JP6074344B2 - 圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルに関する。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた圧力センサには、例えば、ピエゾ抵抗変化型と静電容量型とがある。一方、スピン技術を用いた圧力センサが提案されている。スピン技術を用いた圧力センサにおいては、歪に応じた抵抗変化が検知される。スピン技術を用いた圧力センサにおいて、高感度の圧力センサが望まれる。

特開２００７−１８０２０１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、血圧センサ及びタッチパネルを提供する。

本発明の実施形態によれば、支持部と、前記支持部に支持され上面を有し変形可能な膜部と、前記上面上に設けられた第１検知素子と、を含む圧力センサが提供される。前記第１検知素子は、前記膜部の変形に応じて磁化が変化する第１磁性層と、前記上面に対して交差する方向において前記第１磁性層と離間する第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部分を含む第１中間層を含む第１中間部と、を含む。前記第１磁性層は、前記上面に対して平行な第１方向に延在し、前記第１方向の前記第１磁性層の第１長軸長は、前記上面に対して平行で前記第１方向と交差する方向の前記第１磁性層の第１短軸長よりも長い。前記第２磁性層は、前記上面に対して平行で前記第１方向と交差する第２方向に延在し、前記第２方向の前記第２磁性層の第２長軸長は、前記上面に対して平行で前記第２方向と交差する方向の前記第２磁性層の第２短軸長よりも長い。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式図である。 図２（ａ）〜図２（ｄ）は、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。 図３（ａ）〜図３（ｆ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式的断面図である。 図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式図である。 第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式的平面図である。 図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式的平面図である。 図７（ａ）〜図７（ｆ）は、第１の実施形態に係る圧力センサ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を示す模式的平面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式的平面図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサ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を示す模式的平面図である。 図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式的平面図である。 図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式的平面図である。 図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式図である。 図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、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。 図１７（ａ）〜図１７（ｅ）は、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。 図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式的平面図である。 図１９（ａ）〜図１９（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサ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を示す模式的斜視図である。 図２１（ａ）〜図２１（ｍ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す工程順模式的斜視図である。 図２２（ａ）〜図２２（ｆ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す工程順模式図である。 図２３（ａ）〜図２３（ｅ）は、実施形態に係る圧力センサの製造方向を示す工程順模式的斜視図である。 図２４（ａ）〜図２４（ｃ）は、第１の実施形態に係わる圧力センサを示す模式的断面図である。 図２５（ａ）〜図２５（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式図である。 図２６（ａ）〜図２６（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを示す模式図である。 図２７（ａ）及び図２７（ｂ）は、第１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。 図２８（ａ）及び図２８（ｂ）は、第１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。 図２９（ａ）及び図２９（ｂ）は、第１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。 図３０（ａ）及び図３０（ｂ）は、第１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。 図３１（ａ）及び図３１（ｂ）は、第１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。 図３２（ａ）及び図３２（ｂ）は、第１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。 図３３（ａ）及び図３３（ｂ）は、第１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。 図３４（ａ）及び図３４（ｂ）は、第１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。 図３５（ａ）及び図３５（ｂ）は、第１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。 図３６（ａ）及び図３６（ｂ）は、第１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。 図３７（ａ）及び図３７（ｂ）は、第１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。 図３８（ａ）及び図３８（ｂ）は、第１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の実施形態に係るマイクロフォンを示す模式的断面図である。 図４０（ａ）及び図４０（ｂ）は、第３の実施形態に係る血圧センサを示す模式図である。 第４の実施形態に係るタッチパネルを示す模式図である。

以下に、本発明の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（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。
図１（ａ）は、斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る圧力センサ１１０は、膜部７０と、第１検知素子５０ａと、を含む。

膜部７０は、上面７０ｕを有する。膜部７０は、可撓性を有する。上面７０ｕは、可撓性領域を含む。膜部７０は、変形可能である。膜部７０は、例えば、支持部７０ｓに支持される。

支持部７０ｓは、例えば、基板である。膜部７０は、例えば、ダイアフラムである。膜部７０は、支持部７０ｓと一体的でも良く、別体でも良い。膜部７０には、支持部７０ｓと同じ材料を用いても良く、支持部７０ｓとは異なる材料を用いても良い。支持部７０ｓとなる基板の一部を除去して、基板のうちの厚さが薄い部分が膜部７０となっても良い。

膜部７０の厚さは、支持部７０ｓの厚さよりも薄い。膜部７０と支持部７０ｓとに同じ材料が用いられ、これらが一体的である場合は、厚さが薄い部分が膜部７０となり、厚い部分が支持部７０ｓとなる。

例えば、支持部７０ｓが、支持部７０ｓを厚さ方向に貫通する貫通孔７０ｈを有しており、貫通孔７０ｈを覆うように膜部７０が設けられても良い。この時、例えば、膜部７０となる材料の膜が、支持部７０ｓの貫通孔以外の部分の上にも延在している場合がある。このとき、膜部７０となる材料の膜のうちで、貫通孔７０ｈと重なる部分が膜部７０となる。

膜部７０は、外縁７０ｒを有する。膜部７０と支持部７０ｓとに同じ材料が用いられ、これらが一体的である場合は、厚さが薄い部分の外縁が、膜部７０の外縁７０ｒとなる。支持部７０ｓが、支持部７０ｓを厚さ方向に貫通する貫通孔７０ｈを有しており、貫通孔７０ｈを覆うように膜部７０が設けられている場合は、膜部７０となる材料の膜のうちで、貫通孔７０ｈと重なる部分の外縁が膜部７０の外縁７０ｒとなる。

支持部７０ｓは、膜部７０の外縁７０ｒを連続的に支持しても良く、膜部７０の外縁７０ｒの一部を支持しても良い。

第１検知素子５０ａは、膜部７０の上面７０ｕ上に設けられる。
本願明細書において、「上に設けられる」状態は、直接接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて設けられる状態も含む。

この例では、膜部７０上には複数の検知素子５０が設けられている。検知素子５０は、例えば、第１〜第４検知素子５０ａ〜５０ｄを含む。膜部７０上に設けられる検知素子５０の数は、１でも良い。検知素子５０の数は、５以上でも良い。

この例では、圧力センサ１１０には、第１配線６１及び第２配線６２が設けられている。第１配線６１及び第２配線６２は、検知素子５０に接続される。第１配線６１と第２配線６２との間には、例えば、層間絶縁膜が設けられ、第１配線６１と第２配線６２とが電気的に絶縁される。第１配線６１と第２配線６２との間に電圧が印加され、この電圧が、第１配線６１及び第２配線６２を介して、検知素子５０に印加される。圧力センサ１１０に圧力が加わると、膜部７０が変形する。検知素子５０においては、膜部７０の変形に伴って電気抵抗が変化する。電気抵抗の変化を第１配線６１及び第２配線６２を介して検知することで、圧力が検知される。

膜部７０の上面７０ｕに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

例えば、膜部７０は、重心７０ｃを有する。重心７０ｃは、膜部７０をＸ−Ｙ平面に投影したときの膜部７０の形状の重心である。重心７０ｃは、膜部７０の形状のＸ−Ｙ平面内の形状の重心である。重心７０ｃは、膜部７０の上面７０ｕの重心に対応する。

この例では、第１検知素子５０ａと、第２検知素子５０ｂと、を結ぶ線は、重心７０ｃを通る。すなわち、第１検知素子５０ａと、第２検知素子５０ｂと、の間に、膜部７０の重心７０ｃが配置される。第３検知素子５０ｃと、第４検知素子５０ｄと、を結ぶ線は、重心７０ｃを通る。すなわち、第３検知素子５０ｃと、第４検知素子５０ｄと、の間に、膜部７０の重心７０ｃが配置される。この例では、第３検知素子５０ｃと第４検知素子５０ｄとを結ぶ線は、第１検知素子５０ａと第２検知素子５０ｂとを結ぶ線と、交差している。

以下、第１〜第４検知素子５０ａ〜５０ｄの例について説明する。
図２（ａ）〜図２（ｄ）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２（ａ）〜図２（ｄ）は、第１〜第４検知素子５０ａ〜５０ｄの例をそれぞれ示している。これらの図において、膜部７０（及び膜部７０の上面７０ｕ）は省略されている。

図２（ａ）に表したように、第１検知素子５０ａは、第１磁性層１１ａと、第２磁性層１１ｂと、第１中間部１３ａｕと、含む。第１検知素子５０ａは、膜部７０の上面７０ｕの一部の上に設けられる。

第１磁性層１１ａの磁化（の方向）は、可変である。第１磁性層１１ａは、例えば、磁化自由層である。

第２磁性層１２ａは、上面７０ｕに対して交差する方向（例えばＺ軸方向）において、第１磁性層１１ａと離間する。図１（ｂ）に例示したように、例えば、第２磁性層１２ａと膜部７０との間に第１磁性層１１ａが配置される。実施形態において、第１磁性層１１ａと膜部７０との間に第２磁性層１２ａが配置されても良い。

第１中間部１３ａｕは、第１中間層１３ａを含む。第１中間層１３ａは、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとの間に設けられた部分を含む。

第１磁性層１１ａは、第１方向Ｘ１に延在する。第１方向Ｘ１は、例えば、上面７０ｕに対して実質的に平行である。第１方向Ｘ１の第１磁性層１１ａの第１長軸長Ｌ１は、上面７０ｕに対して実質的に平行で第１方向Ｘ１と交差（例えば直交）する方向Ｙ２の第１磁性層１１ａの第１短軸長Ｄ１よりも長い。

第２磁性層１２ａは、第２方向Ｘ２に延在する。第２方向Ｘ２は、例えば、上面７０ｕに対して実質的に平行で第１方向Ｘ１と交差する。第２方向Ｘ２の第２磁性層１２ａの第２長軸長Ｌ２は、上面７０ｕに対して実質的に平行で第２方向Ｘ２と交差（例えば直交）する方向Ｙ２の第２磁性層１２ａの第２短軸長Ｄ２よりも長い。

第２検知素子５０ｂは、膜部７０の上面７０ｕの一部の上に設けられる。
図２（ｂ）に表したように、第２検知素子５０ｂは、第３磁性層１１ｂと、第４磁性層１２ｂと、第２中間部１３ｂｕと、を含む。第３磁性層１１ｂの磁化（の方向）は、可変である。第３磁性層１１ｂは、例えば、磁化自由層である。

第４磁性層１２ｂは、上面７０ｕに対して交差する方向（例えばＺ軸方向）において、第３磁性層１１ｂと離間する。図１（ｂ）に例示したように、例えば、第４磁性層１２ｂと膜部７０との間に第３磁性層１１ｂが配置される。実施形態において、第３磁性層１１ｂと膜部７０との間に第４磁性層１２ｂが配置されても良い。

第２中間部１３ｂｕは、第２中間層１３ｂを含む。第２中間層１３ｂは、第３磁性層１１ｂと第４磁性層１２ｂとの間に設けられた部分を含む。

第３磁性層１１ｂは、第３方向Ｘ３に延在する。第３方向Ｘ３は、例えば、上面７０ｕに対して実質的に平行である。第３方向Ｘ３の第３磁性層１１ｂの第３長軸長Ｌ３は、上面７０ｕに対して実質的に平行で第３方向Ｘ３と交差（例えば直交）する方向Ｙ３の第３磁性層１１ｂの第３短軸長Ｄ３よりも長い。

第４磁性層１２ｂは、第４方向Ｘ４に延在する。第４方向Ｘ４は、例えば、上面７０ｕに対して実質的に平行で第３方向Ｘ３と交差する。第４方向Ｘ４の第４磁性層１２ｂの第４長軸長Ｌ４は、上面７０ｕに対して実質的に平行で第４方向Ｘ４と交差（例えば直交）する方向Ｙ４の第４磁性層１２ｂの第４短軸長Ｄ４よりも長い。

例えば、第３方向Ｘ３は、第１方向Ｘ１に沿っていても良い。例えば、第３方向Ｘ３は、第１方向Ｘ１に対して平行でも良い。第１方向Ｘ１と、第３方向Ｘ３と、の間の角度の絶対値は、５度以下でも良い。後述するように、第３方向Ｘ３と、第１方向Ｘ１と、は、互いに交差しても良い。第１方向Ｘ１と、第３方向Ｘ３と、の間の角度の例については、後述する。

第３検知素子５０ｃは、上面７０ｕの一部の上に設けられる。
図２（ｃ）に表したように、第３検知素子５０ｃは、第５磁性層１１ｃと、第６磁性層１２ｃと、第３中間部１３ｃｕと、を含む。

第５磁性層１１ｃの磁化（の方向）は、可変である。第５磁性層１１ｃは、例えば、磁化自由層である。

第６磁性層１２ｃは、上面７０ｕに対して交差する方向（例えばＺ軸方向）において、第５磁性層１１ｃと離間する。例えば、第６磁性層１２ｃと膜部７０との間に第５磁性層１１ｃが配置される。実施形態において、第５磁性層１１ｃと膜部７０との間に第６磁性層１２ｃが配置されても良い。

第３中間部１３ｃｕは、第３中間層１３ｃを含む。第３中間層１３ｃは、第５磁性層１１ｃと第６磁性層１２ｃとの間に設けられた部分を含む。

第５磁性層１１ｃは、第５方向Ｘ５に延在する。第５方向Ｘ５は、例えば、上面７０ｕに対して実質的に平行である。第５方向Ｘ５の第５磁性層１１ｃの第５長軸長Ｌ５は、上面７０ｕに対して実質的に平行で第５方向Ｘ５と交差（例えば直交）する方向Ｙ５の第５磁性層１１ｃの第５短軸長Ｄ５よりも長い。

第６磁性層１２ｃは、第６方向Ｘ６に延在する。第６方向Ｘ６は、例えば、上面７０ｕに対して実質的に平行で第５方向Ｘ５と交差する。第６方向Ｘ６の第６磁性層１２ｃの第６長軸長Ｌ６は、上面７０ｕに対して実質的に平行で第６方向Ｘ６と交差（例えば直交）する方向Ｙ６の第６磁性層１２ｃの第６短軸長Ｄ６よりも長い。

第４検知素子５０ｄは、上面７０ｕの一部の上に設けられる。
図２（ｄ）に表したように、第４検知素子５０ｄは、第７磁性層１１ｄと、第８磁性層１２ｄと、第４中間部１３ｄｕと、を含む。

第７磁性層１１ｄの磁化（の方向）は、可変である。第７磁性層１１ｄは、例えば、磁化自由層である。

第８磁性層１２ｄは、上面７０ｕに対して交差する方向（例えば、Ｚ軸方向）において、第７磁性層１１ｄと離間する。例えば、第８磁性層１２ｄと膜部７０との間に第７磁性層１１ｄが配置される。実施形態において、第７磁性層１１ｄと膜部７０との間に第８磁性層１２ｄが配置されても良い。

第４中間部１３ｄｕは、第４中間層１３ｄを含む。第４中間層１３ｄは、第７磁性層１１ｄと第８磁性層１２ｄとの間に設けられた部分を含む。

第７磁性層１１ｄは、第７方向Ｘ７に延在する。第７方向Ｘ７は、例えば、上面７０ｕに対して実質的に平行である。第７方向Ｘ７の第７磁性層１１ｄの第７長軸長Ｌ７は、上面７０ｕに対して実質的に平行で第７方向Ｘ７と交差（例えば直交）する方向Ｙ７の第７磁性層１１ｄの第７短軸長Ｄ７よりも長い。

第８磁性層１２ｄは、第８方向８に延在する。第８方向Ｘ８は、例えば、上面７０ｕに対して実質的に平行で第７方向Ｘ７と交差する。第８方向Ｘ８の第８磁性層１２ｄの第８長軸長Ｌ８は、上面７０ｕに対して実質的に平行で第８方向Ｘ８と交差（例えば直交）する方向Ｙ８の第８磁性層１１ｄの第８短軸長Ｄ８よりも長い。

第１中間層１３ａ、第２中間層１３ｂ、第３中間層１３ｃ及び第４中間層１３ｄには、例えば、非磁性材料を用いることができる。

上記の磁性層の磁化は、膜部７０の変形に応じて変化可能である。本実施形態においては、第１磁性層１１ａの平面形状、及び、第２磁性層１２ａの平面形状は、形状異方性を有する。第３磁性層１１ｂ、第４磁性層１２ｂ、第５磁性層１１ｃ、第６磁性層１２ｃ、第７磁性層１１ｄ及び第８磁性層１２ｄのそれぞれの平面形状は、形状異方性を有する。例えば、これらの磁性層の平面形状は、それぞれ略矩形である。例えば、これらの磁性層の平面形状は、それぞれ長方形である。第１磁性層１１ａにおいて、例えば、長方形の長辺の延在方向が第１方向Ｘ１に対応する。短辺が方向Ｙ１に対応する。第２磁性層１２ａにおいて、長方形の長辺の延在方向が第２方向Ｘ２に対応する。短辺が方向Ｙ１に対応する。

本実施形態に係る圧力センサ１１０においては、検知素子５０に含まれる磁性層が、形状異方性を有し、複数の磁性層の延在方向が互いに交差することで、高感度の圧力センサが提供できる。

以下、圧力センサ１１０の例について説明する。
支持部７０ｓには、例えば、板状の基板を用いることができる。基板の内部には、例えば、空洞部（例えば、貫通孔７０ｈ）が設けられている。

支持部７０ｓには、例えば、シリコンなどの半導体材料、金属などの導電材料、または、絶縁性材料を用いることができる。支持部７０ｓは、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどを含んでも良い。空洞部の内部は、例えば減圧状態（真空状態）である。空洞部の内部に、空気などの気体、または、液体が充填されていても良い。空洞部の内部は、膜部が撓むことができるように設計される。空洞部の内部は外部の大気とつながっていてもよい。

