の数を増やす。これにより、ＳＮ比が向上する。高感度の圧力センサを提供できる。

図１０は、参考例の圧力センサを例示する模式図である。
図１０に表した参考例の圧力センサ３１９においても、基体７１ａとセンサ部７２とが設けられる。センサ部７２は、トランスデュース薄膜６４と、固定部６７と、第１歪検知素子５０Ａと、第２歪検知素子５０Ｂと、を含む。

圧力センサ３１９においては、第２歪検知素子５０Ｂの第２膜４４ｂにおける酸素濃度と、第１歪検知素子５０Ａの第１膜４４ａにおける酸素濃度とは、同じである。これ以外については、圧力センサ３１９には、圧力センサ３１０について説明した構成を適用することができる。

図１０は、外部からＺ軸方向の圧力がトランスデュース薄膜６４に印加された状態に対応する。膜面６４ａが凸状になるようにトランスデュース薄膜６４が撓んでいる。
圧力センサ３１９においては、第１膜４４ａにおける酸素濃度と第２膜４４ｂにおける酸素濃度とが同じである。このため、第２層磁化方向２０ａｍと第４層磁化方向２０ｂｍは同じである。この例では、第４層磁化方向２０ｂｍは、Ｘ軸方向に沿う。

例えば、外部からの圧力がトランスデュース薄膜６４に印加されない状態においては、第１層磁化方向１０ａｍは、第２層磁化方向２０ａｍに沿う。第３層磁化方向１０ｂｍは、第４層磁化方向２０ｂｍに沿う。第１層磁化方向１０ａｍ及び第３層磁化方向１０ｂｍは、Ｘ軸方向に沿う。

図１０に表したように、外部から圧力が印加された場合には、第１層磁化方向１０ａｍは、第１応力方向８１ａに沿うように変化する。例えば、第１層磁化方向１０ａｍは、Ｙ軸方向に沿うように変化する。これにより、第１歪検知素子５０Ａにおける電気抵抗が変化する。

一方、第２応力方向８１ｂと、第３層磁化方向１０ｂｍとは、例えば、平行である。これにより、外部から圧力が印加されても、第３層磁化方向１０ｂｍの変化は小さい（例えば、変化しない）。第２歪検知素子５０Ｂにおける電気抵抗の変化は小さい（例えば、変化しない）。第２歪検知素子５０Ｂから圧力に対応する信号を得られない場合がある。

これに対して、実施形態に係る圧力センサにおいては、第１膜４４ａにおける酸素濃度と、第２膜４４ｂにおける酸素濃度と、は、異なる。酸素濃度を調整することによって、複数の歪検知素子のそれぞれにおいて、磁化固定層（第２磁性層２０）の磁化の方向は、応力８１の方向と交差する（例えば、直交する）。これにより、複数の歪検知素子のそれぞれにおいて、圧力に対応した信号を、高感度で得ることができる。高感度の圧力センサを提供することができる。

図１１は、第１の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式図である。
圧力センサ３１１においても、基体７１ａとセンサ部７２とが設けられる。センサ部７２は、トランスデュース薄膜６４と、固定部６７と、複数の歪検知素子５０と、を含む。圧力センサ３１１には、圧力センサ３１０について説明した構成を適用することができる。

実施形態においては、複数の歪検知素子５０の数は、任意である（少なくとも２以上である）。図１１に表したように、圧力センサ３１１においては、トランスデュース薄膜６４上に設けられる複数の歪検知素子５０の数は、８である。歪検知素子５０を増やすことによって、圧力センサのＳＮ比を向上させることができる。複数の歪検知素子５０のそれぞれは、例えば、重心６４ｂを中心とした円周上に配置される。例えば、複数の歪検知素子５０のそれぞれは、重心６４ｂの位置から等距離の位置に配置される。

複数の歪検知素子５０のそれぞれにおいて、膜４４の酸素濃度が調整される。これにより、第２磁性層２０の磁化の方向は、重心６４ｂから歪検知素子５０へ向かう方向と交差する（例えば、直交する）。これにより、複数の歪検知素子５０のそれぞれにおいて、高感度で信号を得ることができる。

図１２は、第１の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式図である。
圧力センサ３１２においても、基体７１ａとセンサ部７２とが設けられる。センサ部７２は、トランスデュース薄膜６４と、固定部６７と、複数の歪検知素子５０と、を含む。圧力センサ３１２には、圧力センサ３１０について説明した構成を適用することができる。

図１２に表したように、この例では、固定部６７は、連続的である。例えば、固定部６７ａは、固定部６７ｂと連続している。固定部６７の形状は、例えば、リング状であり、固定部６７は、トランスデュース薄膜６４の縁部６４ｅｇに沿ってトランスデュース薄膜６４を固定する。トランスデュース薄膜６４の縁部６４ｅｇを連続的に固定している。

