JP6200565B2 - Pressure sensor, acoustic microphone, blood pressure sensor, and touch panel - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、圧力センサ、音響マイク、血圧センサ及びタッチパネルに関する。 Embodiments described herein relate generally to a pressure sensor, an acoustic microphone, a blood pressure sensor, and a touch panel.
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は、歪に応じた抵抗変化を検知する歪抵抗変化型である。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。 Examples of pressure sensors using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology include a piezoresistance change type and a capacitance type. On the other hand, a pressure sensor using a spin technique has been proposed. A pressure sensor using a spin technique is a strain resistance change type that detects a resistance change according to strain. Among pressure sensors using spin technology, a highly sensitive pressure sensor is desired.
本発明の実施形態は、高感度の圧力センサ、音響マイク、血圧センサ及びタッチパネルを提供する。 Embodiments of the present invention provide a highly sensitive pressure sensor, acoustic microphone, blood pressure sensor, and touch panel.
実施形態によれば、基板と、第１電極と、第２電極と、第１磁性層と、第２磁性層と、スペーサ層と、第３磁性層と、を含む圧力センサが提供される。前記基板は、第１領域と、第２領域と、を含む。前記第２領域の厚さは、前記第１領域の厚さよりも薄い。前記第１電極は、前記第１領域に設けられる。前記第２電極は、前記第１電極の上に設けられる。前記第１磁性層は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる。前記第２磁性層は、前記第１電極と前記第１磁性層との間及び前記第１磁性層と前記第２電極との間のいずれかに設けられる。前記第２磁性層の磁化の方向は、可変である。前記スペーサ層は、前記第１電極から前記第２電極へ向かう積層方向において前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられる。前記第３磁性層は、前記第２領域の上において前記第２磁性層と連続して設けられる。前記第３磁性層の磁化は、前記第２領域に発生する歪みに応じて変化する。前記第２磁性層の磁化の方向は、前記第３磁性層の磁化の方向に応じて変化する。
別の実施形態によれば、第１領域と、前記第１領域の厚さよりも薄い厚さの第２領域と、を含む基板と、前記第１領域に設けられた第１電極と、前記第１電極の上に設けられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた第１磁性層と、前記第１電極と前記第１磁性層との間及び前記第１磁性層と前記第２電極との間のいずれかに設けられ磁化の方向が可変の第２磁性層と、前記第１電極から前記第２電極へ向かう積層方向において前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられたスペーサ層と、前記第２領域の上において前記積層方向と交差する方向において前記第２磁性層と離間して設けられ前記第２領域に発生する歪みに応じて磁化が変化する第３磁性層と、を備えた圧力センサが提供される。前記第２磁性層の磁化の方向は、前記第３磁性層の磁化の方向に応じて変化する。
別の実施形態によれば、第１領域と、前記第１領域の厚さよりも薄い厚さの第２領域と、を含む基板と、前記第１領域に設けられた第１電極と、前記第１電極の上に設けられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた第１磁性層と、第２磁性層と、スペーサ層と、を備えた圧力センサが提供される。前記第２磁性層の第１部分は、前記第１電極と前記第１磁性層との間及び前記第１磁性層と前記第２電極との間のいずれかにある。前記第２磁性層の第２部分は、前記第２領域に設けられる。前記第２部分の磁化は、前記第２領域に発生する歪みに応じて変化する。前記スペーサ層は、前記第１電極から前記第２電極へ向かう積層方向において前記第１磁性層と前記第１部分との間に設けられる。前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗は、前記第２領域に発生する歪に応じて変化する。
According to the embodiment, a pressure sensor including a substrate, a first electrode, a second electrode, a first magnetic layer, a second magnetic layer, a spacer layer, and a third magnetic layer is provided. The substrate includes a first region and a second region. The thickness of the second region is thinner than the thickness of the first region. The first electrode is provided in the first region. The second electrode is provided on the first electrode. The first magnetic layer is provided between the first electrode and the second electrode. The second magnetic layer is provided between the first electrode and the first magnetic layer and between the first magnetic layer and the second electrode. The direction of magnetization of the second magnetic layer is variable. The spacer layer is provided between the first magnetic layer and the second magnetic layer in a stacking direction from the first electrode toward the second electrode. The third magnetic layer is continuously provided on the second region with the second magnetic layer. The magnetization of the third magnetic layer changes according to the strain generated in the second region. The direction of magnetization of the second magnetic layer changes according to the direction of magnetization of the third magnetic layer.
According to another embodiment, a substrate including a first region and a second region having a thickness smaller than a thickness of the first region, a first electrode provided in the first region, and the first region A second electrode provided on one electrode, a first magnetic layer provided between the first electrode and the second electrode, between the first electrode and the first magnetic layer, and A second magnetic layer provided between any one of the first magnetic layer and the second electrode and having a variable magnetization direction; and the first magnetic layer in a stacking direction from the first electrode toward the second electrode; A spacer layer provided between the second magnetic layer and a strain generated in the second region provided on the second region and spaced apart from the second magnetic layer in a direction crossing the stacking direction. And a third magnetic layer whose magnetization changes according to the pressure sensor. The direction of magnetization of the second magnetic layer changes according to the direction of magnetization of the third magnetic layer.
According to another embodiment, a substrate including a first region and a second region having a thickness smaller than a thickness of the first region, a first electrode provided in the first region, and the first region A pressure sensor comprising: a second electrode provided on one electrode; a first magnetic layer provided between the first electrode and the second electrode; a second magnetic layer; and a spacer layer. Is provided. The first portion of the second magnetic layer is located between the first electrode and the first magnetic layer and between the first magnetic layer and the second electrode. The second portion of the second magnetic layer is provided in the second region. The magnetization of the second portion changes according to the strain generated in the second region. The spacer layer is provided between the first magnetic layer and the first portion in a stacking direction from the first electrode to the second electrode. The electrical resistance between the first electrode and the second electrode changes according to the strain generated in the second region.
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。また、薄膜の積層構造において、Ａ／Ｂと表される場合、Ｂ層はＡ層の上に形成されていることを表している。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the size ratio between the parts is not necessarily the same as the actual one. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings. In addition, in the thin film stacked structure, when A / B is indicated, the B layer is formed on the A layer.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
（第１の実施形態）
図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの構成を例示する模式図である。
図１（ａ）は、模式的平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に表したＡ１−Ａ２線断面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）では、図を見易くするために、一部の層の図示を省略している。
(First embodiment)
FIG. 1A and FIG. 1B are schematic views illustrating the configuration of the pressure sensor according to the first embodiment.
FIG. 1A is a schematic plan view. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A1-A2 shown in FIG. In FIG. 1A and FIG. 1B, illustration of some layers is omitted in order to make the drawing easy to see.
図１（ａ）および図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１０は、基板７０と、第１電極５１と、第２電極５２と、絶縁体５５と、積層体１０と、を含む。基板７０は、支持基板７１と、エッチングストッパ層７２と、ダイアフラム膜７３と、を含む。ダイアフラム膜７３は、支持基板７１の上に設けられる。エッチングストッパ層７２は、支持基板７１とダイアフラム膜７３との間に設けられる。
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。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
In the specification of the application, the state of “provided on” includes not only the state of being provided in direct contact but also the state of being provided with another element inserted therebetween.
基板７０は、第１領域７５と、第２領域７７と、を含む。第１領域７５は、支持基板７１と、エッチングストッパ層７２と、ダイアフラム膜７３のうちで支持基板７１の上に位置する第１の部分７３ａと、を含む。第２領域７７は、ダイアフラム膜７３のうちで支持基板７１の内側に位置する第２の部分７３ｂを含む。つまり、ダイアフラム膜７３は、第１の部分７３ａと、第２の部分７３ｂと、を含む。第２領域７７は、第１領域７５の内側に設けられる。すなわち、第２領域７７は、第１領域７５に取り囲まれている。
The
ここで、ダイアフラム膜７３に対して平行な面をＸ−Ｙ平面とする。ダイアフラム膜７３が平面でない場合には、支持基板７１の上面を含む平面をＸ−Ｙ平面とする。Ｘ−Ｙ平面に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。
Here, a plane parallel to the
ダイアフラム膜７３のうちで支持基板７１の内側に位置する第２の部分７３ｂは、例えば、支持基板７１の一部が薄く加工されたものである。以下、ダイアフラム膜７３のうちで支持基板７１の内側に位置する第２の部分７３ｂを単に「ダイアフラム」という。第２領域７７の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、第１領域７５の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）よりも薄い。ダイアフラム７４は、可撓性を有する。ダイアフラム７４は、外部から圧力が印加されたときに撓む。外部圧力は、圧力そのものもあれば、音波または超音波などによる圧力も含む。音波または超音波などの場合は、圧力センサは、マイクロフォンとして機能することになる。
In the
第１電極５１は、第１領域７５に設けられる。第２電極５２は、第１電極５１の上に設けられる。絶縁体５５の一部は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。積層体１０の一部は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。積層体１０の他の一部は、第２領域７７の上に設けられる。積層体１０は、第２領域（ダイアフラム７４）に発生する歪に応じて電気抵抗が変化する歪検知素子として機能する。
The
図２（ａ）および図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部の構成を例示する模式図である。
図２（ａ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの一部の構成を例示する模式的斜視図である。図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサに設けられる積層体の構成を例示する模式的平面図である。
FIG. 2A and FIG. 2B are schematic views illustrating the configuration of a part of the pressure sensor according to the first embodiment.
FIG. 2A is a schematic perspective view illustrating the configuration of a part of the pressure sensor according to the first embodiment. FIG. 2B is a schematic plan view illustrating the configuration of the stacked body provided in the pressure sensor according to the first embodiment.
図２（ａ）および図２（ｂ）に表したように、積層体１０の一部は、第１領域７５の上に設けられる。積層体１０のうちで第１領域７５の上に設けられた部分は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。第１電極５１と第２電極５２との間に電圧を加えると、第１電極５１から第２電極５２へ向かう方向（積層方向（Ｚ軸方向））または、第２電極５２から第１電極５１へ向かう方向に電流が流れる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, a part of the stacked
積層体１０は、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、スペーサ層２５と、を含む。第１磁性層１１は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。第２磁性層１２は、第１電極５１と第１磁性層１１との間、及び、第１磁性層１１と第２電極５２との間のいずれかに設けられる。第２磁性層１２の磁化の方向は、可変である。スペーサ層２５は、第１電極５１から第２電極５２へ向かう積層方向において、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間に設けられる。
The
この例では、積層体１０は、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、第３磁性層１３と、スペーサ層２５と、下地層２６と、ピニング層２７と、第１キャップ層２８と、第２キャップ層２９と、を含む。第１磁性層１１は、第１参照層１１ａと、磁気結合層１１ｂと、第２参照層１１ｃと、を含む。但し、第１磁性層１１は、１層の参照層から形成されていてもよい。
In this example, the
この例の第１領域７５の上において、下地層２６は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。下地層２６と第２電極５２との間に、第２磁性層１２が設けられる。第２磁性層１２と第２電極５２との間に、スペーサ層２５が設けられる。スペーサ層２５と第２電極５２との間に、第１参照層１１ａが設けられる。第１参照層１１ａと第２電極５２との間に、磁気結合層１１ｂが設けられる。磁気結合層１１ｂと第２電極５２との間に、第２参照層１１ｃが設けられる。第２参照層１１ｃと第２電極５２との間に、ピニング層２７が設けられる。ピニング層２７と第２電極５２との間に、第１キャップ層２８が設けられる。
On the
この例の第２領域７７の上において、第２キャップ層２９が設けられる。ダイアフラム７４と第２キャップ層２９との間に、下地層２６が設けられる。下地層２６と第２キャップ層２９との間に、第３磁性層１３が設けられる。
On the
この例では、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と連続している。例えば、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と一体の磁性層として形成される。この場合、第２磁性層１２は、１つの磁性層のうちの第１部分Ｐ１であって、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる第１部分Ｐ１である。この場合、第３磁性層１３は、１つの磁性層のうちの第２部分Ｐ２であって、第２領域７７の上に設けられる第２部分Ｐ２である。
あるいは、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と別体の磁性層として形成されてもよい。この場合、第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向において第２磁性層１２と接する。
In this example, the third
Alternatively, the third
いずれの場合でも、積層方向と交差する方向（図２（ａ）の例では、Ｘ軸方向）において、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と重なる部分を含む。言い換えれば、第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２と離間していない。
以下では、第３磁性層１３が、第２磁性層１２と一体の磁性層として形成される場合について説明する。
In any case, the third
Below, the case where the 3rd
第１磁性層１１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１参照層１１ａは、磁化固定層または磁化自由層である。例えば、第２参照層１１ｃは、磁化固定層または磁化自由層である。
第２磁性層１２は、例えば、磁化自由層である。第３磁性層１３は、例えば磁化自由層である。第２磁性層１２の磁化は、第１磁性層１１の磁化よりも変化し易い。
以下では、第１磁性層１１が磁化固定層である場合（第１参照層１１ａおよび第２参照層１１ｃが磁化固定層である場合）について説明する。
The first
The second
Hereinafter, a case where the first
以下、本実施形態に係る圧力センサの動作の例について説明する。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、本実施形態に係る圧力センサの動作を例示する模式図である。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、本実施形態に係る圧力センサの動作を例示する模式図である。
図３（ａ）は、外部圧力が加えられていない状態の圧力センサを例示する模式的平面図である。図３（ｂ）は、外部圧力が加えられていない状態の磁化方向を例示する模式的斜視図である。
図４（ａ）は、ダイアフラムの裏面（下面）から外部圧力を加えた状態の圧力センサを例示する模式的平面図である。図４（ｂ）は、ダイアフラムの裏面（下面）から外部圧力を加えた状態の磁化方向を例示する模式的斜視図である。
Hereinafter, an example of the operation of the pressure sensor according to the present embodiment will be described.