空洞部の上に、膜部７０が設けられている。膜部７０には、例えば、支持部７０ｓとなる基板の一部が薄く加工され部分が用いられる。膜部７０の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、基板の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）よりも薄い。

膜部７０に圧力が印加されると、膜部７０は撓む。この圧力は、圧力センサ１１０が検知すべき圧力に対応する。印加される圧力は、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による圧力を検知する場合は、圧力センサ１１０は、マイクロフォンとして機能する。

膜部７０には、例えば、絶縁性材料が用いられる。膜部７０は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン及び酸窒化シリコンの少なくともいずれかを含む。膜部７０には、例えば、シリコンなどの半導体材料を用いても良い。膜部７０には、例えば、金属材料を用いても良い。

膜部７０の厚さは、例えば、０．１マイクロメートル（μｍ）以上３μｍ以下である。この厚さは、０．２μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。膜部７０には、例えば、厚さが０．２μｍの酸化シリコン膜と、厚さが０．４μｍのシリコン膜と、を含む積層膜を用いても良い。

第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａには、例えば強磁性層が用いられる。第１磁性層１１ａは、例えば、磁化自由層である。第２磁性層１２ａは、例えば、参照層である。参照層として、磁化固定層、または、磁化自由層が用いられる。例えば、第１磁性層１１ａの磁化の変化は、第２磁性層１２ａの磁化の変化よりも容易である。これにより、後述するように圧力が加わったときに、第１磁性層１１ａの磁化と第２磁性層１２ａの磁化との相対角度に変化を生じさせることができる。

同様に、第３磁性層１１ｂの磁化と第４磁性層１２ｂの磁化との相対角度に変化を生じさせることができる。第５磁性層１１ｃの磁化と第６磁性層１２ｃの磁化との相対角度に変化を生じさせることができる。第７磁性層１１ｄの磁化と第８磁性層１２ｄの磁化との相対角度に変化を生じさせることができる。以下の第１磁性層１１ａに関する説明は、第３磁性層１１ｂ、第５磁性層１１ｃ及び第７磁性層１１ｄにも適用できる。以下の第２磁性層１２ａに関する説明は、第４磁性層１２ｂ、第６磁性層１２ｃ及び第８磁性層１２ｄにも適用できる。以下の第１中間層１３ａに関する説明は、第２中間層１３ｂ、第３中間層１３ｃ及び第４中間層１３ｄにも適用できる。

以下、検知素子５０（例えば第１検知素子５０ａ）の例について説明する。

以下において、「材料Ａ／材料Ｂ」の記載は、材料Ａの層の上に、材料Ｂの層が設けられている状態を示す。

図３（ａ）〜図３（ｆ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的断面図である。
これらの図は、検知素子５０（第１検知素子５０ａ）を例示している。
図３（ａ）に表したように、第１検知素子５０ａは、第１電極ＥＬａ１（下部電極）と、下地層１１ａｌと、第１磁性層１１ａと、第１中間層１３ａと、第２磁性層１２ａと、キャップ層１２ａｃと、第２電極ＥＬａ２（上部電極）と、を含む。第１電極ＥＬａ１と第２電極ＥＬａ２との間に、第１磁性層１１ａが設けられる。第１磁性層１１ａと第２電極ＥＬａ２との間に第２磁性層１２ａが設けられる。第１磁性層１１ａと第１電極ＥＬａ１との間に下地層１１ａｌが設けられる。第２磁性層１２ａと第２電極ＥＬａ２との間にキャップ層１２ａｃが設けられる。

第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａが磁化自由層である場合を例にとり、各層に用いられる材料の例について述べる。

下地層１１ａｌには、例えば、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば、３ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、２ｎｍである。

第１磁性層１１ａには、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０層が用いられる。第１中間層１３ａには、例えば、１．５ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。第２磁性層１２ａには、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０層が用いられる。

キャップ層１２ａｃには、例えばＴａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば、１ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。

第１電極ＥＬａ１及び第２電極ＥＬａ２には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム銅合金（Ａｌ−Ｃｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、及び、金（Ａｕ）の少なくともいずれかが用いられる。第１電極ＥＬａ１及び第２電極ＥＬａ２として、このような電気抵抗が比較的小さい材料を用いることで、第１検知素子５０ａに効率的に電流を流すことができる。第１電極ＥＬａ１及び第２電極ＥＬａ２には、非磁性材料を用いることができる。

第１電極ＥＬａ１は、第１電極ＥＬａ１用の下地層（図示せず）と、第１電極ＥＬａ１用のキャップ層（図示せず）と、それらの間に設けられ、Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｇ、及び、Ａｕの少なくともいずれかを含む層と、を含む構造を有しても良い。例えば、第１電極ＥＬａ１には、タンタル（Ｔａ）／銅（Ｃｕ）／タンタル（Ｔａ）などが用いられる。第１電極ＥＬａ１用の下地層としてＴａを用いることで、例えば、膜部７０と第１電極ＥＬａ１との密着性を向上することができる。第１電極ＥＬａ１用の下地層として、チタン（Ｔｉ）、または、窒化チタン（ＴｉＮ）などを用いても良い。

第１電極ＥＬａ１用のキャップ層としてＴａを用いることで、そのキャップ層の下の銅（Ｃｕ）などの酸化を抑制することができる。第１電極ＥＬａ１用のキャップ層として、チタン（Ｔｉ）、または、窒化チタン（ＴｉＮ）などを用いても良い。

下地層１１ａｌには、バッファ層（図示せず）とシード層（図示せず）との積層構造を用いることができる。このバッファ層は、例えば、第１電極ＥＬａ１や膜部７０の表面の荒れを緩和し、バッファ層の上に積層される層の結晶性を改善する。バッファ層として、例えば、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）及びクロム（Ｃｒ）よりなる群から選択された少なくともいずれかが用いられる。バッファ層として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む合金を用いても良い。

このバッファ層の厚さは、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。バッファ層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下がより好ましい。バッファ層の厚さが薄すぎると、バッファ効果が失われる。バッファ層の厚さが厚すぎると、検知素子５０の厚さが過度に厚くなる。バッファ層の上にシード層が形成され、そのシード層がバッファ効果を有することができる。バッファ層は省略しても良い。バッファ層には、例えば、３ｎｍの厚さのＴａ層が用いられる。

上記のシード層は、シード層の上に積層される層の結晶配向を制御する。シード層は、シード層の上に積層される層の結晶粒径を制御する。シード層として、ｆｃｃ構造（face-centered cubic structure：面心立方格子構造）、ｈｃｐ構造（hexagonal close-packed structure：六方最密格子構造）またはｂｃｃ構造（body-centered cubic structure：体心立方格子構造）の金属等が用いられる。

シード層として、ｈｃｐ構造のルテニウム（Ｒｕ）、または、ｆｃｃ構造のＮｉＦｅ、または、ｆｃｃ構造のＣｕが用いられる。これにより、例えば、シード層の上に設けられる積層膜（スピンバルブ膜）の結晶配向をｆｃｃ（１１１）配向にすることができる。シード層には、例えば、２ｎｍの厚さのＣｕ層、または、２ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。シード層の上に形成される層の結晶配向性を高める場合には、シード層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。シード層の厚さは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下がより好ましい。これにより、結晶配向を向上させるシード層としての機能が十分に発揮される。一方、例えば、シード層の上に形成される層を結晶配向させる必要がない場合（例えば、アモルファスの磁化自由層を形成する場合など）には、シード層は省略しても良い。シード層としては、例えば、２ｎｍの厚さのＣｕ層が用いられる。

第１磁性層１１ａには、強磁性体材料が用いられる。例えば、第１磁性層１１ａには、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む強磁性材料を用いることができる。第１磁性層１１ａの材料として、例えば、ＦｅＣｏ合金、または、ＮｉＦｅ合金を用いることができる。第１磁性層１１ａには、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも１つの元素とホウ素（Ｂ）とを含む合金を用いることができる。例えば、第１磁性層１１ａには、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｂ合金、または、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金などを用いることができる。第１磁性層１１ａには、例えば、Ｃｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０層（厚さは例えば４ｎｍ）を用いることができる。

第１磁性層１１ａには、Ｆｅ−Ｇａ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｇａ合金、Ｔｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つ。）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つ。Ｍ２は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａよりなる群から選択された少なくとも１つ。）、または、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａよりなる群から選択された少なくとも１つ。Ｍ４は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つ。）が用いられる。これらの材料のλｓ（磁歪定数）は大きい。

第１磁性層１１ａには、例えば、Ｎｉ、Ｆｅ−Ａｌ、及び、フェライト（Ｆｅ_３Ｏ_４、または、（ＦｅＣｏ）_３Ｏ_４など）の少なくともいずれかを含んでも良い。

第１磁性層１１ａの厚さは、例えば２ｎｍ以上である。

第１磁性層１１ａは、多層構造を有しても良い。第１磁性層１１ａは、例えば、２層構造を有しても良い。第１中間層１３ａとしてＭｇＯのトンネル絶縁層を用いる場合には、第１中間層１３ａに接する界面には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層を設けることが好ましい。これにより、高い磁気抵抗効果が得られる。この場合、第１中間層１３ａに接する側にはＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層を設け、その反対側には、以下の材料の層を設けることが好ましい。その層には、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｇａ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｇａ合金、Ｔｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つ。）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つ。Ｍ２は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａよりなる群から選択された少なくとも１つ。）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａよりなる群から選択された少なくとも１つ。Ｍ４は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つ。）、Ｎｉ、Ｆｅ−Ａｌ、または、フェライト（Ｆｅ_３Ｏ_４、または、（ＦｅＣｏ）_３Ｏ_４など）が用いられる。

例えば、第１磁性層１１ａには、Ｆｅ_８０Ｇａ_２０／Ｃｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０の積層膜が用いられる。このＣｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０の厚さは、例えば、２ｎｍである。このＦｅ_８０Ｇａ_２０の厚さは、例えば、４ｎｍである。

第１中間層１３ａは、例えば、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとの間の磁気的な結合を分断する。第１中間層１３ａには、例えば、金属または絶縁体または半導体が用いられる。この金属としては、例えば、Ｃｕ、ＡｕまたはＡｇ等が用いられる。

第１中間層１３ａとして金属を用いる場合、第１中間層１３ａの厚さは、例えば、１ｎｍ以上７ｎｍ以下程度である。

第１中間層１３ａに用いられる絶縁体または半導体には、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）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ等）、または、酸化ガリウム（Ｇａ−Ｏ）などが用いられる。

第１中間層１３ａとして絶縁体または半導体を用いる場合、第１中間層１３ａの厚さは、例えば０．６ｎｍ以上２．５ｎｍ以下程度である。第１中間層１３ａとして、例えば、ＣＣＰ（Current-Confined-Path）スペーサ層を用いても良い。スペーサ層としてＣＣＰスペーサ層を用いる場合には、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の絶縁層中に銅（Ｃｕ）メタルパスが形成された構造が用いられる。例えば、第１中間層１３ａとして、１．５ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。

第２磁性層１２ａには、第１磁性層１１ａと同様の強磁性体材料を用いることができる。第２磁性層１２ａには、例えば、Ｃｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０層（例えば厚さが４ｎｍ）を用いることができる。第２磁性層１２ａに多層構造を用いる場合、例えば、第２磁性層１２ａは、２層構造を有しても良い。第１中間層１３ａとしてＭｇＯのトンネル絶縁層を用いる場合には、第２磁性層１２ａの第１中間層１３ａに接する界面には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層を設けることが好ましい。例えば、第２磁性層１２ａには、Ｃｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０／Ｆｅ_８０Ｇａ_２０の積層膜が用いられる。このＣｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０の厚さは、例えば、２ｎｍである。このＦｅ_８０Ｇａ_２０の厚さは、例えば、４ｎｍである。

第２磁性層１２ａに用いる材料を第１磁性層１１ａと同じ材料として、第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａのそれぞれを磁化自由層としても良い。この場合は、例えば、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとにおいて、歪に対する磁化の変化の動作を揃えることができるため、好ましい。

キャップ層１２ａｃは、例えば、キャップ層１２ａｃの下に設けられる層を保護する。キャップ層１２ａｃには、例えば、複数の金属層が用いられる。キャップ層１２ａｃには、例えば、Ｔａ層とＲｕ層との２層構造（Ｔａ／Ｒｕ）が用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば１ｎｍであり、このＲｕ層の厚さは、例えば５ｎｍである。キャップ層１２ａｃとして、Ｔａ層やＲｕ層の代わりに他の金属層を設けても良い。キャップ層１２ａｃの構成は、任意である。キャップ層１２ａｃとして、例えば、非磁性材料を用いることができる。キャップ層１２ａｃの下に設けられる層を保護可能なものであれば、キャップ層１２ａｃとして、他の材料を用いても良い。

図３（ｂ）に表したように、第１検知素子５０ａは、絶縁層１１ｉをさらに含んでも良い。例えば、第１電極ＥＬａ１と第２電極ＥＬａ２との間に、絶縁層１１ｉが設けられる。絶縁層１１ｉは、例えば、第１磁性層１１ａと、第１中間層１３ａと、第２磁性層１２ａと、を含む積層膜を囲む。

絶縁層１１ｉには、例えば、アルミニウム酸化物（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３）、または、シリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ_２）などが用いられる。絶縁層１１ｉにより、積層膜の周囲におけるリーク電流を抑制することができる。

図３（ｃ）に表したように、第１磁性層１１ａと下地層１１ａｌとの間に、機能層１６を設けても良い。機能層１６と第１中間部１３ａｕとの間に第１磁性層１１ａが配置される。機能層１６には、例えば、酸化物または窒化物が用いられる。機能層１６は、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｎ、Ｃｄ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つの酸化物を含む。機能層１６は、例えば、上記の群から選択された少なくとも１つの窒化物を含む。機能層１６は、例えば、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｄ及びＧａの少なくともいずれかの酸化物を含む。

一方、第１磁性層１１ａは、例えば、アモルファス構造を有し、ホウ素を含む。このような、第１磁性層１１ａと機能層１６とを組み合わせて用いることで、高いゲージファクターが得られる。ゲージファクターは、例えば、歪に対する磁気抵抗の変化量の比である。高いゲージファクターにより、より高感度の圧力センサが提供できる。

図３（ｄ）に表したように、図３（ｃ）に例示した構成において、絶縁層１１ｉを設けても良い。

図３（ｅ）に表したように、第２磁性層１２ａとキャップ層１２ａｃとの間に、機能層１７を設けても良い。機能層１７と第１中間部１３ａｕとの間に第２磁性層１２ａが配置される。機能層１７には、例えば、機能層１６に関して説明した材料が用いられる。このとき、第２磁性層１２ａは、例えば、アモルファス構造を有し、ホウ素を含む。このような、第２磁性層１２ａと機能層１７とを組み合わせて用いることで、高いゲージファクターが得られる。

図３（ｆ）に表したように、図３（ｅ）に例示した構成において、絶縁層１１ｉを設けても良い。

本実施形態においては、既に説明したように、第１磁性層１１ａにおいて、第１長軸長Ｌ１が、第１短軸長Ｄ１よりも長い。そして、第２磁性層１２ａにおいて、第２長軸長Ｌ２は、第２短軸長Ｄ２よりも長い。これらの磁性層は、形状磁気異方性を有する。これにより、第１磁性層１１ａの磁化方向は、第１方向Ｘ１（第１長軸長Ｌ１の方向）に沿う。そして、第２磁性層１２ａの磁化方向は、第２方向Ｘ２（第２長軸長Ｌ２の方向）に沿う。

このように、形状異方性を利用することで、ＣｏＰｔなどのハードバイアス、または、ＩｒＭｎなどを用いた交換結合バイアスなどによる磁化方向制御を用いることなく、外部圧力が小さい状態（例えば外部圧力がゼロの状態）における、第１検知素子５０ａに含まれる磁化自由層の磁化方向を任意の方向に設定することが可能である。これにより、圧力を高感度で検出できる。

一方、ハードバイアスまたは交換結合バイアスによるバイアス制御では、複数の検知素子５０に含まれる複数の磁化自由層のそれぞれの初期磁化方向を、Ｘ−Ｙ平面内の異なる方向にそれぞれ向かせることは、困難である。

本実施形態においては、形状異方性を利用することで、例えば、膜部７０の上面７０ｕ上に設けられた複数の検知素子５０のそれぞれにおいて、初期磁化方向を所望の方向に設定することが容易である。これにより、例えば、複数の検知素子５０のそれぞれの動作を有効に利用できる。

本実施形態の圧力センサ１１０において、膜部７０が外部からの圧力によって撓むと、検知素子５０（例えば第１検知素子５０ａ）に歪が発生する。検知素子５０は、この歪の変化を電気抵抗の変化に変換する機能を有する。

第１検知素子５０ａが歪センサとして機能する動作は、「逆磁歪効果」と「磁気抵抗効果」との応用に基づく。「逆磁歪効果」は、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとに用いられる強磁性層において得られる。「磁気抵抗効果」は、第１磁性層１１ａと第１中間層１３ａと第２磁性層１２ａとを含む積層膜において、発現する。

「逆磁歪効果」は、強磁性体の磁化が強磁性体に生じる歪によって変化する現象である。すなわち、第１検知素子５０ａの積層膜に外部からの圧力によって歪が生じると、磁化自由層の磁化方向が変化する。その結果、第１磁性層１１ａの磁化と、第２磁性層１２ａの磁化と、の間の相対角度が変化する。このとき「磁気抵抗効果（ＭＲ効果）」により、電気抵抗の変化が生じる。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。積層膜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、積層膜に生じる歪によって、第１検知素子５０ａに歪が生じる。歪によって磁化自由層（第１磁性層１１ａ）の磁化の向きが変化する。第１磁性層１１ａの磁化の向きと、第２磁性層１２ａの磁化の向きと、の相対角度が変化する。逆磁歪効果により、ＭＲ効果が発現する。