例えば、固定部６７ａと、固定部６７ｂと、が分断されていると、加わる圧力に対するトランスデュース薄膜６４の変形の程度が大きくなり、検知感度が高くなる。一方、固定部６７が連続的であると、固定部６７の機械的強度が高まる。
また、別の観点として、低周波領域で音圧を検知する場合には、図１または図２に表したように、固定部６７に穴があると（固定部６７が連続的でないと）、そこからトランスデュース薄膜６４の裏側にも音波が回ってしまう場合がある。音圧を正しく検知することができなくなってしまう場合がある。この現象によるセンサ感度の低下をロールオフ現象という。可聴音の低周波数領域をセンシングすることを目的とする場合には、このような固定部６７の穴があることは望ましくない。そこで、図１２のように固定部に穴がない方が、可聴音の音波を検知するマイクには望ましい。

また、図１２においては、固定部６７ａ〜６７ｄと、基体７１ａと、は別領域として描かれているが、これらは、一体となっていてもかまわない。この場合、基体７１ａ自体が固定部６７ａ〜６７ｄとなる（固定部６７ａ〜６７ｄは、基体７１ａに含まれる）。

固定部６７の厚さと、必要な検知感度と、信頼性の観点と、に応じて、固定部６７が設計される。

図１３は、第１の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式図である。
圧力センサ３１３においても、基体７１ａとセンサ部７２とが設けられる。センサ部７２は、トランスデュース薄膜６４と、固定部６７と、複数の歪検知素子５０と、を含む。圧力センサ３１３には、圧力センサ３１０について説明した構成を適用することができる。

図１３に表したように、歪検知素子５０のそれぞれにおいて、形状異方性が設けられても良い。例えば、重心６４ｂから第１歪検知素子５０Ａに向かう方向（第１方向）に沿った第１歪検知素子５０Ａの長さ（第１長Ｌａｓ）と、第１方向に対して垂直な方向（第２方向）に沿った第１歪検知素子５０Ａの長さ（第２長Ｌａｌ）とは、異なる。この例では、第２長Ｌａｌは、第１長Ｌａｓよりも長い。このように、第１歪検知素子５０Ａに形状異方性を設ける。

例えば、重心６４ｂから第２歪検知素子５０Ｂに向かう方向に沿った第２歪検知素子５０Ｂの長さ（第３長Ｌｂｓ）と、重心６４ｂから第２歪検知素子５０Ｂに向かう方向に対して垂直な方向に沿った第２歪検知素子５０Ｂの長さ（第４長Ｌｂｌ）とは、異なる。この例では、第４長Ｌｂｌは、第３長Ｌｂｓよりも長い。

例えば、第１歪検知素子５０Ａにおける形状異方性の方向と、第２歪検知素子５０Ｂに形状異方性の方向と、を異ならせる。これにより、第２層磁化方向２０ａｍと第４層磁化方向２０ｂｍとを異ならせることができる。歪検知素子５０のそれぞれにおける感度を高めることができる。

実施形態によれば、膜４４の酸素濃度を調整することにより、複数の歪検知素子５０のそれぞれにおける感度を向上させることができ、高感度の圧力センサを提供することができる。

図１４は、第１の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式図である。
図１４に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１４においては、固定部６７ａと重心６４ｂとの間（第１部分６８ａ）に、複数の歪検知素子５０ａが設けられている。この例では、複数の歪検知素子５０ａの一部は、縁部６４ｅｇに沿う方向に沿って並ぶ。さらに、歪検知素子５０ａの別の一部は、重心６４ｂから縁部６４ｅｇに向かう放射状の直線の方向（例えば直線６４ｃ上）に沿って並ぶ。

この例では、固定部６７ｂと重心６４ｂとの間（第２分部６８ｂ）に、複数の歪検知素子５０ｂが設けられている。この例では、複数の歪検知素子５０ｂの一部は、縁部６４ｅｇに沿う方向に沿って並ぶ。さらに、複数の歪検知素子５０ｂの別の一部は、重心６４ｂから縁部６４ｅｇに向かう放射状の直線の方向（例えば直線６４ｄ上）に沿って並ぶ。

応力８１が加わると、第１部分６８ａ及び第２部分６８ｂのそれぞれに歪が生じる。同じ方向の歪が生じる第１部分６８ａ内に複数の歪検知素子５０ａを設けることで、感度がより向上する。同じ方向の歪が生じる第２部分６８ｂ内に複数の歪検知素子５０ｂを設けることで、感度がより向上する。複数設けられる歪検知素子５０は、互いに、直列または並列に接続しても良い。