FIG. 3A and FIG. 3B are schematic views illustrating the operation of the pressure sensor according to this embodiment.
FIG. 4A and FIG. 4B are schematic views illustrating the operation of the pressure sensor according to this embodiment.
FIG. 3A is a schematic plan view illustrating the pressure sensor in a state where no external pressure is applied. FIG. 3B is a schematic perspective view illustrating the magnetization direction in a state where no external pressure is applied.
FIG. 4A is a schematic plan view illustrating the pressure sensor in a state where external pressure is applied from the back surface (lower surface) of the diaphragm. FIG. 4B is a schematic perspective view illustrating the magnetization direction in a state where external pressure is applied from the back surface (lower surface) of the diaphragm.
圧力センサ３１０における積層体１０が歪検知素子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、磁化自由層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、参照層とスペーサ層と磁化自由層との積層膜で発現する。
The operation of the laminate 10 in the
「逆磁歪効果」は、強磁性体の磁化が強磁性体に印加された歪によって変化する現象である。すなわち、積層膜（磁気抵抗効果素子）に外部歪が印加されると、磁化自由層の磁化方向が変化する。その結果、参照層の磁化と磁化自由層の磁化との間の相対角度が変化する。「磁気抵抗効果」により、電気抵抗の変化が引き起こされる。 The “inverse magnetostriction effect” is a phenomenon in which the magnetization of a ferromagnetic material changes depending on the strain applied to the ferromagnetic material. That is, when an external strain is applied to the laminated film (magnetoresistance effect element), the magnetization direction of the magnetization free layer changes. As a result, the relative angle between the magnetization of the reference layer and the magnetization of the magnetization free layer changes. The “magnetoresistance effect” causes a change in electrical resistance.
「磁気抵抗効果（ＭＲ効果）」は、磁性体を有する積層膜において、外部磁界が印加されたときに、磁性体の磁化の変化によって積層膜の電気抵抗の値が変化する現象である。ＭＲ効果は、例えば、ＧＭＲ（Giant magnetoresistance）効果、または、ＴＭＲ(Tunneling magnetoresistance)効果などを含む。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、積層膜に加わる応力に基づいて、積層膜に引っ張り応力が加わる。磁化自由層の磁化の向きと、参照層に加わる引っ張り応力の方向と、が異なるときに、逆磁歪効果によりＭＲ効果が発現する。低抵抗状態の抵抗をＲとし、ＭＲ効果によって変化する電気抵抗の変化量をΔＲとしたときに、ΔＲ／Ｒを「ＭＲ変化率」という。 The “magnetoresistive effect (MR effect)” is a phenomenon in which, when an external magnetic field is applied to a laminated film having a magnetic material, the electric resistance value of the laminated film changes due to a change in magnetization of the magnetic material. The MR effect includes, for example, a GMR (Giant magnetoresistance) effect or a TMR (Tunneling magnetoresistance) effect. By passing a current through the laminated film, a change in the relative angle of the magnetization direction is read as a change in electrical resistance, so that the MR effect appears. For example, tensile stress is applied to the laminated film based on the stress applied to the laminated film. When the magnetization direction of the magnetization free layer is different from the direction of the tensile stress applied to the reference layer, the MR effect is manifested by the inverse magnetostriction effect. ΔR / R is referred to as “MR change rate”, where R is the resistance in the low resistance state and ΔR is the amount of change in electrical resistance that changes due to the MR effect.
図３（ａ）および図３（ｂ）に表したように、外部圧力が印加されていない状態では、ダイアフラム７４の撓みは生じない。第３磁性層１３が設けられたダイアフラム７４のエッジ部（第１領域７５と第２領域７７との境界部）にも、歪は発生しない。図３（ｂ）は、歪が発生していない状態において、第１磁性層の磁化Ｍ１と、第２磁性層１２の磁化Ｍ２と、のアライメントが１８０°である場合を例示している。図３（ｂ）は、歪が発生していない状態において、第１磁性層の磁化Ｍ１と、第３磁性層の磁化Ｍ３と、のアライメントが１８０°である場合を例示している。ここで、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と連続している。第３磁性層１３は、第２磁性層１２と磁気結合している。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
図４（ａ）および図４（ｂ）に表したように、ダイアフラム７４の裏面から正の圧力が印加されている状態では、ダイアフラム７４の表面（上面）には、凸の撓みが生ずる。この場合、ダイアフラム７４の中心部は凸形状となる。そのため、中心部のダイアフラム７４の表面の歪は引張歪となる。一方、ダイアフラム７４のエッジ部では、ダイアフラム７４と支持基板７１との接合部が固定端となり、反りかえりが発生する。そのため、ダイアフラム７４のエッジ部では、凹の撓みが生ずる。この場合、図４（ｂ）に表した矢印Ａ１および矢印Ａ２のように、ダイアフラム７４のエッジ部では、ダイアフラム７４の表面において半径方向に圧縮の歪が発生する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, when a positive pressure is applied from the back surface of the
この際、第３磁性層１３に圧縮歪が発生する。そのため、第３磁性層１３が正の磁歪定数を有する強磁性体で形成されている場合には、第３磁性層１３の磁化は圧縮の歪が加わった方向から逸れるように「逆磁歪効果」が働く。そのため、図４（ｂ）に表した矢印Ａ４のように、第３磁性層の磁化Ｍ３と、第１磁性層の磁化Ｍ１と、の間の相対角度は、ダイアフラム７４が撓んでいない状態における１８０°から変化する。
At this time, compressive strain is generated in the third
一方、第２磁性層１２において、歪は、実質的に発生しない。ここで、第２磁性層１２は、第３磁性層と磁気的に結合している。そのため、図４（ｂ）に表した矢印Ａ３のように、第２磁性層１２の磁化Ｍ２は、第３磁性層１３の磁化Ｍ３の変化に連動して変化する。言い換えれば、第２磁性層１２の磁化Ｍ２の方向は、第３磁性層１３の磁化Ｍ３の方向に応じて変化する。すなわち、歪が発生する第２領域７７の上に設けられた第３磁性層１３の磁化Ｍ３の変化を、第１領域７５の上に設けられた第２磁性層１２の磁化Ｍ２に伝達（トランスデュース）することができる。
On the other hand, in the second
第２領域７７の上の第３磁性層１３と、第１領域７５の上の第２磁性層１２と、との間における歪による物理量変化のトランスデュースは、シリコン（Ｓｉ）ピエゾ抵抗変化素子では存在しない。このトランスデュースは、磁性膜を用いた歪検知素子における現象である。歪の発生しない第１領域７５においても、外部圧力による第２磁性層の磁化Ｍ２の変化を引き起こすことができる。これにより、外部圧力に対する電気抵抗の変化を得ることができる。
In the silicon (Si) piezoresistive variable element, the transduction of the physical quantity change due to strain between the third
図５は、外部圧力が加えられている状態の圧力センサを例示する模式的平面図である。 図６は、ダイアフラムの撓みを例示するグラフ図である。
図７は、ダイアフラムに発生する歪を例示するグラフ図である。
FIG. 5 is a schematic plan view illustrating the pressure sensor in a state where an external pressure is applied. FIG. 6 is a graph illustrating the deflection of the diaphragm.
FIG. 7 is a graph illustrating the distortion generated in the diaphragm.
ダイアフラム７４の撓みＷ（ｒ）と、ダイアフラム７４の表面の半径方向に発生する歪εｒ（ｒ）と、ダイアフラム７４の表面の円周方向に発生する歪εｃ（ｒ）と、は、それぞれ次式で表される。
図５に表したように、「ｒ」は、外部圧力が加わった場合のダイアフラム７４の中心からの距離である。「ｒ０」は、ダイアフラム７４の半径である。「Ｅ」は、ダイアフラム７４のヤング率である。「ν」は、ダイアフラム７４のポアソン比である。「ｈ」は、ダイアフラム７４の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）である。「ｐ」は、ダイアフラム７４の裏面に加わる外部圧力である。
The deflection W (r) of the
As shown in FIG. 5, “r” is a distance from the center of the
図６および図７は、上記の式の計算結果を例示している。各構造パラメータについては、ｒ＝１５０μｍ、Ｐ＝１０ｋＰａ、Ｅ＝１６５ＧＰａ（Ｓｉ単結晶の値）、ν＝０．２２（Ｓｉ単結晶の値）である。図６に表したように、ダイアフラム７４の中心付近（ｒ〜０）は、凸型に反っている。ダイアフラム７４のエッジ部（ｒ〜１５０）は、凹型に反っている。図７に表したように、ダイアフラム７４のエッジ部の半径方向において、より大きい歪が得られている。上記の式（２）により、ダイアフラム７４の上に発生する歪は、ダイアフラム７４の厚さの２乗に反比例する。ダイアフラム７４が薄いと、圧力に対して発生する歪を大きくできる。そのため、圧力感度を向上することができる。
6 and 7 illustrate the calculation results of the above formula. For each structural parameter, r = 150 μm, P = 10 kPa, E = 165 GPa (value of Si single crystal), and ν = 0.22 (value of Si single crystal). As shown in FIG. 6, the vicinity of the center (r to 0) of the
本実施形態に係る圧力センサ３１０では、第１電極５１は、第１領域７５に設けられる。第２電極５２は、第１電極５１の上に設けられる。第１電極５１の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、第３磁性層１３の厚さよりも厚い。第２電極５２の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、第３磁性層１３の厚さよりも厚い。第３磁性層１３の厚さは、例えば約４〜２０ナノメートル（ｎｍ）である。第３磁性層１３の厚さは、ダイアフラム７４の厚さよりも薄い。第３磁性層１３は、第２領域７７の上に設けられる。そのため、第１電極５１および第２電極５２が第１領域７５の上にそれぞれ設けられることで、第２領域７７の上に形成される素子の厚さをより低減することができる。すなわち、ダイアフラム７４の厚さの薄膜化が実現される。これにより、圧力感度が向上する。実施形態によれば、高い圧力感度を有する圧力センサを提供することができる。
In the
本実施形態に係る圧力センサ３１０では、上述したように、第２領域７７の上に第３磁性層１３が設けられる。第１電極５１は、第１領域７５に設けられる。第２電極５２は、第１電極５１の上に設けられる。つまり、第２電極５２は、第２領域７７の上に設けられる。第３磁性層１３の厚さは、第１電極５１の厚さよりも薄い。第３磁性層１３の厚さは、第２電極５２の厚さよりも薄い。これにより、圧力センサ３１０は、外部圧力に対する大きい歪を得ることができる。圧力センサ３１０は、大きい歪で変化した第３磁性層１３の磁化を第２磁性層１２の磁化にトランスデュースすることで、大きい電気抵抗の変化を検出することができる。
In the
図３（ａ）〜図４（ｂ）に関する説明では、第３磁性層１３が正の磁歪定数を有する強磁性体で形成され、圧縮の歪が加わった方向との角度が増大するように磁化が変化する場合について説明した。第３磁性層１３が正の磁歪定数を有する強磁性体で形成され、引張の歪が加わった方向に磁化が向いてもよい。第３磁性層１３が負の磁歪定数を有する強磁性体で形成される場合には、圧縮の歪が加わった方向に磁化が向いてもよい。この場合には、引張の歪が加わった方向との角度が増大するように磁化が変化してもよい。
In the description of FIGS. 3A to 4B, the third
図４（ａ）および図４（ｂ）に関する説明では、ダイアフラム７４の裏面から正の外部圧力が加わった場合について説明した。本実施形態に係る圧力センサ３１０は、負の外部圧力が加わった場合でも同様の動作をする。図４（ａ）および図４（ｂ）に関する説明では、外部圧力が加えられていない状態において、第１磁性層の磁化Ｍ１と、第２磁性層１２の磁化Ｍ２と、のアライメントが１８０°である場合について説明示した。図４（ａ）および図４（ｂ）に関する説明では、外部圧力が加えられていない状態において、第１磁性層の磁化Ｍ１と、第３磁性層の磁化Ｍ３と、のアライメントが１８０°である場合について説明した。第１磁性層の磁化Ｍ１と、第２磁性層１２の磁化Ｍ２と、の初期の相対角度は、任意である。第１磁性層の磁化Ｍ１と、第３磁性層の磁化Ｍ３と、の初期の相対角度は、任意である。
In the description regarding FIG. 4A and FIG. 4B, the case where a positive external pressure is applied from the back surface of the
以下、参考例について説明する。
参考例に係る圧力センサでは、積層体１０、第１電極５１及び第２電極５２は、第２領域７７の上に設けられる。積層体１０、第１電極５１及び第２電極５２は、ダイアフラム７４のエッジ部に設けられる。第１電極５１の厚さは、例えば約１００〜３００ｎｍ程度である。第２電極５２の厚さは、例えば約１００〜３００ｎｍ程度である。積層体１０の厚さは、例えば約４０ｎｍ程度である。ダイアフラム７４の厚さは、例えば約５００ｎｍ程度である。
A reference example will be described below.