磁化自由層に用いられる強磁性材料が正の磁歪定数を有するときは、磁化の方向と引張歪の方向との角度が小さくなり、磁化の方向と圧縮歪の方向との角度が大きくなるように、磁化の方向が変化する。磁化自由層に用いられる強磁性材料が負の磁歪定数を有するときは、磁化の方向と引張歪の方向との角度が大きくなり、磁化の方向と圧縮歪の方向との角度が小さくなるように、磁化の方向が変化する。

第１磁性層１１ａと第１中間層１３ａと第２磁性層１２ａとの積層膜の材料の組み合わせが正の磁気抵抗効果を有するときは、第１磁性層１１ａの磁化と第２磁性層１２ａの磁化との間の相対角度が小さいときに電気抵抗が減少する。第１磁性層１１ａと第１中間層１３ａと第２磁性層１２ａとの積層膜の材料の組み合わせが負の磁気抵抗効果を有するときは、第１磁性層１１ａの磁化と第２磁性層１２ａの磁化との間の相対角度が小さいときに電気抵抗が増大する。

以下、磁化の変化の例について説明する。以下の例では、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとに用いられる強磁性材料が、それぞれ正の磁歪定数を有し、第１磁性層１１ａと第１中間層１３ａと第２磁性層１２ａとを含む積層膜が正の磁気抵抗効果を有する。第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａの両方が、磁化自由層である。

図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。
これらの図は、検知素子５０（第１検知素子５０ａ）の動作を例示している。図４（ａ）は、第１検知素子５０ａにおいて歪が生じていない状態（無歪状態ＳＴ０）に対応する。図４（ｂ）は、第１検知素子５０ａにおいて圧縮歪が生じている状態（第１状態ＳＴ１）に対応する。図４（ｃ）は、第１検知素子５０ａにおいて引張歪が生じている状態（第２状態ＳＴ２）に対応する。これらの図においては、図を見やすくするために、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが描かれ、第１中間部１３ａｕは省略されている。

図４（ｄ）は、第１検知素子５０ａに生じる歪Ｓａと、第１検知素子５０ａの電気抵抗Ｒ（Ω）と、の関係を例示している。電気抵抗Ｒは、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとの間の電気抵抗である。

図４（ａ）に表したように、無歪状態ＳＴ０において、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍは、第１磁性層１１ａが延在する第１方向Ｘ１に沿っている。そして、無歪状態ＳＴ０において、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍは、第２磁性層１２ａが延在する第２方向Ｘ２に沿っている。これらは、上記の形状磁気異方性による。

第１磁性層１１ａが延在する第１方向Ｘ１と、第２磁性層１２ａが延在する第２方向Ｘ２と、の間の角度を変えることにより、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍの方向と、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍの方向と、の間の相対角度は、任意に設定できる。

図４（ｂ）に表したように、圧縮歪ＣＳが生じる第１状態ＳＴ１においては、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍと、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍと、の間の角度は、例えば、無歪状態ＳＴ０における角度よりも大きくなる。これに連動して、電気抵抗Ｒが変化する。

図４（ｃ）に表したように、引張歪ＴＳが生じる第２状態ＳＴ２においては、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍと、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍと、の間の角度は、例えば、無歪状態ＳＴ０における角度よりも小さくなる。これに連動して、電気抵抗Ｒが変化する。

図４（ｄ）に表したように、圧縮歪ＣＳが生じている場合は、無歪状態ＳＴ０に比べて、第１検知素子５０ａの電気抵抗Ｒは増大する。引張歪ＴＳが生じている場合は、無歪状態ＳＴ０に比べて、第１検知素子５０ａの電気抵抗Ｒは減少する。

このようにして、第１検知素子５０ａは、第１検知素子５０ａに生じる歪Ｓａの変化を電気抵抗Ｒの変化に変換することができる。

図４（ａ）に例示したように、第１検知素子５０ａにおいて、無歪状態ＳＴ０において、第１磁性層１１ａの磁化と、第２磁性層１２ａの磁化と、を、互いに異なる方向とすることができる。これにより、図４（ｄ）に例示したように、電気抵抗Ｒは、正負の歪Ｓａに対して、例えば線形的に変化する。これにより、高感度の圧力センサが提供できる。

図５は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
図５に表したように、本実施形態においては、第１磁性層１１ａの延在方向（第１方向Ｘ１）と、第２磁性層１２ａの延在方向（第２方向Ｘ２）と、の間の角度αは、０度よりも大きく、１８０度よりも小さい。すなわち、第１方向Ｘ１は、第２方向Ｘ２と交差する。これにより、例えば、無歪状態ＳＴ０における、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとにおいて、磁化を互いに異なる方向とする。

第１磁性層１１ａの延在方向（第１方向Ｘ１）と、歪方向Ｄｓａと、の間の角度βａは、任意である。第２磁性層１２ａの延在方向（第２方向Ｘ２）と歪方向Ｄｓａと、の間の角度βｂは、任意である。

角度βｂの絶対値が、角度βａの絶対値と同じ場合、歪方向Ｄｓａに対して第１磁性層１１ａの延在方向と、第２磁性層１２ａの延在方向と、は線対称である。このとき、歪Ｓａに対して、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍと、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍと、を同時に変化させることができる。これにより、より高感度で、歪Ｓａを検出することができる。例えば、角度βａの絶対値と、角度βｂの絶対値と、の差を５度以下である。

図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
これらの図は、無歪状態ＳＴ０における磁化方向の例を示している。これらの図は、第１磁性層１１ａについての例を示している。

例えば、第１検知素子５０ａの第１磁性層１１ａの初期の磁化１１ａｍの方向は、外部磁界を印加する方向によって設定することができる。

図６（ａ）は、外部磁界Ｈｅｘ１を印加している状態を例示している。図６（ｂ）は、外部磁界Ｈｅｘ１を除去した状態を例示している。図６（ａ）に示すように、外部磁界Ｈｅｘ１は、第１方向Ｘ１と交差している。外部磁界Ｈｅｘ１を印加しているときには、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍの方向は、外部磁界Ｈｅｘ１の方向に沿う。

図６（ｂ）に表したように、外部磁界Ｈｅｘ１を除去すると、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍの方向は、形状異方性により、第１方向Ｘ１に沿う。図６（ｂ）における磁化１１ａｍの方向は、外部磁界Ｈｅｘ１の方向を反映している。

図６（ｃ）は、外部磁界Ｈｅｘ２を印加している状態を例示している。図６（ｄ）は、外部磁界Ｈｅｘ２を除去した状態を例示している。図６（ｃ）に示すように、外部磁界Ｈｅｘ２は、第１方向Ｘ１と交差している。第１方向Ｘ１から外部磁界Ｈｅｘ２までの角度の方向は、第１方向Ｘ１から外部磁界Ｈｅｘ１までの角度の方向とは、逆である。外部磁界Ｈｅｘ２を印加しているときには、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍの方向は、外部磁界Ｈｅｘ２の方向に沿う。

図６（ｄ）に表したように、外部磁界Ｈｅｘ２を除去すると、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍの方向は、形状異方性により、第１方向Ｘ１に沿う。図６（ｄ）における磁化１１ａｍの方向は、外部磁界Ｈｅｘ２の方向を反映している。すなわち、図６（ｄ）における磁化１１ａｍの方向は、図６（ｂ）における磁化１１ａｍの方向とは、逆である。

このように、外部磁界を除去したときの磁化１１ａｍの方向は、外部磁界の方向に依存する。外部磁界を除去したときの磁化１１ａｍの方向は、外部磁界を印加しているときの磁化１１ａｍを第１方向Ｘ１に投影した方向に向く。

同様にして、例えば、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍの方向を外部磁界により制御しても良い。

図７（ａ）〜図７（ｆ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
これらの図は、無歪状態ＳＴ０における磁化方向の例を示している。
図７（ａ）は、外部磁界Ｈｅｘ３を印加している状態を例示している。図７（ｂ）は、外部磁界Ｈｅｘ３を除去した状態を例示している。これらの例においては、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２との間の角度の絶対値は、例えば４５度である。図７（ａ）に示すように、外部磁界Ｈｅｘ３は、第１方向Ｘ１及び第２方向Ｘ２と交差している。外部磁界Ｈｅｘ３は、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とを平均した方向に対して垂直である。図７（ｂ）に表したように、外部磁界Ｈｅｘ３を除去したときに、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍの方向と、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍの方向と、の角度は、例えば１３５度となる。

図７（ｃ）は、外部磁界Ｈｅｘ４を印加している状態を例示している。図７（ｄ）は、外部磁界Ｈｅｘ４を除去した状態を例示している。これらの例においては、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２との間の角度の絶対値は、例えば４５度である。図７（ｃ）に示すように、外部磁界Ｈｅｘ４は、第１方向Ｘ１及び第２方向Ｘ２と交差している。外部磁界Ｈｅｘ４は、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とを平均した方向に対して平行である。図７（ｄ）に表したように、外部磁界Ｈｅｘ４を除去したときに、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍの方向と、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍの方向と、の角度は、例えば４５度となる。

図７（ｅ）は、外部磁界Ｈｅｘ５を印加している状態を例示している。図７（ｆ）は、外部磁界Ｈｅｘ５を除去した状態を例示している。これらの例においては、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２との間の角度の絶対値は、例えば４５度である。図７（ｅ）に示すように、外部磁界Ｈｅｘ５は、第１方向Ｘ１及び第２方向Ｘ２と交差している。外部磁界Ｈｅｘ５と、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とを平均した方向と、の間の角度は９０度未満である。図７（ｆ）に表したように、外部磁界Ｈｅｘ５を除去したときに、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍの方向と、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍの方向と、の角度は、例えば４５度となる。

このように、外部磁界の印加方向によって、第１磁性層１１ａの磁化方向と、第２磁性層１２ａの磁化方向と、の相対的な関係を種々に設定することができる。

第１磁性層１１ａと、第２磁性層１２ａと、が、互いに異なる磁気特性を有する場合は、例えば、２回の磁化の印加によって、それぞれの磁化方向を任意に設定することができる。

図８は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
図８に表したように、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍと、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍと、は、上記の、外部磁界と、形状異方性の方向と、により設定される。

第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍと、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍと、の間の角度γは、圧力センサ１１０の用途に基づいて定めても良い。

角度γは、例えば、約９０度に設定される。例えば、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍと、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍと、の間の角度γは、６０度以上１２０度以下である。例えば、第１方向Ｘ１と、第２方向と、の間の角度αは、６０度以上１２０度以下である。このとき、例えば、正負の歪に対する電気抵抗Ｒの変化のダイナミックレンジが大きくなる。

角度γは、例えば、０度よりも大きく９０度未満に設定される。例えば、第１方向Ｘ１と、第２方向Ｘ２と、の間の角度αは、０度よりも大きく９０度未満である。このとき、例えば、素子抵抗を低くすることができる。このとき、例えば、圧力センサ１１０におけるショットノイズやスピントルクノイズなどのノイズを低減することができる。

角度γは、例えば９０度よりも大きく１８０度未満に設定される。例えば、第１方向Ｘ１と、第２方向Ｘ２と、の間の角度は、９０度よりも大きく１８０度未満である。このとき、例えば、歪に対する電気抵抗Ｒの変化を大きくすることができる。例えば、第１中間層１３ａに絶縁体を用いたトンネル型の磁気抵抗効果を用いる場合には、磁化の相対角度の変化に対する磁気抵抗効果は、角度γが９０度よりも大きく１８０度未満の範囲で大きくなる。この範囲に設定することで、例えば、磁化の相対角度の変化に対する電気抵抗Ｒの変化が大きくなる。これにより、高い感度が得られる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した一部ＰＡを拡大して描いている。
これらの図は、膜部７０の上面７０ｕにおける検知素子５０の配置の例を示している。

図９（ａ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１１においては、膜部７０の上面７０ｕの形状は、円形である。膜部７０の外縁７０ｒは、円形である。

複数の検知素子５０は、膜部７０の外縁７０ｒに沿って配置されている。複数の検知素子５０のそれぞれにおいて、磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１は、参照層１２の延在方向Ｘ１２と交差している。磁化自由層１１は、例えば、第１磁性層１１ａ、第３磁性層１１ｂ、第５磁性層１１ｃ及び第７磁性層１１ｄなどである。参照層１２は、例えば、第２磁性層１２ａ、第４磁性層１２ｂ、第６磁性層１２ｃ及び第８磁性層１２ｄなどである。ここで、参照層１２において、磁化は可変でも良い。磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１は、例えば、第１方向Ｘ１、第３方向Ｘ３、第５方向Ｘ５及び第７方向Ｘ７などである。参照層１２の延在方向Ｘ１２は、例えば、第２方向Ｘ２、第４方向Ｘ２、第６方向Ｘ６及び第８方向Ｘ８などである。

例えば、膜部７０の重心７０ｃを通る複数の放射線７５に重なるように、複数の検知素子６０が配置されている。この例では、この放射線７５のそれぞれに対して、磁化自由層１１及び参照層１２の組み合わせは、線対称である。

図９（ｂ）に表したように、例えば、第１検知素子５０ａは、２つの検知素子５０（検知素子５０ｅ及び検知素子５０ｆ）の間に配置されている。検知素子５０ｅ及び検知素子５０ｆのそれぞれに、磁化自由層１１及び参照層１２が設けられる。

複数の検知素子５０のそれぞれにおいて、膜部７０の重心７０ｃを通る放射線７５の方向に沿って、歪Ｓａが生じる。この例では、磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１と、参照層１２の延在方向Ｘ１２と、が放射線７５に対して線対称に配置される。磁化自由層１１の初期磁化の方向と、歪Ｓａの方向と、の間の角度が、参照層１２の初期磁化の方向と、歪Ｓａの方向と、の間の角度と、実質的に同じになる。これにより、歪Ｓａが生じたときの、磁化自由層１１の磁化と、参照層１２の磁化と、同時に変化させるができる。これにより、大きい電気抵抗Ｒの変化が得られる。

この例では、複数の検知素子５０のそれぞれにおいて、磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１と放射線７５との間の角度は、互いに同じである。例えば、複数の検知素子５０のそれぞれにおいて、磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１と、放射線７５と、の間の角度の絶対値の差は、５度以下である。この例では、複数の検知素子５０のそれぞれにおいて、参照層１２の延在方向と放射線７５との間の角度は、互いに同じである。例えば、複数の検知素子５０のそれぞれにおいて、参照層１２の延在方向と、放射線７５と、の間の角度の絶対値の差は、５度以下である。これらの角度を同じにすることによって、磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１と、歪Ｓａの方向と、の間の角度を均一にできる。そして、参照層１２の延在方向Ｘ１２と、歪Ｓａの方向と、の間の角度を均一にできる。これにより、膜部７０上に配置される複数の検知素子５０のそれぞれにおいて、電気抵抗Ｒの変化が実質的に同じになる。複数の検知素子５０において、圧力に対して同等の電気抵抗Ｒの変化を得る場合に、後述するように、複数の検知素子５０を直列及び並列の少なくともいずれかに接続することで、例えば、ＳＮ比を増大することができる。

この例では、膜部７０の重心７０ｃと、複数の検知素子５０のそれぞれの重心５５と、の間の距離は、互いに同じである。これにより、例えば、複数の検知素子５０のそれぞれに生じる歪Ｓａの大きさが実質的に同じになる。検知素子５０の重心５５は、磁化自由層１１（例えば第１磁性層１１ａ）と、参照層１２（例えば第２磁性層１２ａ）と、をＸ−Ｙ平面に投影したときに、磁化自由層１１と参照層１２とが重なる領域の重心である。重心５５は、Ｘ−Ｙ平面内において、磁化自由層１１と参照層１２とが重なる領域の重心に対応する。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
これらの図は、磁化自由層１１の配置の例を示している。

図１０（ａ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１２ａにおいては、複数の検知素子５０のそれぞれの磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１は、円形の膜部７０の重心７０ｃを通る放射線７５に対して、直交している。

図１０（ｂ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１２ｂにおいては、複数の検知素子５０のそれぞれの磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１は、円形の膜部７０の重心７０ｃを通る放射線７５に対して、傾斜している。

図１０（ｃ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１２ｃにおいては、複数の検知素子５０のそれぞれの磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１は、円形の膜部７０の重心７０ｃを通る放射線７５に対して、平行である。

これらの例において、参照層１２は省略されている。参照層１２の延在方向Ｘ１２は、磁化自由層１１の延在方向Ｘ１２と交差するように設定される。

圧力センサ１１２ａ及び１１２ｃにおいては、外部圧力の方向が所定の方向であるときに、磁化自由層１１の磁化方向が変化する。外部圧力の方向が所定の極性であるときに、磁化自由層１１の磁化方向が変化する。

一方、圧力センサ１１２ｂにおいては、任意の方向（プラスまたはマイナス）の外部圧力において、磁化方向が、極性に応じて変わる。そのため、外部圧力の極性によらず、外部圧力を検知できる。

圧力センサ１１２ａ及び１１２ｃにおける所定の圧力の極性におけるダイナミックレンジは、圧力センサ１１２ｂにおける所定の圧力の極性におけるダイナミックレンジよりも広い。用途に応じて、検知素子５０の配置（例えば、磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１）を設定しても良い。

図１１は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
図１１に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１３ａにおいては、複数の検知素子５０のそれぞれにおいて、磁化自由層１１（例えば第１磁性層１１ａなど）の延在方向Ｘ１１（例えば第１方向Ｘ１など）と、参照層１２（例えば第２磁性層１２ａなど）の延在方向Ｘ１２（例えば第２方向Ｘ２など）と、の間の角度αは、９０度である。