図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の圧力センサを例示する模式図である。
これらの図は、複数の歪検知素子５０（歪検知素子５０ａ）の接続の接続状態の例を示している。
図１５（ａ）に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１５ａにおいては、複数の歪検知素子５０は、電気的に直列に接続されている。例えば、第１部分６８ａ上に複数の歪検知素子５０ａが設けられる。複数の歪検知素子５０ａの少なくとも２つは、電気的に直列接続される。

直列に接続されている歪検知素子５０の数をＮとしたとき、得られる電気信号は、歪検知素子５０の数が１である場合のＮ倍となる。その一方で、熱ノイズ及びショットキーノイズは、Ｎ^１／２倍になる。すなわち、ＳＮ比(signal-noise ratio：ＳＮＲ)は、Ｎ^１／２倍になる。直列の接続される歪検知素子５０の数Ｎを増やすことで、トランスデュース薄膜６４のサイズを大きくすることなく、ＳＮ比を改善することができる。

例えば、歪検知素子５０ａが設けられる第１部分６８ａに設けられる複数の歪検知素子５０ａのそれぞれにおいて、応力８１に対する電気抵抗Ｒの変化（例えば極性）は、同様である。そのため、複数の歪検知素子５０ａのそれぞれの信号を加算することが可能である。

１つの歪検知素子５０に加えられるバイアス電圧は、例えば、５０ミリボルト（ｍＶ）以上１５０ｍＶ以下である。Ｎ個の歪検知素子５０を直列に接続した場合は、バイアス電圧は、５０ｍＶ×Ｎ以上１５０ｍＶ×Ｎ以下となる。例えば、直列に接続されている歪検知素子５０の数Ｎが２５である場合には、バイアス電圧は、１Ｖ以上３．７５Ｖ以下となる。

バイアス電圧の値が１Ｖ以上であると、歪検知素子５０から得られる電気信号を処理する電気回路の設計が容易になり、実用的に好ましい。例えば、圧力が生じるときに同じ極性の電気信号が得られる複数の歪検知素子５０を設ける。これらの歪検知素子を直列に接続することで、上記のように、ＳＮ比が向上できる。

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

例えば、複数の歪検知素子５０を電気的に直列に接続したときの電圧は、１Ｖ以上１０Ｖ以下となるのが好ましい。例えば、電気的に直列に接続された複数の歪検知素子５０（歪検知素子５０ａ）の２つの端の端子間（一方の端の端子と、他方の端の端子と、の間）に印加される電圧は、１Ｖ以上１０Ｖ以下である。

この電圧を発生させるためには、１つの歪検知素子５０に印加されるバイアス電圧が５０ｍＶである場合、直列に接続される歪検知素子５０の数Ｎは、２０以上２００以下が好ましい。１つの歪検知素子５０に印加されるバイアス電圧が１５０ｍＶである場合、直列に接続される歪検知素子５０（歪検知素子５０ａ）の数Ｎは、７以上６６以下であることが好ましい。

図１５（ｂ）に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１５ｂにおいては、複数の歪検知素子５０（歪検知素子５０ａ）が、電気的に並列に接続されている。実施形態において、複数の歪検知素子５０の少なくとも一部は、電気的に並列に接続されても良い。

図１５（ｃ）に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１４ｃにおいては、複数の歪検知素子５０（歪検知素子５０ａ）がホイートストンブリッジ回路を形成するように、複数の歪検知素子５０が接続されている。これにより、例えば、検知特性の温度補償を行うことができる。

（第２の実施形態）
図１６は、第２の実施形態に係る圧力センサの製造方法を例示する模式図である。
図１７は、第２の実施形態に係る圧力センサの製造方法を例示する模式図である。
図１６及び図１７は、圧力センサ３１０の製造方法を例示している。

図１６に表したように、圧力センサ３１０の製造方法は、トランスデュース薄膜６４を形成する工程（ステップＳ１００）と、第１導電層５７ａを形成する工程（ステップＳ１０１）と、第１積層膜５０ＡＳを形成する工程（ステップＳ１０２）と、第１積層膜５０ＡＳをパターニングする工程（ステップＳ１０３）と、第２積層膜５０ＢＳを形成する工程（ステップＳ１０４）と、第２積層膜５０ＢＳをパターニングする工程（ステップＳ１０５）と、アニール工程（ステップＳ１０６）と、第２導電層５７ｂ形成する工程（ステップＳ１０７）と、基板裏面からエッチングする工程（ステップＳ１０８）を含む。

図１７（ａ）に表したように、ステップＳ１００において、基板７０ｓの上にトランスデュース薄膜６４となるトランスデュース膜６４ｆｍを形成する。トランスデュース膜６４ｆｍには、例えばシリコン酸化膜が用いられる。トランスデュース薄膜６４の縁部６４ｅｇを断続的に保持する固定部６７（例えば固定部６７ａ〜６７ｄなど）を形成する場合は、この工程で、トランスデュース膜６４ｆｍを加工して、固定部６７となる部分を形成しても良い。