In the pressure sensor according to the reference example, the
参考例に係る圧力センサでは、第１電極５１の厚さは、ダイアフラム７４に対して無視できない厚さである。第２電極５２の厚さは、ダイアフラム７４に対して無視できない厚さである。これは、実質的にダイアフラム７４のエッジ部の厚さを厚くすることと同じになる。そのため、ダイアフラム７４の厚さを薄くしても、圧力に対する歪変化を十分に大きくすることができない場合もある。
In the pressure sensor according to the reference example, the thickness of the
以下、本実施形態に係る積層体の構成の例について、図面を参照して説明する。
以下の図８〜図１３に表した積層体の構造は、磁化自由層が磁化固定層よりも下に形成されたトップ型のスピンバルブ構造である。
Hereinafter, an example of the configuration of the laminate according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
8 to 13 below is a top type spin valve structure in which the magnetization free layer is formed below the magnetization fixed layer.
図８は、第１積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図８に表した第１積層体１０ａは、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、第３磁性層１３と、スペーサ層２５と、下地層２６と、ピニング層２７と、第１キャップ層２８と、を含む。第１磁性層１１は、第１参照層１１ａと、磁気結合層１１ｂと、第２参照層１１ｃと、を含む。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the first stacked body.
The first
第１領域７５の上において、下地層２６は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。下地層２６と第２電極５２との間に、第２磁性層１２が設けられる。第２磁性層１２と第２電極５２との間に、スペーサ層２５が設けられる。スペーサ層２５と第２電極５２との間に、第１参照層１１ａが設けられる。第１参照層１１ａと第２電極５２との間に、磁気結合層１１ｂが設けられる。磁気結合層１１ｂと第２電極５２との間に、第２参照層１１ｃが設けられる。第２参照層１１ｃと第２電極５２との間に、ピニング層２７が設けられる。ピニング層２７と第２電極５２との間に、第１キャップ層２８が設けられる。
On the
第２領域７７の上において、第３磁性層１３が設けられる。ダイアフラム７４と第３磁性層１３との間に、下地層２６が設けられる。
On the
第３磁性層１３は、第２磁性層１２と連続している。例えば、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と一体の磁性層として形成される。この場合、第２磁性層１２は、１つの磁性層のうちの第１部分Ｐ１であって、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる第１部分Ｐ１である。この場合、第３磁性層１３は、１つの磁性層のうちの第２部分Ｐ２であって、第２領域７７の上に設けられる第２部分Ｐ２である。
あるいは、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と別体の磁性層として形成されてもよい。この場合、第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向において第２磁性層１２と接する。
The third
Alternatively, the third
いずれの場合でも、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と重なる部分を含む。言い換えれば、第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２と離間していない。第３磁性層１３が第２磁性層１２と別体の磁性層として形成される場合、第３磁性層１３の磁歪定数の絶対値は、第２磁性層１２の磁歪定数の絶対値よりも大きいことが好ましい。
In any case, the third
第１積層体１０ａは、例えば、以下の構成を有する。
支持基板７１には、シリコンが用いられる。
第１電極５１には、タンタル（Ｔａ）／銅（Ｃｕ）／タンタル（Ｔａ）が用いられる。銅の下に形成されるタンタルの厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、１０ｎｍである。銅の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、２００ｎｍである。銅の上に形成されるタンタルの厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、３０ｎｍである。
下地層２６には、Ｔａ／Ｃｕが用いられる。Ｔａの厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、３ｎｍである。Ｃｕの厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、２ｎｍである。
第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれには、Ｆｅ８０Ｇａ２０／Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。Ｆｅ８０Ｇａ２０の厚さは、４ｎｍである。Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の厚さは、２ｎｍである。
スペーサ層２５には、１．５ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。
第１参照層１１ａには、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
磁気結合層１１ｂには、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。
第２参照層１１ｃには、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。
ピニング層２７には、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。
第１キャップ層２８には、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。Ｔａ層の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、１ｎｍである。Ｒｕ層の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、５ｎｍである。
第２電極５２には、タンタル（Ｔａ）／銅（Ｃｕ）／タンタル（Ｔａ）が用いられる。銅の下に形成されるタンタルの厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、１０ｎｍである。銅の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、２００ｎｍである。銅の上に形成されるタンタルの厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、３０ｎｍである。
For example, the first
Silicon is used for the
Tantalum (Ta) / copper (Cu) / tantalum (Ta) is used for the
Ta / Cu is used for the
Fe 80 Ga 20 / Co 40 Fe 40 B 20 is used for each of the second
As the
As the
A Ru layer having a thickness of 0.9 nm is used for the
For the
For the pinning
Ta / Ru is used for the
Tantalum (Ta) / copper (Cu) / tantalum (Ta) is used for the
第１電極５１および第２電極５２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）などが用いられる。第１電極５１および第２電極５２として、電気抵抗が比較的小さい材料を用いることで、第１積層体１０ａに効率的に電流を流すことができる。
For example, aluminum (Al), aluminum copper alloy (Al—Cu), copper (Cu), silver (Ag), and gold (Au) are used for the
第１電極５１は、第１電極５１用の下地層（図示せず）と、キャップ層（図示せず）と、の間に、上述した電気抵抗の比較的小さい材料の層が設けられた構造を有してもよい。例えば、第１電極５１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５１用の下地層としてＴａを用いることで、支持基板７１と第１電極５１との密着性を向上することができる。第１電極５１用の下地層として、Ｔａ以外にもチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）などを用いることができる。
The
Ｔａ層の表面には、表面酸化による不導体皮膜ができる。そのため、第１電極５１用のキャップ層としてＴａを用いることで、キャップ層の下の銅（Ｃｕ）などの酸化を防ぐことができる。第１電極５１用のキャップ層として、Ｔａ以外にもチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）などが用いられる。
A nonconductive film is formed on the surface of the Ta layer by surface oxidation. Therefore, by using Ta as the cap layer for the
下地層２６には、バッファ層（図示せず）とシード層（図示せず）との積層構造が用いられる。バッファ層は、例えば、第１電極５１やダイアフラム７４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１つが用いられる。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よい。
For the
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。一方、バッファ層の厚さが厚すぎると、ダイアフラム７４の上の薄膜（積層体１０）の厚さが厚くなる。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。この場合には、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。
The thickness of the buffer layer is preferably 1 nm or more and 10 nm or less. The thickness of the buffer layer is more preferably 1 nm or more and 5 nm or less. If the buffer layer is too thin, the buffer effect is lost. On the other hand, if the thickness of the buffer layer is too thick, the thickness of the thin film (laminated body 10) on the
図示しないシード層は、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。 A seed layer (not shown) controls the crystal orientation of a layer stacked on the seed layer. The seed layer controls the crystal grain size of the layer stacked on the seed layer. As a seed layer, an fcc structure (face-centered cubic structure), an hcp structure (hexagonal close-packed structure), or a bcc structure (body-centered cubic structure: body-centered cubic structure) ) Or the like is used.
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やＣｕを用いることにより、例えば、シード層の上のスピンバルブ膜（第２磁性層１２および第３磁性層１３）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層や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、２ｎｍの厚さのＣｕ層が用いられる。
By using ruthenium (Ru) having an hcp structure or NiFe or Cu having an fcc structure as the seed layer, for example, the crystal orientation of the spin valve films (second
第２磁性層１２は、磁化自由層である。第３磁性層１３は、磁化自由層である。第２磁性層１２および第３磁性層１３には、強磁性体材料が、用いられる。第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれの材料として、例えばＦｅＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金等が用いられる。他にも、第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれの材料として、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ（磁歪定数）＞１００ｐｐｍを示す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やフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）等が用いられる。第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれの厚さは、例えば２ｎｍ以上である。
The second
第２磁性層１２は、多層構造を有してもよい。第３磁性層１３は、多層構造を有してもよい。第２磁性層１２は、例えば、２層構造を有してもよい。第３磁性層１３は、例えば、２層構造を有してもよい。スペーサ層２５としてＭｇＯのトンネル絶縁層を用いる場合には、スペーサ層２５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、下地層２６の上には、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ＞１００ｐｐｍを示す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やフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）を形成し、その上にＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層を設けた積層構造が用いられる。例えば、Ｆｅ８０Ｇａ２０／Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。Ｆｅ８０Ｇａ２０の厚さは、４ｎｍである。Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の厚さは、２ｎｍである。
The second
スペーサ層２５は、第２磁性層１２と第１磁性層１１との磁気的な結合を分断する。スペーサ層２５には、金属又は絶縁体が用いられる。金属としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等が用いられる。スペーサ層２５として金属を用いる場合、スペーサ層２５の厚さは、例えば約１ｎｍ〜７ｎｍ程度である。絶縁体としては、例えば、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ等）、アルミ酸化物（Ａｌ２Ｏ３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。スペーサ層２５として絶縁体を用いる場合、スペーサ層２５の厚さは、例えば約０．６ｎｍ〜２．５ｎｍ程度である。スペーサ層２５としては、例えば、ＣＣＰ（Current-Confined-Path）スペーサ層が用いられる。スペーサ層２５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（Ａｌ２Ｏ３）の絶縁層の中に銅（Ｃｕ）メタルパスが形成された構造が用いられる。例えば、スペーサ層２５として、１．５ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。
The
第１参照層１１ａには、磁性層が用いられる。第１参照層１１ａに用いられる磁性層は、ＭＲ効果に直接的に寄与する。第１参照層１１ａとして、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金が用いられる。具体的には、第１参照層１１ａとして、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金（ｘ＝０％〜１００％、ｙ＝０％〜３０％）を用いることもできる。第１参照層１１ａとして（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いた場合には、例えば、第１積層体１０ａのサイズが小さくなった場合においても結晶粒に起因した素子間のバラツキを抑えることができる。第１参照層１１ａとして（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いた場合には、第２参照層１１ｃをより平坦な膜にすることができる。このため、第２参照層１１ｃ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。そのため、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、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ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。（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ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（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ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。
A magnetic layer is used for the
第１参照層１１ａとして、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金以外に、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いてもよい。
As the
第１参照層１１ａの厚さがより厚いと、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、第２参照層１１ｃの厚さは薄いほうが好ましい。ＭＲ変化率と固定磁界との間には、第２参照層１１ｃの厚さにおいてトレードオフの関係が存在する。第１参照層１１ａとしてＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金を用いる場合には、第１参照層１１ａの厚さは、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。第１参照層１１ａの厚さは、２．０ｎｍ以上４ｎｍ以下がより好ましい。
When the thickness of the
第１参照層１１ａには、上述した材料の他に、ｆｃｃ構造のＣｏ９０Ｆｅ１０合金又はｈｃｐ構造のＣｏ若しくはＣｏ合金が用いられる。第１参照層１１ａとして、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。第１参照層１１ａ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。第１参照層１１ａとして、ｂｃｃ構造のＦｅＣｏ合金材料、５０％以上のコバルト組成を含むＣｏ合金、または、５０％以上のＮｉ組成の材料を用いることで、例えば、より大きなＭＲ変化率が得られる。第１参照層１１ａとして、Ｃｏ２ＭｎＧｅ、Ｃｏ２ＦｅＧｅ、Ｃｏ２ＭｎＳｉ、Ｃｏ２ＦｅＳｉ、Ｃｏ２ＭｎＡｌ、Ｃｏ２ＦｅＡｌ、Ｃｏ２ＭｎＧａ０．５Ｇｅ０．５、Ｃｏ２ＦｅＧａ０．５Ｇｅ０．５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、第１参照層１１ａとして、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