複数の検知素子５０のそれぞれの重心５５と、膜部７０の重心７０ｃと、を通る放射線７５と、その検知素子５０の磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１と、の間の第１角度β１の絶対値は、４５度である。第１角度β１の絶対値は、３０度以上６０度以下でも良い。この例では、これらの角度は、４５度である。

複数の検知素子５０のそれぞれの重心５５と、膜部７０の重心７０ｃと、を通る放射線７５と、その検知素子５０の参照層１２の延在方向Ｘ１２と、の間の第２角度β２の絶対値は、４５度である。第２角度β２の絶対値は、３０度以上６０度以下でも良い。この例では、これらの角度は、４５度である。

第１角度β１の絶対値、及び、第２角度β２の絶対値を３０度以上６０度以下とすることで、例えば、正負の圧力に対する電気抵抗変化のダイナミックレンジを広くすることができる。

例えば、外部磁界Ｈｅｘを印加し、この外部磁界Ｈｅｘを除去することで、それぞれの検知素子５０における磁化方向が設定される。

圧力センサ１１３ａにおいては、複数の検知素子５０は、複数のグループ（第１〜第４グループＧ１〜Ｇ４）に分けられる。

例えば、第１グループＧ１においては、膜部７０の重心７０ｃから１つの検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の磁化自由層１１の磁化方向１１ｍ（例えば磁化１１ａｍの方向）までの角度は、＋１３５度である。一方、膜部７０の重心７０ｃからその検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の参照層１２の磁化方向１２ｍまでの角度は、−１３５度である。

例えば、第３グループＧ３においては、膜部７０の重心７０ｃから１つの検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の磁化自由層１１の磁化方向１１ｍ（例えば磁化１１ａｍの方向）までの角度は、＋４５度である。一方、膜部７０の重心７０ｃからその検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の参照層１２の磁化方向１２ｍまでの角度は、＋１３５度である。

例えば、第２グループＧ２においては、膜部７０の重心７０ｃから１つの検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の磁化自由層１１の磁化方向１１ｍ（例えば磁化１１ａｍの方向）までの角度は、＋４５度である。一方、その検知素子５０の重心５５から膜部７０の重心７０ｃに向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の参照層１２の磁化方向１２ｍまでの角度は、−４５度である。

例えば、第４グループＧ４においては、膜部７０の重心７０ｃから１つの検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の磁化自由層１１の磁化方向１１ｍ（例えば磁化１１ａｍの方向）までの角度は、−１３５度である。一方、膜部７０の重心７０ｃからその検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の参照層１２の磁化方向１２ｍまでの角度は、−４５度である。

このように、複数のグループの間で、磁化自由層１１の磁化方向１１ｍと、放射線７５と、の関係、及び、参照層１２の磁化方向１２ｍと、放射線７５と、の関係が互いに異なる。

円形の膜部７０においては、歪Ｓａの方向は、放射線７５に沿う。第１グループＧ１に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性は、第２グループＧ２に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性と同じである。第３グループＧ３に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性は、第４グループＧ４に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性と同じである。第１グループＧ１に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性は、第３グループＧ３に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性とは、逆である。

磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１と、参照層１２の延在方向Ｘ１２と、の間の角度αが９０度である場合、歪Ｓａがゼロのときの電気抵抗Ｒは、複数の検知素子５０において同じになる。

第１グループＧ１及び第２グループＧ２の検知素子５０において得られる特性は、第３グループＧ３及び第４グループＧ４の検知素子５０において得られる特性と、正及び負の歪Ｓａに対して、互いに逆の歪センサ特性を示す。

互いに逆極性の複数の検知素子５０を用いてブリッジ回路を形成することで、後述するように、例えば、出力が増大する。例えば、温度補償の機能が得られる。

実施形態において、膜部７０の上面７０ｕの重心（重心７０ｃ）と、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の重心と、を通る直線を第１直線とする。第１直線と、第１方向Ｘ１と、の間の角度を第１角度とする。上面７０ｕの重心（重心７０ｃ）と、第３磁性層１１ｂと第４磁性層１２ｂａとが重なる領域の重心と、を通る直線を第３直線とする。第３直線と、第３方向Ｘ３と、の間の角度を第５角度とする。例えば、第１角度の絶対値と、第５角度の絶対値と、の差は、５度以下である。

この例では、第１検知素子５０ａの磁化自由層１１の延在方向は、第２検知素子５０ｂの磁化自由層１１の延在方向に対して実質的に平行である。例えば、第１磁性層１１ａの延在方向（第１方向Ｘ１）と、第２磁性層１１ｂの延在方向（第３方向Ｘ３）と、の間の角度の絶対値は、５度以下である。例えば、第５磁性層１１ｃの延在方向（第５方向Ｘ５）と、第７磁性層１１ｄの延在方向（第７方向Ｘ７）と、の間の角度の絶対値は、５度以下である。

図１２は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
図１２に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１３ｂにおいては、複数の検知素子５０のそれぞれにおいて、磁化自由層１１（例えば第１磁性層１１ａなど）の延在方向Ｘ１１（例えば第１方向Ｘ１など）と、参照層１２（例えば第２磁性層１２ａなど）の延在方向Ｘ１２（例えば第２方向Ｘ２など）と、の間の角度αは、１３５度である。例えば、この角度の絶対値は、４５度である。

第１グループＧ１及び第２グループＧ２においては、複数の検知素子５０のそれぞれの重心５５と、膜部７０の重心７０ｃと、を通る放射線７５と、その検知素子５０の磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１と、の間の第１角度β１の絶対値は、６７．５度である。

第１グループＧ１及び第２グループＧ２においては、複数の検知素子５０のそれぞれの重心５５と、膜部７０の重心７０ｃと、を通る放射線７５と、その検知素子５０の参照層１２の延在方向Ｘ１２と、の間の第２角度β２の絶対値は、６７．５度である。

第３グループＧ３及び第４グループＧ４においては、複数の検知素子５０のそれぞれの重心５５と、膜部７０の重心７０ｃと、を通る放射線７５と、その検知素子５０の磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１と、の間の第１角度β１の絶対値は、２２．５度である。

第３グループＧ３及び第４グループＧ２においては、複数の検知素子５０のそれぞれの重心５５と、膜部７０の重心７０ｃと、を通る放射線７５と、その検知素子５０の参照層１２の延在方向Ｘ１２と、の間の第２角度β２の絶対値は、２２．５度である。

このように、第１角度β１及び第２角度β２は、複数の検知素子５０において、変えても良い。

例えば、外部磁界Ｈｅｘを印加し、この外部磁界Ｈｅｘを除去することで、それぞれの検知素子５０における磁化方向が設定される。

例えば、第１グループＧ１においては、膜部７０の重心７０ｃから１つの検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の磁化自由層１１の磁化方向１１ｍ（例えば磁化１１ａｍの方向）までの角度は、＋１１２．５度である。一方、その検知素子５０の重心５５から膜部７０の重心７０ｃに向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の参照層１２の磁化方向１２ｍまでの角度は、−１１２．５度である。

例えば、第３グループＧ３においては、膜部７０の重心７０ｃから１つの検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の磁化自由層１１の磁化方向１１ｍ（例えば磁化１１ａｍの方向）までの角度は、＋１５７．５度である。一方、膜部７０の重心７０ｃからその検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の参照層１２の磁化方向１２ｍまでの角度は、＋２２．５度である。

例えば、第２グループＧ２においては、膜部７０の重心７０ｃから１つの検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の磁化自由層１１の磁化方向１１ｍ（例えば磁化１１ａｍの方向）までの角度は、＋６７．５度である。一方、その検知素子５０の重心５５から膜部７０の重心７０ｃに向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の参照層１２の磁化方向１２ｍまでの角度は、−６７．５度である。

例えば、第４グループＧ４においては、膜部７０の重心７０ｃから１つの検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の磁化自由層１１の磁化方向１１ｍ（例えば磁化１１ａｍの方向）までの角度は、−２２．５度である。一方、膜部７０の重心７０ｃからその検知素子５０の重心５５に向かう方向（放射線７５に対して平行な方向）から、その検知素子５０の参照層１２の磁化方向１２ｍまでの角度は、−１５７．５度である。

このように、複数のグループの間で、磁化自由層１１の磁化方向１１ｍと、放射線７５と、の関係、及び、参照層１２の磁化方向１２ｍと、放射線７５と、の関係が互いに異なる。

既に説明したように、円形の膜部７０においては、歪Ｓａの方向は、放射線７５に沿う。第１グループＧ１に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性は、第２グループＧ２に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性と同じである。第３グループＧ３に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性は、第４グループＧ４に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性と同じである。第１グループＧ１に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性は、第３グループＧ３に含まれる検知素子５０において得られる特性の極性とは、逆である。

この例では、磁化自由層１１の延在方向Ｘ１１と、参照層１２の延在方向Ｘ１２と、の間の角度αが１３５度である。この場合、歪Ｓａがゼロにおける電気抵抗Ｒは、複数の検知素子５０において同じになる。

第１グループＧ１及び第２グループＧ２の検知素子５０において得られる特性は、第３グループＧ３及び第４グループＧ４の検知素子５０において得られる特性と、正及び負の歪Ｓａに対して、互いに逆の歪センサ特性を示す。

互いに逆極性の複数の検知素子５０を用いてブリッジ回路を形成することで、後述するように、例えば、出力が増大する。例えば、温度補償の機能が得られる。

図１２に示した例では、第１検知素子５０ａにおいては、第１磁性層１１ａの延在方向と、第２磁性層１２ａの延在方向と、を平均した方向は、放射線７５に対して実質的に平行である。例えば、第１検知素子５０ａにおいて、膜部７０の上面７０ｕの重心７０ｃと、上面７０ｕに対して平行な平面内において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の重心５５と、を通る直線を第１直線ＬＮ１とする。第１直線ＬＮ１と、第１方向Ｘ１と、の間の角度（第１角度β１）の絶対値と、第１直線ＬＮ１と、第２方向Ｘ２と、の間の角度（第２角度β２）の絶対値と、の差は、５度以下である。そして、第１角度β１の絶対値は、４５度以上９０度以下である。第２角度β２の絶対値も、４５度以上９０度以下である。この例では、これらの角度は、６７．５度である。

図１２に示した例では、第３検知素子５０ｃにおいては、第５磁性層１１ｃの延在方向と、第６磁性層１２ｃの延在方向と、を平均した方向は、放射線７５に対して実質的に垂直である。図１２に示した例において、第３検知素子５０ｃが設けられている位置に第１検知素子５０ａを配置しても良い。このとき、膜部７０の上面７０ｕの重心７０ｃと、上面７０ｕに対して平行な平面内において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の重心５５と、を通る線を第１直線ＬＮ１とする。このとき、第３検知素子５０ｃの位置に配置された第１検知素子５０ａにおいて、第１直線ＬＮ１と、第１方向Ｘ１と、の間の角度（第１角度β１）の絶対値と、第１直線ＬＮ１と、第２方向Ｘ２と、の間の角度（第２角度β２）の絶対値と、の差は５度以下である。そして、第１角度β１の絶対値は、０度以上４５度以下である。第２角度β２の絶対値は、０度以上４５度以下である。この例では、これらの角度は、２２．５度である。

図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に表したように、圧力センサ１１４ａ及び１１４ｂにおいては、膜部７０の平面形状は扁平円（楕円を含む）である。図１３（ｃ）に表したように、圧力センサ１１４ｃにおいては、膜部７０の平面形状は正方形である。図１３（ｄ）に表したように、圧力センサ１１４ｄにおいては、膜部７０の平面形状は長方形である。実施形態において、膜部７０の平面形状は、多角形（正多角形）でも良い。

圧力センサ１１４ａ及び１１４ｃにおいては、検知素子５０のそれぞれと、膜部７０の重心７０ｃと、の間の距離は、複数の検知素子５０どうしの間において同じである。

圧力センサ１１４ｂ、１１４ｃ及び１１４ｄにおいては、膜部７０の外縁７０ｒと、検知素子５０と、の間の距離は、複数の検知素子５０どうしの間において同じである。

圧力センサ１１４ａ〜１１４ｄにおいて、複数の検知素子５０は、例えば、膜部７０の重心７０ｃを通る放射状に配置される。

図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に示した例では、検知素子５０の数は４である。実施形態において、検知素子５０の数は任意である。

図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
図１４（ａ）に表したように、圧力センサ１１５ａにおいては、膜部７０の平面形状は、円形である。膜部７０の外縁７０ｒは、円形である。複数の検知素子５０は、円形の外縁７０ｒに沿って配置されている。

図１４（ｂ）に表したように、圧力センサ１１５ｂにおいては、膜部７０の平面形状は、扁平円形（楕円も含む）である。膜部７０の外縁７０ｒは、扁平円形である。複数の検知素子５０は、扁平円形の外縁７０ｒに沿って配置されている。

圧力センサ１１５ａ及び１１５ｂにおいて、複数の検知素子５０のそれぞれと、外縁７０ｒと、の間の距離（最短距離Ｌｍｉｎ）は、互いに同じである。この例では、複数の検知素子５０のそれぞれの中心は、外縁７０ｒからの距離が最短距離Ｌｍｉｎである位置に配置されている。

図１４（ｃ）に表したように、圧力センサ１１５ｂにおいては、膜部７０の平面形状は、正方形である。複数の検知素子５０は、正方形の辺に沿って配置されている。

図１４（ｄ）に表したように、圧力センサ１１５ｄにおいては、膜部７０の平面形状は、長方形である。複数の検知素子５０は、長方形の辺に沿って配置されている。

図１４（ｂ）に例示したように、１つの直線（例えば第２直線）が、膜部７０の上面７０ｕの外縁７０ｒと、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の重心と、を最短距離で結ぶ。第２直線と、第１方向Ｘ１と、の間の角度を第３角度とする。第２直線と、第２方向Ｘ２と、の間の角度を第４角度とする。第３角度の絶対値と、第４角度の絶対値と、の差は、例えば、５度以下である。

第３角度の絶対値は、３０度以上６０度以下である。第４角度の絶対値は、３０度以上６０度以下である。第３角度の絶対値、及び、第４角度の絶対値を３０度以上６０度以下とすることで、例えば、正負の圧力に対する電気抵抗変化のダイナミックレンジを広くすることができる。第３角度の絶対値は、４５度以上９０度以下でも良い。第３角度の絶対値は、０度以上４５度以下でも良い。第４角度の絶対値は、４５度以上９０度以下でも良い。第４角度の絶対値は、０度以上４５度以下でも良い。

実施形態において、膜部７０の上面７０ｕの外縁７０ｒと、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の重心と、を最短距離で結ぶ直線を第２直線とする。上面７０ｕの外縁７０ｒと、第３磁性層１１ｂと第４磁性層１２ｂとが重なる領域の重心と、を最短距離で結ぶ直線を第４直線とする。第２直線と、第１方向Ｘ１と、の間の角度を第３角度とする。第４直線と、第３方向Ｘ３と、の間の角度を第６角度とする。例えば、第３角度の絶対値と、第６角度の絶対値と、の差は、５度以下である。

図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。
これらの図は、複数の検知素子の接続状態の例を示している。
図１５（ａ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１６ａにおいては、複数の検知素子５０は、電気的に直列に接続されている。直列に接続されている検知素子５０の数をＮとしたとき、得られる電気信号は、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。直列の接続する検知素子５０の数Ｎを増やすことで、膜部７０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、形状異方性を有する膜部７０を用いることで、膜部７０の重心７０ｃ付近に集合して配置された複数の検知素子５０のそれぞれの、圧力に対する電気抵抗Ｒの変化（例えば極性）は、同様である。そのため、複数の検知素子５０のそれぞれの信号を加算することが可能である。

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

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

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

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

この電圧を発生させるためには、１つの検知素子５０に印加されるバイアス電圧が５０ｍＶである場合、直列に接続される検知素子５０の数Ｎは、２０以上２００以下が好ましい。１つの検知素子５０に印加されるバイアス電圧が１５０ｍＶである場合、直列に接続される検知素子５０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、実施形態に係る圧力センサ１１６ｂにおいては、複数の検知素子５０が、電気的に並列に接続されている。実施形態において、複数の検知素子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、実施形態に係る圧力センサ１１６ｃにおいては、複数の検知素子５０がホイートストンブリッジ回路を形成するように、複数の検知素子５０が接続されている。これにより、例えば、検出特性の温度補償を行うことができる。

図１６（ａ）〜図１６（ｃ）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。
これらの図は、複数の検知素子における接続の例を示している。
図１６（ａ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１７ａにおいては、複数の検知素子５０が電気的に直列に接続される。第１電極ＥＬａ１（例えば第１配線６１）と、第２電極ＥＬａ２（例えば第２配線６２）と、の間に検知素子５０及びビアコンタクト６５が設けられている。これにより、複数の検知素子５０において、通電方向は、一方向となる。複数の検知素子５０に通電される電流は、下向き、または、上向きである。この接続においては、複数の検知素子５０のそれぞれのシグナル・ノイズ特性を互いに近い特性にできる。

図１６（ｂ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１７ｂにおいては、ビアコンタクト６５が設けられずに、第１電極ＥＬａ１と、第２電極ＥＬａ２と、の間に検知素子５０が配置されている。この例では、隣り合う２つの検知素子５０のそれぞれに通電される電流の方向は、互いに逆である。この接続においては、複数の検知素子５０の配置の密度が高い。

図１６(ｃ)に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１７ｃにおいては、１つの第１電極ＥＬａ１と、１つの第２電極ＥＬａ２と、の間に、複数の検知素子５０が設けられている。複数の検知素子５０は、並列に接続されている。