ステップＳ１０１において、第１導電層を形成する。例えば、トランスデュース膜６４ｆｍ（または、トランスデュース薄膜６４）の上に、導電膜を形成し、この導電膜を所定の形状に加工して第１導電層を形成する。この導電層は、例えば、第１配線５７の少なくとも一部となることができる。

ステップＳ１０２において、トランスデュース膜６４ｆｍの上に第１積層膜５０ＡＳを積層する。例えば、ステップＳ１０２は、第１膜となる第１酸化物膜を形成する第１酸化工程（ステップＳ１０２ａ）を含む。例えば、ステップＳ１０２において、バッファ膜、反強磁性膜、強磁性膜、第１酸化物膜、磁性膜、中間膜、磁性膜及びキャップ膜を、この順に積層する。このとき、第１酸化物膜は、第１酸化量（酸化強度）によって形成される。

図１７（ｂ）に表したように、ステップＳ１０３において、第１積層膜５０ＡＳを所定の形状に加工（パターニング）する。第１積層膜５０ＡＳは、第１歪検知素子５０Ａとなる。第１積層膜５０ＡＳは、重心６４ｂとなる位置６４ｐと、第１歪検知素子５０Ａが配置される位置と、を結ぶ直線上に設けられる別の歪検知素子５０となることもできる。例えば、第１積層膜５０ＡＳは、歪検知素子５０ｃとなることもできる。

ステップＳ１０４において、第１導電層の別の一部の上に第２積層膜５０ＢＳを積層する。例えば、ステップＳ１０４は、第２膜となる第２酸化物膜を形成する第２酸化工程（ステップＳ１０４ａ）を含む。例えば、ステップＳ１０４において、バッファ膜、反強磁性膜、強磁性膜、第２酸化物膜、磁性膜、中間膜、磁性膜及びキャップ膜を、この順に積層する。このとき、例えば、第２酸化物膜は、第２酸化量（酸化強度）によって形成される。第１酸化量（第１酸化工程における酸化量）と第２酸化量（第２酸化工程における酸化量）とは、異なる。
実施形態においては、例えば、第１酸化工程の酸化強度と、第２酸化工程の酸化強度と、が異なる。例えば、第１酸化工程及び第２酸化工程のいずれかにおいて、酸素を実質的に全く供給しなくてもよい。事実上、酸化なしでもよい。例えば、第１酸化工程及び第２酸化工程のいずれかを省略しても良い。製造コストを削減するためには、このほうが、望ましい実施例となる。

図１７（ｃ）に表したように、ステップＳ１０５において、第２積層膜５０ＢＳを所定の形状に加工（パターニング）する。第１積層膜５０ＢＳは、第２歪検知素子５０Ｂとなる。第２積層膜５０ＢＳは、重心６４ｂとなる位置６４ｐと、第２歪検知素子５０Ｂが配置される位置と、を結ぶ直線上に設けられる別の歪検知素子５０となることもできる。例えば、第２積層膜５０ＢＳは、歪検知素子５０ｄとなることもできる。

ステップＳ１０６において、磁場中アニールを行う。これにより、図１７（ｄ）に表したように、複数の歪検知素子５０のそれぞれにおいて、磁化固定層（第２磁性層２０及び第４磁性層２０Ｂ）の磁化の方向が固定される。磁化固定層（第２磁性層２０及び第４磁性層２０Ｂ）の磁化の方向は、膜４４の酸素濃度に応じた方向となる。

ステップＳ１０７において、歪検知素子５０の上に導電膜を形成し、所定の形状に加工する。これにより、第２導電層が形成される。第２導電層は、例えば第２配線５８の少なくとも一部となることができる。

図１７（ｅ）に表したように、ステップＳ１０８において、基板７０ｓの裏面（下面）からエッチングを行う。この加工には、例えば、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥなどが用いられる。このとき、ボッシュプロセスを実施しても良い。これにより、基板７０ｓに、空洞部７０が形成される。
空洞部７０が形成されていない部分が非空洞部７１となる。これにより、トランスデュース薄膜６４が形成される。なお、トランスデュース薄膜６４の縁部６４ｅｇを連続的に保持する固定部６７を形成する場合は、基板７０ｓの裏面からのエッチングを行うことで、トランスデュース薄膜６４と同時に固定部６７が形成される。

