TW201527726A - 應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器及觸控面板 - Google Patents

Abstract

根據一實施例，應變感測元件設於可變形的基底上，元件包含：參考層、磁化自由層、及間隔器層。磁化自由層的磁化根據基底的變形而變。間隔器層設在參考層與磁化自由層之間。磁化自由層具有：第一磁層；第二磁層；及磁耦合層。第一磁層設置成接觸間隔器層。第二磁層設置成與第一磁層分開。磁耦合層設於第一磁層與第二磁層之間。第一磁層的磁化抗平行第二磁層的磁化。

Description

應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器及觸控面板

此處所述的實施例大致上關於應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、及觸控面板。

使用MEMS(微機電系統)技術的壓力感測器，舉例而言，包含壓阻變化型及靜電電容型。另一方面，提出使用旋轉電子技術之壓力感測器。在使用自旋電子技術的壓力感測器中，偵測根據應變的電阻變化。舉例而言，在用於使用自旋技術的壓力感測器的應變感測元件中，需要靈敏度改良。

10‧‧‧參考層

10a‧‧‧第一參考層

10b‧‧‧第二參考層

11‧‧‧第一磁化釘住層

11a‧‧‧第一磁化釘住層

11b‧‧‧第一磁化釘住層

12‧‧‧第二磁化釘住層

12a‧‧‧第二磁化釘住層

12b‧‧‧第二磁化釘住層

13‧‧‧磁耦合層

13a‧‧‧磁耦合層

13b‧‧‧磁耦合層

20‧‧‧磁化自由層

20a‧‧‧第一磁化自由層

20b‧‧‧第二磁化自由層

21‧‧‧第一磁層

21a‧‧‧第一磁層

21b‧‧‧第一磁層

21c‧‧‧第一磁層

21d‧‧‧第一磁層

21s‧‧‧第一磁膜

21t‧‧‧第二磁膜

22‧‧‧第二磁層

22a‧‧‧第二磁層

22b‧‧‧第二磁層

22c‧‧‧第二磁層

22d‧‧‧第二磁層

22s‧‧‧第一磁膜

22t‧‧‧第二磁膜

23‧‧‧磁耦合層

23a‧‧‧第一磁耦合層

23b‧‧‧第二磁耦合層

23c‧‧‧第一磁耦合層

23d‧‧‧第二磁耦合層

24‧‧‧第三磁層

30‧‧‧間隔器層

30a‧‧‧第一間隔器層

30b‧‧‧第二間隔器層

50‧‧‧下層

50a‧‧‧第一下層

50b‧‧‧第二下層

60‧‧‧釘層

60a‧‧‧第一釘層

60b‧‧‧第二釘層

70‧‧‧蓋層

81‧‧‧絕緣層

83‧‧‧硬偏壓層

85‧‧‧中介層

100‧‧‧應變感測元件

100a‧‧‧應變感測元件

100b‧‧‧應變感測元件

100c‧‧‧應變感測元件

100d‧‧‧應變感測元件

100e‧‧‧應變感測元件

100f‧‧‧應變感測元件

100g‧‧‧應變感測元件

100h‧‧‧應變感測元件

100i‧‧‧應變感測元件

100j‧‧‧應變感測元件

101‧‧‧第一應變感測元件部

102‧‧‧第二應變感測元件部

103‧‧‧第三應變感測元件部

104‧‧‧第四應變感測元件部

160a‧‧‧第一元件部

160b‧‧‧第二元件部

180‧‧‧應變感測元件

200‧‧‧壓力感測器

200a‧‧‧壓力感測器

200e‧‧‧偵測元件

201‧‧‧支撐部

201a‧‧‧中空部

201h‧‧‧通孔

210‧‧‧基底

210r‧‧‧外邊緣

210cr‧‧‧界限長方形

210dc‧‧‧形心

210s1‧‧‧第一邊

210s2‧‧‧第二邊

210s3‧‧‧第三邊

210s4‧‧‧第四邊

218a‧‧‧第一區

218b‧‧‧第二區

218c‧‧‧第三區

218d‧‧‧第四區

221‧‧‧第一佈線

222‧‧‧第二佈線

230‧‧‧通路接點

241‧‧‧基體

242‧‧‧薄膜

410‧‧‧麥克風

420‧‧‧可攜式資訊終端

421‧‧‧顯示部

430‧‧‧聲音麥克風

431‧‧‧印刷電路板

433‧‧‧蓋子

435‧‧‧聲孔

439‧‧‧聲音

440‧‧‧血壓感測器

441‧‧‧動脈

443‧‧‧皮膚

450‧‧‧觸控面板

451‧‧‧第一佈線

452‧‧‧第二佈線

453‧‧‧控制部

453a‧‧‧用於第一佈線的電路

453b‧‧‧用於第二佈線的電路

455‧‧‧控制電路

512D‧‧‧汲極

512G‧‧‧閘極

512I‧‧‧元件隔離絕緣層

512M‧‧‧半導體層

512S‧‧‧源極

514a‧‧‧層間絕緣膜

514b‧‧‧層間絕緣膜

514c‧‧‧連接柱

514d‧‧‧連接柱

514e‧‧‧連接柱

514f‧‧‧佈線部

514g‧‧‧佈線部

514h‧‧‧層間絕緣膜

514i‧‧‧層間絕緣膜

514j‧‧‧連接柱

514k‧‧‧連接柱

514l‧‧‧犠牲層

532‧‧‧電晶體

550f‧‧‧堆疊膜

557‧‧‧佈線

558‧‧‧佈線

561f‧‧‧導體層

561bf‧‧‧絕緣膜

561fa‧‧‧連接柱

562f‧‧‧導體層

562fa‧‧‧連接柱

562fb‧‧‧連接柱

564‧‧‧膜部

565f‧‧‧絕緣膜

566‧‧‧絕緣層

566f‧‧‧絕緣膜

566o‧‧‧開口部

566p‧‧‧開口部

570‧‧‧中空部

615‧‧‧天線

616‧‧‧電佈線

617‧‧‧傳送電路

617a‧‧‧AD轉換器

617b‧‧‧曼徹斯特編碼部

617c‧‧‧切換部

617d‧‧‧時序控制器

617e‧‧‧資料校正部

617f‧‧‧同步部

617g‧‧‧判斷部

617h‧‧‧電壓控制振盪器

617r‧‧‧接收電路

618a‧‧‧記憶體部

618b‧‧‧中央處理單元

618d‧‧‧電子裝置

630‧‧‧半導體電路部

640‧‧‧壓力感測器

650‧‧‧偵測部

664‧‧‧膜部

667‧‧‧固定部

671‧‧‧基部

E1‧‧‧第一電極

E2‧‧‧第二電極

圖1A及圖1B是視圖，顯示根據第一實施例的應變感測元件；圖2A至圖2C是視圖，顯示根據比較實施例的應變 感測元件之操作；圖3A至3C是視圖，用於顯示關於根據實施例的應變感測元件之功能；圖4顯示關於根據第一實施例的應變感測元件之立體視圖；圖5是立體視圖，顯示磁化自由層的另一實例；圖6是立體視圖，顯示磁化自由層的另一實例；圖7是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件之另一實例；圖8是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件之另一實例；圖9A至9D顯示第一工作實例與第一比較實例中的應變感測元件之應變感測器特徵的結果；圖10是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件之另一實例；圖11是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件之另一實例；圖12是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件之另一實例；圖13是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件之另一實例；圖14是立體視圖，顯示根據第二實施例的壓力感測器； 圖15A及15B是視圖，顯示根據實施例的壓力感測器之另一實例；圖16A至16C是視圖，說明當壓力施加至基底時基底表面中產生的應變；圖17A至17F顯示配置應變感測元件於基底上的實例；圖18是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件之另一實例；圖19A至及19C是立體視圖，顯示根據實施例的壓力感測器；圖20A至圖20E是延著製程順序之剖面視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖21A至21C是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器；圖22A及22B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖23A及23B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖24A及24B視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖25A及25B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖26A及26B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法； 圖27A及27B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖28A及28B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖29A及29B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖30A及30B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖31A及31B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖32A及32B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖33A及33B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器製造方法；圖34是平面視圖，顯示根據第四實施例之麥克風；圖35是剖面視圖，顯示根據第五實施例之聲音麥克風；圖36A及圖36B是視圖，顯示根據第六實施例之血壓感測器；及圖37是視圖，顯示根據第七實施例之觸控面板。

【發明內容】及【實施方式】

大致上，根據一實施例，應變感測元件設於可變形的基底上，元件包含：參考層、磁化自由層、及間隔器層。 磁化自由層的磁化根據基底的變形而變。間隔器層設在參考層與磁化自由層之間。磁化自由層具有：第一磁層；第二磁層；及磁耦合層。第一磁層設置成接觸間隔器層。第二磁層設置成與第一磁層分開。磁耦合層設於第一磁層與第二磁層之間。第一磁層的磁化抗平行第二磁層的磁化。

現在將參考附圖，說明本發明的實施例。

圖式是概要的及概念的；以及，各部份的厚度及寬度之間的關係、各部份之間的尺寸比例、等等不一定與其真實值相同。此外，即使對相同的部份，圖式之間，仍不同地顯示維度及比例。

在本申請案的說明書及圖式中，參考圖式說明的類似組件會以相同代號標示並適當地省略詳細說明。

第一實施例

圖1A及圖1B是視圖，顯示根據第一實施例的應變感測元件。

圖1A是剖面視圖，顯示使用應變感測元件的壓力感測器，圖1B是應變感測元件的立體視圖。

如圖1A所示，應變感測元件100用於壓力感測器200。壓力感測器200包含基底210及應變感測元件100。基底210具有可撓區。基底210可以變形。應變感測元件100固定至基底210。在本申請案的說明書中，固定的狀態包含直接固定的狀態及由另一組件間接地固定的狀態。舉例而言，應變感測元件100固定至基底210的狀 態包含應變感測元件100與基底210之間相對位置固定的狀態。應變感測元件100設於部份基底210上。

在本申請案的說明書中，「設於...上」的狀態不僅包含設置成直接接觸的狀態，也包含以另一組件插入於其間的狀態。

當力801施加至基底210時，基底210變形。配合基底210的變形而在應變感測元件100中產生應變。

在根據實施例的應變感測元件100中，舉例而言，當基底210受來自外部的力而變形時，在應變感測元件100中產生應變。應變感測元件100將應變變化轉換成電阻變化。

如圖1B所示，根據實施例之應變感測元件100包含參考層10、磁化自由層20、及間隔器層30。

舉例而言，將從參考層10朝向磁化自由層20的方向定義為Z軸方向(堆疊方向)。垂直於Z軸方向的一方向定義為X軸方向。垂直於Z軸方向及X軸方向的一方向定義為Y軸方向。

在磁化自由層20中，磁化方向根據基底210的變曲而變。間隔器層30設在參考層10與磁化自由層20之間。磁化自由層20包含第一磁層21、磁耦合層23、及第二磁層22。第一磁層21配置成接觸間隔器層30。第二磁層22配置成與第一磁層21分開。磁耦合層23設於第一磁層21與第二磁層22之間。第一磁層21與第二磁層22的磁化方向設定成經由磁耦合層23而彼此相反(抗平 行)。

舉例而言，使用鐵磁層以用於第一磁層21及第二磁層22。舉例而言，使用鐵磁層以用於參考層10。舉例而言，使用磁化釘住層或是磁化自由層作為參考層。舉例而言，磁化自由層的磁化變化設定成比參考層10的磁化變化更容易。結果，如稍後所述，當應力施加至基底210及基底210彎曲時，在磁化自由層的磁與參考層的磁化之間的相對角度會產生改變。

接著，將說明應變感測元件的操作實例。

圖2A至圖2C是視圖，顯示根據比較實施例的應變感測元件之操作。圖2A對應於拉伸應力施加至應變感測元件100的狀態(拉伸狀態STt)。圖2B對應於應變感測元件100不具應變的狀態(無應變狀態ST0)。圖2C對應於壓縮應力cs施加至應變感測元件100的狀態(壓縮狀態STc)。

圖2A至2C中顯示的應變感測元件180具有包含單層磁層之磁化自由層20作為比較實例。

在圖2A至2C中，以使用單層磁化自由層20及作為參考層10的磁化釘住層情形為例說明。

應變感測元件作為應變感測器之操作是根據「反磁致伸縮效應」及「磁阻效應」。在用於磁化自由層的鐵磁層中，取得「反磁致伸縮效應」。「磁阻效應」呈現於磁化自由層、間隔器層、及參考層(磁化釘住層)的堆疊膜中。

「反磁致伸縮效應」是鐵磁材料的磁化因鐵磁材料中產生的應變而改變之現象。亦即，當外部應變施加至應變感測元件的堆疊體時，磁化自由層的磁化方向改變。結果，磁化自由層的磁化與參考層(磁化釘住層)的磁化之間的相對角度改變。在此情形中，由「磁阻效應(MR效應)」造成電阻變化。舉例而言，MR效應包含GMR(巨磁阻)效應、TMR(穿隧磁阻)效應、等等。藉由施加電流至堆疊體以及當電阻改變時讀取磁化方向之間的相對角度的變化，而呈現MR效應。舉例而言，在堆疊體(應變感測元件)中產生應變，應變造成磁化自由層的磁化方向改變，以及，磁化自由層的磁化方向與參考層(磁化釘住層)的磁化方向之間的相對角度改變。亦即，由反磁致伸縮效應造成MR效應。