図１７（ａ）〜図１７（ｅ）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１７（ａ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１８ａにおいては、第１検知素子５０ａにおいて、第１中間層１３ａ（第１中間部１３ａｕ）の平面形状が、第１磁性層１１ａの平面形状と同じである。すなわち、例えば、Ｘ−Ｙ平面（膜部７０の上面７０ｕに対して平行な平面）内における第１中間部１３ａｕの形状は、Ｘ−Ｙ平面における第１磁性層１１ａの形状と同じである。

図１７（ｂ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１８ｂにおいては、第１中間層１３ａ（第１中間部１３ａｕ）の平面形状が、第１磁性層１１ａの平面形状とは異なり、第２磁性層１２ａの平面形状とも異なる。例えば、Ｘ−Ｙ平面内における第１中間部１３ａｕの形状は、Ｘ−Ｙ平面において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の形状と同じである。

図１７（ｃ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１８ｃにおいては、第１中間部１３ａｕは、第１中間層１３ａと第１磁性層１１ａとの間に設けられた第１中間磁性層１３ａａと、第１中間層１３ａと第２磁性層１２ａとの間に設けられた第２中間磁性層１３ａｂと、をさらに含む。

この例では、例えば、Ｘ−Ｙ平面内における第１中間部１３ａｕの形状は、Ｘ−Ｙ平面内において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の形状と同じである。

第１中間磁性層１３ａａと、第２中間磁性層１３ａｂと、を設けることで、磁気抵抗効果に寄与する、第１中間磁性層１３ａａと第１中間層１３ａと第１中間磁性層１３ａａとを含む積層膜を、減圧中で一貫して成膜して形成することができる。これにより、例えば、高い磁気抵抗効果が得られる。

例えば、第１磁性層１１ａと第１中間磁性層１３ａａとは、磁気的に結合している。第１中間磁性層１３ａａの磁化方向は、第１磁性層１１ａの磁化方向に沿っている。第２磁性層１２ａと第２中間磁性層１３ａｂとは、磁気的に結合している。第２中間磁性層１３ａｂの磁化方向は、第２磁性層１２ａの磁化方向に沿っている。

第１中間磁性層１３ａａの平面形状及び第２中間磁性層１３ａｂの平面形状が実質的に形状異方性を有していない場合においても、第１磁性層１１ａの平面形状及び第２磁性層１２ａの平面形状が形状異方性を有していることで、第１中間磁性層１３ａａの初期磁化及び第２中間磁性層１３ａｂの初期磁化を、制御することができる。

第１中間磁性層１３ａａ及び第２中間磁性層１３ａｂの少なくともいずれかには、例えば、第１磁性層１１ａに関して説明した材料を用いることができる。

図１７（ｄ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１８ｄにおいては、第１中間部１３ａｕは、第１中間層１３ａと、第１中間磁性層１３ａａと、を含む。この場合も例えば、Ｘ−Ｙ平面内における第１中間部１３ａｕの形状は、Ｘ−Ｙ平面内において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の形状と同じである。

第１中間磁性層１３ａａを設けることで、磁気抵抗効果に寄与する、第１中間層１３ａと第１中間磁性層１３ａａとを含む積層膜を、減圧中で一貫して成膜して形成することができる。これにより、例えば、高い磁気抵抗効果が得られる。

このときも、例えば、第１磁性層１１ａと第１中間磁性層１３ａａとは、磁気的に結合している。第１中間磁性層１３ａａの磁化方向は、第１磁性層１１ａの磁化方向に沿っている。

図１７（ｅ）に表したように、実施形態に係る圧力センサ１１８ｅにおいては、第１中間部１３ａｕは、第１中間層１３ａと、第２中間磁性層１３ａｂと、を含む。この場合も例えば、Ｘ−Ｙ平面内における第１中間部１３ａｕの形状は、Ｘ−Ｙ平面内において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の形状と同じである。

第２中間磁性層１３ａｂを設けることで、磁気抵抗効果に寄与する、第１中間層１３ａと第２中間磁性層１３ａｂとを含む積層膜を、減圧中で一貫して成膜して形成することができる。これにより、例えば、高い磁気抵抗効果が得られる。

このときも、例えば、第２磁性層１２ａと第２中間磁性層１３ａｂとは、磁気的に結合している。第２中間磁性層１３ａｂの磁化方向は、第２磁性層１１ｂの磁化方向に沿っている。

図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
図１８（ａ）に表した例では、第１磁性層１１ａの平面形状は、長方形であり、第２磁性層１２ａの平面形状は、長方形である。図１８（ｂ）に表した例では、第１磁性層１１ａの平面形状は、楕円形であり、第２磁性層１２ａの平面形状は、楕円形である。

例えば、第１磁性層１１ａの平面形状は、平行四辺形などの四角形でも良く、扁平円（楕円を含む）でも良い。例えば、第２磁性層１２ａの平面形状は、平行四辺形などの四角形でも良く、扁平円（楕円を含む）でも良い。

例えば、第１検知素子５０ａにおいて、第１長軸長Ｌ１は、第１短軸長Ｄ１の２倍以上である。第２長軸長Ｌ２は、第２短軸長Ｄ２の２倍以下である。

実施形態において、磁化自由層１１（例えば第１磁性層１１ａ）のサイズ、及び、参照層１２（例えば第２磁性層１２ａ）のサイズは、小さくても十分に高い感度で、圧力を検知できる。

そのため、第１磁性層１１ａの面積と、第２磁性層１２ａの面積は、膜部７０の面積よりも十分に小さくできる。例えば、第１磁性層１１ａの面積、及び、第２磁性層１２ａの面積のそれぞれは、例えば、膜部７０の面積の１／５以下である。

例えば、膜部７０の直径が６０μｍ程度の場合には、第１磁性層１１ａの第１短軸長Ｄ１と、第２磁性層１２ａの第２短軸長Ｄ２と、のそれぞれは、例えば、１２μｍ以下である。

例えば、膜部７０の直径が６００μｍ程度の場合には、第１磁性層１１ａの第１短軸長Ｄ１と、第２磁性層１２ａの第２短軸長Ｄ２と、のそれぞれは、例えば、１２０μｍ以下である。

例えば、検知素子５０の加工精度などを考慮すると、第１磁性層１１ａ及び第２磁性層１２ａは、過度に小さくなくても良い。例えば、第１短軸長Ｄ１、及び、第２短軸長Ｄ２のそれぞれは、例えば、０．０５μｍ以上、３０μｍ以下でも良い。

第１磁性層１１ａの第１長軸長Ｌ１、及び、第２磁性層１２ａの第２長軸長Ｌ２のそれぞれは、例えば、０．１μｍ以上、６０μｍ以下が好ましい。

上記の説明は、圧力センサ１１０、１１１、１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ、１１３ｂ、１１６ａ〜１１６ｃ、１１７ａ〜１１７ｃ、及び、１１８ａ〜１１８ｅのいずれか、並びに、それらの変形に適用される。

図１９（ａ）〜図１９（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式的平面図である。
図１９（ａ）に示した例では、Ｘ−Ｙ平面内における第１中間部１３ａｕの形状は、Ｘ−Ｙ平面内において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の形状と同じである。

図１９（ｂ）に示した例では、Ｘ−Ｙ平面内における第１中間部１３ａｕは、Ｘ−Ｙ平面内において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の内側に位置する。

図１９（ｃ）に示した例では、Ｘ−Ｙ平面内における第１中間部１３ａｕの外縁は、Ｘ−Ｙ平面内において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の外縁の外側に位置する。

図１９（ｄ）に示した例では、Ｘ−Ｙ平面内における第１中間部１３ａｕの形状は円形であり、Ｘ−Ｙ平面内において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の形状は矩形である。

図１９（ｂ）及び図１９（ｄ）に示した例では、第１中間部１３ａｕを、Ｘ−Ｙ平面（膜部７０の上面７０ｕに対して平行な平面）内における第１中間部領域の外縁１３ａｕｒは、Ｘ−Ｙ平面内において第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが重なる領域の外縁１５ｒの内側である。

図２０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２０に表したように、本実施形態に係る別の圧力センサ１２０においても、第１検知素子５０ａは、膜部７０の上面７０ｕの上に設けられる。第１検知素子５０ａは、第１磁性層１１ａ、第１中間部１３ａｕ及び第２磁性層１２ａに加え、上層磁性層１２ｐと、中層磁性層１１ｐと、上層中間部１３ｑｕと、中層中間部１３ｐｕと、をさらに含む。

この例では、上層磁性層１２ｐと膜部７０との間に、第１磁性層１１ａの少なくとも一部が配置される。上層磁性層１２ｐと第１磁性層１１ａとの間に、第２磁性層１２ａの少なくとも一部が配置される。上層磁性層１２ｐと、第２磁性層１２ａとの間に、中層磁性層１１ｐの少なくとも一部が配置される。上層磁性層１２ｐと、中層磁性層１１ｐとの間に、上層磁性層１２ｐの少なくとも一部が配置される。

上層磁性層１２ｐと中層磁性層１１ｐとの間に、上層中間部１３ｑｕの少なくとも一部が配置される。中層磁性層１１ｐと第２磁性層１２ａとの間に、中層中間部１３ｐｕの少なくとも一部が配置される。

この例では、上層中間部１３ｑｕは、上層中間層１３ｑと、上側磁性層１３ｑｂと、下側磁性層１３ｑａと、を含む。上側磁性層１３ｑｂの少なくとも一部は、上層中間層１３ｑと、上層磁性層１２ｐと、の間に設けられる。下側磁性層１３ｑａの少なくとも一部は、上層中間層１３ｑと、中層磁性層１１ｐと、の間に設けられる。

この例では、中層中間部１３ｐｕは、中層中間層１３ｐと、上側磁性層１３ｐｂと、下側磁性層１３ｐａと、を含む。上側磁性層１３ｐｂの少なくとも一部は、中層中間層１３ｐと、中層磁性層１１ｐと、の間に設けられる。下側磁性層１３ｐａの少なくとも一部は、中層中間層１３ｐと、第２磁性層１２ａと、の間に設けられる。

上層磁性層１２ｐには、例えば、第２磁性層１２ａに関して説明した構成及び材料が適用できる。中層磁性層１１ｐには、例えば、第１磁性層１１ａに関して説明した構成及び材料が適用できる。

上層中間層１３ｑ及び中層中間層１３ｐの少なくともいずれかには、第１中間層１３ａに関して説明した構成及び材料が適用できる。上側磁性層１３ｑｂ及び上側磁性層１３ｐｂの少なくともいずれかには、第２中間磁性層１３ａｂに関して説明した構成及び材料が適用できる。下側磁性層１３ｑａ及び下側磁性層１３ｐａの少なくともいずれかには、第１中間磁性層１３ａａに関して説明した構成及び材料が適用できる。

例えば、中層磁性層１１ｐ及び上層磁性層１２ｐの少なくともいずれかとして、磁化自由層を用いても良い。

例えば、中層磁性層１１ｐは、形状異方性を有する。上層磁性層１２ｐは、形状異方性を有する。この例では、中層磁性層１１ｐの延在方向は、第１磁性層１１ａの延在方向（第１方向Ｘ１）に沿っている。上層磁性層１２ｐの延在方向は、第２磁性層１２ａの延在方向（第２方向Ｘ２）に沿っている。

実施形態において、中層磁性層１１ｐの延在方向が、第１磁性層１１ａの延在方向と交差しても良い。上層磁性層１２ｐの延在方向が、第２磁性層１２ａの延在方向（第２方向Ｘ２）と交差しても良い。

圧力センサ１２０の構成を、圧力センサ１１０、１１１、１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ、１１３ｂ、１１６ａ〜１１６ｃ、１１７ａ〜１１７ｃ、及び、１１８ａ〜１１８ｅのいずれか、並びに、それらの変形に適用しても良い。

以下、圧力センサ１１８ｃの製造方法の例について説明する。
図２１（ａ）〜図２１（ｍ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの製造方法を例示する工程順模式的斜視図である。
図２１（ａ）に表したように、第１電極ＥＬａ１の上に第１磁性層１１ａとなる第１磁性膜１１ａｆを形成する。第１電極ＥＬａ１の上に、下地層１１ａｌを形成し、下地層１１ａｌの上に第２磁性膜１１ａｆを形成しても良い。図２０（ａ）では、下地層１１ａｌは、省略されている。

下地層１１ａｌ及び第１磁性膜１１ａｆの形成の前に、第１電極ＥＬａ１となる膜を加工して、第１電極ＥＬａ１の平面形状を形成しても良い。または、検知素子に含まれる積層膜の加工が終了した後に、第１電極ＥＬａ１を加工して、第１電極ＥＬａ１の平面形状を形成しても良い。

第１磁性膜１１ａｆの上に、キャップ層（図示しない）を成膜してもよい。このキャップ層は、第１磁性膜１１ａｆが大気中にさらされた際の酸化等を抑制することができる。このキャップ層は、後述するように、中間部の成膜前に、物理エッチングで取り除くことができる。

例えば、第１電極ＥＬａ１の上に、Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／ＣｏＦｅＳｉＢ（１２ｎｍ）／ＭｇＯ（３ｎｍ）が形成される。Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）は下地層に対応する。ＣｏＦｅＳｉＢ（１２ｎｍ）は、第１磁性膜１１ａｆに対応する。ＭｇＯ（３ｎｍ）は、キャップ層に対応する。

図２１（ｂ）に表したように、下地層１１ａｌ／第１磁性膜１１ａｆ／キャップ層を含む膜を、形状異方性を有する形状に加工する。この工程では、例えば、レジストをフォトリソグラフィによりパターニングし、その後、図示しないレジストパターンをマスクとして用いて、物理ミリングまたは化学ミリングが実施される。これにより、第１磁性層１１ａが形成される。

図２１（ｃ）に表したように、下地層１１ａｌ／第１磁性層１１ａ／キャップ層を含む膜の周辺に、絶縁層１１ｉｆの埋め込み成膜を行う。例えば、リフトオフ工程が行われる。例えば、図２１（ｃ）のフォトリソグラフィで形成したレジストパターンは残したままで、全面に絶縁層１１ｉｆを成膜し、その後レジストパターンを除去する。絶縁層１１ｉｆとして、例えば、ＳｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ及びＡｌＮ_ｘの少なくともいずれかが用いられる。

図２１（ｄ）に表したように、物理ミリングによって、第１磁性層１１ａ上に設けられたキャップ層の一部と、周辺の絶縁層１１ｉｆの一部と、を除去する。キャップ層を設けなかった場合は、この工程で、第１磁性層１１ａのうちの酸化された一部を物理ミリングにより除去する。例えば、第１磁性層１１ａとして、大気暴露しても酸化されにくい材料を用いている場合には、図２１（ｄ）の工程は必ずしも行わなくてもよい。

この工程では、例えば、図２１（ａ）に関して説明した工程で形成したＴａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／ＣｏＦｅＳｉＢ（１２ｎｍ）／ＭｇＯ（３ｎｍ）の一部を除去する。これにより、Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／ＣｏＦｅＳｉＢ（８ｎｍ）の構造が形成される。

例えば、後述する図２１（ｅ）に示す工程と、図２１（ｄ）に示す工程と、を同一の装置を用いて減圧中で一貫して行う。これにより、図２１（ｄ）の工程後の第１磁性層１１ａの表面を清浄な状態に保ったままで、図２１（ｅ）の中間部の成膜を行うことができる。

図２１（ｅ）に表したように、第１中間磁性層１３ａａと、第１中間層１３ａと、第２中間磁性層１３ａｂと、を含む第１中間部１３ａｕを形成する。第２中間磁性層１３ａｂ上に、キャップ層１３ａｃを設けても良い。例えば、ＣｏＦｅＢ（２ｎｍ）／ＭｇＯ（２ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（６ｎｍ）／ＭｇＯ（３ｎｍ）を形成する。ＣｏＦｅＢ（２ｎｍ）が、第１中間磁性層１３ａａに対応する。ＭｇＯ（２ｎｍ）が、第１中間層１３ａに対応する。ＣｏＦｅＢ（６ｎｍ）が、第２中間磁性層１３ａｂに対応する。ＭｇＯ（３ｎｍ）が、キャップ層１３ａｃに対応する。

図２１（ｆ）に表したように、第１中間磁性層１３ａａ／第１中間層１３ａ／第２中間磁性層１３ａｂ／キャップ層１３ａｃを、所定の平面形状に加工する。この工程では、レジストをフォトリソグラフィによりパターニングし、その後、図示しないレジストパターンをマスクとして用いて、物理ミリングまたは化学ミリングが実施される。

図２１（ｇ）に表したように、第１中間磁性層１３ａａ／第１中間層１３ａ／第２中間磁性層１３ａｂ／キャップ層１３ａｃの周辺に絶縁層１１ｉｆａの埋め込み成膜を行う。この工程では、例えば、リフトオフ工程が行われる。例えば、図２１（ｆ）のフォトリソグラフィで形成したレジストパターンは残したままで、全面に絶縁層１１ｉｆａを成膜し、その後レジストパターンを除去する。絶縁層１１ｉｆａとして、例えば、ＳｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ及びＡｌＮ_ｘの少なくともいずれかが用いられる。

図２１（ｈ）に表したように、物理ミリングによって、第２中間磁性層１３ａｂの上に設けられたキャップ層１３ａｃの一部と、周辺の絶縁層１１ｉｆａの一部と、を除去する。

キャップ層１３ａｃを設けなかった場合は、第２中間磁性層１３ａｂのうちで酸化された一部を物理ミリングにより除去する。第２中間磁性層１３ａｂとして、大気暴露しても酸化しにくい材料を用いている場合には、図２１（ｈ）の工程は必ずしも行わなくてもよい。