例えば、第１積層膜５０ＡＳの成膜及びパターニングと、第２積層膜５０ＢＳの成膜及びパターニングと、を同時に行ってもよい。この場合には、複数の歪検知素子５０となる積層膜の形成において、酸化物膜を形成する工程が、複数回行われる。
例えば、トランスデュース膜６４ｆｍの上に、バッファ膜、反強磁性膜及び強磁性膜を形成する。その上にマスク材を形成し、第１歪検知素子５０Ａが形成される位置を開口する。開口された部分を酸化する。これにより、第１酸化物膜を形成する（第１酸化工程）。
その後、マスク材を除去し、その上に別のマスク材を形成する。第２歪検知素子５０Ｂが形成される位置を開口する。開口された部分を酸化する。これにより、第２酸化物膜を形成する（第２酸化工程）。
マスク材を除去し、その上に、磁性膜、中間膜、磁性膜及びキャップ膜をこの順に形成し、パターニングする。このように、第１歪検知素子５０Ａを形成するパターニングと、第２歪検知素子５０Ｂを形成するパターニングと、を同時に行っても良い。すなわち、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の少なくとも一部は、技術的に可能な範囲で、同時に実施されても良く、また、順番が入れ替わっても良い。

実施形態によれば、複数の歪検知素子５０のそれぞれにおける膜４４の酸化量を調整する。これにより、複数の歪検知素子５０のそれぞれにおける感度を向上させることができる。高感度の圧力センサを提供することができる。

（第３の実施形態）
図１８は、第３の実施形態に係るマイクロフォンを例示する模式図である。
図１８に表したように、本実施形態に係るマイクロフォン４１０は、実施形態に係る任意の圧力センサ及びその変形の圧力センサを含む。この例では、圧力センサ３１０が用いられている。マイクロフォン４１０の内部の圧力センサ３１０におけるトランスデュース薄膜６４は、例えば、携帯情報端末５１０における表示部４２０が設けられた面に対して実質的に平行である。ただし、実施形態は、これに限らず、トランスデュース薄膜６４の配置は任意である。

マイクロフォン４１０は携帯情報端末５１０に組み込まれているが、実施形態はこれに限らない。マイクロフォン４１０は、例えば、ＩＣレコーダーやピンマイクロフォン等に組み込まれてもよい。

（第４の実施形態）
図１９は、第４の実施形態に係る加速度センサを例示する模式的斜視図である。
図２０は、第４の実施形態に係る加速度センサを例示する模式的平面図である。

図１９及び図２０に表したように、本実施形態に係る加速度センサ３３０は、基部７１ｂと、錘部７５と、接続部７４と、第１歪検知素子５０Ａと、第２歪検知素子５０Ｂと、を含む。この例では、加速度センサ３３０は、複数の歪検知素子（歪検知素子５０ａ〜５０ｄ）を含む。歪検知素子の数は、５以上でもよい。

接続部７４は、錘部７５と基部７１ｂとを接続する。接続部７４は、錘部７５の基部７１ｂに対する相対的な位置の変化に応じて変形可能である。接続部７４は、例えば、第１部分７４ａ及び第２部分７４ｂを含む。この例では、接続部７４は、さらに第３部分７４ｃ及び第４部分７４ｄを含む。

第１部分７４ａの上に、第１歪検知素子５０Ａ（歪検知素子５０ａ）が設けられる。第２部分７４ｂの上に、第２歪検知素子５０Ｂ（歪検知素子５０ｂ）が設けられる。第３部分７４ｃの上に、歪検知素子５０ｃが設けられる。第４部分７４ｄの上に、歪検知素子５０ｄが設けられる。

第１歪検知素子５０Ａの構成は、第１の実施形態において説明した第１歪検知素子５０Ａの構成と同様である。第２歪検知素子５０Ｂの構成は、第１の実施形態において説明した第２歪検知素子５０Ｂの構成と同様である。

第１〜第４部分７４ａ〜７４ｄは、互いに離間している。すなわち、接続部７４は、互いに離間した複数の部分を含む。例えば、接続部７４は、錘部７５の互いに離間した複数の部分を保持する。

例えば、歪検知素子５０ａ〜５０ｄは、実質的に１つの平面内に設けられる。例えば、第１部分７４ａから第３部分７４ｃに向かう方向と、第２部分７４ｂから第４部分７４ｄに向かう方向と、に平行な平面が形成される。この例において、平面をＸ−Ｙ平面とし、Ｘ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ軸方向とする。

例えば、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、錘部７５の重心７５ｃと、第１歪検知素子５０Ａと、を結ぶ線ｌ１は、錘部７５の重心７５ｃと、第２歪検知素子５０Ｂと、を結ぶ線ｌ２と、交差する。この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、歪検知素子５０ａと、歪検知素子５０ｃと、を結ぶ線ｌ１は、重心７５ｃを通る。この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、歪検知素子５０ｂと、歪検知素子５０ｄと、を結ぶ線ｌ２は、重心７５ｃを通る。歪検知素子５０ａ〜５０ｄは、錘部７５の外縁７５ｒに沿って、並ぶ。実施形態は、これに限らず、第１〜第４部分７４ａ〜７４ｄは、連続していても良い。接続部７４の上に５以上の歪検知素子が設けられてもよい。