當用於磁化自由層的鐵磁材料具有正磁致伸縮常數時，磁化方向改變，以致於磁化方向與拉伸應變方向之間的角度變成較小，以及，磁化方向與壓縮應變方向之間的角度變得較大。當用於磁化自由層的鐵磁材料具有負磁致伸縮常數時，磁化方向改變以致於磁化方向與拉伸應變方向之間的角度變得更大，以及，磁化方向與壓縮應變方向之間的角度變得較小。

當磁化自由層、間隔器層、及參考層(磁化釘住層)的堆疊體的材料組合具有正磁阻效應時，當磁化自由層與磁化釘住層之間的相對角度小時，電阻降低。當磁化自由層、間隔器層、及磁化釘住層的堆疊體的材料組合具有負 磁阻效應時，當磁化自由層與磁化釘住層之間的相對角度小時，電阻增加。

於下，將使用用於磁化自由層的鐵磁材料具有正磁致伸縮常數、以及磁化自由層、間隔器層、及磁化釘住層的堆疊膜具有正磁阻效應的實例，說明磁化變化的實例。

如圖2B所示，在沒有應變施加的初始狀態中磁化自由層20的磁化20m與磁化釘住層10(參考層10)的磁化10m之間的相對角度任意設定。在初始狀態的磁化自由層20之磁化20m的方向由硬偏移、應變感測元件的形狀各向異性、或其它因素設定。

當在圖2A中的箭頭方向上產生拉伸應變時，磁化自由層20的磁化20m從沒有應變的初始磁化方向改變，而使得相對於施加拉伸應變的方向之角度較小。在圖2A中所示的實例中，當施加拉伸應力時，相較於無應變的初始磁化方向，磁化自由層20的磁化20m與磁化釘住層10的磁化10m之間的相對角度變得較小，以及，應變感測元件180中的電阻降低。

另一方面，當在圖2C中的箭頭方向上產生壓縮應變時，磁化自由層20的磁化20m從沒有應變的初始磁化方向改變，而使得相對於施加壓縮應變的方向之角度較大。在圖2C中所示的實例中，當施加壓縮應力時，相較於無應變的初始磁化方向，磁化自由層20的磁化20m與磁化釘住層10的磁化10m之間的相對角度變得較大，以及，應變感測元件180中的電阻增加。

依此方式，應變感測元件180將施加至應變感測元件180的應變變化轉換成電阻變化。由此功能取得的每單位應變(dε)的磁阻變化(dR/R)量稱為量規因子(GF)，以及，藉由實現具有高量規因子的應變感測元件，而實現具有高靈敏度的應變感測器。

在具有圖2A至2C中所示的單層磁化自由層20之應變感測元件180中，當元件尺寸變小時，由於在元件的端部之磁化自由層20的磁極影響，會有磁化自由層20內部中產生去磁化場的情形，而干擾磁化方向。磁化方向的干擾有時會降低因應變感測元件180的應變造成的磁化釘住層10及磁化自由層20之間相對角度的變化。藉由降低磁化自由層20中的去磁化場，以小尺寸設置具有高靈敏度的應變感測器。

圖3A至3C是視圖，用於顯示實施例的應變感測元件的功能。

在圖3A至3C中，以使用包含第一磁層21、磁耦合層23及第二磁層22的磁化自由層20，以及作為參考層10的磁化釘住層之情形為例說明。

如同在圖2A至2C中所示的應變感測元件180般，圖3A至3C中所示的應變感測元件100也作為根據「反磁致伸縮效應」及「磁阻效應」的應用之應變感測器。

如同在圖2A至2C中所示的應變感測元件180般，當用於磁化自由層20的鐵磁材料具有正磁致伸縮常數時，磁化方向改變，以致於磁化方向與拉伸應變方向之間 的角度變得較小，以及，磁化方向與壓縮應變方向之間的角度變得較大。當用於磁化自由層20的鐵磁材料具有負磁致伸縮常數時，磁化方向改變，以致於磁化方向與拉伸應變方向之間的角度變得較大，以及，磁化方向與壓縮應變方向之間的角度變得較小。

當磁化自由層20、間隔器層30及磁化釘住層10的堆疊膜的材料組合具有正磁阻效應時，當磁化自由層20與磁化釘住層10之間的相對角度小時，電阻降低。當磁化自由層20、間隔器層30、及磁化釘住層10的堆疊膜的材料組合具有負磁阻效應時，當磁化自由層20與磁化釘住層10之間的相對角度小時，電阻增加。

在以絕緣層用於間隔器層30的穿隧磁阻效應型的堆疊膜之情形中，當出自磁化自由層20之與間隔器層30相接觸的第一磁層21、間隔器層30及磁化釘住層10之堆疊膜的材料組合具有正磁阻效應時，當磁化自由層20中的第一磁層21的磁化21m與磁化釘住層10的磁化10m之間的相對角度小時，電阻降低。當出自磁化自由層20之與間隔器層30相接觸的第一磁層21、間隔器層30及磁化釘住層10之堆疊膜的材料組合具有負磁阻效應時，當磁化自由層20中的第一磁層21的磁化21m與磁化釘住層10的磁化10m之間的相對角度小時，電阻增加。

於下，將以一實例中的磁化變化為例說明，在所述實例中，用於包含在磁化自由層20中的第一磁層21、第二磁層22及磁化釘住層10的各鐵磁材料具有正磁致伸縮常 數，以及，在以絕緣層用於間隔器層30的穿隧磁阻效應的堆疊膜中，磁化自由層20中的第一磁層21、間隔器層30及磁化釘住層10的堆疊膜具有正磁阻效應。

如圖3B所示，任意設定無應變施加的初始狀態中包含在磁化自由層20中的第一磁層21的磁化21m及第二磁層22的磁化22m、以及磁化釘住層10的磁化10m之間的相對角度。在初始狀態之磁化自由層20的磁化方向由硬偏壓、應變感測元件的形狀各向異性、或其它因素設定。

當在圖3A中的箭頭方向上產生拉伸應變時，磁化自由層20的磁化20m從沒有應變的初始磁化方向改變，而使得相對於施加拉伸應變的方向之角度較小。由磁耦合層23設定成彼此抗平行之第一磁層21及第二磁層22的各磁化方向從沒有應變的初始磁化方向改變，而使得相對於施加拉伸應變的方向之角度較小，並維持抗平行磁化方向。在圖3A中所示的實例中，相較於無應變的初始磁化方向，當施加拉伸應變時，磁化自由層20中第一磁層21的磁化21m與磁化釘住層10的磁化10m之間的相對角度變得較小，以應變感測元件100中的電阻降低。

另一方面，當在圖3C中的箭頭方向上產生壓縮應變時，磁化自由層20的磁化從沒有應變的初始磁化方向改變，而使得相對於施加壓縮應變的方向之角度較大。由磁耦合層23設定成彼此抗平行之第一磁層21及第二磁層22的各磁化方向從沒有應變的初始磁化方向改變，而使 得相對於施加壓縮應變的方向之角度較大，並維持抗平行磁化方向。在圖3C中所示的實例中，當施加壓縮應力時，相較於無應變的初始磁化方向，磁化自由層20中的第一磁層21的磁化21m與磁化釘住層10的磁化10m之間的相對角度變得較大，以及，應變感測元件100的電阻增加。

依此方式，應變感測元件100將施加至應變感測元件100的應變變化轉換成電阻變化。由此功能取得的每單位應變(dε)的磁阻變化(dR/R)量稱為量規因子(GF)，以及，藉由實現現具有高量規因子的應變感測元件，而實現具有高靈敏度的應變感測器。

如同在實施例中般，藉由使用包含經由磁耦合層23而彼此抗平行地磁耦合之第一磁層21及第二磁層22之磁化自由層20，第一磁層21的磁極及第二磁層22的磁極以彼此相反的極性相耦合，而降低在元件尾端的磁層之去磁化場。由於磁化自由層20的去磁化場降低的結果，也能以小元件尺寸來實現高應變感測靈敏度。結果，提供能滿足空間解析度及高靈敏度等二者的應變感測元件100。

將說明根據第一實施例的應變感測元件100的實例。

在下述中，「材料A/材料B」的說明意指材料B的層設於材料A的層上之狀態。

圖4是立體圖，顯示根據第一實施例的應變感測元件。

如圖4所示，實施例中使用的應變感測元件100a包 含第一電極E1、下層50、釘層60、參考層10、間隔器層30、磁化自由層20、蓋層70、及第二電極E2。參考層10包含第二磁化釘住層12、第一磁化釘住層11、及磁耦合層13。磁化自由層20包含第一磁層21、磁耦合層23、及第二磁層22。

在第一電極E1與第二電極E2之間，設置下層50。在下層50與第二電極E2之間，設置釘層60。在釘層60與第二電極E2之間，設置第二磁化釘住層12。在第二磁化釘住層12與第二電極E2之間，設置磁耦合層13。在磁耦合層13與第二電極E2之間，設置第一磁化釘住層11。在第一磁化釘住層11與第二電極E2之間，設置間隔器層30。在間隔器層30與第二電極E2之間，設置第一磁層21。在第一磁層21與第二電極E2之間，設置磁耦合層23。在磁耦合層23與第二電極E2之間，設置第二磁層22。在第二磁層22與第二電極E2之間，設置蓋層70。

舉例而言，使用Ta/Ru以用於下層50。舉例而言，Ta層的厚度(在Z軸方向上的長度)是3奈米(nm)。舉例而言，Ru層的厚度是2奈米(nm)。

舉例而言，使用7nm厚度的IrMn層作為釘層60。

舉例而言，使用2.5nm厚度的Co₇₅Fe₂₅層作為第二磁化釘住層12。舉例而言，使用0.9nm厚度的Ru層作為磁耦合層13。

舉例而言，使用3nm厚度的Co₄₀Fe₄₀B₂₀層作為第一 磁化釘住層11。舉例而言，使用2.0nm厚度的MgO層作為間隔器層30。

舉例而言，使用4nm厚度的Co₄₀Fe₄₀B₂₀層作為包含在磁化自由層20中的第一磁層21。舉例而言，使用0.9nm厚度的Ru層作為磁耦合層23。舉例而言，使用3nm厚度的Co₄₀Fe₄₀B₂₀層作為包含在磁化自由層20中的第二磁層22。

舉例而言，使用Ta/Ru作為蓋層70。舉例而言，Ta層的厚度是1nm。舉例而言，Ru層的厚度是5nm。

舉例而言，使用鋁(Al)、鋁-銅合金(Al-Cu)、銅(Cu)、銀(Ag)、及黃金(Au)中至少之一以用於第一電極E1及第二電極E2。因為使用具有相當小的電阻之材料作為第一電極E1和第二電極E2，電流可以在應變感測元件100a中有效地流通。非磁材料可以用於第一電極E1。

舉例而言，第一電極E1包含用於第一電極E1的下層(未顯示)、用於第一電極E1的蓋層(未顯示)、及設於它們之間的Al、Al-Cu、Cu、Ag、及Au中至少之一的層。舉例而言，使用鉭(Ta)/銅(Cu)/鉭(Ta)或類似者作為第一電極E1。舉例而言，因為使用Ta作為用於第一電極E1的下層，在基底210與第一電極E1之間的黏著度增進。可以使用鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、或類似者作為用於第一電極E1的下層。

因為使用Ta作為用於第一電極E1的蓋層，可以防止 蓋層之下的銅(Cu)或類似者氧化。可以使用鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、或類似者作為用於第一電極E1的蓋層。

舉例而言，可以使用包含緩衝層(未顯示)及種子層(未顯示)的堆疊結構作為下層50。舉例而言，緩衝層降低第一電極E1或基底210的表面粗糙度，以增進要堆疊於緩衝層上的層的結晶度。舉例而言，使用選自鉭(Ta)、鈦(Ti)、釩(V)、鎢(W)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、及鉻(Cr)組成的族群中至少之一作為緩衝器層。含有選自這些材料中的至少之一材料的合金可用於緩衝層。

下層50中的緩衝層的厚度較佳地不小於1nm但不大於10nm。緩衝層的厚度更較佳地不小於1nm但不大於5nm。當緩衝層的厚度太小時，則緩衝效果將喪失。當緩衝層的厚度太大，則應變感測元件100a的厚度變得過大。種子層形成在緩衝層上，以及種子層具有緩衝效果。在此情形中，可以省略緩衝層。舉例而言，使用3nm厚的Ta層作為緩衝層。

下層50中的種子層控制要堆疊於種子層上的層之晶向。種子層控制要堆疊於種子層上的層之晶粒直徑。使用具有fcc結構(面心立方體結構)的金屬、hcp結構(六角形緊密結構)、或bcc結構(體心立方結構)等等的金屬作為種子層。

可以使用hcp結構的釘(Ru)、fcc結構的NiFe、或fcc結構的Cu作為下層50中的種子層，舉例而言，在種 子層上的自旋閥膜的晶向設定成fcc(111)晶向。舉例而言，使用厚度2nm的Cu層或是厚度2nm的Ru層作為種子層。當強化要形成於種子層上的層之晶向特性時，種子層的厚度較佳地不小於1nm但不大於5nm。種子層的厚度更較佳地不小於1nm但不大於3nm。結果，充份地呈現作為增進晶向的種子層之功能。

另一方面，舉例而言，在晶向對於要形成於種子層上的層是不需要的情形中，(舉例而言，例如形成非晶磁化自由層時的情形)，種子層可以省略。舉例而言，使用厚度2nm的Ru層作為種子層。