For the
磁気結合層１１ｂは、第１参照層１１ａと第２参照層１１ｃとの間に反強磁性結合を生じさせる。磁気結合層１１ｂは、シンセティックピン構造を形成する。磁気結合層１１ｂとして、例えば、Ｒｕが用いられる。磁気結合層１１ｂの厚さは、０．８ｎｍ以上１ｎｍ以下であることが好ましい。第１参照層１１ａと第２参照層１１ｃ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１１ｂとしてＲｕ以外の材料を用いてもよい。磁気結合層１１ｂ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以下の厚さの代わりに、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以下の厚さでもよい。磁気結合層１１ｂとして、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕが用いられる。これにより、より高信頼性の結合が安定して得られる。
The
第２参照層１１ｃには、例えば、ＣｏｘＦｅ１００−ｘ合金（ｘ＝０％〜１００％）、ＮｉｘＦｅ１００−ｘ合金（ｘ＝０％〜１００％）、または、これらに非磁性元素を添加したものが用いられる。第２参照層１１ｃとして、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。第２参照層１１ｃ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よい。第２参照層１１ｃとして、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金（ｘ＝０％〜１００％、ｙ＝０％〜３０％）を用いることもできる。第２参照層１１ｃとして、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いることで、第１積層体１０ａのサイズが小さくなった場合にも素子間のバラツキを抑えることができる。第２参照層１１ｃの厚さは、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２７による一方向異方性（unidirectional anisotropy）磁界の強度をより強く確保することができる。例えば、磁気結合層１１ｂを介し、第２参照層１１ｃとピニング層２７との間の反強磁性結合磁界の強度をより強く確保することができる。第２参照層１１ｃの磁気膜厚（飽和磁化Ｂｓと厚さｔとの積（Ｂｓ・ｔ））は、第１参照層１１ａの磁気膜厚と実質的に等しいことが好ましい。
For the
薄膜でのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の飽和磁化は、約１．９Ｔ（テスラ）である。例えば、第１参照層１１ａが３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の場合には、第１参照層１１ａの磁気膜厚は、１．９Ｔ×３ｎｍ＝５．７Ｔｎｍとなる。一方、Ｃｏ７５Ｆｅ２５の飽和磁化は、約２．１Ｔである。上記と等しい磁気膜厚を与える第１参照層１１ａの厚さは、５．７Ｔｎｍ／２．１Ｔ＝２．７ｎｍとなる。この場合、第２参照層１１ｃには、約２．７ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５を用いることが好ましい。第２参照層１１ｃとして、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。
The saturation magnetization of Co 40 Fe 40 B 20 in the thin film is about 1.9 T (Tesla). For example, when the
図８に示した例では、第１磁性層１１として、第１参照層１１ａと磁気結合層１１ｂと第２参照層１１ｃとのシンセティックピン構造を用いている。その代わりに、第１磁性層１１として１層の磁化固定層からなるシングルピン構造を用いてもよい。シングルピン構造を用いる場合には、第１磁性層１１として、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。シングルピン構造の磁化固定層に用いる強磁性層としては、上述した第１参照層１１ａに用いることのできる材料と同じものを用いてもよい。
In the example shown in FIG. 8, the first
ピニング層２７は、例えば、ピニング層２７の下に形成される第２参照層１１ｃの強磁性層に、一方向異方性（unidirectional anisotropy）を付与して磁化を固定する。ピニング層２７には、例えば、反強磁性層が用いられる。ピニング層２７には、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ及びＲｕＲｈＭｎ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。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２７の厚さを適切に設定する。ピニング層２７の材料がＰｔＭｎやＰｄＰｔＭｎである場合には、ピニング層２７の厚さは、８ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。ピニング層２７の厚さは、１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層２７の材料がＩｒＭｎである場合には、ピニング層２７の材料がＰｔＭｎなどである場合よりも薄い厚さのピニング層２７で、一方向異方性を付与可能である。この場合には、ピニング層２７の厚さは、４ｎｍ以上１８ｎｍ以下が好ましい。ピニング層２７の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層２７には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒ２２Ｍｎ７８層が用いられる。
For example, the pinning
ピニング層２７として、ハード磁性層が用いられる。ハード磁性層として、例えば、ＣｏＰｔ（Ｃｏ＝５０％〜８５％）、（ＣｏｘＰｔ１００−ｘ）１００−ｙＣｒｙ（ｘ＝５０％〜８５％、ｙ＝０％〜４０％）、または、ＦｅＰｔ（Ｐｔ＝４０％〜６０％）などを用いてもよい。
As the pinning
第１キャップ層２８は、第１のキャップ層２８の下に設けられる各層をそれぞれ保護する。第１キャップ層２８には、例えば、複数の金属層が用いられる。第１キャップ層２８には、例えば、Ｔａ層とＲｕ層との２層構造（Ｔａ／Ｒｕ）が用いられる。Ｔａ層の厚さは、１ｎｍである。Ｒｕ層の厚さは、５ｎｍである。
The
第１キャップ層２８として、Ｔａ層やＲｕ層の代わりに他の金属層を設けてもよい。第１キャップ層２８の構成は、任意である。第１のキャップ層２８の下に設けられる各層をそれぞれ保護可能なものであれば、第１キャップ層２８として、他の材料を用いてもよい。
As the
第２磁性層１２および第３磁性層１３の少なくともいずれかの上の位置であって、スペーサ層２５が設けられていない位置に、第１キャップ層２８とは異なる第２キャップ層（例えば、図２に関して説明した第２キャップ層２９）が設けられていてもよい。
A second cap layer different from the first cap layer 28 (for example, as shown in the figure) at a position on at least one of the second
図９は、第２積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図８に表した第１積層体１０ａと比較して、図９に表した第２積層体１０ｂは、第４磁性層１４をさらに含む。第４磁性層１４は、第２磁性層１２とスペーサ層２５との間に設けられる。つまり、第１領域７５の上において、下地層２６は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。下地層２６と第２電極５２との間に、第２磁性層１２が設けられる。第２磁性層１２と第２電極５２との間に、第４磁性層１４が設けられる。第４磁性層と第２電極５２との間に、スペーサ層２５が設けられる。スペーサ層２５と第２電極５２との間に、第１参照層１１ａが設けられる。第１参照層１１ａと第２電極５２との間に、磁気結合層１１ｂが設けられる。磁気結合層１１ｂと第２電極５２との間に、第２参照層１１ｃが設けられる。第２参照層１１ｃと第２電極５２との間に、ピニング層２７が設けられる。ピニング層２７と第２電極５２との間に、第１キャップ層２８が設けられる。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the second stacked body.
Compared to the first
第４磁性層１４は、磁化自由層である。第２磁性層１２は、第３磁性層１３と磁気的に結合している。第４磁性層１４は、第２磁性層１２と磁気的に結合している。第４磁性層１４の磁化は、第２磁性層１２の磁化の変化に連動して変化する。言い換えれば、第４磁性層１４の磁化の方向は、第２磁性層１２の磁化の方向に応じて変化する。すなわち、歪が発生する第２領域７７の上に設けられた第３磁性層１３の磁化の変化を、第２磁性層１２を介して第４磁性層１４の磁化に伝達（トランスデュース）することができる。
The fourth
第３磁性層１３は、歪の発生するダイアフラム７４の上で「逆磁歪効果」により、歪による磁化の変化を得る。第３磁性層１３は、歪に対する磁化の応答性に寄与する。そのため、第３磁性層１３には、より高い磁歪を有する強磁性材料を用いることが望ましい。
The third
第４磁性層１４は、スペーサ層２５と接して設けられ、「磁気抵抗効果」により磁化の応答に対する電気抵抗の変化率に寄与する。そのため、第４磁性層１４には、より高い磁気抵抗効果を発現する強磁性材料を用いることが望ましい。第４磁性層１４には、例えば、第１積層体１０ａにおける第１参照層１１ｃに用いる材料と同様のものを用いることができる。第４磁性層１４には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層を用いてもよい。
The fourth
より高い磁歪を有する強磁性材料は、より高い磁気抵抗効果を発現する強磁性材料とは必ずしも一致しない。そのため、それぞれの層に適切な材料を用いる。第３磁性層１３には、第４磁性層１４の磁歪定数の絶対値よりも大きい絶対値の磁歪定数を有する強磁性体を用いることが望ましい。
A ferromagnetic material having a higher magnetostriction does not necessarily match a ferromagnetic material that exhibits a higher magnetoresistance effect. Therefore, an appropriate material is used for each layer. The third
第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれの材料として、例えばＦｅＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金等が用いられる。他にも、第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれの材料として、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ（磁歪定数）＞１００ｐｐｍを示す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やフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）等を用いてもよい。例えば、第２磁性層１２として、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０を用いてもよい。例えば、第３磁性層１３として、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０を用いてもよい。
As materials of the second
その他の各層の構造および材料は、第１積層体１０ａに関して説明した各層の構造および材料とそれぞれ同様である。
The structures and materials of the other layers are the same as the structures and materials of the layers described for the first
図１０は、第３積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図９に表した第２積層体１０ｂと比較して、図１０に表した第３積層体１０ｃは、第５磁性層１５をさらに含む。第５磁性層１５は、第３磁性層１３の上に設けられる。つまり、第２領域７７の上において、下地層２６は、第１電極５１と第５磁性層１５との間に設けられる。下地層２６と第５磁性層１５との間に、第３磁性層１３が設けられる。第１領域７５の上において、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる各層の構成は、第２積層体１０ｂにおいて第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる各層の構成とそれぞれ同様である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the third stacked body.
Compared to the second
第５磁性層１５は、磁化自由層である。第３磁性層１３は、第５磁性層１５と磁気的に結合している。第５磁性層１５の磁化は、第３磁性層１３の磁化の変化に連動して変化する。言い換えれば、第５磁性層１５の磁化の方向は、第３磁性層１３の磁化の方向に応じて変化する。すなわち、歪が発生する第２領域７７の上に設けられた第３磁性層１３の磁化の変化を、第５磁性層１５の磁化に伝達（トランスデュース）することができる。
第２磁性層１２は、第３磁性層１３と磁気的に結合している。第４磁性層１４は、第２磁性層１２と磁気的に結合している。そのため、第２磁性層１２および第３磁性層１３には、交換結合がより強い強磁性体を用いることが望ましい。
The fifth
The second
第５磁性層１５は、歪の発生するダイアフラム７４の上で「逆磁歪効果」により、歪による磁化の変化を得る。第５磁性層１５は、歪に対する磁化の応答性に寄与する。そのため、第５磁性層１５には、より高い磁歪を有する強磁性材料を用いることが望ましい。第５磁性層１５には、第４磁性層１４の磁歪定数の絶対値よりも大きい絶対値の磁歪定数を有する強磁性体を用いることが望ましい。
The fifth
第５磁性層１５の材料として、例えばＦｅＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金等が用いられる。他にも、第５磁性層１５の材料として、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ（磁歪定数）＞１００ｐｐｍを示す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やフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）等が用いられる。例えば、第５磁性層１５として、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。
As the material of the fifth
第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれとして、例えばＦｅ、Ｃｏ、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。第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれとして、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｎｉ合金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。他にも、第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれとして、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金など、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉよりなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む任意の強磁性体がそれぞれ用いられる。例えば、第２磁性層１２として、５ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層が用いられる。例えば、第３磁性層１３として、５ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層が用いられる。
For example, at least one selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni is used as each of the second
第４磁性層１４として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
その他の各層の構造および材料は、第１積層体１０ａおよび第２積層体１０ｂに関して説明した各層の構造および材料とそれぞれ同様である。
For example, a Co 40 Fe 40 B 20 layer having a thickness of 4 nm is used as the fourth
The structures and materials of the other layers are the same as the structures and materials of the layers described with respect to the first
図１１は、第４積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図８に表した第１積層体１０ａと比較して、図１１に表した第４積層体１０ｄは、第５磁性層１５をさらに含む。第５磁性層１５は、第３磁性層１３の上に設けられる。つまり、第２領域７７の上において、下地層２６は、第１電極５１と第５磁性層１５との間に設けられる。下地層２６と第５磁性層１５との間に、第３磁性層１３が設けられる。第１領域７５の上において、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる各層の構成は、第１積層体１０ａにおいて第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる各層の構成とそれぞれ同様である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the fourth stacked body.
Compared to the first
第５磁性層１５として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。第２磁性層１２として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第３磁性層１３として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
第５磁性層の１５には、第３積層体１０ｃに関して説明した第５磁性層１５の材料と同様の材料を用いることができる。
その他の各層の構造および材料は、第１積層体１０ａに関して説明した各層の構造および材料とそれぞれ同様である。
As the fifth
A material similar to the material of the fifth
The structures and materials of the other layers are the same as the structures and materials of the layers described for the first
図１２は、第５積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図８に示した第１積層体１０ａと比較して、図１２に表した第５積層体１０ｅは、第６磁性層１６をさらに含む。第６磁性層１６は、第２領域７７に設けられる。第６磁性層１６は、第２領域７７に埋設される。図８に表した第１積層体１０ａと比較して、図１２に表した第５積層体１０ｅには、下地層２６が設けられていない。
本願明細書において、「埋設」の状態は、層の全てが埋め込まれる状態の他に、層の一部が埋め込まれる状態も含む。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the fifth stacked body.