この工程では、例えば、図２１（ｅ）で成膜したＣｏＦｅＢ（２ｎｍ）／ＭｇＯ（２ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（６ｎｍ）／ＭｇＯ（３ｎｍ）の一部を除去する。これにより、ＣｏＦｅＢ（２ｎｍ）／ＭｇＯ（２ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（２ｎｍ）の構造が形成される。

後述する図２１（ｉ）の工程と、図２１（ｈ）に示す工程と、を同一の装置を用いて、減圧中で一貫して実施する。これにより、図２１（ｈ）の工程後の第２中間磁性層１３ａｂの表面を清浄な状態に保ったままで、図２１（ｉ）に示す第２磁性層１２ａとなる膜の形成を行うことができる。

図２１（ｉ）に表したように、第２磁性層１２ａとなる第２磁性膜１２ａｆと、キャップ層１２ａｃとなるキャップ膜１２ａｃｆと、を形成する。例えば、ＣｏＦｅＳｉＢ（４ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）を成膜する。ＣｏＦｅＳｉＢ（４ｎｍ）が第２磁性膜１２ａｆ（第２磁性層１２ａ）に対応する。Ｃｕ（５ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）がキャップ膜１２ａｃｆ（キャップ層１２ａｃ）に対応する。

図２１（ｊ）に表したように、第２磁性膜１２ａｆとキャップ膜１２ａｃｆとを、形状異方性を有する形状に加工する。これにより、第２磁性層１２ａ及びキャップ層１２ａｃが形成される。この工程では、レジストをフォトリソグラフィによりパターニングし、その後、図示しないレジストパターンをマスクとして用いて、物理ミリングまたは化学ミリングが実施される。

図２１（ｋ）に表したように、第２磁性層１２ａ及びキャップ層１２ａｃの周辺に絶縁層１１ｉｆｂの埋め込み成膜を行う。この工程では、例えば、リフトオフ工程が行われる。例えば、図２１（ｊ）のフォトリソグラフィで形成したレジストパターンは残したままで、全面に絶縁層１１ｉｆｂを成膜し、その後レジストパターンを除去する。絶縁層１１ｉｆｂとして、例えば、ＳｉＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ及びＡｌＮ_ｘの少なくともいずれかが用いられる。

図２１（ｌ）に表したように、物理ミリングによって、キャップ層１２ａｃの一部と、周辺の絶縁層１１ｉｆｂの一部と、を除去する。キャップ層１２ａｃを設けなかった場合は、第２磁性層１２ａのうちで酸化された一部を物理ミリングにより除去する。例えば、第２磁性層１２ａとして、大気暴露しても酸化しにくい材料を用いている場合には、図２１（ｌ）の工程は必ずしも行わなくてもよい。

この工程では、例えば、図２１（ｉ）で成膜したＣｏＦｅＳｉＢ（４ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）の一部を除去する。これにより、ＣｏＦｅＳｉＢ（４ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／Ｒｕ（５ｎｍ）の構造が形成される。後述する図２１（ｍ）の工程と、図２１（ｌ）に示す工程と、を同一の装置を用いて減圧中で一貫して実施する。これにより、図２１（ｌ）の工程後のキャップ層１２ａｃの表面を清浄な状態に保ったままで、図２１（ｍ）の第２磁性層１２ａの成膜を行うことができる。

図２１（ｍ）に示すように、第２電極ＥＬａ２形成を行う。
このような工程により、第１検知素子５０ａが形成される。

図２２（ａ）〜図２２（ｆ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの製造方法を例示する工程順模式図である。
図２２（ａ）、図２２（ｃ）及び図２２（ｅ）は、模式的平面図である。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図である。図２２（ｄ）は、図２２（ｃ）のＢ３−Ｂ４線断面図である。図２２（ｆ）は、図２２（ｅ）のＢ５−Ｂ６線断面図である。これらの図は、隣り合う検知素子５０の構造の例についても示している。

図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に表したように、第１電極ＥＬａ１の上に、第１磁性層１１ａを形成する。図２２（ｃ）及び図２２（ｄ）に表したように、第１磁性層１１ａの上に、第１中間部１３ａｕを形成する。図２２（ｅ）及び図２２（ｆ）に表したように、第１中間部１３ａｕの上に、第２磁性層１２ａを形成する。このようにして、検知素子５０（第１検知素子５０ａ）が形成される。

この例では、第１中間部１３ａｕを、第１磁性層１１ａとは別に、第２磁性層１２ａとは別に形成する。

この場合、図２２（ｅ）及び図２２（ｆ）に例示したように、異なる検知素子５０どうしにおいて、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが互いに重なるように設けても良い。異なる検知素子５０において、中間部が重ならなければ、異なる検知素子５０は、電気的に独立して動作させることができる。例えば、検知素子５０に設けられる第１電極ＥＬａ１及び第２電極ＥＬａ２の配置によって、複数の検知素子５０は、直列及び並列の少なくともいずれかで接続できる。異なる検知素子５０どうしにおいて、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが互いに重なることで、複数の検知素子５０を高密度で配置することができる。

以下、圧力センサ１１０の製造方法の例について説明する。
図２３（ａ）〜図２３（ｅ）は、実施形態に係る圧力センサの製造方向を例示する工程順模式的斜視図である。
図２３（ａ）に表したように、基板７１（例えばＳｉ基板）の上に薄膜７０ｆを形成する。基板７１は、支持部７０ｓとなる。薄膜７０ｆは、膜部７０となる。
例えば、Ｓｉ基板上に、ＳｉＯ_ｘ／Ｓｉの薄膜７０ｆをスパッタにより形成する。薄膜７０ｆとして、ＳｉＯｘ単層、ＳｉＮ単層、または、Ａｌなどの金属層を用いても良い。また、薄膜７０ｆとして、ポリイミドまたはパラキシリレン系ポリマーなどのフレキシブルプラスティック材料を用いても良い。ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を、基板７１及び薄膜７０ｆとして用いても良い。ＳＯＩにおいては、例えば、基板の貼り合わせによってＳｉ基板上にＳｉＯ_２／Ｓｉの積層膜が形成される。

図２３（ｂ）に表したように、第１配線６１を形成する。この工程においては、第１配線６１となる導電膜を形成し、その導電膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより加工する。第１配線６１の周辺を絶縁膜で埋め込む場合、リフトオフ処理を適用しても良い。リフトオフ処理においては、例えば、第１配線６１のパターンのエッチング後、レジストを剥離する前に、絶縁膜を全面に成膜して、その後レジストを除去する。

図２３（ｃ）に表したように、検知素子５０を形成する。この工程においては、検知素子５０となる積層膜を形成し、その積層膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより加工する。検知素子５０の積層体の側壁を絶縁層１１ｉで埋め込む場合、リフトオフ処理を適用しても良い。リフトオフ処理において、例えば、積層体の加工後、レジストを剥離する前に、絶縁層１１ｉを全面に成膜して、その後レジストを除去する。

図２３（ｄ）に表したように、第２配線６２を形成する。この工程においては、第１配線６２となる導電膜を形成し、その導電膜を、フォトリソグラフィ及びエッチングにより加工する。第２配線６２の周辺を絶縁膜で埋め込む場合、リフトオフ処理を適用しても良い。リフトオフ処理において、第２配線６２の加工後、レジストを剥離する前に、絶縁膜を全面に成膜して、その後レジストを除去する。

図２３（ｅ）に表したように、基板７１の裏面からエッチングを行い、空洞部７１ｈを形成する。これにより、膜部７０及び支持部７０ｓが形成される。例えば、膜部７０となる薄膜７０ｆとして、ＳｉＯ_ｘ／Ｓｉの積層膜を用いる場合は、薄膜７０ｆの裏面（下面）から表面（上面）へ向かって、基板７１の深堀加工を行う。これにより、空洞部７１ｈが形成される。空洞部７１ｈの形成においては、例えば両面アライナ露光装置を用いることができる。これにより、表面の検知素子５０の位置に合わせて、レジストのホールパターンを裏面に形成できる。

Ｓｉ基板のエッチングにおいて、例えばＲＩＥを用いたボッシュプロセスが用いることができる。ボッシュプロセスでは、例えば、ＳＦ_６ガスを用いたエッチング工程と、Ｃ_４Ｆ_８ガスを用いた堆積工程と、を繰り返す。これにより、基板７１の側壁のエッチングを抑制しつつ、基板７１の深さ方向（Ｚ軸方向）に選択的にエッチングが行われる。エッチングのエンドポイントとして、例えば、ＳｉＯ_ｘ層が用いられる。すなわち、エッチングの選択比がＳｉとは異なるＳｉＯ_ｘ層を用いてエッチングを終了させる。エッチングストッパ層として機能するＳｉＯ_ｘ層は、膜部７０の一部として用いられても良い。ＳｉＯ_ｘ層は、エッチングの後に、例えば、無水フッ化水素及びアルコールなどの処理などで除去されても良い。

このようにして、実施形態に係る圧力センサ１１０が形成される。実施形態に係る他の圧力センサも同様の方法により製造できる。

図２４（ａ）〜図２４（ｃ）は、第１の実施形態に係わる圧力センサを例示する模式的断面図である。
図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に例示した圧力センサにおいては、第２磁性層１２ａの参照層に、磁化固定層が用いられている。図２４（ｃ）に例示した圧力センサにおいては、２つの磁化固定層が用いられる。
これらの図は、検知素子５０（第１検知素子５０ａ）を例示している。

図２４（ａ）に表した例では、第１検知素子５０ａは、第１電極ＥＬａ１（下部電極）と、下地層１１ａｌと、第１磁性層１１ａと、第１中間層１３ａと、第２磁性層１２ａと、ピニング層３２と、キャップ層１２ａｃと、第２電極ＥＬａ２（上部電極）と、を含む。第１電極ＥＬａ１と第２電極ＥＬａ２との間に、第１磁性層１１ａが設けられる。第１磁性層１１ａと第２電極ＥＬａ２との間に第２磁性層１２ａが設けられる。第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとの間に第１中間層１３ａが設けられる。第１磁性層１１ａと第１電極ＥＬａ１との間に下地層１１ａｌが設けられる。第２磁性層１２ａと第２電極ＥＬａ２との間にキャップ層１２ａｃが設けられる。第２磁性層１２ａとキャップ層１２ａｃとの間にピニング層３２が設けられる。

図２４（ｂ）に表した例では、第１検知素子５０ａは、第１電極ＥＬａ１（下部電極）と、下地層１１ａｌと、ピニング層３１と、第２磁性層１２ａと、第１中間層１３ａと、第１磁性層１１ａと、キャップ層１２ａｃと、第２電極ＥＬａ２（上部電極）と、を含む。第１電極ＥＬａ１と第２電極ＥＬａ２との間に、第１磁性層１１ａが設けられる。第１電極ＥＬａ１と第１磁性層１１ａとの間に第２磁性層１２ａが設けられる。第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとの間に第１中間層１３ａが設けられる。第２磁性層１２ａと第１電極ＥＬａ１との間に下地層１１ａｌが設けられる。第１磁性層１１ａと第２電極ＥＬａ２との間にキャップ層１２ａｃが設けられる。第２磁性層１２ａと下地層１１ａｌとの間にピニング層３１が設けられる。

図２４（ｃ）に例示した圧力センサにおいては、図２４（ｂ）に例示した圧力センサに対して、第２磁性層１２ａとキャップ層１２ａｃとの間に、上部中間層３４がさらに設けられる。上部中間層３４とキャップ層１２ａとの間に上部ピン層３３がさらに設けられる。上部ピン層３３とキャップ層１２ａｃとの間にピニング層３２がさらに設けられる。上部ピン層３３には、第１磁性層１１ａに関して説明した構成が適用できる。上部ピン層３３の延在方向は、第１磁性層１１ａの延在方向と交差する。上部ピン層３３の延在方向は、第２磁性層１２ａの延在方向に沿っても良く、交差しても良い。この例の圧力センサにおいては、例えば、磁化固定層／中間層／磁化自由層／中間層／磁化固定層の構成が適用される。この構成は、例えば、デュアルスピンバルブ型と言われることもある。
図２４（ａ）〜図２４（ｃ）に例示した構成において、絶縁層１１ｉをさらに設けても良い。

ピニング層３２は、例えば、ピニング層３２に接する第２磁性層１２ａ（強磁性層）に、一方向異方性（unidirectional anisotropy）を付与して、第２磁性層１２ａの磁化を固定する。ピニング層３２には、例えば、反強磁性層が用いられる。ピニング層３２には、例えば、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ及びＲｕＲｈＭｎよりなる群から選択された少なくともいずれかが用いられる。十分な強さの一方向異方性を付与するために、ピニング層３２の厚さは適切に設定される。

ピニング層３２として、ＰｔＭｎまたはＰｄＰｔＭｎが用いられる場合には、ピニング層３２の厚さは、８ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。ピニング層３２の厚さは、１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層３２としてＩｒＭｎを用いる場合には、ピニング層３２としてＰｔＭｎを用いる場合よりも薄い厚さで、一方向異方性を付与することができる。この場合には、ピニング層３２の厚さは、４ｎｍ以上１８ｎｍ以下が好ましい。ピニング層３２の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層３２には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒ_２２Ｍｎ_７８層が用いられる。

ピニング層３２として、ハード磁性層を用いても良い。ハード磁性層として、例えば、ＣｏＰｔ（Ｃｏの比率は、５０ａｔ．％（原子パーセント）以上８５ａｔ．％以下）、（Ｃｏ_ｘＰｔ_{１００−ｘ}）_{１００−ｙ}Ｃｒ_ｙ（ｘは、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下であり、ｙは、０ａｔ．％以上４０ａｔ．％以下）、または、ＦｅＰｔ（Ｐｔの比率は、４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下）などを用いても良い。

第２磁性層１２ａを磁化固定層とする場合、第２磁性層１２ａには、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一つの元素を含む強磁性材料を用いることができる。第１磁性層１１ａの材料として、例えば、ＦｅＣｏ合金、及び、ＮｉＦｅ合金を用いることができる。第１磁性層１１ａには、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一つの元素とホウ素（Ｂ）とを含む合金を用いることができる。例えば、第２磁性層１２ａには、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｂ合金、または、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金などを用いることができる。第２磁性層１２ａには、例えば、Ｃｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０層（厚さは例えば４ｎｍ）を用いることができる。

第２磁性層１２ａを磁化固定層とする場合、第２磁性層１２ａには、ピニング層側磁化固定層／磁気結合層／中間層側磁化固定層の積層構造を用いることができる。ピニング層側磁化固定層は、ピニング層３２と接して配置される。中間層側磁化固定層は、中間層（第１中間層１３ａ）と接して配置される。このような磁化固定層は、シンセティックピン構造と呼ばれる。

ピニング層側磁化固定層として、例えば、Ｃｏ_ｘＦｅ_{１００−ｘ}合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下）、Ｎｉ_ｘＦｅ_{１００−ｘ}合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下）、または、これらに非磁性元素を添加した材料が用いられる。ピニング層側磁化固定層として、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくともいずれかが用いられる。第２磁化固定層として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む合金を用いても良い。ピニング層側磁化固定層として、（Ｃｏ_ｘＦｅ_{１００−ｘ}）_{１００−ｙ}Ｂ_ｙ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下であり、ｙは、０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下）を用いることもできる。

ピニング層側磁化固定層の厚さは、例えば、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。これにより、例えば、ピニング層３２による一方向異方性磁界の強度をより強くすることができる。例えば、ピニング層側磁化固定層と接して形成される磁気結合層を介して、ピニング層側磁化固定層と中間層側磁化固定層との間の反強磁性結合磁界の強度をより強くすることができる。例えば、ピニング層側磁化固定層の磁気膜厚（飽和磁化Ｂｓと厚さｔとの積（Ｂｓ・ｔ））は、中間層側磁化固定層の磁気膜厚と、実質的に等しいことが好ましい。

薄膜でのＣｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０の飽和磁化は、約１．９Ｔ（テスラ）である。例えば、中間層側磁化固定層として、３ｎｍの厚さのＣｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０層を用いると、中間層側磁化固定層の磁気膜厚は、１．９Ｔ×３ｎｍであり、５．７Ｔｎｍとなる。一方、Ｃｏ_７５Ｆｅ_２５の飽和磁化は、約２．１Ｔである。上記と等しい磁気膜厚が得られるピニング層側磁化固定層の厚さは、５．７Ｔｎｍ／２．１Ｔであり、２．７ｎｍとなる。この場合、ピニング層側磁化固定層には、約２．７ｎｍの厚さのＣｏ_７５Ｆｅ_２５層を用いることが好ましい。ピニング層側磁化固定層として、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ_７５Ｆｅ_２５層が用いられる。

磁気結合層は、ピニング層側磁化固定層と中間層側磁化固定層との間において、反強磁性結合を生じさせる。磁気結合層は、シンセティックピン構造を形成する。磁気結合層として、例えば、Ｒｕが用いられる。磁気結合層の厚さは、例えば、０．８ｎｍ以上１ｎｍ以下であることが好ましい。ピニング層側磁化固定層と中間層側磁化固定層との間に十分な反強磁性結合を生じさせる材料であれば、磁気結合層としてＲｕ以外の材料を用いても良い。磁気結合層の厚さは、ＲＫＫＹ（Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida）結合のセカンドピーク（２ｎｄピーク）に対応する０．８ｎｍ以上１ｎｍ以下の厚さに設定することができる。さらに、磁気結合層の厚さは、ＲＫＫＹ結合のファーストピーク（１ｓｔピーク）に対応する０．３ｎｍ以上０．６ｎｍ以下の厚さに設定しても良い。磁気結合層として、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕが用いられる。これにより、高信頼性の結合がより安定して得られる。