舉例而言，釘層60提供單向各向異性給要形成在釘層60上的參考層10(鐵磁層)，以及，固定參考層10的磁化10m。舉例而言，以抗鐵磁層用於釘層60。舉例而言，選自IrMn、PtMn、PdPtMn、及RuRhMn組成的族群中的至少之一用於釘層60。為了提供足夠強的單向各向異性，適當地設定釘層60的厚度。

當使用PtMn或PdPtMn以用於釘層60時，釘層60的厚度較佳地不小於8nm但不大於20nm。釘層60的厚度較佳地不小於10nm且不大於15nm。相較於PtMn用於釘層60的情形，當IrMn用於釘層60時，能以較小的厚度提供單向各向異性。在此情形中，釘層60的厚度較佳地不小於4nm但不大於18nm。釘層60的厚度較佳地不小於5nm但不大於15nm。舉例而言，以厚度7nm的Ir₂₂Mn₇₈層用於釘層60。

以硬磁層用於釘層60。舉例而言，可以使用CoPt(Co比例不小於50原子%但不大於85原子%)、(Co_xPt_100-x)_100-yCr_y(x不小於50原子%但不大於85原子%，y不小於0原子%但不大於40原子%)、FePt(Pt的比例不小於40原子%但不大於60原子%的比例)、等等，以用於硬磁層。

舉例而言，使用Co_xFe_100-x合金(x不小於0原子%但不大於100原子%)、Ni_xFe_100-x合金(x不小於0原子%但不大於100原子%)、或是添加非磁元素至這些合金而取得的材料，以用於第二磁化釘住層12。舉例而言，使用選自Co、Fe、及Ni組成的族群中至少之一，以用於第二磁化釘住層12。可以使用含有選自這些材料中的至少一材料的合金，以用於第二磁化釘住層12。也使用(Co_xFe_100-x)_100-yB_y合金(x不小於0原子%但不大於100原子%，y不小於0原子%但不大於30原子%)，以用於第二磁化釘住層12。因為(Co_xFe_100-x)_100-yB_y的非金合金作為第二磁化釘住層12，所以，即使當應變感測元件100a的尺寸小時，仍可抑制應變感測元件100a的特徵變異。

舉例而言，第二磁化釘住層12的厚度較佳地不小於1.5nm但不大於5nm。結果，舉例而言，可以增加釘層60造成的單向各向異性磁場的強度。舉例而言，經由形成在第二磁化釘住層12上的磁耦合層13，增加第二磁化釘住層12與第一磁化釘住層11之間抗鐵磁耦合磁場的強度。舉例而言，較佳的是，第二磁化釘住層12的磁厚度 (飽合磁化Bs與厚度t的乘積(Bs‧t))實質等於第一磁化釘住層11的磁厚度。

薄膜形的Co₄₀Fe₄₀B₂₀的飽合磁化約為1.9T(特士拉)。舉例而言，當以厚度3nm的Co₄₀Fe₄₀B₂₀層用於第一磁化釘住層11時，第一磁化釘住層11的磁厚度是1.9T×3nm，等於5.7Tnm。另一方面，Co₇₅Fe₂₅的飽合磁化約為2.1T。造成與上述相同的磁厚度之第二磁化釘住層12的厚度是5.7Tnm/2.1T，為2.7nm。在此情形中，較佳地使用約2.7nm厚的Co₇₅Fe₂₅層，以用於第二磁化釘住層12。舉例而言，使用2.5nm厚的Co₇₅Fe₂₅層，以用於第二磁化釘住層12。

在應變感測元件100a中，以第二磁化釘住層12、磁耦合層13、及第一磁化釘住層11的合成銷結構用於第一磁層21。可以使用包含一層的磁化釘住層之單銷結構，以用於第一磁層21。舉例而言，當使用單銷結構時，使用3nm厚的Co₄₀Fe₄₀B₂₀層，以用於磁化釘住層。可以使用與第二磁化釘住層12的材料相同的材料，作為用於單銷結構的磁化釘住層之鐵磁層。

磁耦合層13在第二磁化釘住層12與第一磁化釘住層11之間產生抗鐵磁耦合。磁耦合層13形成合成銷結構。舉例而言，使用Ru以用於磁耦合層13。舉例而言，磁耦合層13的厚度較佳地不小於0.8nm但不大於1nm。假使材料是會在第二磁化釘住層12與第一磁化釘住層11之間產生充份的抗鐵磁耦合之Ru以外的其它材料，則此材料 可以用於磁耦合層13。磁耦合層13的厚度可設定於不小於0.8nm但不大於1nm，對應於RKKY(Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida)耦合的第二尖峰(2nd尖峰)。此外，磁耦合層13的厚度可設定於不小於0.3nm但不大於0.6nm，對應於RKKY耦合的第一尖峰(1st尖峰)。舉例而言，使用0.9nm厚的Ru作為磁耦合層13。結果，更穩定地取得具有高可靠度的耦合。

用於第一磁化釘住層11的磁層直接貢獻MR效應。舉例而言，使用Co-Fe-B合金以用於第一磁化釘住層11。具體而言，也可以使用(Co_xFe_100-x)_100-yB_y合金(x不小於0原子%但不大於100原子%，y不小於0原子%但不大於30原子%)，以用於第一磁化釘住層11。舉例而言，當使用(Co_xFe_100-x)_100-yB_y的非晶合金以用於第一磁化釘住層11時，即使當應變感測元件100a的尺寸小時，仍能抑制因晶粒造成的元件之間的變異。

將形成於第一磁化釘住層11上的層(舉例而言，穿隧絕緣層(未顯示))平坦化。穿隧絕緣層的平坦化降低穿隧絕緣層的缺陷密度。結果，以較低的面積電阻取得更大的MR變化比例。舉例而言，當使用MgO作為穿隧絕緣層的材料時，由於以(Co_xFe_100-x)_100-yB_y的非晶合金用於第一磁化釘住層11，因此，增進形成於穿隧絕緣層上的MgO層的(100)晶向特性。藉由使MgO層的(100)晶向更佳，取得更大的MR變化比例。在退火時，使用MgO層的(100)平面作為樣板，(Co_xFe_100-x)_100-yB_y合金晶 化。因此，取得在MgO層與(Co_xFe_100-x)_100-yB_y合金之間良好的晶體匹配。由於取得良好晶體匹配，結果，取得更大的MR變化比例。

舉例而言，除了Co-Fe-B合金之外，還可以使用Fe-Co合金以用於第一磁化釘住層11。

當第一磁化釘住層11較厚時，取得更大的MR變化比例。為了取得更大的固定磁場，有利地，第一磁化釘住層11較薄。在MR變化比例與單軸磁場之間，在第一磁化釘住層11的厚度上會有妥協關係。當以Co-Fe-B合金用於第一磁化釘住層11時，第一磁化釘住層11的厚度有利地不小於1.5nm但不大於5nm。第一磁化釘住層11的厚度較佳地不小於2.0nm但不大於4nm。

除了上述材料之外，還可使用fcc結構的Co₉₀Fe₁₀合金、hcp結構的Co、或是hcp結構的Co合金，以用於第一磁化釘住層11。舉例而言，使用選自Co、Fe、及Ni組成的族群中至少之一，以用於第一磁化釘住層11。使用含有選自這些材料的至少一材料之合金，以用於第一磁化釘住層11。舉例而言，以具有bcc結構的FeCo合金材料、具有不小於50原子%的Co成份之Co合金、或是具有不小於50原子%的Ni成份之材料(Ni合金)用於第一磁化釘住層11，而給予較大的MR變化比例。

舉例而言，使用例如Co₂MnGe、Co₂FeGe、Co₂MnSi、Co₂FeSi、Co₂MnAl、Co₂FeAl、Co₂MnGa_0.5Ge_0.5、Co₂FeGa_0.5Ge_0.5等何士勒(Heusler)磁 合金層作為第一磁化釘住層11。舉例而言，使用3nm厚的Co₄₀Fe₄₀B₂₀層作為第一磁化釘住層11。

舉例而言，間隔器層30解耦合參考層10與磁化自由層20之間的磁耦合。舉例而言，以金屬、或絕緣體、或是半導體用於間隔器層30。舉例而言，使用Cu、Au、Ag等等作為金屬。舉例而言，當以金屬用於間隔器層30時，間隔器層30的厚度幾乎不小於1nm但不大於7nm。舉例而言，關於絕緣體或半導體，使用氧化鎂(例如MgO)、氧化鋁(例如Al₂O₃)、氧化鈦(例如TiO)、氧化鋅(例如ZnO)、氧化鎵(Ga-O)、等等。舉例而言，當以絕緣體或半導體用於間隔器層30時，間隔器層30的厚度幾乎不小於0.6nm但不大於2.5nm。舉例而言，可以使用CCP(電流受限路徑)間隔器層作為間隔器層30。舉例而言，當使用CCP間隔器層作為間隔器層時，使用銅(Cu)金屬路徑形成在氧化鋁(Al₂O₃)的絕緣層中之結構。舉例而言，使用1.5nm的MgO層作為間隔器層30。

在磁化自由層20中，包含依序堆疊的第一磁層21、磁耦合層23、及第二磁層22。舉例而言，以鐵磁材料用於第一磁層21及第二磁層22。磁耦合層23在第一磁層21與第二磁層22之間產生抗鐵磁耦合。磁耦合層23形成合成自由結構。舉例而言，以Ru用於磁耦合層23。舉例而言，磁耦合層23的厚度較佳地不小於0.8nm但不大於1nm。假使材料是會在第一磁層21與第二磁層22之 間產生充份的抗鐵磁耦合之Ru以外的其它材料，則此材料可以用於磁耦合層23。磁耦合層23的厚度可設定於不小於0.8nm但不大於1nm，對應於RKKY(Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida)耦合的第二尖峰(2nd尖峰)。此外，磁耦合層23的厚度可設定於不小於0.3nm但不大於0.6nm，對應於RKKY耦合的第一尖峰(1st尖峰)。舉例而言，使用0.9nm厚的Ru作為磁耦合層23。結果，更穩定地取得具有高可靠度的耦合。可以使用Rh、Ir、等等以取代Ru。

在實施例中，由於以包含彼此抗平行耦合之第一磁層21及第二磁層22的合成型自由層用於磁化自由層20，所以，即使以小元件尺寸，仍能實現高應變靈敏度。

舉例而言，使用含有Fe、Co、或Ni的鐵磁材料作為第一磁層21和第二磁層22的材料。舉例而言，使用Fe-Co合金、NiFe合金等等作為第一磁層21和第二磁層22的材料。此外，以具有大λs(磁致伸縮常數)的Co-Fe-B合金、Fe-Co-Si-B合金、Fe-Ga合金、Fe-Co-Ga合金、Tb-M-Fe合金、Tb-M1-Fe-M2合金、Fe-M3-M4-B合金、Ni、Fe-Al、鐵氧體等等，以用於磁化自由層20。在上述的Tb-M-Fe合金中，M是選自Sm、Su、Gd、Dy、Ho、及Er組成的族群中至少之一。在Tb-M1-Fe-M2合金中，M1是選自Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、及Er組成的族群中至少之一。M2是選自Ti、Cr、Mn、Co、Cu、Nb、Mo、W、及Ta組成的族群中至少之一。在Fe-M3-M4-B合金 中，M3是選自Ti、Cr、Mn、Co、Cu、Nb、Mo、W、及Ta組成的族群中至少之一。M4是選自Ce、Pr、Nd、Tb、Dy、及Er組成的族群中至少之一。鐵氧體的實例包含Fe₃O₄、(FeCo)₃O₄、等等。舉例而言，磁化自由層20的厚度是不小於2nm。

可以使用含有硼之磁材料，以用於第一磁層21及第二磁層22。舉例而言，使用含有選自Fe、Co、及Ni中的至少之一元素和硼(B)的合金，以用於磁化自由層20。舉例而言，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀合金。當以含有選自Fe、Co、及Ni中的至少一元素和硼(B)的合金用於磁化自由層20時，可以添加加速高磁化之Ga、Al、Si、W、或類似者。舉例而言，可以使用Fe-Ga-B合金、或Fe-Co-Ga-B合金、或Fe-Co-Si-B合金。使用含有硼的磁化材料能降低磁化自由層20的矯頑磁性(Hc)以及使相對於應變的磁化方向的變化容易，而給予高應變靈敏度。

從取得非晶結構的觀點而言，在第一磁層21和第二磁層22中至少一磁層中的硼濃度較佳地不小於5原子%(原子百分比)，以及，由於假使硼濃度太高時磁致伸縮常數降低，所以較佳地不大於35原子%。亦即，硼濃度較佳地不小於5原子%但不大於35原子%，較佳地不小於10原子%且不大於30原子%。

舉例而言，使用Co-Fe-B(4nm)(第一磁層21)/Ru(0.9nm)(磁耦合層23)/Co-Fe-B(2nm)(第二磁層22)、或類似者，以用於第一磁層21/磁耦合層23/第二磁 層22的堆疊結構。

當以Fe_1-yB_y(0<y≦0.3)或(Fe_aX_1-a)_1-yB_y(X是Co或Ni；0.8≦a<1，0<y≦0.3)作為至少部份第一磁層21及第二磁層22時，由於變得容易滿足大磁致伸縮常數λ及低矯頑磁性，所以，從取得高量規因子的觀點而言，此使用特別較好。

舉例而言，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀(0.5nm)/Fe₈₀B₂₀(4nm)/Co₄₀Fe₄₀B₂₀(0.5nm)(第一磁層21)/Ru(0.9nm)(磁耦合層23)/Co-Fe-B(0.5nm)/Fe₈₀B₂₀(4nm)(第二磁層22)、或類似者，以用於第一磁層21/磁耦合層23/第二磁層22的堆疊結構。