Compared to the first
In the specification of the present application, the state of “embedding” includes not only the state of embedding all the layers but also the state of embedding a part of the layers.
第６磁性層１６として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。第２磁性層１２として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第３磁性層１３として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
第６磁性層１６には、第３積層体１０ｃに関して説明した第５磁性層１５の材料と同様の材料を用いることができる。
その他の各層の構造および材料は、第１積層体１０ａに関して説明した各層の構造および材料とそれぞれ同様である。
For example, a Fe 80 Ga 20 layer having a thickness of 10 nm is used as the sixth
For the sixth
The structures and materials of the other layers are the same as the structures and materials of the layers described for the first
図１３は、第６積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図９に表した第２積層体１０ｂと比較して、図１３に表した第６積層体１０ｆは、第６磁性層１６をさらに含む。第６磁性層１６は、第２領域７７に設けられる。第６磁性層１６は、第２領域７７に埋設される。図９に表した第２積層体１０ｂと比較して、図１３に表した第６積層体１０ｆには、下地層２６が設けられていない。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the sixth stacked body.
Compared to the second
第６磁性層１６として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。第２磁性層１２として、例えば、５ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層が用いられる。第３磁性層１３として、例えば、５ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層が用いられる。第４磁性層１４として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第６磁性層１６には、第３積層体１０ｃに関して説明した第５磁性層１５の材料と同様の材料を用いることができる。
その他の各層の構造および材料は、第１積層体１０ａに関して説明した各層の構造および材料とそれぞれ同様である。
For example, a Fe 80 Ga 20 layer having a thickness of 10 nm is used as the sixth
The structures and materials of the other layers are the same as the structures and materials of the layers described for the first
以下の図１４〜図１９に表した積層体の構造は、磁化自由層が磁化固定層よりも上に形成されたボトム型のスピンバルブ構造である。 The structure of the laminated body shown in FIGS. 14 to 19 below is a bottom type spin valve structure in which the magnetization free layer is formed above the magnetization fixed layer.
図１４は、第７積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図１４に表した第７積層体１０ｇは、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、第３磁性層１３と、スペーサ層２５と、下地層２６と、ピニング層２７と、第１キャップ層２８と、を含む。第１磁性層１１は、第１参照層１１ａと、磁気結合層１１ｂと、第２参照層１１ｃと、を含む。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the seventh stacked body.
The seventh
第１領域７５において、下地層２６は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。下地層２６と第２電極５２との間に、ピニング層２７が設けられる。ピニング層２７と第２電極５２との間に、第２参照層１１ｃが設けられる。第２参照層１１ｃと第２電極５２との間に、磁気結合層１１ｂが設けられる。磁気結合層１１ｂと第２電極５２との間に、第１参照層１１ａが設けられる。第１参照層１１ａと第２電極５２との間に、スペーサ層２５が設けられる。スペーサ層２５と第２電極５２との間に、第２磁性層１２が設けられる。第２磁性層１２と第２電極５２との間に、第１キャップ層２８が設けられる。
In the
下地層２６、ピニング層２７、第１磁性層１１及びスペーサ層２５は、第１領域７５に埋設される。
The
第２領域７７の上において、第１キャップ層２８が設けられる。ダイアフラム７４と第１キャップ層２８との間に、第３磁性層１３が設けられる。
A
第３磁性層１３は、第２磁性層１２と連続している。例えば、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と一体の磁性層として形成される。この場合、第２磁性層１２は、１つの磁性層のうちの第１部分Ｐ１であって、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる第１部分Ｐ１である。この場合、第３磁性層１３は、１つの磁性層のうちの第２部分Ｐ２であって、第２領域７７の上に設けられる第２部分Ｐ２である。
あるいは、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と別体の磁性層として形成されてもよい。この場合、第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向において第２磁性層１２と接する。
The third
Alternatively, the third
いずれの場合でも、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と重なる部分を含む。言い換えれば、第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２と離間していない。
In any case, the third
第２磁性層１２には、図８に関して説明した第２磁性層１２の材料と同様の材料を用いることができる。第３磁性層１３には、図８に関して説明した第３磁性層１３の材料と同様の材料を用いることができる。第７積層体１０ｇにおける第２磁性層１２に対するスペーサ層２５の配置は、第１積層体１０ａにおける第２磁性層１２に対するスペーサ層２５の配置とは積層方向（Ｚ軸方向）において反対である。そのため、第２磁性層１２および第３磁性層１３の少なくともいずれかが２層構造を有する場合には、２層構造（２層の配置関係）を積層方向（Ｚ軸方向）において第１積層体１０ａの場合とは反対にすることが望ましい。
A material similar to the material of the second
スペーサ層２５としてＭｇＯのトンネル絶縁層を用いる場合には、スペーサ層２５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、スペーサ層２５の上には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層を設け、その上にＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ（磁歪定数）＞１００ｐｐｍを示す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やフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）を形成することが望ましい。例えば、第２磁性層１２および第３磁性層１３の少なくともいずれかとして、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０／Ｆｅ８０Ｇａ２０を用いることができる。Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の厚さは、２ｎｍである。Ｆｅ８０Ｇａ２０の厚さは、４ｎｍである。第２磁性層１２および第３磁性層１３以外の各層には、第１積層体１０ａに関して説明した材料と同様の材料をそれぞれ用いることができる。
When an MgO tunnel insulating layer is used as the
図１５は、第８積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図１４に表した第７積層体１０ｇと比較して、図１５に表した第８積層体１０ｈは、第４磁性層１４をさらに含む。第４磁性層１４は、第１領域７５においてスペーサ層２５と第２磁性層１２との間に設けられる。第４磁性層１４は、第１領域７５に埋設される。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the eighth stacked body.
Compared to the seventh
第４磁性層１４として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第２磁性層１２として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。第３磁性層１３として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。
For example, a Co 40 Fe 40 B 20 layer having a thickness of 4 nm is used as the fourth
第４磁性層１４には、第２積層体１０ｂに関して説明した第４磁性層１４の材料と同様の材料を用いることができる。第２磁性層１２には、第２積層体１０ｂに関して説明した第２磁性層１２の材料と同様の材料を用いることができる。第３磁性層１３には、第２積層体１０ｂに関して説明した第３磁性層１３の材料と同様の材料を用いることができる。
第２磁性層１２、第３磁性層１３及び第４磁性層１４以外の各層には、第１積層体１０ａに関して説明した材料と同様の材料をそれぞれ用いることができる。
For the fourth
For each layer other than the second
図１６は、第９積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図１５に表した第８積層体１０ｈと比較して、図１６に表した第９積層体１０ｉは、第５磁性層１５をさらに含む。第５磁性層１５は、第３磁性層１３の下に設けられる。第５磁性層１５は、第２領域７７に埋設される。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the ninth stacked body.
Compared to the eighth
第２磁性層１２として、例えば、５ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層が用いられる。第３磁性層１３として、例えば、５ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層が用いられる。第４磁性層１４として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第５磁性層１５として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。
For example, an Fe 50 Co 50 layer having a thickness of 5 nm is used as the second
第２磁性層１２の材料には、第３積層体１０ｃに関して説明した第２磁性層１２の材料と同様の材料を用いることができる。第３磁性層１３の材料には、第３積層体１０ｃに関して説明した第３磁性層１３の材料と同様の材料を用いることができる。第４磁性層１４の材料には、第３積層体１０ｃに関して説明した第４磁性層１４の材料と同様の材料を用いることができる。第５磁性層１５の材料には、第３積層体１０ｃに関して説明した第５磁性層１５の材料と同様の材料を用いることができる。第２磁性層１２、第３磁性層１３、第４磁性層１４及び第５磁性層以外の各層には、第１積層体１０ａに関して説明した材料と同様の材料をそれぞれ用いることができる。
As the material of the second
図１７は、第１０積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図１４に表した第７積層体１０ｇと比較して、図１７に表した第１０積層体１０ｊは、第５磁性層１５をさらに含む。第５磁性層１５は、第３磁性層１３の下に設けられる。第５磁性層１５は、第２領域７７に埋設される。
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the tenth stack.
Compared to the seventh
第２磁性層１２として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第３磁性層１３として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第５磁性層１５として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。
As the second
第２磁性層１２の材料には、第４積層体１０ｄに関して説明した第２磁性層１２の材料と同様の材料を用いることができる。第３磁性層１３の材料には、第４積層体１０ｄに関して説明した第３磁性層１３の材料と同様の材料を用いることができる。第５磁性層１５の材料には、第４積層体１０ｄに関して説明した第５磁性層１５の材料と同様の材料を用いることができる。第２磁性層１２、第３磁性層１３及び第５磁性層１５以外の各層には、第１積層体１０ａに関して説明した材料と同様の材料をそれぞれ用いることができる。
As the material of the second
図１８は、第１１積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図１４に表した第７積層体１０ｇと比較して、図１８に表した第１１積層体１０ｋは、第６磁性層１６をさらに含む。第６磁性層１６は、第２領域の上において第３磁性層１３の上に設けられる。つまり、ダイアフラム７４と第６磁性層１６との間に、第３磁性層１３が設けられる。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the eleventh stack.
Compared to the seventh
第２磁性層１２として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第３磁性層１３として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第６磁性層１６として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。
As the second
第２磁性層１２の材料には、第５積層体１０ｅに関して説明した第２磁性層１２の材料と同様の材料を用いることができる。第３磁性層１３の材料には、第５積層体１０ｅに関して説明した第３磁性層１３の材料と同様の材料を用いることができる。第６磁性層１６の材料には、第５積層体１０ｅに関して説明した第６磁性層１６の材料の同様の材料を用いることができる。第２磁性層１２、第３磁性層１３及び第６磁性層１６以外の各層には、第１積層体１０ａに関して説明した材料と同様の材料をそれぞれ用いることができる。
As the material of the second
図１９は、第１２積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図１５に表した第８積層体１０ｈと比較して、図１９に表した第１２積層体１０ｌは、第６磁性層をさらに含む。第６磁性層１６は、第２領域の上において第３磁性層１３の上に設けられる。つまり、ダイアフラム７４と第６磁性層１６との間に、第３磁性層１３が設けられる。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the twelfth stacked body.
Compared to the eighth
第６磁性層１６として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。第２磁性層１２として、例えば、５ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層が用いられる。第３磁性層１３として、例えば、５ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層が用いられる。第４磁性層１４として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
For example, a Fe 80 Ga 20 layer having a thickness of 10 nm is used as the sixth
第２磁性層１２の材料には、第６積層体１０ｆに関して説明した第２磁性層１２の材料と同様の材料を用いることができる。第３磁性層１３の材料には、第６積層体１０ｆに関して説明した第３磁性層１３の材料と同様の材料を用いることができる。第４磁性層１４の材料には、第６積層体１０ｆに関して説明した第４磁性層１４の材料と同様の材料を用いることができる。第６磁性層１６の材料には、第６積層体１０ｆに関して説明した第６磁性層１６の材料と同様の材料を用いることができる。第２磁性層１２、第３磁性層１３、第４磁性層１４及び第６磁性層１６以外の各層には、第１積層体１０ａに関して説明した材料と同様の材料をそれぞれ用いることができる。
As the material of the second
以下の図２０〜図２３に表した積層体の構造は、磁化自由層の上下に磁化固定層が形成されたデュアル型のスピンバルブ構造である。積層体の構造がデュアル型のスピンバルブ構造である場合において、例えば、スペーサ層にトンネル絶縁層を用いると、絶縁層が２層となる。積層体に定電圧を加えた場合において、絶縁層１層あたりに加わる電圧は、１層で形成された絶縁層に加わる電圧よりも低くなる。そのため、より高い電圧において、より高い磁気抵抗効果が得られる。より高い電圧において、より高い素子通電信頼性が得られる。 The structure of the laminate shown in FIGS. 20 to 23 below is a dual type spin valve structure in which a magnetization fixed layer is formed above and below a magnetization free layer. In the case where the structure of the stacked body is a dual type spin valve structure, for example, when a tunnel insulating layer is used for the spacer layer, the insulating layer becomes two layers. When a constant voltage is applied to the stacked body, the voltage applied per insulating layer is lower than the voltage applied to the insulating layer formed by one layer. Therefore, a higher magnetoresistance effect can be obtained at a higher voltage. Higher element energization reliability can be obtained at higher voltages.
図２０は、第１３積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図２０に表した第１３積層体１０ｍは、第１積層部の第１磁性層１１１と、第２積層部の第１磁性層１１２と、第２磁性層１２と、第３磁性層１３と、第１スペーサ層２５１と、第２スペーサ層２５２と、下地層２６と、第１ピニング層２７１と、第２ピニング層２７２と、第１キャップ層２８と、を含む。第１積層部の第１磁性層１１１は、第１積層部の第１参照層１１１ａと、第１積層部の磁気結合層１１１ｂと、第１積層部の第２参照層１１１ｃと、を含む。第２積層部の第１磁性層１１２は、第２積層部の第１参照層１１２ａと、第２積層部の磁気結合層１１２ｂと、第２積層部の第２参照層１１２ｃと、を含む。
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the thirteenth stacked body.