中間層側磁化固定層に用いられる磁性層は、ＭＲ効果に直接的に寄与する。中間層側磁化固定層として、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金が用いられる。具体的には、中間層側磁化固定層として、（Ｃｏ_ｘＦｅ_{１００−ｘ}）_{１００−ｙ}Ｂ_ｙ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下であり、ｙは、０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下）を用いることもできる。

中間層側磁化固定層の上に形成される層（例えばトンネル絶縁層（図示せず））を平坦化することができる。トンネル絶縁層の平坦化により、トンネル絶縁層の欠陥密度を減らすことができる。これにより、より低い面積抵抗で、より大きいＭＲ変化率が得られる。例えば、トンネル絶縁層の材料としてＭｇＯを用いる場合には、中間層側磁化固定層として、（Ｃｏ_ｘＦｅ_{１００−ｘ}）_{１００−ｙ}Ｂ_ｙのアモルファス合金を用いることで、トンネル絶縁層の上に形成されるＭｇＯ層の（１００）配向性を強めることができる。ＭｇＯ層の（１００）配向性をより高くすることで、より大きいＭＲ変化率が得られる。（Ｃｏ_ｘＦｅ_{１００−ｘ}）_{１００−ｙ}Ｂ_ｙ合金は、アニール時にＭｇＯ層の（１００）面をテンプレートとして結晶化する。このため、ＭｇＯと（Ｃｏ_ｘＦｅ_{１００−ｘ}）_{１００−ｙ}Ｂ_ｙ合金との良好な結晶整合が得られる。良好な結晶整合を得ることで、より大きいＭＲ変化率が得られる。

中間層側磁化固定層として、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金以外に、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いても良い。

中間層側磁化固定層がより厚いと、より大きなＭＲ変化率が得られる。より大きな固定磁界を得るためには、中間層側磁化固定層は、薄いほうが好ましい。ＭＲ変化率と固定磁界との間には、中間層側磁化固定層の厚さにおいてトレードオフの関係が存在する。中間層側磁化固定層としてＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金を用いる場合には、中間層側磁化固定層の厚さは、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。中間層側磁化固定層の厚さは、２．０ｎｍ以上４ｎｍ以下がより好ましい。

中間層側磁化固定層には、上述した材料の他に、ｆｃｃ構造のＣｏ_９０Ｆｅ_１０合金、または、ｈｃｐ構造のＣｏ、または、ｈｃｐ構造のＣｏ合金が用いられる。中間層側磁化固定層として、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つが用いられる。中間層側磁化固定層として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む合金が用いられる。中間層側磁化固定層として、ｂｃｃ構造のＦｅＣｏ合金材料、５０ａｔ．％以上のコバルト組成を含むＣｏ合金、または、５０ａｔ．％以上のＮｉ組成の材料（Ｎｉ合金）を用いることで、例えば、より大きなＭＲ変化率が得られる。

中間層側磁化固定層として、例えば、Ｃｏ_２ＭｎＧｅ、Ｃｏ_２ＦｅＧｅ、Ｃｏ_２ＭｎＳｉ、Ｃｏ_２ＦｅＳｉ、Ｃｏ_２ＭｎＡｌ、Ｃｏ_２ＦｅＡｌ、Ｃｏ_２ＭｎＧａ_０．５Ｇｅ_０．５、及び、Ｃｏ_２ＦｅＧａ_０．５Ｇｅ_０．５などのホイスラー磁性合金層を用いることもできる。例えば、中間層側磁化固定層として、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ_４０Ｆｅ_４０Ｂ_２０層が用いられる。

ピニング層３１には、ピニング層３２に関して説明した材料及び構成が適用できる。その他の層には、図３（ａ）に関して例示した材料と同等のものを用いることができる。上部ピン層３３には、前述した第２磁性層１２ａを磁化固定層とする場合に説明した材料及び構成が適用できる。上部中間層３４には、例えば、第１中間層１３ａに関して説明した材料及び構成が適用できる。

図２５（ａ）〜図２５（ｄ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。
これらの図は、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示した例の検知素子５０（第１検知素子５０ａ）の動作を例示している。図２５（ａ）は、第１検知素子５０ａにおいて歪が生じていない状態（無歪状態ＳＴ０）に対応する。図２５（ｂ）は、第１検知素子５０ａにおいて圧縮歪が生じている状態（第１状態ＳＴ１）に対応する。図２５（ｃ）は、第１検知素子５０ａにおいて引張歪が生じている状態（第２状態ＳＴ２）に対応する。これらの図においては、図を見やすくするために、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとが描かれ、第１中間部１３ａｕは省略されている。

図２５（ｄ）は、第１検知素子５０ａに生じる歪Ｓａと、第１検知素子５０ａの電気抵抗Ｒ（Ω）と、の関係を例示している。電気抵抗Ｒは、第１磁性層１１ａと第２磁性層１２ａとの間の電気抵抗である。

図２５（ａ）に表したように、無歪状態ＳＴ０において、磁化自由層である第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍは、第１磁性層１１ａが延在する第１方向Ｘ１に沿っている。これは、上記の形状磁気異方性による。そして、無歪状態ＳＴ０において、磁化固定層である第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍは、第２磁性層１２ａが延在する第２方向Ｘ２に沿わせて固定することができる。例えば、検知素子となる積層体を成膜直後には第２磁性層１２ａに対してピニング層３２からの交換結合はなされていない状態とする。そして、第２磁性層１２ａが磁化自由層となっている状態とし、第２磁性層１２ａの平面形状を、形状異方性を有する形状に加工する。これにより、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍは第２方向Ｘ２に沿った状態となる。この状態で、無磁場下で熱処理を行う。これにより、熱処理後の冷却後に、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍを第２方向Ｘ２に沿わせたまま固定することができる。

第１磁性層１１ａが延在する第１方向Ｘ１と、第２磁性層１２ａが延在する第２方向Ｘ２と、の間の角度を変えることにより、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍの方向と、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍの方向と、の間の相対角度は、任意に設定できる。

図２５（ｂ）に表したように、圧縮歪ＣＳが生じる第１状態ＳＴ１においては、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍと、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍと、の間の角度は、例えば、無歪状態ＳＴ０における角度よりも大きくなる。これに連動して、電気抵抗Ｒが変化する。

図２５（ｃ）に表したように、引張歪ＴＳが生じる第２状態ＳＴ２においては、第１磁性層１１ａの磁化１１ａｍと、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍと、の間の角度は、例えば、無歪状態ＳＴ０における角度よりも小さくなる。これに連動して、電気抵抗Ｒが変化する。

図２５（ｄ）に表したように、圧縮歪ＣＳが生じている場合は、無歪状態ＳＴ０に比べて、第１検知素子５０ａの電気抵抗Ｒは増大する。引張歪ＴＳが生じている場合は、無歪状態ＳＴ０に比べて、第１検知素子５０ａの電気抵抗Ｒは減少する。

このようにして、第１検知素子５０ａは、第１検知素子５０ａに生じる歪Ｓａの変化を電気抵抗Ｒの変化に変換することができる。

図２５（ａ）に例示したように、第１検知素子５０ａにおいて、無歪状態ＳＴ０において、磁化固定層である第２磁性層の磁化と磁化自由層である第１磁性層の磁化方向を、互いに異なる方向とすることができる。これにより、図２５（ｄ）に例示したように、電気抵抗Ｒは、正負の歪Ｓａに対して、例えば線形的に変化する。これにより、高感度の圧力センサが提供できる。

図２４（ａ）〜図２５（ｄ）に関して説明した例においても、図５〜図２３（ｅ）において説明した構造、第１磁性層１１の磁化１１ａの方向、及び、第２磁性層１２ａの磁化１２ａｍの方向を用いることができる。

図２６（ａ）〜図２６（ｃ）は、第１の実施形態に係る圧力センサを例示する模式図である。
図２６（ａ）は、模式的斜視図であり、図２６（ｂ）及び図２６（ｃ）は、圧力センサ４４０を例示するブロック図である。

図２６（ａ）及び図２６（ｂ）に示すように、圧力センサ４４０には、基部４７１、検知部４５０、半導体回路部４３０、アンテナ４１５、電気配線４１６、送信回路４１７、及び、受信回路４１７ｒが設けられている。

アンテナ４１５は、電気配線４１６を介して、半導体回路部４３０と電気的に接続されている。
送信回路４１７は、検知部４５０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４１７の少なくとも一部は、半導体回路部４３０に設けることができる。

受信回路４１７ｒは、電子機器４１８ｄからの制御信号を受信する。受信回路４１７ｒの少なくとも一部は、半導体回路部４３０に設けることができる。受信回路４１７ｒを設けるようにすれば、例えば、電子機器４１８ｄを操作することで、圧力センサ４４０の動作を制御することができる。

図２６（ｂ）に示すように、送信回路４１７には、例えば、検知部４５０に接続されたＡＤコンバータ４１７ａと、マンチェスター符号化部４１７ｂと、を設けることができる。切替部４１７ｃを設け、送信と受信を切り替えるようにすることができる。この場合、タイミングコントローラ４１７ｄを設け、タイミングコントローラ４１７ｄにより切替部４１７ｃにおける切り替えを制御することができる。またさらに、データ訂正部４１７ｅ、同期部４１７ｆ、判定部４１７ｇ、電圧制御発振器４１７ｈ（ＶＣＯ；Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を設けることができる。

図２６（ｃ）に示すように、圧力センサ４４０と組み合わせて用いられる電子機器４１８ｄには、受信部４１８が設けられる。電子機器４１８ｄとしては、例えば、携帯端末などの電子装置を例示することができる。
この場合、送信回路４１７を有する圧力センサ４４０と、受信部４１８を有する電子機器４１８ｄと、を組み合わせて用いることができる。

電子機器４１８ｄには、マンチェスター符号化部４１７ｂ、切替部４１７ｃ、タイミングコントローラ４１７ｄ、データ訂正部４１７ｅ、同期部４１７ｆ、判定部４１７ｇ、電圧制御発振器４１７ｈ、記憶部４１８ａ、中央演算部４１８ｂ（ＣＰＵ；Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を設けることができる。

この例では、圧力センサ４４０は、固定部４６７をさらに含んでいる。固定部４６７は、膜部４６４（７０ｄ）を基部４７１に固定する。固定部４６７は、外部圧力が印加されたときであっても撓みにくいように、膜部４６４よりも厚み寸法を厚くすることができる。
固定部４６７は、例えば、膜部４６４の周縁に等間隔に設けることができる。
膜部４６４（７０ｄ）の周囲をすべて連続的に取り囲むように固定部４６７を設けることもできる。
固定部４６７は、例えば、基部４７１の材料と同じ材料から形成することができる。この場合、固定部４６７は、例えば、シリコンなどから形成することができる。
固定部４６７は、例えば、膜部４６４（７０ｄ）の材料と同じ材料から形成することもできる。

実施形態に係る圧力センサの製造方法の例について説明する。
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）、図３３（ｂ）、図３４（ａ）、図３４（ｂ）、図３５（ａ）、図３５（ｂ）、図３６（ａ）、図３６（ｂ）、図３７（ａ）、図３７（ｂ）、図３８（ａ）及び図３８（ｂ）は、第３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。

なお、図２７（ａ）〜図３８（ａ）は、模式的平面図であり、図２７（ｂ）〜図３８（ｂ）は、模式的断面図である。

図２７（ａ）及び図２７（ｂ）に示すように、半導体基板５３１の表面部分に半導体層５１２Ｍを形成する。続いて、半導体層５１２Ｍの上面に素子分離絶縁層５１２Ｉを形成する。続いて、半導体層５１２Ｍの上に、図示しない絶縁層を介して、ゲート５１２Ｇを形成する。続いて、ゲート５１２Ｇの両側に、ソース５１２Ｓとドレイン５１２Ｄとを形成することで、トランジスタ５３２が形成される。続いて、この上に層間絶縁膜５１４ａを形成し、さらに層間絶縁膜５１４ｂを形成する。

続いて、非空洞部となる領域において、層間絶縁膜５１４ａ、５１４ｂの一部に、トレンチ及び孔を形成する。続いて、孔に導電材料を埋め込んで、接続ピラー５１４ｃ〜５１４ｅを形成する。この場合、例えば、接続ピラー５１４ｃは、１つのトランジスタ５３２のソース５１２Ｓに電気的に接続され、接続ピラー５１４ｄはドレイン５１２Ｄに電気的に接続される。例えば、接続ピラー５１４ｅは、別のトランジスタ５３２のソース５１２Ｓに電気的に接続される。続いて、トレンチに導電材料を埋め込んで、配線部５１４ｆ、５１４ｇを形成する。配線部５１４ｆは、接続ピラー５１４ｃ及び接続ピラー５１４ｄに電気的に接続される。配線部５１４ｇは、接続ピラー５１４ｅに電気的に接続される。続いて、層間絶縁膜５１４ｂの上に、層間絶縁膜５１４ｈを形成する。

図２８（ａ）及び図２８（ｂ）に示すように、層間絶縁膜５１４ｈの上に、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる層間絶縁膜５１４ｉを、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成する。続いて、層間絶縁膜５１４ｉの所定の位置に孔を形成し、導電材料（例えば、金属材料）を埋め込み、上面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を用いて平坦化する。これにより、配線部５１４ｆに接続された接続ピラー５１４ｊと、配線部５１４ｇに接続された接続ピラー５１４ｋと、が形成される。

図２９（ａ）及び図２９（ｂ）に示すように、層間絶縁膜５１４ｉの空洞部５７０となる領域に凹部を形成し、その凹部に犠牲層５１４ｌを埋め込む。犠牲層５１４ｌは、例えば、低温で成膜できる材料を用いて形成することができる。低温で成膜できる材料は、例えば、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などである。

図３０（ａ）及び図３０（ｂ）に示すように、層間絶縁膜５１４ｉ及び犠牲層５１４ｌの上に、膜部５６４（７０ｄ）となる絶縁膜５６１ｂｆを形成する。絶縁膜５６１ｂｆは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などを用いて形成することができる。絶縁膜５６１ｂｆに複数の孔を設け、複数の孔に導電材料（例えば、金属材料）を埋め込み、接続ピラー５６１ｆａ、接続ピラー５６２ｆａを形成する。接続ピラー５６１ｆａは、接続ピラー５１４ｋと電気的に接続され、接続ピラー５６２ｆａは、接続ピラー５１４ｊと電気的に接続される。

図３１（ａ）及び図３１（ｂ）に示すように、絶縁膜５６１ｂｆ、接続ピラー５６１ｆａ、接続ピラー５６２ｆａの上に、配線５５７となる導電層５６１ｆを形成する。

図３２（ａ）及び図３２（ｂ）に示すように、導電層５６１ｆの上に、積層膜５５０ｆを形成する。

図３３（ａ）及び図３３（ｂ）に示すように、積層膜５５０ｆを所定の形状に加工し、その上に、絶縁層５６５となる絶縁膜５６５ｆを形成する。絶縁膜５６５ｆは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などを用いて形成することができる。

図３４（ａ）及び図３４（ｂ）に示すように、絶縁膜５６５ｆの一部を除去し、導電層５６１ｆを所定の形状に加工する。これにより、配線５５７が形成される。このとき、導電層５６１ｆの一部は、接続ピラー５６２ｆａに電気的に接続される接続ピラー５６２ｆｂとなる。さらに、この上に、絶縁層５６６となる絶縁膜５６６ｆを形成する。

図３５（ａ）及び図３５（ｂ）に示すように、絶縁膜５６６ｆに開口部５６６ｐを形成する。これにより、接続ピラー５６２ｆｂが露出する。

図３６（ａ）及び図３６（ｂ）に示すように、上面に、配線５５８となる導電層５６２ｆを形成する。導電層５６２ｆの一部は、接続ピラー５６２ｆｂと電気的に接続される。 図３７（ａ）及び図３７（ｂ）に示すように、導電層５６２ｆを所定の形状に加工する。これにより、配線５５８が形成される。配線５５８は、接続ピラー５６２ｆｂと電気的に接続される。

図３８（ａ）及び図３８（ｂ）に示すように、絶縁膜５６６ｆに所定の形状の開口部５６６ｏを形成する。開口部５６６ｏを介して、絶縁膜５６１ｂｆを加工し、さらに開口部５６６ｏを介して、犠牲層５１４ｌを除去する。これにより、空洞部５７０が形成される。犠牲層５１４ｌの除去は、例えば、ウェットエッチング法を用いて行うことができる。

なお、固定部５６７をリング状とする場合には、例えば、空洞部５７０の上方における非空洞部の縁と、膜部５６４と、の間を絶縁膜で埋める。
以上の様にして圧力センサが形成される。

（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態に係る圧力センサを用いたマイクロフォンに係る。
図３９は、第２の実施形態に係るマイクロフォンを例示する模式的断面図である。
本実施形態に係るマイクロフォン３２０は、プリント基板３２１と、カバー３２３と、圧力センサ３１０と、を含む。プリント基板３２１は、例えばアンプなどの回路を含む。カバー３２３には、アコースティックホール３２５が設けられる。音３２９は、アコースティックホール３２５を通って、カバー３２３の内部に進入する。

圧力センサ３１０として、第１の実施形態に関して説明した圧力センサのいずれか、または、その変形が用いられる。

マイクロフォン３２０は、音圧に対して感応する。高感度な圧力センサ３１０を用いることにより、高感度なマイクロフォン３２０が得られる。例えば、圧力センサ３１０をプリント基板３２１の上に搭載し、電気信号線を設ける。圧力センサ３１０を覆うように、プリント基板３２１の上にカバー３２３を設ける。
本実施形態によれば、高感度なマイクロフォンを提供することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態に係る圧力センサを用いた血圧センサに係る。
図４０（ａ）及び図４０（ｂ）は、第３の実施形態に係る血圧センサを例示する模式図である。
図４０（ａ）は、ヒトの動脈血管の上の皮膚を例示する模式的平面図である。図４０（ｂ）は、図４０（ａ）のＨ１−Ｈ２線断面図である。