圖5是立體視圖，顯示磁化自由層的另一實例。

在圖5中所示的應變感測元件100b中，第一磁層21及第二磁層22均具有多層結構。在實例中，第一磁層21包含第一磁膜21s及第二磁膜21t。在實例中，第二磁層22包含第一磁膜22s及第二磁膜22t。

如圖5中所示，第一磁層21是與間隔器層30接觸的磁層。當MgO的穿隧絕緣層作為間隔器層30時，較佳的是在與間隔器層30接觸的介面設置Co-Fe-B合金層。結果，取得高磁阻效應。在此情形中，能夠在間隔器層30上設置Co-Fe-B合金層，以及，在其上設置具有大磁致伸縮常數的另一磁材料。在此情形中，第二磁層22的磁致伸縮常數的絕對值大於第一磁層21的磁致伸縮常數的絕對值。

在第一磁層21與磁耦合層23之間的介面，以及在第二磁層22與磁耦合層23之間的介面，要求配置含Co的磁層。當以Ru用於磁耦合層23時，為了經由Ru穩定地取得抗鐵磁耦合，要求在Ru的介面配置含Co的磁層。舉例而言，在磁耦合層23的介面，使用Co、Co-Fe合金、或Co-Fe-B合金。

出自第一磁層21與第二磁層22，在配置在磁耦合層23的下部中的磁層(在實例中為第二磁膜21t)與磁耦合層23之間的介面，要求配置具有結晶結構的磁層。舉例而言，由於配置具有結晶結構的磁層，所以增進用於磁耦合層23的Ru的結晶度，以及穩定地取得經由Ru的抗鐵磁耦合。舉例而言，在磁耦合層23的下部介面處，使用hcp結構的Co、或是fcc結構的CoFe合金、或bcc結構的Co-Fe合金。在圖4及5中所示的實例中，由於第一磁層21配置在磁耦合層23的下部中，所以，較佳的是在第一磁層21與磁耦合層23之間的介面使用具有結晶構的磁層。

如上所述，當第一磁層21及第二磁層22均如上所述具有多層結構時，使用Co-Fe-B(1nm)/Fe-Co-Si-B(3nm)/Co-Fe(0.5nm)(第一磁層21)/Ru(0.9nm)(磁耦合層23)/Co-Fe-B(1nm)/Fe-Co-Si-B(2nm)(第二磁層22)、或類似者。

第一磁層21及第二磁層22的磁厚度根據目的而適當地調整。舉例而言，為了降低因在磁化自由層20的元件 尾端處產生的磁化極造成的去磁化場的影響之目的，要求將第一磁層21與第二磁層22的磁厚度製成均勻的。如稍後所述般，當實施例的眾多應變感測元件配置成彼此接近時，從眾多應變感測元件的各磁化自由層20洩漏的磁場有時彼此干擾，而對應變感測元件的操作造成不利效應。在此情形中，藉由使第一磁層21及第二磁層22的磁厚度製成均勻的，可以使從彼此抗平行地耦合之磁化自由層20朝向外部之洩漏磁場幾乎為零。

為了將朝向外部的洩漏磁場抑制至最小，舉例而言，較佳的是將第一磁層21與第二磁層22的磁厚度差設定為不大於2T‧nm(特士拉‧奈米)，以及，較佳地將差異設定為不大於1T‧nm(特士拉‧奈米)。舉例而言，在以Co₄₀Fe₄₀B₂₀用於各第一磁層21及第二磁層22的情形中，當Co₄₀Fe₄₀B₂₀(4nm)用於第一磁層21時，薄膜中的Co₄₀Fe₄₀B₂₀的飽合磁化約為1.9T(特士拉)。因此，第一磁層21的磁厚度變成7.6T‧nm。在此情形中，舉例而言，第二磁層22的磁厚度較佳地設定為不小於5.6T‧nm但不大於9.6T‧nm，較佳地設定為不小於6.6T‧nm但不大於8.6T‧nm。亦即，第二磁層22的Co₄₀Fe₄₀B₂₀的厚度較佳地設定為不小於3nm但不大於5nm，較佳地不小於3.5nm但不大於4.5nm。

另一方面，當使用稍後說明的硬偏壓元件以控制磁化自由層20的初始磁化方向時，要求第一磁層21與第二磁層22的磁厚度差大到某程度。在以硬偏壓結構控制磁化 自由層20的初始磁化方向之目的之情形中，將第一磁層21與第二磁層22的磁厚度差較佳地設定為不小於0.5T‧nm(特士拉‧奈米)，較佳地不小於1T‧nm(特士拉‧奈米)。舉例而言，在以Co₄₀Fe₄₀B₂₀用於各第一磁層21及第二磁層22的情形中，當Co₄₀Fe₄₀B₂₀(4nm)用於第一磁層21時，薄膜中的Co₄₀Fe₄₀B₂₀的飽合磁化約為1.9T(特士拉)。因此，第一磁層21的磁厚度變成7.6T‧nm。在此情形中，舉例而言，第二磁層22的磁厚度較佳地設定為不大於7.1T‧nm或不小於8.1T‧nm，較佳地設定為不大於6.6T‧nm或不小於8.6T‧nm。亦即，第二磁層22的Co₄₀Fe₄₀B₂₀的厚度設定為不大於3.7T‧nm或不小於4.3T‧nm，較佳地不大於3.5T‧nm或不小於4.5T‧nm。

圖6是立體視圖，顯示磁化自由層的另一實例。

在圖6中所示的應變感測元件100c中，經由用於磁化自由層20的磁耦合層而彼此抗平行地耦合之磁層不小於三層地設置。舉例而言，使用第一磁層21/第一磁耦合層23a/第二磁層22/第二磁耦合層23b/第三磁層24。在此情形中，使用與上述用於磁耦合層23的材料相同的材料，以用於第一磁耦合層23a及第二磁耦合層23b。以與用於第一磁層21的上述材料相同的材料，用於第一磁層21。以與用於第二磁層22的上述材料相同的材料，用於第二磁層22及第三磁層24。

蓋層70(請參見圖4)保護設置在蓋層70之下的 層。舉例而言，使用眾多金屬層以用於蓋層70。舉例而言，使用Ta層及Ru層(Ta/Ru)的雙層結構以用於蓋層70。舉例而言，Ta層的厚度是1nm，以及，Ru層的厚度是5nm。可以設置其它金屬層取代Ta層及Ru層，以作為蓋層70。蓋層70的配置是任意的。舉例而言，以非磁材料用於蓋層70。只要其它材料能保護設在蓋層70之下的層，即可用於蓋層70。

當以含硼的磁材料用於磁化自由層20時，為了防止硼擴散，在磁化自由層20與蓋層70之間設置氧化物材料或氮化物材料的擴散防止層。由於使用包含氧化物材料或氮化物材料的擴散防止層，所以，含於磁化自由層20中的硼的擴散受抑制，而維持磁化自由層20的非晶結構。具體而言，使用含有例如Mg、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、MO、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Sn、Cd、或Ga等元素之氧化物材料及氮化物材料，以作為用於擴散防止層的氧化物材料及氮化物材料。此處，由於擴散防止層對於磁阻效應沒有貢獻，因此，其較低的面積電阻是較佳的。舉例而言，擴散防止層的面積電阻較佳地設定為低於有助於磁阻效應的間隔器層30的面積電阻乘積。從降低擴散防止層的面積電阻之觀點而言，具有低障壁高度的Mg、Ti、V、Zn、Sn、Cd、或Ga的氧化物或氮化物是較佳的。從抑制硼擴散的功能的觀點而言，具有較強的化學鍵之氧化物是較佳的。舉例而言，使用2.0nm的MgO。

從發揮防止硼擴散的功能之觀點而言，當氧化物材料或氮化物材料用於擴散防止層時，擴散防止層的厚度較佳地不小於0.5nm，而從降低面積電阻的觀點而言，較佳地不大於5nm。亦即，擴散防止層的厚度有利地不小於0.5nm但不大於5nm，較佳地不小於1nm但不大於3nm。

以選自鎂(Mg)、矽(Si)及鋁(Al)組成的族群中至少之一用於擴散防止層。含有這些輕元素中的任何元素之材料可以用於擴散防止層。這些輕元素與硼鍵合以產生化合物。在包含擴散防止層與磁化自由層20之間的介面之部份中，舉例而言，形成Mg-B化合物、Al-B化合物及Si-B化合物中至少之一。這些化合物抑制硼的擴散。

舉例而言，另一金屬層等等可以插入於擴散防止層與磁化自由層20之間。但是，當擴散防止層與磁化自由層20之間的距離太大時，硼可以在這些層之間擴散，以降低磁化自由層20中的硼濃度。因此，擴散防止層與磁化自由層20之間的距離有利地為不大於10nm，較佳地為不大於3nm。

圖7是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件的另一實例。

如圖7所示，在應變感測元件100d中，設置絕緣層81。亦即，在第一電極E1與第二電極E2之間，設置彼此分開的二絕緣層81(絕緣部)，以及，在這些層之間，配置堆疊體。堆疊體配置在第一電極E1與第二電極E2之間。在應變感測元件100d的情形中，堆疊體包含下層 50、釘層60、參考層10、間隔器層30、磁化自由層20、蓋層70。磁化自由層20包含第一磁層21、磁耦合層23、及第二磁層22。亦即，面對堆疊體的側壁，設置絕緣層81。

舉例而言，以氧化鋁(例如Al₂O₃)、氧化矽(例如SiO₂)、等等用於絕緣層81。藉由絕緣層81，能抑制圍繞堆疊體的週圍之漏電流。

圖8是立體視圖，顯示根據實施例的另一應變感測元件實例。

如圖8所示，在應變感測元件100e中又設置硬偏壓層83。亦即，在第一電極E1與第二電極E2之間，設置彼此分開的二硬偏壓層83(硬偏壓部)，以及，在它們之間設置堆疊體。此外，絕緣層81配置在硬偏壓層83與堆疊體之間。此外，在實例中，絕緣層81在硬偏壓層83與第一電極E1之間延伸。

硬偏壓層83促使第一磁層21的磁化21m與第二磁層22的磁化22m中至少之一由硬偏壓層83設定於所需方向。藉由硬偏壓層83，在沒有力量施加至基底210的狀態中，由硬偏壓層83將第一磁層21的磁化21m與第二磁層22的磁化22m中至少之一設定於所需方向。

舉例而言，以例如CoPt、CoCrPt、或FePt等具有相當高的磁各向異性之硬鐵磁材料用於硬偏壓層83。可以使用例如FeCo或Fe等軟磁材料層與抗鐵磁層堆疊的結構以用於硬偏壓層83。在此情形中，由於交換耦合，磁化 延著指定方向產生。舉例而言，硬偏壓層83的厚度(延著從第一電極E1朝向第二電極E2的方向之長度)不小於5nm但不大於50nm。

上述硬偏壓層83及絕緣層81可以應用於稍後說明的任一應變感測元件。

(工作實例1)

製造具有下述結構的應變感測元件作為根據實施例的工作實例1，下層50：Ta(1nm)/Ru(2nm)

釘層60：Ir₂₂Mn₇₈(7nm)

第二磁化釘住層12：Co₇₅Fe₂₅(2.5nm)

磁耦合層13：Ru(0.9nm)

第一磁化釘住層11：Co₄₀Fe₄₀B₂₀(3nm)

間隔器層30：MgO(2nm)

磁化自由層20：Co₄₀Fe₄₀B₂₀(4nm)/Ru(0.9nm)/Co₄₀Fe₄₀B₂₀(2nm)

擴散防止層：MgO(1.8nm)

蓋層70：Cu(1nm)/Ta(2nm)/Ru(5nm)

在第一工作實例中，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀(4nm)/Ru(0.9nm)/Co₄₀Fe₄₀B₂₀(2nm)作為磁化自由層20。製造二種20μm×20μm及6μm×6μm作為垂直導電元件的元件尺寸。

圖9A至9D顯示第一工作實例及第一比較實例中應 變感測元件的應變感測器特徵的結果。

以基底彎曲法，執行圖9A至9D中所示的應變感測器特徵之評估。對於試驗地切割製成條狀的應變感測元件的晶圓而取得的晶圓(條狀晶圓)，使用刀邊緣，以四點彎曲方法施加應力。在彎曲條狀晶圓的刀邊緣中，併入荷重元，從荷重元測量的載重，計算出施加至晶圓表面上的應變感測元件之應變。使用以下述公式代表的二側支援樑的一般理論公式，用於應變的計算。

此處，「e_s」代表晶圓的楊氏模數。「L₁」是刀外部的刀邊緣間長度。L₂代表刀內部的刀邊緣間長度。W代表條狀晶圓的寬度。t代表條狀晶圓的厚度。G代表施加至刀緣的載重。此處，配置成藉由馬達控制以連續地改變施加至刀緣的載重。

關於應變施加的方向，是在垂直於相同平面中的第一磁化釘住層11的磁化方向上施加。在本申請案的說明書中，正值的應變是拉伸應變，負值的應變是壓縮應變。

圖9A顯示在20μm×20μm的元件尺寸之第一工作實例中，在用於應變感測元件的分別應變下，施加至應變感測元件的應變設定為以固定值的0.2(‰)的間隔從-0.8(‰)至0.8(‰)時，電阻對磁場的相依性測量結果。圖9C顯示在6μm×6μm的元件尺寸之第一工作實例中，在用於應變 感測元件的分別應變下，將施加至應變感測元件的應變設定為以固定值的0.2(‰)的間隔從-0.8(‰)至0.8(‰)時，電阻對磁場的相依性測量結果。