A thirteenth
第１領域７５において、下地層２６は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。下地層２６と第２電極５２との間に、第１ピニング層２７１が設けられる。第１ピニング層２７１と第２電極５２との間に、第１積層部の第２参照層１１１ｃが設けられる。第１積層部の第２参照層１１１ｃと第２電極５２との間に、第１積層部の磁気結合層１１１ｂが設けられる。第１積層部の磁気結合層１１１ｂと第２電極５２との間に、第１積層部の第１参照層１１１ａが設けられる。第１積層部の第１参照層１１１ａと第２電極５２との間に、第１スペーサ層２５１が設けられる。第１スペーサ層２５１と第２電極５２との間に、第２磁性層１２が設けられる。第２磁性層１２と第２電極５２との間に、第２スペーサ層２５２が設けられる。第２スペーサ層２５２と第２電極５２との間に、第２積層部の第１参照層１１２ａが設けられる。第２積層部の第１参照層１１２ａと第２電極５２との間に、第２積層部の磁気結合層１１２ｂが設けられる。第２積層部の磁気結合層１１２ｂと第２電極５２との間に、第２積層部の第２参照層１１２ｃが設けられる。第２積層部の第２参照層１１２ｃと第２電極５２との間に、第２ピニング層２７２が設けられる。第２ピニング層２７２と第２電極５２との間に、第１キャップ層２８が設けられる。
In the
下地層２６、第１ピニング層２７１、第１積層部の第１磁性層１１１及び第１スペーサ層２５１は、第１領域７５に埋設される。
The
第２領域７７の上において、第３磁性層１３が設けられる。
On the
第３磁性層１３は、第２磁性層１２と連続している。例えば、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と一体の磁性層として形成される。この場合、第２磁性層１２は、１つの磁性層のうちの第１部分Ｐ１であって、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる第１部分Ｐ１である。この場合、第３磁性層１３は、１つの磁性層のうちの第２部分Ｐ２であって、第２領域７７の上に設けられる第２部分Ｐ２である。
あるいは、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と別体の磁性層として形成されてもよい。この場合、第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向において第２磁性層１２と接する。
The third
Alternatively, the third
いずれの場合でも、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と重なる部分を含む。言い換えれば、第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２と離間していない。
In any case, the third
第２磁性層１２には、図８に関して説明した第２磁性層１２の材料と同様の材料を用いることができる。第３磁性層１３には、図８に関して説明した第３磁性層１３の材料と同様の材料を用いることができる。第１３積層体１０ｍでは、第１スペーサ層２５１が第２磁性層１２の下にある。第１３積層体１０ｍでは、第２スペーサ層２５２が第２磁性層１２の上にある。そのため、第２磁性層１２および第３磁性層１３の少なくともいずれかが２層構造を有する場合には、第１スペーサ層２５１の界面には、より高い磁気抵抗効果が得られる強磁性体を配置することが望ましい。第２スペーサ層２５２の界面には、より高い磁気抵抗効果が得られる強磁性体を配置することが望ましい。
A material similar to the material of the second
第１スペーサ層２５１および第２スペーサ層２５２のそれぞれにＭｇＯのトンネル絶縁層を用いる場合には、第１スペーサ層２５１および第２スペーサ層２５２のそれぞれに接する界面には、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スペーサ層２５１および第２スペーサ層２５２のそれぞれの界面には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層をそれぞれ設け、その間にＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ（磁歪定数）＞１００ｐｐｍを示す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やフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）の層を形成することが望ましい。例えば、第２磁性層１２および第３磁性層１３として、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０／Ｆｅ８０Ｇａ２０／Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０を設けることが望ましい。Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の厚さは、例えば２ｎｍである。Ｆｅ８０Ｇａ２０の厚さは、例えば４ｎｍである。第２磁性層１２および第３磁性層１３以外の各層には、第１積層体１０ａに関して説明した材料と同様の材料をそれぞれ用いることができる。
In the case where an MgO tunnel insulating layer is used for each of the
第２磁性層１２および第３磁性層１３の少なくともいずれかとして、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０／Ｆｅ８０Ｇａ２０／Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の厚さは、２ｎｍである。Ｆｅ８０Ｇａ２０の厚さは、６ｎｍである。Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の厚さは、２ｎｍである。
As at least one of the second
図２１は、第１４積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図２０に表した第１３積層体１０ｍと比較して、図２１に表した第１４積層体１０ｎは、第１積層部の第４磁性層１４１と、第２積層部の第４磁性層１４２と、をさらに含む。第１積層部の第４磁性層１４１は、第１スペーサ層２５１と第２磁性層１２との間に設けられる。第２積層部の第４磁性層１４２は、第２磁性層１２と第２スペーサ層２５２との間に設けられる。第１積層部の第４磁性層１４１は、第１領域７５に埋設される。
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the fourteenth stack.
Compared to the thirteenth
第１積層部の第４磁性層１４１として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層を用いられる。第２磁性層１２として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層を用いられる。第３磁性層１３として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層を用いられる。第２積層部の第４磁性層１４２として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層を用いられる。
For example, a Co 40 Fe 40 B 20 layer having a thickness of 4 nm is used as the fourth
第１積層部の第４磁性層１４１には、第２積層体１０ｂに関して説明した第４磁性層１４の材料と同様の材料を用いることができる。第２積層部の第４磁性層１４２には、第２積層体１０ｂに関して説明した第４磁性層１４の材料と同様の材料を用いることができる。第２磁性層１２には、第２積層体１０ｂに関して説明した第２磁性層１２の材料と同様の材料を用いることができる。第３磁性層１３には、第２積層体１０ｂに関して説明した第３磁性層１３の材料と同様の材料を用いることができる。
第２磁性層１２、第３磁性層１３、第１積層部の第４磁性層１４１及び第２積層部の第４磁性層１４２以外の各層には、第１積層体１０ａに関して説明した材料と同様の材料をそれぞれ用いることができる。
For the fourth
The materials other than the second
図２２は、第１５積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図２０に表した第１３積層体１０ｍと比較して、図２２に表した第１５積層体１０ｏは、第５磁性層１５をさらに含む。第５磁性層１５は、第３磁性層１３の上に設けられる。つまり、第２領域７７の上において、第３磁性層１３は、ダイアフラム７４と第５磁性層１５との間に設けられる。
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the fifteenth stacked body.
Compared to the thirteenth
第２磁性層１２として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第３磁性層１３として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第５磁性層１５として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。
As the second
第２磁性層１２の材料には、第４積層体１０ｄに関して説明した第２磁性層１２の材料と同様の材料を用いることができる。第３磁性層１３の材料には、第４積層体１０ｄに関して説明した第３磁性層１３の材料と同様の材料を用いることができる。第５磁性層１５の材料には、第４積層体１０ｄに関して説明した第５磁性層１５の材料と同様の材料を用いることができる。第２磁性層１２、第３磁性層１３及び第５磁性層１５以外の各層には、第１積層体１０ａに関して説明した材料と同様の材料をそれぞれ用いることができる。
As the material of the second
図２３は、第１６積層体の構成を例示する模式的断面図である。
図２１に表した第１４積層体１０ｎと比較して、図２３に表した第１６積層体１０ｐは、第５磁性層１５をさらに含む。第５磁性層１５は、第３磁性層１３の上に設けられる。つまり、第２領域７７の上において、第３磁性層１３は、ダイアフラム７４と第５磁性層１５との間に設けられる。
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the sixteenth stack.
Compared to the fourteenth
第１積層部の第４磁性層１４１として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第２磁性層１２として、例えば、５ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層が用いられる。第３磁性層１３として、例えば、５ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層が用いられる。第２積層部の第４磁性層１４２として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。第５磁性層１５として、例えば、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。
For example, a Co 40 Fe 40 B 20 layer having a thickness of 4 nm is used as the fourth
第２磁性層１２の材料には、第３積層体１０ｃに関して説明した第２磁性層１２の材料と同様の材料を用いることができる。第３磁性層１３の材料には、第３積層体１０ｃに関して説明した第３磁性層１３の材料と同様の材料を用いることができる。第１積層部の第４磁性層１４１には、第３積層体１０ｃに関して説明した第４磁性層１４の材料と同様の材料を用いることができる。第２積層部の第４磁性層１４２には、第３積層体１０ｃに関して説明した第４磁性層１４の材料と同様の材料を用いることができる。第５磁性層１５の材料には、第３積層体１０ｃに関して説明した第５磁性層１５の材料と同様の材料を用いることができる。
As the material of the second
第２磁性層１２、第３磁性層１３、第１積層部の第４磁性層１４１、第２積層部の第４磁性層１４２及び第５磁性層１５以外の各層には、第１積層体１０ａに関して説明した材料と同様の材料をそれぞれ用いることができる。
Each layer other than the second
図２４（ａ）〜図２４（ｇ）は、本実施形態に係る積層体の第１の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、第３積層体１０ｃの製造方法の例を表している。
FIG. 24A to FIG. 24G are schematic cross-sectional views in order of the processes, illustrating the first method for manufacturing a stacked body according to this embodiment.