本実施形態においては、圧力センサ３１０は、血圧センサ３３０として応用される。この圧力センサ３１０には、第１の実施形態に関して説明した圧力センサのいずれか、及び、その変形が用いられる。

これにより、小さいサイズの圧力センサで高感度な圧力検知が可能となる。圧力センサ３１０を動脈血管３３１の上の皮膚３３３に押し当てることで、血圧センサ３３０は、連続的に血圧測定を行うことができる。
本実施形態によれば、高感度な血圧センサを提供することができる。

（第４の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態に係る圧力センサを用いたタッチパネルに係る。
図４１は、第４の実施形態に係るタッチパネルを例示する模式図である。
本実施形態においては、圧力センサ３１０が、タッチパネル３４０として用いられる。この圧力センサ３１０には、第１の実施形態に関して説明した圧力センサのいずれか、または、その変形が用いられる。タッチパネル３４０においては、圧力センサ３１０が、ディスプレイの内部及びディスプレイの外部の少なくともいずれかに搭載される。

例えば、タッチパネル３４０は、複数の第１配線３４６と、複数の第２配線３４７と、複数の圧力センサ３１０と、制御部３４１と、を含む。

この例では、複数の第１配線３４６は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の第１配線３４６のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って延びる。複数の第２配線３４７は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２配線３４７のそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って延びる。

複数の圧力センサ３１０のそれぞれは、複数の第１配線３４６と複数の第２配線３４７とのそれぞれの交差部に設けられる。圧力センサ３１０の１つは、検出のための検出要素３１０ｅの１つに含まれる。交差部は、第１配線３４６と第２配線３４７とが交差する位置及びその周辺の領域を含む。

複数の圧力センサ３１０のそれぞれの一端３１０ａは、複数の第１配線３４６のそれぞれと接続される。複数の圧力センサ３１０のそれぞれの他端３１０ｂは、複数の第２配線３４７のそれぞれと接続される。

制御部３４１は、複数の第１配線３４６と複数の第２配線３４７とに接続される。
例えば、制御部３４１は、複数の第１配線３４６に接続された第１配線用回路３４６ｄと、複数の第２配線３４７に接続された第２配線用回路３４７ｄと、第１配線用回路３４６ｄと第２配線用回路３４７ｄとに接続された制御回路３４５と、を含む。

圧力センサ３１０は、小型で高感度な圧力センシングが可能である。そのため、高精細なタッチパネルを実現することが可能である。

第１の実施形態に係る圧力センサは、上記の応用の他に、気圧センサ、または、タイヤの空気圧センサなどのように、様々な圧力センサデバイスに応用することができる。

実施形態によれば、高感度の圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを提供することができる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルに含まれる膜部、検知素子、第１磁性層、第２磁性層及び中間層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネルを基にして、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、血圧センサ及びタッチパネルも、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。

１１…磁化自由層、 １１ａ…第１磁性層、 １１ａｆ…第１磁性膜、 １１ａｌ…下地層、 １１ａｍ…磁化、 １１ｂ…第３磁性層、 １１ｃ…第５磁性層、 １１ｄ…第７磁性層、 １１ｉ、１１ｉｆ、１１ｉｆａ、１１ｉｆｂ…絶縁層、 １１ｍ…磁化方向、 １１ｐ…中層磁性層、 １２…参照層、 １２ａ…第２磁性層、 １２ａｃ…キャップ層、 １２ａｃｆ…キャップ膜、 １２ａｆ…第２磁性膜、 １２ａｍ…磁化、 １２ｂ…第４磁性層、 １２ｃ…第６磁性層、 １２ｄ…第８磁性層、 １２ｍ…磁化方向、 １２ｐ…上層磁性層、 １３ａ…第１中間層、 １３ａａ…第１中間磁性層、 １３ａｂ…第２中間磁性層、 １３ａｃ…キャップ層、 １３ａｕ…第１中間部、 １３ａｕｒ…外縁、 １３ｂ…第２中間層、 １３ｂｕ…第２中間部、 １３ｃ…第３中間層、 １３ｃｕ…第３中間部、 １３ｄ…第４中間層、 １３ｄｕ…第４中間部、 １３ｐ…中層中間層、 １３ｐａ…下側磁性層、 １３ｐｂ…上側磁性層、 １３ｐｕ…中層中間部、 １３ｑ…上層中間層、 １３ｑａ…下側磁性層、 １３ｑｂ…下側磁性層、 １３ｑｕ…上層中間部、 １５ｒ…外縁、 １６…機能層、 １７…機能層、 ３１、３２…ピニング層、 ３３…上部ピン層、 ３４…上部中間層、 ５０、５０ｅ、５０ｆ…検出素子、 ５０ａ〜５０ｄ…第１〜第４検知素子、 ５５…重心、 ６１…第１配線、 ６２…第２配線、 ６５…ビアコンタクト、 ７０…膜部、 ７０ｃ…重心、 ７０ｆ…薄膜、 ７０ｈ…貫通孔、 ７０ｒ…外縁、 ７０ｓ…支持部、 ７０ｕ…上面、 ７１…基板、 ７１ｈ…空洞部、 ７５…放射線、 α…角度、 β１…第１角度、 β２…第２角度、 βａ、βｂ…角度、 γ…角度、 １１０、１１１、１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ、１１３ｂ、１１４ａ〜１１４ｄ、１１５ａ〜１１５ｄ、１１６ａ〜１１６ｃ、１１７ａ〜１１７ｃ、１１８ａ〜１１８ｅ、１２０…圧力センサ、 ３１０…圧力センサ、 ３１０ａ…一端、 ３１０ｂ…他端、 ３１０ｅ…検出要素、 ３２０…マイクロフォン、 ３２１…プリント基板、 ３２３…カバー、 ３２５…アコースティックホール、 ３２９…音、 ３３０…血圧センサ、 ３３１…動脈血管、 ３３３…皮膚、 ３４０…タッチパネル、 ３４１…制御部、 ３４５…制御回路、 ３４６…第１配線、 ３４６ｄ…第１配線用回路、 ３４７…第２配線、 ３４７ｄ…第２配線回路、 ４１５…アンテナ、 ４１６…電気配線、 ４１７…送信回路、 ４１７ａ…コンバータ、 ４１７ｂ…マンチェスター符号化部、 ４１７ｃ…切替部、 ４１７ｄ…タイミングコントローラ、 ４１７ｅ…データ訂正部、 ４１７ｆ…同期部、 ４１７ｇ…判定部、 ４１７ｈ…電圧制御発振器、 ４１７ｒ…受信回路、 ４１８…受信部、 ４１８ａ…記憶部、 ４１８ｂ…中央演算部、 ４１８ｄ…電子機器、 ４３０…半導体回路部、 ４４０…圧力センサ、 ４５０…検知部、 ４６４…膜部、 ４６７…固定部、 ４７１…基部、 ５１２Ｄ…ドレイン、 ５１２Ｇ…ゲート、 ５１２Ｉ…素子分離絶縁層、 ５１２Ｍ…半導体層、 ５１２Ｓ…ソース、 ５１４ａ…層間絶縁膜、 ５１４ｂ…層間絶縁膜、 ５１４ｃ〜５１４ｅ…接続ピラー、 ５１４ｆ…配線部、 ５１４ｇ…配線部、 ５１４ｈ…層間絶縁膜、 ５１４ｉ…層間絶縁膜、 ５１４ｊ…接続ピラー、 ５１４ｋ…接続ピラー、 ５１４ｌ…犠牲層、 ５３１…半導体基板、 ５３２…トランジスタ、 ５５０…検知部、 ５５０ｆ…積層膜、 ５５７…配線、 ５５８…配線、 ５６１ｂｆ…絶縁膜、 ５６１ｆ…導電層、 ５６１ｆａ…接続ピラー、 ５６２ｆ…導電層、 ５６２ｆａ…接続ピラー、 ５６２ｆｂ…接続ピラー、 ５６４…膜部、 ５６５…絶縁層、 ５６５ｆ…絶縁膜、 ５６６…絶縁層、 ５６６ｆ…絶縁膜、 ５６６ｏ…開口部、 ５６６ｐ…開口部、 ５６７…固定部、 ５７０…空洞部、 ＣＳ…圧縮比、 Ｄ１〜Ｄ８…第１〜第８短軸長、 Ｄｓａ…歪方向、 ＥＬａ１…第１電極、 ＥＬａ２…第２電極、 Ｇ１〜Ｇ４…第１〜第４グループ、 Ｈｅｘ、Ｈｅｘ１〜Ｈｅｘ５…外部磁界、 Ｌ１〜Ｌ８…第１〜第８長軸長、 ＬＮ１…第１直線、 ＳＴ０…無歪状態、 ＳＴ１…第１状態、 ＳＴ２…第２状態、 Ｓａ…歪、 ＴＳ…引張歪、 Ｘ１〜Ｘ８…第１〜第８方向、 Ｘ１１、Ｘ１２…延在方向、 Ｙ１〜Ｙ８…方向

Claims (30)

1. 支持部と、
   前記支持部に支持され上面を有し変形可能な膜部と、
   前記上面上に設けられた第１検知素子と、
   を備え、
   前記第１検知素子は、
   前記膜部の変形に応じて磁化が変化する第１磁性層と、
   前記上面に対して交差する方向において前記第１磁性層と離間する第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部分を含む第１中間層を含む第１中間部と、
   を含み、
   前記第１磁性層は、前記上面に対して平行な第１方向に延在し、前記第１方向の前記第１磁性層の第１長軸長は、前記上面に対して平行で前記第１方向と交差する方向の前記第１磁性層の第１短軸長よりも長く、
   前記第２磁性層は、前記上面に対して平行で前記第１方向と交差する第２方向に延在し、前記第２方向の前記第２磁性層の第２長軸長は、前記上面に対して平行で前記第２方向と交差する方向の前記第２磁性層の第２短軸長よりも長い圧力センサ。
2. 前記上面に対して平行な平面内の、前記第１中間部の第１中間部領域の外縁は、前記平面内において前記第１磁性層と前記第２磁性層とが重なる領域の外縁の内側である請求項１記載の圧力センサ。
3. 前記上面に対して平行な平面内の前記第１中間部の形状は、前記平面内において前記第１磁性層と前記第２磁性層とが重なる領域の形状と同じである請求項１記載の圧力センサ。
4. 前記上面に対して平行な平面内の、前記第１中間部の形状は、前記平面内の前記第１磁性層の形状と同じである請求項１記載の圧力センサ。
5. 前記第１中間部は、
   前記第１中間層と第１磁性層との間に設けられた第１中間磁性層をさらに含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
6. 前記第１中間部は、
   前記第１中間層と第２磁性層との間に設けられた第２中間磁性層をさらに含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の圧力センサ。
7. 前記第１方向と、前記第２方向と、の間の角度は、６０度以上１２０度以下である請求項１〜６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
8. 前記第１方向と、前記第２方向と、の間の角度は、０度よりも大きく９０度未満である請求項１〜６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
9. 前記第１方向と、前記第２方向と、の間の角度は、９０度よりも大きく１８０度未満である請求項１〜６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
10. 前記第１磁性層の前記磁化と、前記第２磁性層の磁化と、の間の角度は、８０度以上１００度以下である請求項１〜９のいずれか１つに記載の圧力センサ。
11. 前記第１磁性層の前記磁化と、前記第２磁性層の磁化と、の間の角度は、０度よりも大きく以上９０度未満である請求項１〜９のいずれか１つに記載の圧力センサ。
12. 前記第１磁性層の前記磁化と、前記第２磁性層の磁化と、の間の角度は、９０度よりも大きく１８０度未満である請求項１〜９のいずれか１つに記載の圧力センサ。
13. 前記上面の重心と、前記第１磁性層と前記第２磁性層とが重なる領域の重心と、を通る第１直線と、前記第１方向と、の間の第１角度の絶対値と、前記第１直線と、前記第２方向と、の間の第２角度の絶対値と、の差は、５度以下である請求項１〜１２のいずれか１つに記載の圧力センサ。
14. 前記第１角度の前記絶対値は、３０度以上６０度以下である請求項１３記載の圧力センサ。
15. 前記第１角度の前記絶対値は、４５度以上９０度以下である請求項１３記載の圧力センサ。
16. 前記第１角度の前記絶対値は、０度以上４５度以下である請求項１３記載の圧力センサ。
17. 前記上面の外縁と、前記第１磁性層と前記第２磁性層とが重なる領域の重心と、を最短距離で結ぶ第２直線と、前記第１方向と、の間の第３角度の絶対値と、前記第２直線と、前記第２方向と、の間の第４角度の絶対値と、の差は、５度以下である請求項１〜１２のいずれか１つに記載の圧力センサ。
18. 前記第３角度の前記絶対値は、３０度以上６０度以下である請求項１７記載の圧力センサ。
19. 前記第３角度の前記絶対値は、４５度以上９０度以下である請求項１７記載の圧力センサ。
20. 前記第３角度の前記絶対値は、０度以上４５度以下である請求項１７記載の圧力センサ。
21. 前記上面上に設けられた第２検知素子をさらに備え、
    前記第１検知素子と、前記第２検知素子と、の間に、前記膜部の重心が配置され、
    前記第２検知素子は、
    前記膜部の変形に応じて磁化が変化する第３磁性層と、
    前記上面に対して交差する方向において前記第３磁性層と離間する第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部分を含む第２中間層を含む第２中間部と、
    を含み、
    前記第３磁性層は、前記上面に対して平行な第３方向に延在し、前記第３方向の前記第３磁性層の第３長軸長は、前記上面に対して平行で前記第３方向と交差する方向の前記第３磁性層の第３短軸長よりも長く、
    前記第４磁性層は、前記上面に対して平行で前記第３方向と交差する第４方向に延在し、前記第４方向の前記第４磁性層の第４長軸長は、前記上面に対して平行で前記第４方向と交差する方向の前記第４磁性層の第４短軸長よりも長い請求項１〜２０のいずれか１つに記載の圧力センサ。
22. 前記上面の重心と、前記第１磁性層と前記第２磁性層とが重なる領域の重心と、を通る第１直線と、前記第１方向と、の間の第１角度の絶対値と、前記上面の重心と、前記第３磁性層と前記第４磁性層とが重なる領域の重心と、を通る第３直線と、前記第３方向と、の間の第５角度の絶対値と、の差は、５度以下である請求項２１記載の圧力センサ。
23. 前記上面の外縁と、前記第１磁性層と前記第２磁性層とが重なる領域の重心と、を最短距離で結ぶ第２直線と、前記第１方向と、の間の第３角度の絶対値と、前記上面の外縁と、前記第３磁性層と前記第４磁性層とが重なる領域の重心と、を最短距離で結ぶ第４直線と、前記第３方向と、の間の第６角度の絶対値と、の差は、５度以下である請求項２１記載の圧力センサ。
24. 前記上面上に設けられた第３検知素子及び第４検知素子をさらに備え、
    前記第３検知素子と、前記第４検知素子と、の間に、前記膜部の前記重心が配置され、
    前記第３検知素子と前記第４検知素子とを結ぶ線は、前記第１検知素子と前記第２検知素子とを結ぶ線と交差し、
    前記第３検知素子は、
    前記膜部の変形に応じて磁化が変化する第５磁性層と、
    前記上面に対して交差する方向において前記第５磁性層と離間する第６磁性層と、
    前記第５磁性層と前記第６磁性層との間に設けられた部分を含む第３中間層を含む第３中間部と、
    を含み、
    前記第５磁性層は、前記上面に対して平行な第５方向に延在し、前記第５方向の前記第５磁性層の第５長軸長は、前記上面に対して平行で前記第５方向と交差する方向の前記第５磁性層の第５短軸長よりも長く、
    前記第６磁性層は、前記上面に対して平行で前記第５方向と交差する第６方向に延在し、前記第６方向の前記第６磁性層の第６長軸長は、前記上面に対して平行で前記第６方向と交差する方向の前記第６磁性層の第６短軸長よりも長く、
    前記第４検知素子は、
    前記膜部の変形に応じて磁化が変化する第７磁性層と、
    前記上面に対して交差する方向において前記第７磁性層と離間する第８磁性層と、
    前記第７磁性層と前記第８磁性層との間に設けられた部分を含む第４中間層を含む第４中間部と、
    を含み、
    前記第７磁性層は、前記上面に対して平行な第７方向に延在し、前記第７方向の前記第７磁性層の第７長軸長は、前記上面に対して平行で前記第７方向と交差する方向の前記第７磁性層の第７短軸長よりも長く、
    前記第８磁性層は、前記上面に対して平行で前記第７方向と交差する第８方向に延在し、前記第８方向の前記第８磁性層の第８長軸長は、前記上面に対して平行で前記第８方向と交差する方向の前記第８磁性層の第８短軸長よりも長い請求項２１〜２３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
25. 前記第１検知素子は、複数であり、前記複数の第１検知素子は前記上面上に設けられている請求項１〜２４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
26. 前記複数の第１検知素子のうちの少なくとも２つは、電気的に直列接続されている請求項２５記載の圧力センサ。
27. 前記第１長軸長は、０．１マイクロメートル以上６０マイクロメートル以下であり、
    前記第２長軸長は、０．１マイクロメートル以上６０マイクロメートル以下である請求項１〜２６のいずれか１つに記載の圧力センサ。
28. 請求項１〜２７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。
29. 請求項１〜２７のいずれか１つに記載の圧力センサを備えた血圧センサ。
30. 請求項１〜２７のいずれか１つに記載の圧力センサを備えたタッチパネル。

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