關於測量時的外部磁場方向，在平行於平面中的第一磁化釘住層11的方向上施加外部磁場，以及，正外部磁場對應於在與第一磁化釘住層11的磁化相對立側上施加磁場之情形。在圖9A及9C中，可知R-H迴路形狀視施加的應變值而變。這顯示磁化自由層20的平面中磁各向異性會因反磁致伸縮效應而變。

圖9B顯示在固定外部磁場下，在具有20μm×20μm的元件尺寸之第一工作實例中，施加至應變感測元件的應變從-0.8(‰)至0.8(‰)連續地改變之情形中電阻的變化。圖9D顯示在固定外部磁場下，在6μm×6μm的元件尺寸之第一工作實例中，施加至應變感測元件的應變從-0.8(‰)至0.8(‰)連續地改變之情形中電阻的變化。

應變從-0.8(‰)至0.8(‰)變化，然後從0.8(‰)至-0.8(‰)變化。這些結果顯示應變感測元件特徵。參考圖9B及9D，從第一工作實例與第一比較實例中電阻相對於應變的變化，評估量規因子。

量規因子以下述公式表示。

GF=(dR/R)/dε…公式(2)

從圖9B發現在第一工作實例中20μm×20μm的量規因子為841。從圖9D發現在第一工作實例中6μm×6μm的量規因子為770。發現由於在第一工作實例中使用經由用於 磁化自由層20的磁耦合層23而彼此抗平行地耦合之合成型的磁化自由層20，所以，不用取決於元件尺寸，即可實現高量規因子。

圖10是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件的另一實例。

如圖10所示，根據實施例之用於壓力感測器200的應變感測元件100f包含第一電極E1、下層50、磁化自由層20、間隔器層30、參考層10、釘層60、蓋層70、及第二電極E2。參考層10包含第一磁化釘住層11、第二磁化釘住層12、及磁耦合層13。磁化自由層20包含第二磁層22、磁耦合層23、及第一磁層21。

在第一電極E1與第二電極E2之間，設置下層50。在下層50與第二電極E2之間，設置第二磁層22。在第二磁層22與第二電極E2之間，設置磁耦合層23。在磁耦合層23與第二電極E2之間，設置第一磁層21。在第一磁層21與第二電極E2之間，設置間隔器層30。在間隔器層30與第二電極E2之間，設置第一磁化釘住層11。在第一磁化釘住層11與第二電極E2之間，設置磁耦合層13。在磁耦合層13與第二電極E2之間，設置第二磁化釘住層12。在第二磁化釘住層12與第二電極E2之間，設置釘層60。在釘層60與第二電極E2之間設置蓋層70。

在實例中，第一磁化釘住層11對應於參考層10。應變感測元件100f是頂部自旋閥型。

舉例而言，使用Ta/Cu以用於下層50。舉例而言，Ta層的厚度是3奈米(nm)。舉例而言，Ru層的厚度是5奈米(nm)。

舉例而言，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀(2nm)/Ru(0.9nm)/Co₄₀Fe₄₀B₂₀(4nm)以用於磁化自由層20。舉例而言，使用2.0nm厚度的MgO層以用於間隔器層30。

此處，在下層50與磁化自由層20之間，可以設置未顯示的擴散防止層。舉例而言，使用2.0nm厚度的MgO以用於擴散防止層。

舉例而言，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀/Fe₅₀Co₅₀以用於第一磁化釘住層11。舉例而言，Co₄₀Fe₄₀B₂₀層的厚度是2nm。舉例而言，Fe₅₀Co₅₀層的厚度是1nm。

舉例而言，使用0.9nm厚度的Ru層以用於磁耦合層13。

舉例而言，使用2.5nm厚度的Co₇₅Fe₂₅層作用於第二磁化釘住層12。舉例而言，使用7nm厚度的IrMn層以用於釘層60。

舉例而言，以Ta/Ru用於蓋層70。舉例而言，Ta層的厚度是1nm。舉例而言，Ru層的厚度是5nm。

舉例而言，可以使用與應變感測元件100a有關說明所述的材料，以用於包含在應變感測元件100f中的各層。

圖11是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件的另一實例。

如圖11所示，根據實施例之用於壓力感測器200的應變感測元件100g包含第一電極E1、下層50、釘層60、參考層10、間隔器層30、磁化自由層20、蓋層70、及第二電極E2。磁化自由層20包含第一磁層21、磁耦合層23、及第二磁層22。

在第一電極E1與第二電極E2之間，設置下層50。在下層50與第二電極E2之間，設置釘層60。在釘層60與第二電極E2之間，設置參考層10。在參考層10與第二電極E2之間，設置間隔器層30。在間隔器層30與第二電極E2之間，設置第一磁層21。在第一磁層21與第二電極E2之間，設置磁耦合層23。在磁耦合層23與第二電極E2之間，設置第二磁層22。在第二磁層22與第二電極E2之間，設置蓋層70。

使用第二磁化釘住層12、磁耦合層13、及第一磁化釘住層22的結構應用至先前說明的應變感測元件。使用單一磁化釘住層的單銷結構應用至實施例的應變感測元件100g。

舉例而言，使用Ta/Ru以用於下層50。舉例而言，Ta層的厚度是3奈米(nm)。舉例而言，Ru層的厚度是2奈米(nm)。

舉例而言，使用7nm厚度的IeMn層以用於釘層60。

舉例而言，使用厚度3nm的Co₄₀Fe₄₀B₂₀以用於參考層10。

舉例而言，使用2.0nm厚度的MgO層以用於間隔器層30。

舉例而言，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀(4nm)/Ru(0.9nm)/Co₄₀Fe₄₀B₂₀(2nm)以用於磁化自由層20。

舉例而言，以Ta/Ru用於蓋層70。舉例而言，Ta層的厚度是1nm。舉例而言，Ru層的厚度是5nm。

此處，在磁化自由層20與蓋層70之間，可以設置未顯示的擴散防止層。舉例而言，使用2.0nm厚度的MgO以用於擴散防止層。

舉例而言，可以使用與實施例中應變感測元件100a有關說明所述的材料，以用於包含在應變感測元件100g中的各層。

圖12是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件的另一實例。

如圖12所示，根據實施例之用於壓力感測器200的應變感測元件100h包含第一電極E1、下層50、第一釘層60a、第一參考層10a、第一間隔器層30a、磁化自由層20、第二間隔器層30b、第二參考層10b、第二釘層60b、蓋層70、及第二電極E2。第一參考層10a包含第二磁化釘住層12a、第一磁化釘住層11a、及磁耦合層13a。第二參考層10b包含第一磁化釘住層11b、第二磁化釘住層12b、及磁耦合層13b。磁化自由層20包含第一磁層21、第一磁耦合層23a、第二磁層22、第二磁耦合層23b、及第三磁層24。

在第一電極E1與第二電極E2之間，設置下層50。在下層50與第二電極E2之間，設置第一釘層60a。在第一釘層60a與第二電極E2之間，設置第二磁化釘住層12a。在第二磁化釘住層12a與第二電極E2之間，設置磁耦合層13a。在磁耦合層13a與第二電極E2之間，設置第一磁化釘住層11a。在第一磁化釘住層11a與第二電極E2之間，設置第一間隔器層30a。在第一間隔器層30a與第二電極E2之間，設置第一磁層21。在第一磁層21與第二電極E2之間，設置第一磁耦合層23a。在第一磁耦合層23a與第二電極E2之間，設置第二磁層22。在第二磁層22與第二電極E2之間，設置第二磁耦合層23b。在第二磁耦合層23b與第二電極E2之間，設置第三磁層24。在第三磁層24與第二電極E2之間，設置第二間隔器層30b。在第二間隔器層30b與第二電極E2之間，設置第一磁化釘住層11b。在第一磁化釘住層11b與第二電極E2之間，設置設置磁耦合層13b。在磁耦合層13b與第二電極E2之間，設置第二磁化釘住層12b。在第二磁化釘住層12b與第二電極E2之間，設置第二釘層60b。在第二釘層60b與第二電極E2之間，設置蓋層70。

在實例中，應變感測元件100h具有雙自旋閥型。當使用圖12中所示的雙自旋閥型時，包含在磁化自由層20中彼此抗平行地耦合的磁層數目有利地設定為奇數。理由在於藉由將配置成接近間隔器層的複數個磁層之磁化方向設定為相同，它們被設定成同於磁化自由層20、第一磁 化釘住層11a及第一磁化釘住層11b的磁化對齊相同，以及，以相同方式，使電阻改變均勻。當藉由偏移磁化釘住層的層數目而使第一磁化釘住層11a及第一磁化釘住層11b的磁化方向彼此抗平行時，包含在磁化自由層20中的磁層數目有利地設定為偶數。

舉例而言，使用Ta/Ru以用於下層50。舉例而言，Ta層的厚度是3奈米(nm)。舉例而言，Ru層的厚度是5奈米(nm)。

舉例而言，使用7nm厚度的IrMn層以用於第一釘層60a。

舉例而言，使用2.5nm厚度的Co₇₅Fe₂₅層以用於第一參考層10a的第二磁化釘住層12a。

舉例而言，使用0.9nm厚度的Ru層以用於第一參考層10a的磁耦合層13a。

舉例而言，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀(3nm)以用於第一參考層10a的第一磁化釘住層11a。

舉例而言，使用2.0nm厚度的MgO層以用於第一間隔器層30a。

舉例而言，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀(2nm)/Ru(0.9nm)/Co₄₀Fe₄₀B₂₀(4nm)/Ru(0.9nm)/Co₄₀Fe₄₀B₂₀(2nm)以用於磁化自由層20。

舉例而言，使用2.0nm厚度的MgO層以用於第二間隔器層30b。

舉例而言，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀/Fe₅₀Co₅₀層以用於第二 參考層10b的第一磁化釘住層11b。舉例而言，Co₄₀Fe₄₀B₂₀層的厚度是2nm。舉例而言，Fe₅₀Co₅₀層的厚度是1nm。

舉例而言，使用0.9nm厚度的Ru層以用於第二參考層10b的磁耦合層13b。

舉例而言，使用2.5nm厚度的Co₇₅Fe₂₅層以用於第二參考層10b的第二磁化釘住層12b。

舉例而言，使用7nm厚度的IeMn層以用於第二釘層60b。

舉例而言，以Ta/Ru用於蓋層70。舉例而言，Ta層的厚度是1nm。舉例而言，Ru層的厚度是5nm。

舉例而言，使用與應變感測元件100a有關說明所述的材料，以用於包含在應變感測元件100h中的各層。

圖13是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件的另一實例。

如圖13所示，根據實施例之用於壓力感測器200的應變感測元件100i包含第一電極E1、下層50、第一磁化自由層20c、間隔器層30、第二磁化自由層20d、蓋層70、及第二電極E2。第一磁化自由層20c包含第二磁層22c、第一磁耦合層23c、及第一磁層21c。第二磁化自由層20d包含第一磁層21d、第二磁耦合層23d、及第二磁層22d。

在第一電極E1與第二電極E2之間，設置下層50。在下層50與第二電極E2之間，設置第二磁層22c。在第 二磁層22c與第二電極E2之間，設置第一磁耦合層23c。在第一磁耦合層23c與第二電極E2之間，設置第一磁層21c。在第一磁層21c與第二電極E2之間，設置間隔器層30。在間隔器層30與第二電極E2之間，設置第一磁層21d。在第一磁層21d與第二電極E2之間，設置第二磁耦合層23d。在第二磁耦合層23d與第二電極E2之間，設置第二磁層22d。在第二磁層22d與第二電極E2之間，設置蓋層70。

用於實施例的應變感測元件100i是具有二自由層的雙層自由型的應變感測元件。

舉例而言，使用Ta/Ru以用於下層50。舉例而言，Ta層的厚度是3奈米(nm)。舉例而言，Ru層的厚度是2奈米(nm)。

舉例而言，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀(2nm)/Ru(0.9nm)/Co₄₀Fe₄₀B₂₀(4nm)以用於第一磁化自由層20c。

舉例而言，使用2.0nm厚度的MgO層以用於間隔器層30。

舉例而言，使用Co₄₀Fe₄₀B₂₀(4nm)/Ru(0.9nm)/Co₄₀Fe₄₀B₂₀(2nm)以用於第二磁化自由層20d。

舉例而言，以Ta/Ru用於蓋層70。舉例而言，Ta層的厚度是1nm。舉例而言，Ru層的厚度是5nm。

在下層50與第一磁化自由層20c之間，設置擴散防止層。舉例而言，使用2.0nm厚的MgO層作為擴散防止層。在第二磁化自由層20d與蓋層70之間，設置擴散防 止層。舉例而言，使用2.0nm厚的MgO層作為擴散防止層。

舉例而言，使用與應變感測元件100a有關說明所述的材料，以用於包含在應變感測元件100i中的各層。

當如上述應變感測元件中般也使用第一磁化自由層20c、間隔器層30及第二磁化自由層20d的堆疊結構時，第一磁化自由層20c的磁化與第二磁化自由層20d的磁化之間的相對角度會因應變而改變。結果，其能作為應變感測器。在此情形中，其能夠設計成第一磁化自由層20c的磁致伸縮值與第二磁化自由層20d的磁致伸縮值彼此不同。結果，在第一磁化自由層20c的磁化與第二磁化自由層20d的磁化之間的相對角度會因應變而變。