These drawings show an example of a method for manufacturing the third
図２４（ａ）に示すように、支持基板（例えばＳｉ基板）７１の上に、ダイアフラム膜７３となる薄膜（例えばＳｉＯ２／Ｓｉ）７３ｆを形成する。ここでは、積層体の製造方法の詳細について述べ、ダイアフラム膜７３の製造方法は後に述べる。
As shown in FIG. 24A, a thin film (for example, SiO 2 / Si) 73 f to be a
図２４（ｂ）に示すように、ダイアフラム膜７３となる薄膜７３ｆの一部をエッチングする。エッチングを行った部分に、第１電極５１となる金属を埋め込む。この工程には、例えば、「リフトオフ」工程が用いられる。リフトオフ工程では、フォトリソグラフィーにより第１電極５１となる金属のパターンを開口部としたレジストを形成する。レジストを残したままで、第１電極５１となる金属を成膜する。その後、レジストを剥離することで、第１電極５１のパターン外のレジスト上の金属も同時に剥離する。これにより、ダイアフラム膜７３の一部に、第１電極５１が埋め込まれた構造を形成することができる。
図２４（ｂ）〜図２４（ｇ）では、支持基板７１の図示を省略する。
As shown in FIG. 24B, a part of the
In FIG. 24B to FIG. 24G, the
この工程では、リフトオフ工程以外の工程を用いることができる。第１電極５１のパターンの部分のダイアフラム膜７３を除去する工程の後に、第１電極５１を全面に成膜する。第１電極５１のパターンの部分の外の第１電極５１の金属を除去する。これらの２回のフォトリソグラフィーを行ってもよい。ダイアフラム膜７３や第１電極５１のエッチングには、物理ミリング、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）などを用いることができる。第１電極５１の膜の形成には、スパッタ、メッキ、ＣＶＤなどが用いられる。図２４（ｂ）に例示した構造の作製の最後に、表面にＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）による表面平坦化を行ってもよい。表面平坦化を行うことで、第２磁性膜１２ｆ、第４磁性膜１４ｆ、スペーサ膜２５ｆ及び第１参照膜１１ａｆなどを平坦とすることができる。これにより、より高い磁気抵抗効果が得られる。
In this process, processes other than the lift-off process can be used. After the step of removing the
図２４（ｃ）に示すように、支持基板７１の上において、第１領域７５と第２領域とに第３積層体１０ｃとなる膜を形成する。この工程では、支持基板７１の上の全面に第３積層体１０ｃとなる膜を成膜する。第３積層体１０ｃとなる膜の成膜には、例えばスパッタが用いられる。第１電極５１の上に、下地層２６となる下地膜２６ｆを形成する。下地膜２６ｆの上に、第２磁性層１２となる第２磁性膜１２ｆを形成する。下地膜２６ｆの上に、第３磁性層１３となる第３磁性膜１３ｆを形成する。第２磁性膜１２ｆおよび第３磁性膜１３ｆの上に、第４磁性層１４となる第４磁性膜１４ｆを形成する。第４磁性膜１４ｆの上に、スペーサ層２５となるスペーサ膜２５ｆを形成する。スペーサ膜２５ｆの上に、第１参照層１１ａとなる第１参照膜１１ａｆを形成する。第１参照膜１１ａｆの上に、磁気結合層１１ｂとなる磁気結合膜１１ｂｆを形成する。磁気結合膜１１ｂｆの上に、第２参照層１１ｃとなる第２参照膜１１ｃｆを形成する。第２参照膜１１ｃｆの上に、ピニング層２７となるピニング膜２７ｆを形成する。ピニング膜２７ｆの上に、第１キャップ層２８となる第１キャップ膜２８ｆを形成する。
As shown in FIG. 24C, on the
実施形態においては、多層膜の真空一貫成膜を行うため、１０元程度の多元カソードのスパッタ装置を用いることが望ましい。フォトリソグラフィーとエッチングとにより、ダイアフラム７４のエッジ部における第１領域７５および第２領域７７以外の第３積層体１０ｃの膜を除去する。
In the embodiment, it is desirable to use a multi-element cathode sputtering apparatus of about 10 yuan in order to carry out the vacuum consistent film formation of the multilayer film. The film of the third
図２４（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィーとエッチングとにより、第２領域７７の第３積層体１０ｃの膜の中で、第４磁性膜１４ｆ、スペーサ膜２５ｆ、第１参照膜１１ａｆ、磁気結合膜１１ｂｆ、第２参照膜１１ｃｆ、ピニング膜２７ｆ及び第１キャップ膜２８ｆをエッチングにより除去する。これにより、第１領域７５の上に、下地層２６と、第２磁性層１２と、第４磁性層１４と、スペーサ層２５と、第１参照層１１ａと、磁気結合層１１ｂと、第２参照層１１ｃと、ピニング層２７と、第１キャップ層２８と、が形成される。第１領域７５および第２領域７７の上に、下地層２６と、第３磁性層１３と、が形成される。この際、リフトオフ工程を用いることで、第３積層体１０ｃの膜の周囲が絶縁膜５５ｆによって埋め込まれる。
As shown in FIG. 24 (d), the fourth
図２４（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィーとエッチングとにより、第２領域７７の上の絶縁膜５５ｆを除去する。これにより、絶縁体５５が第３積層体１０ｃの膜の周囲に形成される。図２４（ｅ）において、第３磁性層１３の上の絶縁膜５５ｆは、図２４（ｄ）に関して説明した工程においてフォトリソグラフィーとエッチングとにより第２領域７７の上に埋めこまれたものである。
As shown in FIG. 24E, the insulating
図２４（ｆ）に示すように、第３磁性層１３の上に、第５磁性膜１５ｆを形成する。第５磁性膜１５ｆの上に、第２キャップ層２９を形成する。この工程では、第５磁性膜１５ｆを成膜する前に、第３磁性層１３の表面をエッチングで除去し、第３磁性層１３の表面の酸化物を除去する。第５磁性膜１５ｆを支持基板７１の上の全面に形成した後に、フォトリソグラフィーとエッチングとにより、第２領域７７の第３磁性層１３の上以外に成膜された第５磁性膜１５ｆを除去する。これにより、第３磁性層１３の上に、第５磁性層１５が形成される。
As shown in FIG. 24F, the fifth magnetic film 15 f is formed on the third
図２４（ｇ）に示すように、第１領域７５の第３積層体１０ｃの上に第２電極５２を形成する。この工程においては、第２電極５２の成膜、第２電極５２のパターンのフォトリソグラフィーとエッチングとにより形成できる。
As illustrated in FIG. 24G, the
図２４（ｇ）に示す工程において、第３積層体１０ｃの製造は完了する。その後、ダイアフラム構造の形成が行われる。
In the step shown in FIG. 24G, the manufacture of the third
図２４（ａ）〜図２４（ｇ）に示した製造方法は、一例である。フォトリソグラフィーとエッチングとによるパターニングの順番や、リフトオフ工程の使用の有無などは、技術的に可能な範囲で変えても良い。例えば、図２４（ｇ）に示す第２電極５２の形成後に、全面に保護膜を形成してもよい。保護膜として、絶縁層や樹脂などを用いてもよい。第２キャップ層２９は、省略してもよい。
The manufacturing method shown in FIGS. 24A to 24G is an example. The order of patterning by photolithography and etching, the presence / absence of use of a lift-off process, and the like may be changed within a technically possible range. For example, a protective film may be formed on the entire surface after the formation of the
図２５（ａ）〜図２５（ｇ）は、本実施形態に係る積層体の第２の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、第３積層体１０ｃの製造方法の他の例を表している。
図２５（ａ）に表した工程は、図２４（ａ）に関して説明した工程と同一である。図２５（ｂ）に表した工程は、図２４（ｂ）に関して説明した工程と同一である。
FIG. 25A to FIG. 25G are schematic cross-sectional views in order of the processes, illustrating the second method for manufacturing the laminate according to this embodiment.
These drawings show other examples of the manufacturing method of the third
The process shown in FIG. 25A is the same as the process described with reference to FIG. The process shown in FIG. 25B is the same as the process described with reference to FIG.
図２５（ｃ）に示すように、支持基板７１の上において、第１領域７５と第２領域７７とに第３積層体１０ｃとなる膜を形成する。この工程では、支持基板７１の上の全面に第３積層体１０ｃとなる膜を成膜する。第３積層体１０ｃとなる膜の成膜には、例えばスパッタが用いられる。第１電極５１の上に、下地層２６となる下地膜２６ｆを形成する。下地膜２６ｆの上に、第２磁性層１２となる第２磁性膜１２ｆを形成する。下地膜２６ｆの上に、第３磁性層１３となる第３磁性膜１３ｆを形成する。第２磁性膜１２ｆおよび第３磁性膜１３ｆの上に、キャップ層となるキャップ膜２４ｆを形成する。このキャップ層２４は、後の工程において除去される。
As shown in FIG. 25C, a film that becomes the third
実施形態においては、多層膜の真空一貫成膜を行うため、１０元程度の多元カソードのスパッタ装置を用いることが望ましい。フォトリソグラフィーとエッチングとにより、ダイアフラム７４のエッジ部における第１領域７５および第２領域７７以外の第３積層体１０ｃの膜を除去する。
In the embodiment, it is desirable to use a multi-element cathode sputtering apparatus of about 10 yuan in order to carry out the vacuum consistent film formation of the multilayer film. The film of the third
図２５（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィーとエッチングとにより、第２磁性層１２の上に、第４磁性１４、スペーサ層２５、第１参照層１１ａ、磁気結合層１１ｂ、第２参照層１１ｃ、ピニング層２７及び第１キャップ層２８を形成する。この工程では、まず、図２５（ｃ）において、第２磁性膜１２ｆおよび第３磁性膜１３ｆの上に形成されたキャップ層２４をミリングもしくは基板バイアススパッタにより除去する。第２磁性膜１２ｆおよび第３磁性膜１３ｆの上に、第４磁性膜１４ｆ、スペーサ膜２５ｆ、第１参照膜１１ａｆ、磁気結合膜１１ｂｆ、第２参照膜１１ｃｆ、ピニング膜２７ｆ及び第１キャップ膜２８ｆを全面に形成する。
As shown in FIG. 25D, the fourth
次に、第２磁性膜１２ｆの上以外に形成された第４磁性膜１４ｆ、スペーサ膜２５ｆ、第１参照膜１１ａｆ、磁気結合膜１１ｂｆ、第２参照膜１１ｃｆ、ピニング膜２７ｆ及び第１キャップ膜２８ｆをフォトリソグラフィーとエッチングにより除去する。これにより、第１領域７５の上に、下地層２６と、第２磁性層１２と、第４磁性層１４と、スペーサ層２５と、第１参照層１１ａと、磁気結合層１１ｂと、第２参照層１１ｃと、ピニング層２７と、第１キャップ層２８と、が形成される。第１領域７５および第２領域７７の上に、下地層２６と、第３磁性層１３と、が形成される。この際、リフトオフ工程を用いることで、第３積層体１０ｃの膜の周囲が絶縁膜５５ｆによって埋め込まれる。
Next, the fourth
図２５（ｅ）に表した工程は、図２４（ｅ）に関して説明した工程と同一である。図２５（ｆ）に表した工程は、図２４（ｆ）に関して説明した工程と同一である。図２５（ｇ）に表した工程は、図２４（ｇ）に関して説明した工程と同一である。 The process illustrated in FIG. 25E is the same as the process described with reference to FIG. The process shown in FIG. 25F is the same as the process described with reference to FIG. The process illustrated in FIG. 25G is the same as the process described with reference to FIG.
図２５（ａ）〜図２５（ｇ）に示した製造方法は、一例である。フォトリソグラフィーとエッチングとによるパターニングの順番や、リフトオフ工程の使用の有無などは、技術的に可能な範囲で変えてもよい。例えば、図２５（ｇ）に示す第２電極５２の形成後に、全面に保護膜を形成してもよい。保護膜として、絶縁層や樹脂などを用いてもよい。第２キャップ層２９は、省略してもよい。
The manufacturing method shown in FIGS. 25A to 25G is an example. The order of patterning by photolithography and etching, the presence or absence of the use of a lift-off process, and the like may be changed within the technically possible range. For example, a protective film may be formed on the entire surface after the formation of the
図２６は、本実施形態に係る第１磁化自由層の構成を例示する模式的斜視図である。
図２７は、本実施形態に係る第２磁化自由層の構成を例示する模式的斜視図である。
図２６および図２７では、第３積層体１０ｃの構成の例を説明する。以下の第３積層体１０ｃに関する説明は、第１積層体１０ａ、第２積層体１０ｂ及び第４積層体１０ｄ〜第１６積層体１０ｐに適用され得る。
FIG. 26 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the first magnetization free layer according to this embodiment.
FIG. 27 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the second magnetization free layer according to this embodiment.
26 and 27, an example of the configuration of the third
図２６に示すように、第１磁化自由層は、第２磁性層１２１と、第３磁性層１３１と、第４磁性層１４１と、第５磁性層１５１と、を含む。第２磁性層１２１、第３磁性層１３１、第４磁性層１４１及び第５磁性層１５１は、２次元的に長方形の形状を有してもよい。
As shown in FIG. 26, the first magnetization free layer includes a second
図２７に示すように、第２磁化自由層は、第２磁性層１２２と、第３磁性層１３２と、第４磁性層１４２と、第５磁性層１５２と、を含む。第３磁性層１３２の体積は、第２磁性層１２２の体積よりも大きくてもよい。第３磁性層１３２の体積は、第４磁性層１４２の体積よりも大きくてもよい。第５磁性層１５２の体積は、第２磁性層１２２の体積よりも大きくてもよい。第５磁性層１５２の体積は、第４磁性層１４２の体積よりも大きくてもよい。
As illustrated in FIG. 27, the second magnetization free layer includes a second
図２７に示すように、積層方向と直交する平面への第３磁性層１３２の投影面積は、積層方向と直交する平面への第２磁性層１２２の投影面積よりも大きくてもよい。積層方向と直交する平面への第３磁性層１３２の投影面積は、積層方向と直交する平面への第４磁性層１４２の投影面積よりも大きくてもよい。積層方向と直交する平面への第５磁性層１５２の投影面積は、積層方向と直交する平面への第２磁性層１２２の投影面積よりも大きくてもよい。積層方向と直交する平面への第５磁性層１５２の投影面積は、積層方向と直交する平面への第４磁性層１４２の投影面積よりも大きくてもよい。
As shown in FIG. 27, the projected area of the third
図２７に示すように、第３磁性層１３２の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、第２磁性層１２２の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）よりも厚くてもよい。第３磁性層１３２の厚さは、第４磁性層１４２の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）よりも厚くてもよい。第５磁性層１５２の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、第２磁性層１２２の厚さよりも厚くてもよい。第５磁性層１５２の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、第４磁性層１４２の厚さよりも厚くてもよい。
As shown in FIG. 27, the thickness (the length in the Z-axis direction) of the third
図２７の示すように、第３磁性層１３２の厚さと第５磁性層１５２の厚さとの和は、第２磁性層１２２の厚さと第４磁性層１４２の厚さとの和よりも厚くてもよい。
As shown in FIG. 27, the sum of the thickness of the third
第３積層体１０ｃにおいて、ダイアフラム７４の歪により磁化の変化が起きる磁化自由層は、第２領域７７の上に形成される磁化自由層（第３磁性層１３１および第５磁性層１５１、または、第３磁性層１３２および第５磁性層１５２）である。第３磁性層１３１は、第２磁性層１２１と磁気的に結合している。第３磁性層１３２は、第２磁性層１２２と磁気的に結合している。そのため、第２磁性層１２１の磁化は、第３磁性層１３１の磁化の変化に連動して変化する。言い換えれば、第２磁性層１２１の磁化の方向は、第３磁性層１３１の磁化の方向に応じて変化する。第２磁性層１２２の磁化は、第３磁性層１３２の磁化の変化に連動して変化する。言い換えれば、第２磁性層１２２の磁化の方向は、第３磁性層１３２の磁化の方向に応じて変化する。
In the third
第２磁性層１２１の磁化は、第３磁性層１３１の磁化の変化に完全に連動して変化しなくてもよい。第２磁性層１２２の磁化は、第３磁性層１３２の磁化の変化に完全に連動して変化しなくてもよい。磁化のトランスデュースの際に、若干の損失（ロス）が生ずる。
The magnetization of the second
図２７に表した第２磁化自由層の場合には、第３磁性層１３２の体積は、第２磁性層１２２の体積よりも大きい。言い換えれば、第２磁性層１２２の体積は、第３磁性層１３２の体積よりも小さい。そのため、図２６に表した第１磁化自由層の場合と比較して、第２磁性層１２２の磁化は、より容易に、第３磁性層１３２の磁化に連動して変化する。これにより、磁化のトランスデュースの際の損失を最小限に抑えることができる。
In the case of the second magnetization free layer shown in FIG. 27, the volume of the third
より高い圧力感度を得る上では、第２磁化自由層の構造は、第１磁化自由層の構造よりも好ましい。 In order to obtain higher pressure sensitivity, the structure of the second magnetization free layer is preferable to the structure of the first magnetization free layer.