例えば、錘部７５に加速度が加わると、錘部７５の基部７１ｂに対する相対的な位置が変化する。接続部７４は、錘部７５の基部７１ｂに対する相対的な位置の変化に応じて変形する。接続部７４の変形に伴って、歪検知素子（例えば第１歪検知素子５０Ａ及び第２歪検知素子５０Ｂ）の磁性層の磁化の方向が変化する。これにより、例えば、複数の歪検知素子のそれぞれの電気抵抗が、ＭＲ効果によって変化する。磁性層の磁化の方向の変化に応じた抵抗の変化を検知することで、加速度が検知される。

接続部７４のＺ軸方向に沿う長さは、接続部７４の厚さに相当する。基部７１ｂのＺ軸方向に沿う長さは、基部７１ｂの厚さに相当する。錘部７５のＺ軸方向に沿う厚さは、錘部７５の厚さに相当する。例えば、接続部７４の厚さは、基部７１ｂの厚さよりも薄く、錘部７５の厚さよりも薄い。

例えば、接続部７４（第１部分７４ａ）の長さ（厚さ）は、基部７１ｂから錘部７５に向かう方向（たとえばＹ軸方向）の錘部７５の長さ（厚さ）よりも短い（薄い）。例えば、基部７１ｂから錘部７５に向かう方向（例えばＹ軸方向）に対して垂直な方向（Ｘ軸方向）の接続部７４（第１部分７４ａ）の長さ（幅）は、接続部７４のＹ軸方向の長さよりも短い。これにより、例えば、錘部７５が動いたときに、歪が大きく（例えば最大）になる。

これにより、例えば、接続部７４は、錘部７５よりも変形し易い。錘部７５の位置の変化に応じて、接続部７４が変形する。

加速度センサ３３０においても、例えば、第１膜４４ａにおける酸素濃度及び第２膜４４ｂにおける酸素濃度などが適宜調整される。これにより、複数の歪検知素子のそれぞれにおいて、磁化固定層の磁化の方向が、調整される。これにより、複数の歪検知素子のそれぞれにおいて、加速度に対応した信号を、高感度で得ることができる。

実施形態によれば、高感度の圧力センサ、マイクロフォン、加速度センサ、及び圧力センサの製造方法を提供することができる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

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、基体、センサ部、トランスデュース薄膜、基部、錘部、接続部、第１歪検知素子、第２歪検知素子、第１磁性層、第１膜、第２磁性層、第１中間層、第３磁性層、第２膜、第４磁性層及び第２中間層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した圧力センサ、マイクロフォン及び圧力センサ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圧力センサ、マイクロフォン及び圧力センサの製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

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。

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。

１０…第１磁性層、 １０Ｂ…第３磁性層、 １０ａｍ…第１層磁化方向、 １０ｂｍ…第３層磁化方向、 １０ｐ…磁性積層膜、 １０ｑ…高磁歪磁性膜、 ２０…第２磁性層、 ２０Ｂ…第４磁性層、 ２０ａｍ…第２層磁化方向、 ２０ｂｍ…第４層磁化方向、 ３０…第１中間層、 ３０Ｂ…第２中間層、 ４１…バッファ層、 ４１ａ…第１バッファ層、 ４１ｂ…第２バッファ層、 ４２…反強磁性層、 ４２ａ…第１反強磁性層、 ４２ｂ…第２反強磁性層、 ４３…強磁性層、 ４３ａ…第１強磁性層、 ４３ｂ…第２強磁性層、 ４４…膜、 ４４ａ…第１膜、 ４４ｂ…第２膜、 ４５…キャップ層、 ４５ａ…第１キャップ層、 ４５ｂ…第２キャップ層、 ５０…歪検知素子、 ５０Ａ…第１歪検知素子、 ５０ＡＳ…第１積層膜、 ５０Ｂ…第２歪検知素子、 ５０ＢＳ…第２積層膜、 ５０ａ〜５０ｄ…歪検知素子、 ５０ｓ、５０ｓａ、５０ｓｂ…歪抵抗変化部、 ５０ｓｇ…信号、 ５１、５１ａ、５１ｂ…第１電極、 ５２、５２ａ、５２ｂ…第２電極、 ５４ａ、５４ｂ…絶縁層、 ５５ａ、５５ｂ…バイアス層、 ５７…第１配線、 ５７ａ…第１導電層、 ５７ｂ…第２導電層、 ５８…第２配線、 ６４…トランスデュース薄膜、 ６４ａ…膜面、 ６４ｂ…重心、 ６４ｃ、６４ｄ…直線、 ６４ｅｇ…縁部、 ６４ｆｍ…トランスデュース膜、 ６４ｐ…位置、 ６７、６７ａ〜６７ｄ…固定部、 ６８ａ…第１部分、 ６８ｂ…第２部分、 ７０…空洞部、 ７０ｓ…基板、 ７１…非空洞部、 ７１ａ…基体、 ７１ｂ…基部、 ７２…センサ部、 ７４…接続部、 ７４ａ〜７４ｄ…第１〜第４部分、 ７５…錘部、 ７５ｃ…重心、８０、８１…応力、 ８１ａ…第１応力方向、 ８１ｂ…第２応力方向、 λｓ…磁歪定数、 １１３…処理回路、 ３１０〜３１３、３１４、３１５ａ〜３１５ｃ、３１９…圧力センサ、 ３３０…加速度センサ、 ４１０…マイクロフォン、 ４２０…表示部、 ５１０…携帯情報端末、 ｌ１、ｌ２…線、 Ｌａｌ…第２長、 Ｌａｓ…第１長、 Ｌｂｌ…第４長、 Ｌｂｓ…第３長、 Ｓ１００〜Ｓ１０８…ステップ、 ＳＴ１…第１状態、 ＳＴ２…第２状態、 ｓｇ１…第１信号、 ｓｇ２…第２信号、