第二實施例

圖14是立體視圖，顯示根據第二實施例之壓力感測器。

圖15A及圖15B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器的另一實例。

如圖14所示，根據實施例的壓力感測器200包含支撐部201、基底210、及應變感測元件100。根據實施例的壓力感測器200可以包含根據實施例的任何應變感測元件100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h及100i以取代應變感測元件100。

舉例而言，基底210由支撐部201支撐。舉例而言， 基底210具有可撓區。舉例而言，基底210是隔膜。基底210可以由支撐部201支撐，或為分開的本體。可以使用與支撐部201相同的材料、或是使用與支撐部201不同的材料，以用於基底210。支撐部201的一部份可以移除，以致於在支撐部201中具有較小厚度的部份作為基底210。

基底210的厚度小於支撐部201的厚度。當相同的材料用於基底210及支撐部201以及它們整合在一起時，具有小厚度的一部份作為基底210，以及，具有大厚度之一部份作為支撐部201。

支撐部201可以具有通孔201h，在厚度方向上穿過支撐部201，以及，基底210可以設置成遮蓋通孔201h。此時，舉例而言，形成基底210的材料膜也在支撐部201的通孔201h以外的部份上延伸。此時，出自形成基底210的材料膜，與通孔201h重疊的一部份作為基底210。

基底210具有外邊緣210r。在相同的材料用於基底210及支撐部201以及它們整合在一起的情形中，具有小厚度的部份之外邊緣形成基底210的外邊緣210r。在支撐部201具有在厚度方向上穿透支撐部201的通孔201h以及基底210設置成遮蓋通孔201h的情形中，出自作為基底210的材料膜，與通孔201h重疊之部份的外邊緣作為基底210的外邊緣210r。

支撐部201連續地支撐基底210的外邊緣210r，或是，支撐基底210的外邊緣210r的部份。

應變感測元件100設於基底210上。舉例而言，應變感測元件100設於基底210的部份上。在實例中，眾多應變感測元件100設於基底210上。設於膜部上的應變感測元件的數目可為一。

在圖14中所示的壓力感測器200中，設置第一佈線221及第二佈線222。第一佈線221連接至應變感測元件100。第二佈線222連接至應變感測元件100。舉例而言，層間絕緣膜設於第一佈線221與第二佈線222之間，以及，第一佈線221與第二佈線222彼此電絕緣。在第一佈線221與第二佈線222之間施加電壓，以及，經由第一佈線221與第二佈線222，將電壓施加至應變感測元件100。當壓力施加至壓力感測器200時，基底210變形。在應變感測元件100中，隨著基底210變形，電阻R改變。經由第一佈線221與第二佈線222以偵測電阻R的變化，而偵測壓力。

舉例而言，關於支撐部201，可以使用板狀基底。舉例而言，在基底的內部中，設置中空部(通孔201h)。

舉例而言，以例如矽等半導體材料、例如金屬等導體材料、或絕緣材料用於支撐部201。舉例而言，支撐部201含有氧化矽、氮化矽、等等。舉例而言，中空部(通孔201h)的內部是減壓狀態(真空狀態)。在中空部(通孔201h)的內部可以由例如空氣等氣體或液體填充。中空部(通孔201h)的內部設計成基底210可彎曲。中空部(通孔201h)的內部可以連接至外部空氣。

基底210設於中空部(通孔201h)上。舉例而言，使用藉由處理支撐部201的部份而薄化之取得部份作為基底210。基底210的厚度(Z軸方向上的長度)小於支撐部201的厚度(Z軸方向上的長度)。

當壓力施加至基底210時，基底210變形。壓力相當於壓力感測器200應偵測的壓力。要施加的壓力包含由聲波、超音波、等等造成的壓力。當偵測由聲波、超音波、等等造成的壓力時，壓力感測器200作為麥克風。

舉例而言，以絕緣材料用於基底210。舉例而言，基底210含有氧化矽、氮化矽、及氧氮化矽中至少之一。舉例而言，例如矽等半導體材料可以用於基底210。舉例而言，金屬材料可以用於基底210。

舉例而言，基底210的厚度不小於0.1微米(μm)但不大於3μm。厚度有利地不小於0.2μm但不大於1.5μm。舉例而言，0.2μm厚度的氧化矽膜及0.4μm厚度的矽膜之堆疊體可以作為基底210。

如圖14所示，將應變感測元件100眾多地配置於基底210上。如稍後所述般，藉由串聯或並聯眾多應變感測元件100，增加SN比，而以眾多應變感測元件100，取得用於壓力的相等電阻變化。

在圖14中，配置眾多應變感測元件100，但是，一元件也是足夠的。在圖15A中，顯示圓形膜部上的沈積變異。

圖15A及圖15B中所示的壓力感測器200a包含第一 應變感測元件部101、第二應變感測元件部102、第三應變感測元件部103、及第四應變感測元件部104。各第一應變感測元件部101、第二應變感測元件部102、第三應變感測元件部103、及第四應變感測元件部104均包含眾多應變感測元件100。如稍後所述般，藉由串聯或並聯眾多應變感測元件100，增加SN比，而以眾多應變感測元件100，取得用於壓力的相等電阻R變化。

對於應變感測元件100，相當小的尺寸是足夠的。

因此，應變感測元件100的面積製成比因壓力而彎曲之基底210的面積足夠小。舉例而言，應變感測元件100的面積設定成不大於基底210的面積之1/5。

舉例而言，當基底210的直徑尺寸約為60μm時，應變感測元件100的尺寸設定為不大於12μm。舉例而言，當基底210的直徑尺寸約為600μm時，應變感測元件100的尺寸設定為不大於120μm。

在此情形中，當慮及應變感測元件100的處理準確度等等時，無需使應變感測元件100的尺寸太小。因此，舉例而言，應變感測元件100的尺寸可以設定為不小於0.05μm但不大於30μm。

在圖14中，顯示基底210具有圓形平面形狀，但是基底210的平面形狀不限於圓形。舉例而言，基底210的平面形狀也可為橢圓或例如正四邊形等正多邊形或長方形。

設於基底210上的眾多應變感測元件100串聯。在眾 多應變感測元件100串聯的情形中，當應變感測元件100的數目標示為N時，則要取得的電訊號的數目是當應變感測元件100的數目為1時的N倍。另一方面，熱雜訊及肖特基(Schottky)雜訊是N^1/2倍。亦即，SN比(訊號雜訊比；SNR)是N^1/2倍。由於增加串聯的應變感測元件100的數目N，SN比改良但不增加基底210的尺寸。

舉例而言，施加至一應變感測元件的偏壓電壓不小於50毫伏特(mV)但不大於150mV。當N個應變感測元件100串聯時，偏壓電壓不小於50mV×N但不大於150mV×N。舉例而言，當串聯的應變感測元件100的數目N是25時，偏壓電壓不小於1.25V且不大於3.75V。

當偏壓電壓的值是不小於1V時，設計用於處理取自應變感測元件100之電訊號的電路會變得容易，這實際上是有利的。

在處理得自應變感測元件100的電訊號之電路中，超過10V的偏壓電壓(終端間的跨電壓)不是所希望的。在實施例中，串聯之應變感測元件100的數目N及偏壓電壓設定成落在適當的電壓範圍內。

舉例而言，當眾多應變感測元件100電串聯時的電壓不小於1V且不大於10V時是有利的。舉例而言，施加於電串聯之眾多應變感測元件100的終端之間(一端的終端與另一端的終端之間)的電壓不小於1V但不大於10V。

為了產生此電壓，當施加至一應變感測元件100的偏壓電壓是50mV時，串聯之應變感測元件100的數目N 有利地不小於20但不大於200。當施加至一應變感測元件100的偏壓電壓是150mV時，串聯之應變感測元件100的數目N有利地不小於7但不大於66。

眾多應變感測元件100中至少部份可以電並聯。

如圖15B中所示，眾多應變感測元件100連接成眾多應變感測元件100形成惠斯登電橋電路。結果，舉例而言，能執行偵測特徵的溫度補償。

圖16A至圖16C是說明當壓力施加至基底時基底表面中產生的應變。

關於基底210的平面形狀，如圖14所示的壓力感測器200中般，以圓的情形為例說明基底。

圖16B及圖16C顯示壓力感測器200的特徵模擬結果。

圖16A是立體視圖，顯示實施例的基底。

圖16B顯示壓力施加的基底210中產生的應變ε。圖16B中的縱軸是應變ε(無單位)。圖16B中的橫軸是離中心的距離由半徑歸一化而取得的值(r_x/r)。

在圖16B中，在拉伸應變時，應變ε是正的，在壓縮應變時，應變ε是負的。在圖16B中，顯示半徑方向上的應變之第一應變εr、圓週方向上的應變之第二應變εθ、以及第一應變εr與第二應變εθ之間的差(各向異性應變△ε=εr-εθ)。各向異性應變△ε是第一應變εr與第二應變εθ之間的差。各向異性應變△ε對於應變感測元件100的磁化自由層20的磁化方向的變化有貢獻。

圖16C顯示產生於基底210中的各向異性應變△ε之X-Y平面中的分佈。

如圖16A所示，在實例中，基底210的平面形狀是圓形。在實例中，基底210的直徑L1(直徑L2)是500μm。基底210的厚度Lt是2μm。

在實例中，基底210的外邊緣210r是完美受限的固定邊緣。在實例中，以有限元分析，分析產生於基底210的表面中產生的應變ε。在由有限元方法分割的各元中，執行分析並應用虎克定律。

在模擬中，基底210的材料假定為矽。基底210的揚氏模數為165GPa。帕松(Possion)比例是0.22。在模擬中，當從基底210的背表面施加13.33kPa的均勻壓力時，取得基底210的表面中的應變ε。在有限元方法中，在X-Y平面中，平面網目尺寸設定為5μm，以及厚度方向的網目尺寸是2μm。

如圖16B所示，在接近基底210的中心處之凸部中，第一應變εr與第二應變εθ是拉伸應變。在中心的近處中，基底210突出地彎曲。在外邊緣210r的近處，第一應變εr與第二應變εθ是壓縮應變。在外邊緣210r的近處，基底210凹陷地彎曲。在中心的近處中，各向異性應變△ε是零，為各向同性應變。在外邊緣210r的近處，各向異性應變△ε顯示壓縮值，以及，在外邊緣210r的緊接近處，取得最大的各向異性應變。在圓形基底210中，在始於中心的徑向上，總是均等地取得各向異性應變△ε。 實施例的應變感測元件100如所需地配置在在取得各向異性應變之基底210的外邊緣210r的近處。

在圖16C中，顯示在圖16B中所示的極座標系統中的各向異性應變△ε(△ε_r-θ)轉換至笛卡耳座標系統中的各向異性應變△ε_X-Y之後，基底210的整個表面的分析結果。

在圖16C中所示的等高圖中，以「90%」至「10%」的文字所示的線分別表示取得外邊緣210r的緊接近處中的最大各向異性應變△ε_X-Y的值(絕對值)之90%至10%的各向異性應變△ε的位置。如圖16C可見，在有限區域中取得相等的各向異性應變△ε_X-Y。

當包含如圖3A至3C中所示的磁化釘住層之應變感測元件眾多地配置於基底210上時，由於為了釘住固定的目的，多個磁化釘住層的磁化方向在磁場中的退火方向上對齊，所以，這些磁化方向指向相同方向。因此當感測元件眾多地配置於基底210上以嘗試取得對相等壓力的電阻變化(舉例而言，極性等等)時，有利的是如圖16C所示般，將這些應變感測元件配置近接靠近外邊緣210r之取得相等各向異性應變△ε_X-Y之區域。

在本申請案的說明書中，「近接」一詞意指例如彼此鄰近的應變感測元件之間的距離不大於10μm。

或者，在本申請案的說明書中，「近接」一詞意指眾多應變感測元件是在下述情形中。

圖17A至17F是視圖，顯示多個應變感測元件配置 於基底上的實例。這些圖形顯示當眾多應變感測元件近接地配置時的元件配置區。

如圖17A所示，當基底210突出於平行於基底210(例如，X-Y平面)的平面上時，形成界限長方形。界限長方形210cr界定基底210的形狀。舉例而言，基底210的形狀是藉由使基底210的外邊緣210r在與基底210平行的平面上突出而取得的形狀。在實例中，基底210的平面形狀是圓形。界限長方形210cr形成正方形。

界限長方形210cr具有第一邊210s1、第二邊210s2、第三邊210s3及第四邊210s4。第二邊210s2與第一邊210s1分開。第三邊210s3連接至第一邊210s1的一端210s11以及第二邊210s2的一端210s21。第四邊210s4連接至第一側210s1的另一端210s12以及第二邊210s2的另一端210s22，且與第三邊210s3分開。

界限長方形210cr具有形心210crd。舉例而言，形心210crd與基底210的形心210dc重疊。

界限長方形210cr具有第一區218a、第二區218b、第三區218c及第四區218d。

第一區218a是由連結第一邊210s1的一端210s11與形心210crd的線段、連結第一邊210s1的另一端210s12與形心210crd的線段、及第一邊210s1圍繞的區域。

第二區218b是由連結第二邊210s2的一端210s21與形心210crd的線段、連結第二邊210s2的另一端210s22與形心210crd的線段、及第二邊210s2圍繞的區域。

第三區218c是由連結第一邊210s1的一端210s11與形心210crd的線段、連結第二邊210s2的一端210s21與形心210crd的線段、及第三邊210s3圍繞的區域。

第四區218d是由連結第一邊210s1的另一端210s12與形心210crd的線段、連結第二邊210s2的另一端210s22與形心210crd的線段、及第四邊210s4圍繞的區域。

如圖17A所示，在基底210中與第一區218a重疊的部份上，設置眾多感測元件100。舉例而言，在與界限長方形210cr的第一邊210s1平行的方向上，設置在與膜表面210fs中的第一區218a相重疊的區域中之眾多感測元件100中的至少二感測元件的各別位置彼此不同。換言之，設置在與膜表面210fs中的第一區218a相重疊的區域中之眾多感測元件100中的至少二感測元件的各別位置，在與界限長方形210cr的第一邊210s1平行的方向上彼此不同。依此方式配置的結果，變成能夠將大數目的應變感測元件100配置在接近外邊緣210r之取得相等的各向異性應變△ε_X-Y之區域中。

當基底210的平面形狀是如圖17B所示的壓縮圓形時，也可以界定界限長方形210cr。當基底210的平面形狀是圖17C中所示的長方形時，也可以界定界限長方形210cr。在此情形中，界限長方形210cr的平面形狀是與基底210相同的正方形。在基底210的平面形狀是如圖17D中的正方形之情形中，當基底210設有曲線(或直線)角 落部210sc時，也可界定界限長方形210cr。當基底210的平面形狀是如圖17E為長方形時，也可界定界限長方形210cr。在此情形中，界限長方形210cr的平面形狀是與基底210相同的長方形。在基底210的平面形狀是如圖17F為正方形的情形中，當基底210設有曲線(或直線)角落部210sc時，也可界定界限長方形210cr。如此，界定第一區218a至第四區218d。

由於將多個元件近接地配置在上述區域中，結果能夠在接近外邊緣210r之取得相等的各向異性應變△ε_X-Y之區域配置大數目的應變感測元件100。

由於如在實施例中般使用包含經由磁耦合層23而彼此抗平行地磁耦合之第一磁層21及第二磁層22的磁化自由層20，結果，第一磁層21的磁化21m及第二磁層22的磁化22m彼此極性相反地耦合，因而降低在元件尾端的磁層之去磁化磁場。由於磁化自由層20的去磁化場降低，結果，即使以小的元件尺寸，仍能夠實現高應變偵測靈敏度。結果，提供滿足高空間解析度及高靈敏度之應變感測元件100。因此，在圖16C中所示之接近外邊緣210r之取得相等的各向異性應變△ε_X-Y之區域中，配置足夠數目的滿足小元件尺寸及高應變靈敏度的應變感測元件100。

實施例的應變感測元件100使用包含經由磁耦合層23而彼此抗平行地磁耦合之第一磁層21及第二磁層22的磁化自由層20，因此，自磁化自由層20洩漏的磁場少 或不存在。因此，也在大數量的應變感測元件100彼此近接地配置在圖16C中所示之接近外邊緣210r之取得相等的各向異性應變△ε_X-Y之區域中的情形中，由於自應變感測元件100的磁化自由層20洩漏的磁場少或不存在，所以，應變感測元件100的磁化自由層20洩漏的磁場所造成的干擾降低，以及能夠正常地取得眾多應變感測元件100中用於應變的電阻變化。

圖18是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件的另一實例。

在圖18中，顯示上述已說明的實施例之應變感測元件眾多地配置在堆疊方向上之實例。由於眾多地配置在堆疊方向上，結果，能夠將大數量的應變感測元件100配置在圖16C中所示之接近外邊緣210r之取得相等的各向異性應變△ε_X-Y之區域中。在實施例的應變感測元件100中，由於自磁化自由層20洩漏的磁場少或不存在，所以，應變感測元件100的磁化自由層20洩漏的磁場所造成的干擾降低，並能夠正常地取得眾多應變感測元件100中用於應變的電阻變化。

圖18中顯示的應變感測元件100j包含第一電極E1、第一元件部160a、第二元件部160b、及第二電極E2。在第一電極E1與第二電極E2之間，設置第一元件部160a。在與第一元件部160a與第二電極E2之間，設置第二元件部160b。

第一元件部160a包含第一下層50a、第一釘層60a、 第一參考層10a、第一間隔器層30a、第一磁化自由層20a、及中介層85。第一參考層10a包含第二磁化釘住層12a、第一磁化釘住層11a、及磁耦合層13a。第一磁化自由層20a包含第一磁層21a、第二磁層22a、及第一磁耦合層23a。

在第一電極E1與第二電極E2之間，設置第一下層50a。在第一下層50a與第二電極E2之間，設置第一釘層60a。在第一釘層60a與第二電極E2之間，設置第二磁化釘住層12a。在第二磁化釘住層12a與第二電極E2之間，設置磁耦合層13a。在磁耦合層13a與第二電極E2之間，設置第一磁化釘住層11a。在第一磁化釘住層11a與第二電極E2之間，設置第一間隔器層30a。在第一間隔器層30a與第二電極E2之間，設置第一磁層21a。在第一磁層21a與第二電極E2之間，設置第一磁耦合層23a。在第一磁耦合層23a與第二電極E2之間，設置第二磁層22a。在第二磁層22a與第二電極E2之間，設置中介層85。

第二元件部160b包含第二下層50b、第二釘層60b、第二參考層10b、第二間隔器層30b、第二磁化自由層20b、及蓋層70。第二參考層10b包含第二磁化釘住層12b、第一磁化釘住層11b、及磁耦合層13b。第二磁化自由層20b包含第一磁層21b、第二磁層22b、及第二磁耦合層23b。

在中介層85與第二電極E2之間，設置第二下層 50b。在第二下層50b與第二電極E2之間，設置第二釘層60b。在第二釘層60b與第二電極E2之間，設置第二磁化釘住層12b。在第二磁化釘住層12b與第二電極E2之間，設置磁耦合層13b。在磁耦合層13b與第二電極E2之間，設置第一磁化釘住層11b。在第一磁化釘住層11b與第二電極E2之間，設置第二間隔器層30b。在第二間隔器層30b與第二電極E2之間，設置第一磁層21b。在第一磁層21b與第二電極E2之間，設置第二磁耦合層23b。在第二磁耦合層23b與第二電極E2之間，設置第二磁層22b。在第二磁層22b與第二電極E2之間，設置蓋層70。

以應變感測元件100a有關說明所述的材料，用於包含在應變感測元件100j中的各層。舉例而言，以非磁材料用於中介層85。舉例而言，以金屬材料用於中介層85。以與用於第一電極E1或第二電極E2的材料相同的材料，用於中介層85。

圖19A至圖19C是立體視圖，顯示根據實施例的應變感測元件。

圖19A至圖19C顯示眾多應變感測元件100的連接實例。

如圖19A所示，在眾多應變感測元件100串聯的情形中，在第一電極E1(例如第一佈線221)與第二電極E2(例如第二佈線222)之間，設置應變感測元件100及通路接點230。結果，電流供應方向是在一方向上。供應給 眾多應變感測元件100的電流向上或向下流動。依此連接，使得眾多應變感測元件100中的各應變感測元件的訊號/雜訊特徵彼此接近。

如圖19B所示，未設置通路接點230，但應變感測元件100設在第一電極E1與第二電極E2之間。在實例中，供應給相鄰的二應變感測元件100的各應變感測元件之電流方向彼此相反。依此連接，眾多應變感測元件100的配置密度高。

如圖19C所示，在第一電極E1與第二電極E2之間，設置眾多應變感測元件100。眾多應變感測元件100並聯。

於下，將說明根據實施例之壓力感測器的製造方法實例。下述是壓力感測器製造方法的實例。

圖20A至圖20E是沿著處理序列的剖面視圖，顯示根據實施例的壓力感測器製造方法。

如圖20A所示，在基體241上(舉例而言，Si基底)，形成薄膜242。基體241作為支撐部201。薄膜242作為基底210。

舉例而言，藉由濺射，在Si基底上，形成SiO_X/Si的薄膜242。SiO_X單層、SiN單層、或例如Al等金屬層可以作為薄膜242。此外，例如聚醯亞胺及對二甲苯為基礎的聚合物等可撓塑膠材料可以作為薄膜242。SOI(矽在絕緣體上)基底可以作為基體241及薄膜242。舉例而言，在SOI中，藉由基底疊合，在矽基底上形成SiO₂/Si 的堆疊膜。

如圖20B中所示，形成第二佈線222。在處理中，形成會成為第二佈線222之導體膜，以及藉由微影術及蝕刻來處理導體膜。當第二佈線222的週圍由絕緣膜嵌入時，可以應用舉離處理。舉例而言，在舉離處理中，在第二佈線222的樣式蝕刻之後，但在光阻剝離之前，將絕緣膜沈積於整個表面上，然後，移除光阻。

如圖20C中所示，形成應變感測元件100。在此處理中，形成作為應變感測元件100的堆疊體，以及，以微影術及蝕刻處理堆疊體。當應變感測元件100的堆疊體的側壁由絕緣層81嵌入時，可以應用舉離處理。舉例而言，在舉離處理中，在堆疊體的處理之後及在光阻剝離之前，將絕緣層81沈積於整個表面上，然後移除光阻。

如圖20D中所示，形成第一佈線221。在此處理中，形成要成為第一佈線221之導體膜，以及藉由微影術及蝕刻來處理導體膜。當第一佈線221的週圍由絕緣膜嵌入時，可以應用舉離處理。舉例而言，在舉離處理中，在第一佈線221的圖案處理之後，但在光阻剝離之前，將絕緣膜沈積於整個表面上，然後，移除光阻。

如圖20E所示，從基體241的背表面執行蝕刻，以形成中空部201a。結果，形成基底210及支撐部201。舉例而言，當SiO_X/Si的堆疊膜作為要當作基底210的薄膜242時，從薄膜242的背表面(下表面)朝向前表面(上表面)執行基體241的深挖堀處理。結果，形成中空部 201a。舉例而言，在形成中空部201a時，可以使用雙面對齊器曝光設備。結果，根據前表面上應變感測元件100的位置，在背表面上回型化光阻的洞圖案。

在Si基底蝕刻時，舉例而言，使用利用RIE的波希(Bosch)處理。在波希處理中，舉例而言，重複使用SF₆氣體的蝕刻處理及使用C₄F₈氣體的沈積處理。結果，在基體241的深度方向(Z軸方向)上選擇性地執行蝕刻，並抑制基體241的側壁的蝕刻。舉例而言，使用SiO_X層作為蝕刻結束點。亦即，使用在蝕刻選擇比例上與矽的蝕刻比例不同的SiO_X層，終止蝕刻。作為蝕刻阻止層的SiO_X層可以作為基底210的部份。舉例而言，以無水氟化氫及酒精、或類似者、等等之處理，在蝕刻後，移除SiO_X層。

依此方式，形成根據實施例的壓力感測器200。以類似方法，形成根據實施例的其它壓力感測器。

(第三實施例)

圖21A至圖21C顯示根據實施例的壓力感測器。圖21A是立體視圖，以及圖21B及圖21C是方塊圖，顯示壓力感測器640。

如圖21A及圖21B所示，在壓力感測器640中，設置基部671、偵測部650、半導體電路部630、天線615、電佈線616、傳送電路617、及接收電路617r。

天線615經由電佈線616而與半導體電路部630電連 接。

傳送電路617根據流至偵測部650的電訊號而無線地傳送資料。至少部份傳送電路617設於半導體電路部630中。

接收電路617r從電子裝置618d接收控制訊號。至少部份接收電路617r設於半導體電路部630中。舉例而言，當藉由操作電子裝置618d而提供接收電路617r時，控制壓力感測器640的操作。

如圖21B中所示，舉例而言，在傳送電路617中，設置連接至偵測部650的AD轉換器617a及曼徹斯特(Manchester)編碼部617b。可以設置切換部617c以切換傳送與接收。在此情形中，可以設置時序控制器617d，以及，由時序控制器617d控制切換部617c的切換。此外，可設置資料校正部617e、同步部617f、判斷部617g、及電壓控制振盪器617h(VCO)。

如圖21C中所示，在與壓力感測器640相結合使用的電子裝置618d中，設置接收部618。舉例而言，例如可攜式終端等電子裝置可以作為電子裝置618d的實例。

在此情形中，具有傳送電路617的壓力感測器640及具有接收部618的電子裝置618d可以相結合使用。

在電子裝置618d中，可以設置曼徹斯特編碼部617b、切換部617c、時序控制器617d、資料校正部617e、同步部617f、判斷部617g、電壓控制振盪器617h、記憶體部618a、及中央處理單元618b(CPU)。

在實例中，壓力感測器640又包含固定部667。固定部667將膜部664固定至基部671。固定部667的厚度尺寸設定比膜部664的尺寸更大，以致即使當施加外部壓力時，固定部667仍然難彎曲。

舉例而言，固定部667以等間距設定在膜部664的週圍。

固定部667也可以設置成連續地圍繞膜部664的整個週圍。

舉例而言，固定部667可以由與基部671的材料相同的材料形成。在此情形中，舉例而言，固定部667由矽等等形成。

舉例而言，固定部667可由與膜部664的材料相同的材料形成。

現在將說明根據實施例的壓力感測器之製造方法實例。

圖22A、圖22B、圖23A、圖23B、圖24A、圖24B、圖25A、圖25B、圖26A、圖26B、圖27A、圖27B、圖28A、圖28B、圖29A、圖29B、圖30A、圖30B、圖31A、圖31B、圖32A、圖32B、圖33A及圖33B是視圖，顯示根據實施例之壓力感測器的製造方法。