Claims (21)

1. 第１面を有する可撓性のトランスデュース薄膜と、
   前記第１面上に設けられた第１歪検知素子と、
   前記第１面上に設けられ前記第１歪検知素子と離間する第２歪検知素子と、
   を備え、
   前記第１歪検知素子は、
   磁化の方向が可変の第１磁性層と、
   第１濃度で酸素を含む第１膜と、
   前記第１磁性層と前記第１膜との間に設けられ磁化の方向が固定された第２磁性層と、
   前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第１中間層と、
   を含み、
   前記第２歪検知素子は、
   磁化の方向が可変の第３磁性層と、
   酸素濃度が前記第１濃度とは異なる第２膜と、
   前記第３磁性層と前記第２膜との間に設けられ磁化の方向が固定された第４磁性層と、
   前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第２中間層と、
   を含み、
   前記第２磁性層の前記磁化の前記方向は、前記第４磁性層の前記磁化の前記方向と異なる圧力センサ。
2. 前記第１膜は、第１価数の第１金属元素を含み、
   前記第２膜は、前記第１価数とは異なる第２価数の前記第１金属元素を含む請求項１記載の圧力センサ。
3. 前記第１膜における酸素濃度は２０原子パーセント以上７０原子パーセント以下であり、
   前記第２膜における酸素濃度の０原子パーセント以上２０原子パーセント以下である請求項１または２記載の圧力センサ。
4. 前記第１膜は、鉄、クロム、ニッケル及びマンガンの少なくともいずれか含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
5. 前記第１歪検知素子は、第１強磁性層をさらに含み、
   前記第１膜は、前記第２磁性層と前記第１強磁性層との間に設けられ、
   前記第２歪検知素子は、第２強磁性層をさらに含み、
   前記第２膜は、前記第４磁性層と前記第２強磁性層との間に設けられた請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
6. 前記第１歪検知素子は、第１反強磁性層をさらに含み、
   前記第１強磁性層は、前記第２磁性層と前記第１反強磁性層との間に設けられ、
   前記第２歪検知素子は、第２反強磁性層をさらに含み、
   前記第２強磁性層は、前記第４磁性層と前記第２反強磁性層との間に設けられた請求項５に記載の圧力センサ。
7. 前記トランスデュース薄膜の重心から前記第１歪検知素子へ向かう方向は、前記重心から前記第２歪検知素子へ向かう方向に対して交差する請求項１〜６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
8. 前記トランスデュース薄膜の重心と前記第１歪検知素子との間の距離は、前記重心と前記第２歪検知素子との間の距離の０．８倍以上１．２倍以下である請求項１〜７のいずれか１つに記載の圧力センサ。
9. 固定部と基体とをさらに備え、
   前記固定部は、前記トランスデュース薄膜の縁部と接続され前記縁部を前記基体に固定する請求項１〜８のいずれか１つに記載の圧力センサ。
10. 前記第１歪検知素子の前記トランスデュース薄膜の重心から前記第１歪検知素子へ向かう第１方向に沿った長さは、前記第１歪検知素子の前記第１方向と垂直な第２方向に沿った長さとは異なる請求項１〜９のいずれか１つに記載の圧力センサ。
11. 前記第１磁性層及び前記第２磁性層の少なくともいずれかは、鉄、コバルト及びニッケルの少なくともいずれかを含む請求項１〜１０のいずれか１つに記載の圧力センサ。
12. 前記第１中間層は、マグネシウム酸化物、アルミ酸化物、チタン酸化物、及び、亜鉛酸化物の少なくともいずれかを含む請求項１〜１１のいずれか１つに記載の圧力センサ。
13. 請求項１〜１２のいずれか１つに記載の圧力センサを備えたマイクロフォン。
14. 基部と、
    錘部と、
    前記錘部と前記基部とを接続し、前記錘部の前記基部に対する相対的な位置の変化に応じて変形可能な接続部と、
    前記接続部の第１部分上に設けられた第１歪検知素子と、
    前記接続部の第１部分と離間した第２部分上に設けられた第２歪検知素子と、
    を備え、
    前記第１歪検知素子は、
    磁化の方向が可変の第１磁性層と、
    第１濃度で酸素を含む第１膜と、