在圖22A至圖33B中，「A」系列是平面視圖，「B」系列是剖面視圖。

如圖22A及圖22B中所示，在半導體基底531的表面部份中，形成半導體層512M。接著，元件隔離絕緣層 512I形成於半導體層512M的上表面上。接著，閘極512G經由未顯示的絕緣層而形成於半導體層512M上。接著，源極512S和汲極512D形成於閘極512G的二側上，以形成電晶體532。接著，層間絕緣膜514a形成於其上，此外，形成層間絕緣膜514b。

接著，在要成為非中空部的區域中，對部份層間絕緣膜514a和514b，形成溝槽及孔。接著，將導體材料嵌入於孔中以形成連接柱514c至514e。在此情形中，舉例而言，連接柱514c電連接至一電晶體532的源極512S，以及，連接柱514d電連接至汲極512D。舉例而言，連接柱514e電連接至另一電晶體532的源極512S。接著，導電材料嵌入於溝槽中，以及形成佈線部514f及514g。佈線部514f電連接至連接柱514c以及連接柱514d。佈線部514g電連接至連接柱514e。接著，層間絕緣膜514h形成於層間絕緣膜514b上。

如圖23A及圖23B中所示，舉例而言，使用CVD(化學汽相沈積)法，在層間絕緣膜514h上，形成含有氧化矽(SiO₂)的層間絕緣膜514i。接著，在層間絕緣膜514i的預定位置形成孔，導電材料(舉例而言，金屬材料)嵌入於孔中，以及使用CMP(化學機械拋光)法以平坦化上表面。結果，形成連接至佈線部514f的連接柱514j及連接至佈線部514g的連接柱514k。

如圖24A及圖24B中所示，在要成為中空部570的層間絕緣膜514i的區域中形成凹部，以及，犠牲層514l 嵌入於凹部中。舉例而言，使用在低溫下能沈積的材料，形成犠牲層514l。舉例而言，在低溫下能沈積的材料是矽鍺等等。

如圖25A及25B所示，在層間絕緣膜514i與犠牲層514l上，形成要成為膜部564的絕緣膜561bf。舉例而言，使用氧化矽(SiO₂)等等，形成絕緣膜561bf。對絕緣膜561bf設置眾多孔，以及，導電材料(舉例而言，金屬材料)嵌入於眾多孔中以形成連接柱561fa及連接柱562fa。連接柱561fa與連接柱514k電連接，以及，連接柱562fa與連接柱514j電連接。

如圖26A及26B所示，在絕緣膜561bf、連接柱561fa、以及連接柱562fa上，形成要成為佈線557的導體層561f。

如圖27A及27B所示，在導體層561f上形成堆疊膜550f。

如圖28A及28B所示，將堆疊膜550f處理成指定形狀，以及在其上形成要成為絕緣層565的絕緣膜565f。舉例而言，使用氧化矽(SiO₂)等等，形成絕緣膜565f。

如圖29A及29B所示，移除部份絕緣膜565f，以及，將導體層561f處理成預定形狀。結果，形成佈線557。此時，部份導體層561f變成電連接至連接柱562fa的連接柱562fb。此外，在其上形成要成為絕緣層566之絕緣膜566f。

如圖30A及30B所示，在絕緣膜566f中形成開口部 566p。結果，連接柱562fb曝露。

如圖31A及31B所示，在上表面上形成要成為佈線558的導體層562f。部份導體層562f與連接柱562fb電連接。

如圖32A及32B所示，導體層562f處理成預定形狀。結果，形成佈線558。佈線558與連接柱562fb電連接。

如圖33A及33B所示，在絕緣膜566f中形成具有預定形狀的開口部566o。經由開口部566o而處理絕緣膜561bf，此外，經由開口部566o而移除犠牲層514l。結果形成中空部570。舉例而言，使用濕蝕刻法，執行犠牲層514l的移除。

舉例而言，當固定部567要形成為環狀時，在中空部570上方的非中空部之邊緣與膜部564之間的空間，以絕緣膜嵌入。

依此方式，形成壓力感測器。

第四實施例

圖34是剖面視圖，顯示根據第四實施例的麥克風。

如圖34所示，麥克風410具有根據上述各別實施例的任何壓力感測器(例如壓力感測器200)、或是根據其變異的壓力感測器。在下述中，舉例而言，將說明具有壓力感測器200的麥克風410。

麥克風410併入於可攜式資訊終端420的端部。舉例 而言，設於麥克風410中的壓力感測器200的基底210設定成實質平行於可攜式資訊終端420的顯示部421設於其上的面。基底210的配置不限於所示配置，而是可以適當地改變。

由於麥克風410包含壓力感測器200等等，所以，其對於寬廣區域的頻率之靈敏度高。

雖然以麥克風410併入於可攜式資訊終端420中的情形為例說明，但是，不侷限於此。舉例而言，麥克風410可以併入於IC記錄器、針尖式麥克風等等。

第五實施例

實施例關於使用根據各上述實施例的壓力感測器的聲音麥克風。

圖35是剖面視圖，顯示根據第五實施例的聲音麥克風。

根據實施例的聲音麥克風430包含印刷電路板431、蓋子433、及壓力感測器200。印刷電路板431包含例如放大器等電路。在蓋子433中，設置聲孔435。聲音439通過聲孔435而進入蓋子433的內部。

使用上述實施例或其修改之相關說明所述的任一壓力感測器作為壓力感測器200。

聲音麥克風430反應聲壓。由於使用具有高靈敏度的壓力感測器200，結果，取得具有高靈敏度的聲音麥克風430。舉例而言，壓力感測器200安裝於印刷電路板431 上，以及設置電訊號線。蓋子433設於印刷電路板431上以遮蓋壓力感測器200。

根據實施例，提供高靈敏度麥克風。

(第六實施例)

實施例關於使用根據各上述實施例的壓力感測器之血壓感測器。

圖36A及圖36B是視圖，顯示根據第六實施例之血壓感測器。

圖36A是平面視圖，顯示人的動脈上的皮膚。圖36B是圖36A的H1-H2剖面視圖。

在實施例中，壓力感測器200作為血壓感測器440。 使用與各上述實施例或其修改相關的說明所述的任一壓力感測器作為壓力感測器200。

結果，能夠以小尺寸壓力感測器作出高靈敏度壓力感測。藉由將壓力感測器200壓在動脈441的皮膚443上，血壓感測器440連續地執行血壓量測。

根據實施例，提供具有高靈敏度的血壓感測器。

第七實施例

實施例係關於使用各上述實施例的壓力感測器之觸控面板。

圖37是平面視圖，顯示根據第七實施例的觸控面板。

在實施例中，壓力感測器200作為觸控面板450。使用各上述實施例及其修改相關說明所述的任一壓力感測器作為壓力感測器200。在觸控面板450中，壓力感測器200安裝在顯示器的內部份或顯示器外部中至少之一。

舉例而言，觸控面板450包含眾多第一佈線451、眾多第二佈線452、眾多壓力感測器200、及控制部453。

在實例中，眾多第一佈線451延著Y軸方向成列。眾多第一佈線451均延著X軸方向延伸。眾多第二佈線452延著X軸方向成列。眾多第二佈線452均延著Y軸方向延伸。

眾多壓力感測器200中的各壓力感測器200設置在眾多第一佈線451與眾多第二佈線452的多個交會中各交會部中。一壓力感測器200作為用於偵測的一偵測元件200e。此處，交會部包含第一佈線451與第二佈線452交會的位置及其週圍區域。

眾多壓力感測器200中的各壓力感測器200的一端251與眾多第一佈線451中的各第一佈線451相連接。眾多壓力感測器200中的各壓力感測器200的另一端252與眾多第二佈線452中的各第二佈線452相連接。

控制部453連接至眾多第一佈線451及眾多第二佈線452。

舉例而言，控制部453包含連接至眾多第一佈線451的用於第一佈線之電路453a、連接至眾多第二佈線452的用於第二佈線之電路453b、以及連接至用於第一佈線 的電路453a及用於第二佈線的電路453b之控制電路455。

壓力感測器200以小尺寸執行高靈敏度壓力感測。因此，實現具有高清晰度的觸控面板。

除了上述用途之外，根據各上述實施例的壓力感測器可以應用於例如大氣壓力感測器及用於輪胎的氣壓感測器等各式各樣的壓力感測器裝置。

根據實施例，提供具有高靈敏度的應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、及觸控面板。

於上述中，參考特定實例，說明本發明的實施例。但是，本發明不侷限於這些特定實例。舉例而言，習於此技藝者可以從知道的技藝中適當地選取例如基底、應變感測元件、第一磁層、第二磁層、及間隔器層等包含於感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、及觸控面板中的組件之特定配置，而類似地實施本發明。此實施包含在本發明的範圍中，達到取得類似效果的程度。

此外，特定實例的任何二或更多組件可以在達到技術可行性的程度之內相結合以及包含在達到包括本發明的目的之程度的範圍中。

此外，在達到包含本發明的精神之程度，根據本發明的實施例之上述的應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、及觸控面板，習於此技藝者以適當的設計修改而實施的所有應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、及觸控面板都在本發明的範圍之內。

在本發明的精神之內，習於此技藝者可以思及各式各樣其它變異及修改，且須瞭解這些變化及修改也被包含在本發明的範圍之內。

雖然已說明某些實施例中，但是，這些實施例僅是舉例說明，而非要限定本發明的範圍。事實上，此處所述的新穎實施例可以以各種其它形式具體實施；此外，在不悖離本發明的精神之下，此處所述的實施例之形式可以有各種省略、替代及改變。後附之申請專利範圍及它們的均等範圍是要涵蓋落在本發明的精神及範圍內的這些形式或是修改。

10‧‧‧參考層

20‧‧‧磁化自由層

21‧‧‧第一磁層

21m、22m‧‧‧磁化

22‧‧‧第二磁層

23‧‧‧磁耦合層

30‧‧‧間隔器層

100‧‧‧應變感測元件

200‧‧‧壓力感測器

210‧‧‧基底

801‧‧‧力

Claims (20)

1. 一種應變感測元件，設於可變形的基底上，該元件包括：參考層；磁化自由層，其中磁化根據該基底的變形而變；間隔器層，設於該參考層與該磁化自由層之間；該磁化自由層具有：設置成與該間隔器層接觸的第一磁層；設置成與該第一磁層相分離的第二磁層；及磁耦合層，設於該第一磁層與該第二磁層之間，該第一磁層的磁化與該第二磁層的磁化抗平行。
2. 如申請專利範圍第1項之元件，其中，該第一磁層的磁致伸縮常數具有的極性與該第二磁層的磁致伸縮常數的極性相同。
3. 如申請專利範圍第1項之元件，其中，該第一磁層與該第二磁層中至少之一含有非晶材料。
4. 如申請專利範圍第2項之元件，其中，該第一磁層與該第二磁層中至少之一含有非晶材料。
5. 如申請專利範圍第1項之元件，其中，該第一磁層與該第二磁層中至少之一含有硼。
6. 如申請專利範圍第1項之元件，其中，該磁耦合層含有釕。
7. 如申請專利範圍第1項之元件，其中，該第一磁層含有在該第一磁層與該磁耦合層之間的介面具有鈷之磁 材料。
8. 如申請專利範圍第1項之元件，其中，該第二磁層含有在該第二磁層與該磁耦合層之間的介面具有鈷之磁材料。
9. 如申請專利範圍第1項之元件，其中，該第一磁層及該第二磁層中的一磁層設於該間隔器層與該磁耦合層之間，該一磁層含有在該一磁層與該磁耦合層之間的介面具有結晶結構的磁材料。
10. 如申請專利範圍第1項之元件，其中，該第二磁層的磁致伸縮常數的絕對值大於該第一磁層的磁致伸縮常數的絕對值。
11. 一種壓力感測器，包括：支撐部；可變形的基底，由該支撐部支撐；以及應變感測元件，設於該基底上，該應變感測元件具有：參考層；磁化自由層，其中磁化根據該基底的變形而變；間隔器層，設於該參考層與該磁化自由層之間，該磁化自由層具有：設置成與該間隔器層接觸的第一磁層；設置成與該第一磁層相分離的第二磁層；及磁耦合層，設於該第一磁層與該第二磁層之間，該第一磁層的磁化與該第二磁層的磁化抗平行。
12. 如申請專利範圍第11項之感測器，包括設於該基底上的眾多該應變感測元件。
13. 如申請專利範圍第12項之感測器，其中，該眾多該應變感測元件中至少二該應變感測元件彼此近接地設置。
14. 如申請專利範圍第12項之感測器，其中：界限長方形，界定基底的形狀，包含：第一邊；第二邊，與該第一邊分開；第三邊，連接至該第一邊的一端及該第二邊的一端；第四邊，連接至該第一邊的另一端及該第二邊的另一端；以及該界限長方形的形心，該界限長方形包含由下述圍繞的第一區：連接該形心與該第一邊的一端之線段；連接該形心與該第一邊的另一端之線段；及第一邊，及該眾多該應變感測元件中的至少二該應變感測元件設於與該第一區重疊的該基底的部份上。
15. 如申請專利範圍第14項之感測器，其中，該眾多該應變感測元件中的至少二該應變感測元件的各別位置在平行於該第一邊的方向上彼此不同。
16. 如申請專利範圍第12項之感測器，其中，該眾 多該應變感測元件中的至少二該應變感測元件堆疊在該基底上。
17. 如申請專利範圍第12項之感測器，其中，該眾多該應變感測元件中的至少二該應變感測元件串聯。
18. 一種麥克風，包含如申請專利範圍第11項之壓力感測器。
19. 一種血壓感測器，包含如申請專利範圍第11項之壓力感測器。
20. 一種觸控面板，包含如申請專利範圍第11項之壓力感測器。