    前記第１磁性層と前記第１膜との間に設けられ磁化の方向が固定された第２磁性層と、
    前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第１中間層と、
    を含み、
    前記第２歪検知素子は、
    磁化の方向が可変の第３磁性層と、
    酸素濃度が前記第１濃度とは異なる第２膜と、
    前記第３磁性層と前記第２膜との間に設けられ磁化の方向が固定された第４磁性層と、
    前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第２中間層と、
    を含み、
    前記第２磁性層の前記磁化の前記方向は、前記第４磁性層の前記磁化の前記方向と異なる加速度センサ。
15. 第１面を有する可撓性のトランスデュース薄膜と、前記第１面上に設けられた第１歪検知素子と、前記第１面上に設けられ前記第１歪検知素子と離間する第２歪検知素子と、を含む圧力センサの製造方法であって、前記第１歪検知素子は、磁化の方向が可変の第１磁性層と、第１膜と、前記第１磁性層と前記第１膜との間に設けられ磁化の方向が固定された第２磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第１中間層と、を含み、前記第２歪検知素子は、磁化の方向が可変の第３磁性層と、第２膜と、前記第３磁性層と前記第２膜との間に設けられ磁化の方向が固定された第４磁性層と、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含み、前記製造方法は、
    前記第１膜となる第１酸化物膜を形成する第１酸化工程を備え、前記第２磁性層の前記磁化の前記方向を前記第４磁性層の前記磁化の前記方向と異ならせる圧力センサの製造方法。
16. 第１面を有する可撓性のトランスデュース薄膜と、前記第１面上に設けられた第１歪検知素子と、前記第１面上に設けられ前記第１歪検知素子と離間する第２歪検知素子と、を含む圧力センサの製造方法であって、前記第１歪検知素子は、磁化の方向が可変の第１磁性層と、第１膜と、前記第１磁性層と前記第１膜との間に設けられ磁化の方向が固定された第２磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第１中間層と、を含み、前記第２歪検知素子は、磁化の方向が可変の第３磁性層と、第２膜と、前記第３磁性層と前記第２膜との間に設けられ磁化の方向が固定された第４磁性層と、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含み、前記製造方法は、
    前記第１膜となる第１酸化物膜を形成する第１酸化工程と、前記第２膜となる第２酸化物膜を形成する第２酸化工程と、を備え、
    前記第１酸化工程における酸化量は、前記第２酸化工程における酸化量とは異なり、
    前記第２磁性層の前記磁化の前記方向を前記第４磁性層の前記磁化の前記方向と異ならせる圧力センサの製造方法。
17. 前記第１膜は、鉄、クロム、ニッケル及びマンガンの少なくともいずれかを含む請求項１５または１６に記載の圧力センサの製造方法。
18. 前記第１歪検知素子は、第１強磁性層をさらに含み、
    前記第１膜は、前記第２磁性層と前記第１強磁性層との間に設けられ、
    前記第２歪検知素子は、第２強磁性層をさらに含み、
    前記第２膜は、前記第４磁性層と前記第２強磁性層との間に設けられた請求項１５〜１７のいずれか１つに記載の圧力センサの製造方法。
19. 前記第１歪検知素子は、第１反強磁性層をさらに含み、
    前記第１強磁性層は、前記第２磁性層と前記第１反強磁性層との間に設けられ、
    前記第２歪検知素子は、第２反強磁性層をさらに含み、
    前記第２強磁性層は、前記第４磁性層と前記第２反強磁性層との間に設けられた請求項１８記載の圧力センサの製造方法。
20. 前記トランスデュース薄膜の重心から前記第１歪検知素子へ向かう方向は、前記重心から前記第２歪検知素子へ向かう方向に対して交差する請求項１５〜１９のいずれか１つに記載の圧力センサの製造方法。
21. 前記トランスデュース薄膜の重心と前記第１歪検知素子との間の距離は、前記重心と前記第２歪検知素子との間の距離の０．８倍以上１．２倍以下である請求項１５〜２０のいずれか１つに記載の圧力センサの製造方法。

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