図２８は、本実施形態に係る第１ハードバイアス層の構成を例示する模式的斜視図である。
以下の図２８〜図３２では、本実施形態に係る圧力センサ３１０が第３積層体１０ｃを含む場合を例に挙げて、本実施形態について説明する。以下の図２８〜図３２に関する説明は、本実施形態に係る圧力センサ３１０が第１積層体１０ａ、第２積層体１０ｂ及び第４積層体１０ｄ〜第１６積層体１０ｐのいずれかを含む場合に適用され得る。
FIG. 28 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the first hard bias layer according to this embodiment.
In the following FIGS. 28 to 32, the present embodiment will be described by taking as an example a case where the
図２８に表した圧力センサは、第１ハードバイアス層３０ａを含む。第１ハードバイアス層３０ａは、第１ハードバイアス３１と、第２ハードバイアス３２と、第３ハードバイアス３３と、第４ハードバイアス３４と、を含む。第１ハードバイアス３１は、第１領域７５の上に設けられる。第２ハードバイアス３２は、第１領域７５の上に設けられる。第３ハードバイアス３３は、第２領域７７の上に設けられる。第４ハードバイアス３４は、第２領域７７の上に設けられる。
The pressure sensor shown in FIG. 28 includes a first
積層方向と交差する方向（この例ではＹ軸方向）において、第１ハードバイアス３１と第２ハードバイアス３２との間に、第２磁性層１２および第４磁性層１４が設けられる。積層方向と交差する方向（この例ではＹ軸方向）において、第３ハードバイアス３３と第４ハードバイアス３４との間に、第３磁性層１３および第５磁性層１５が設けられる。
The second
この例では、第１ハードバイアス３１は、第３ハードバイアス３３と連続している。例えば、第３ハードバイアス３３は、第１ハードバイアス３１と一体のハードバイアスとして形成される。この場合、第１ハードバイアス３１は、１つのハードバイアスのうちの第１ハードバイアス部分Ｐ１１であって、第１領域７５の上に設けられる第１ハードバイアス部分Ｐ１１である。この場合、第３ハードバイアス３３は、１つのハードバイアスのうちの第３ハードバイアス部分Ｐ１３であって、第２領域７７の上に設けられる第３ハードバイアス部分Ｐ１３である。
あるいは、第１ハードバイアス３１は、第３ハードバイアス３３と別体のハードバイアスとして形成されていてもよい。この場合、第３ハードバイアス３３は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第１ハードバイアス３１と接する。
In this example, the first
Alternatively, the first
この例では、第２ハードバイアス３２は、第４ハードバイアス３４と連続している。例えば、第４ハードバイアス３４は、第２ハードバイアス３２と一体のハードバイアスとして形成される。この場合、第２ハードバイアス３２は、１つのハードバイアスのうちの第２ハードバイアス部分Ｐ１２であって、第１領域７５の上に設けられる第２ハードバイアス部分Ｐ１２である。この場合、第４ハードバイアス３４は、１つのハードバイアスのうちの第４ハードバイアス部分Ｐ１４であって、第２領域７７の上に設けられる第４ハードバイアス部分Ｐ１４である。
あるいは、第２ハードバイアス３２は、第４ハードバイアス３４と別体のハードバイアスとして形成されていてもよい。この場合、第４ハードバイアス３４は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第２ハードバイアス３２と接する。
In this example, the second
Alternatively, the second
第１ハードバイアス３１の磁化は、一方向に向けられている。第２ハードバイアス３２の磁化は、一方向に向けられている。第３ハードバイアス３３の磁化は、一方向に向けられている。第４ハードバイアス３４の磁化は、一方向に向けられている。この例では、第１ハードバイアス３１〜第４ハードバイアス３４のそれぞれの磁化は、ダイアフラム７４の円周方向と同じ方向に向けられている。
The magnetization of the first
第１ハードバイアス３１は、第１ハードバイアス３１自身の磁化により、第２磁性層１２〜第５磁性層１５の少なくともいずれかの磁化を任意の方向に向かせる。第２ハードバイアス３２は、第２ハードバイアス３２自身の磁化により、第２磁性層１２〜第５磁性層１５の少なくともいずれかの磁化を任意の方向に向かせる。第３ハードバイアス３３は、第３ハードバイアス３３自身の磁化により、第２磁性層１２〜第５磁性層１５の少なくともいずれかの磁化を任意の方向に向かせる。第４ハードバイアス３４は、第４ハードバイアス３４自身の磁化により、第２磁性層１２〜第５磁性層１５の少なくともいずれかの磁化を任意の方向に向かせる。
The first
これにより、圧力がダイアフラム７４に印加されていない状態において、第２磁性層１２〜第５磁性層１５のそれぞれの磁化を任意の方向に向かせることができる。第２磁性層１２〜第５磁性層１５のそれぞれの磁化を第１ハードバイアス層３０ａによりバイアスすることで、第２磁性層１２〜第５磁性層１５のそれぞれの内部の磁区の発生を抑制し、再現性のよい圧力−電気抵抗特性を得ることができる。
Thereby, in the state where the pressure is not applied to the
第１ハードバイアス３１には、例えば、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＰｔ等の磁気異方性が比較的高い硬質強磁性材料が用いられる。第１ハードバイアス３１には、硬質強磁性材料以外にも、ＦｅＣｏやＦｅなどの軟磁性材料を反強磁性層と積層して交換結合により一方向に磁化を揃えたものを用いてもよい。第１ハードバイアス３１の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば約５ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。第２ハードバイアス３２〜第４ハードバイアス３４のそれぞれには、第１ハードバイアス３１の材料と同様の材料を用いられる。第２ハードバイアス３２〜第４ハードバイアス３４のそれぞれの厚さは、第１ハードバイアス３１の厚さと同程度である。
For the first
図２９は、本実施形態に係る第２ハードバイアス層の構成を例示する模式的斜視図である。
図２９に表した圧力センサは、第２ハードバイアス層３０ｂを含む。第２ハードバイアス層３０ｂは、第１ハードバイアス３１と、第２ハードバイアス３２と、第３ハードバイアス３３と、第４ハードバイアス３４と、を含む。第１ハードバイアス３１は、第１領域７５の上に設けられる。第２ハードバイアス３２は、第１領域７５の上に設けられる。第３ハードバイアス３３は、第２領域７７の上に設けられる。第４ハードバイアス３４は、第２領域７７の上に設けられる。
FIG. 29 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the second hard bias layer according to this embodiment.
The pressure sensor shown in FIG. 29 includes a second
この例では、第１ハードバイアス３１は、第３ハードバイアス３３と別体のハードバイアスとして形成されている。第３ハードバイアス３３は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第１ハードバイアス３１と離間して設けられる。第２ハードバイアス３２は、第４ハードバイアス３４と別体のハードバイアスとして形成されている。第４ハードバイアス３４は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第２ハードバイアス３２と離間して設けられる。
その他の第２ハードバイアス層３０ｂの構造は、第１ハードバイアス層３０ａの構造と同様である。
In this example, the first
The other structures of the second
この例では、第５磁性層１５の材料や形状などに合わせたより適正なハードバイアスを選択して使い分けることができる。この例では、第４磁性層１４の材料や形状などに合わせたより適正なハードバイアスを選択して使い分けることができる。例えば、第５磁性層１５の厚さが第４磁性層１４の厚さよりも厚い場合には、第３ハードバイアス３３の磁気膜厚を第１ハードバイアス３１の磁気膜厚および第２ハードバイアス３２の磁気膜厚のそれぞれよりも大きくする。あるいは、第４ハードバイアス３４の磁気膜厚を第１ハードバイアス３１の磁気膜厚および第２ハードバイアス３２の磁気膜厚のそれぞれよりも大きくする。あるいは、第３磁性層１３の厚さと第５磁性層１５の厚さとの和が、第２磁性層１２の厚さと第４磁性層１４の厚さとの和よりも厚い場合には、第３ハードバイアス３３の磁気膜厚を第１ハードバイアス３１の磁気膜厚および第２ハードバイアス３２の磁気膜厚のそれぞれよりも大きくする。あるいは、第４ハードバイアス３４の磁気膜厚を第１ハードバイアス３１の磁気膜厚および第２ハードバイアス３２の磁気膜厚のそれぞれよりも大きくする。第３ハードバイアス３３の磁界は、第１ハードバイアス３１の磁界および第２ハードバイアス３２の磁界のそれぞれよりも大きくなる。第４ハードバイアス３４の磁界は、第１ハードバイアス３１の磁界および第２ハードバイアス３２の磁界のそれぞれよりも大きくなる。これにより、第２磁性層１２〜第５磁性層１５のそれぞれに対してより適正なバイアス磁界を加えることができる。
In this example, a more appropriate hard bias can be selected and used in accordance with the material and shape of the fifth
図３０は、本実施形態に係る第３ハードバイアス層の構成を例示する模式的斜視図である。
図３０に表した圧力センサは、第３ハードバイアス層３０ｃを含む。第３ハードバイアス層３０ｃは、第３ハードバイアス３３と、第４ハードバイアス３４と、を含む。つまり、第３ハードバイアス層３０ｃには、第１ハードバイアス層３０ａと比較して、第１ハードバイアス３１および第２ハードバイアス３２が設けられていない。
その他の第３ハードバイアス層３０ｃの構造は、第１ハードバイアス層３０ａの構造と同様である。
FIG. 30 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the third hard bias layer according to this embodiment.
The pressure sensor shown in FIG. 30 includes a third
Other structures of the third
この例では、第３ハードバイアス層３０ｃから第３磁性層１３へ磁界を加える。この例では、第３ハードバイアス層３０ｃから第５の磁性層１５へ磁界を加える。第２磁性層１２は、第３磁性層１３と磁気的に結合している。そのため、第２磁性層１２のバイアスポイントおよび第４磁性層１４のバイアスポイントを制御することができる。
In this example, a magnetic field is applied from the third
図３１は、本実施形態に係る第４ハードバイアス層の構成を例示する模式的斜視図である。
図３１に表した圧力センサは、第４ハードバイアス層３０ｄを含む。第４ハードバイアス層３０ｄは、第１ハードバイアス３１と、第２ハードバイアス３２と、を含む。つまり、第４ハードバイアス層３０ｄには、第１ハードバイアス層３０ａと比較して、第３ハードバイアス３３および第４ハードバイアス３４が設けられていない。
その他の第４ハードバイアス層３０ｄの構造は、第１ハードバイアス層３０ａの構造と同様である。
FIG. 31 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the fourth hard bias layer according to this embodiment.
The pressure sensor shown in FIG. 31 includes a fourth
Other structures of the fourth
この例では、第４ハードバイアス層３０ｄから第２磁性層１２へ磁界を加える。この例では、第４ハードバイアス層３０ｄから第４の磁性層１４へ磁界を加える。第３磁性層１３は、第２磁性層１２と磁気的に結合している。そのため、第３磁性層１３のバイアスポイントおよび第５磁性層１５のバイアスポイントを制御することができる。
In this example, a magnetic field is applied from the fourth
図３２は、本実施形態に係る第５ハードバイアス層の構成を例示する模式的斜視図である。
図３２に表した圧力センサは、第５ハードバイアス層３０ｅを含む。第５ハードバイアス層３０ｅの構造は、磁化の方向を除き、第１ハードバイアス層３０ａの構造と同様である。この例では、第１ハードバイアス３１〜第４ハードバイアス３４のそれぞれの磁化は、ダイアフラム７４の円周方向から傾いた方向（例えば４５°方向）に向けられている。
FIG. 32 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the fifth hard bias layer according to this embodiment.
The pressure sensor illustrated in FIG. 32 includes a fifth
図２８および図３２に表したように、第１ハードバイアス３１〜第４ハードバイアス３４のそれぞれの磁化の方向は、任意である。第１ハードバイアス３１〜第４ハードバイアス３４のそれぞれの磁化の方向は、例えば、５ｋＯｅ（エルステッド：Ｏｅ）の磁界を第１ハードバイアス３１〜第４ハードバイアス３４のそれぞれに加えて着磁することで決定する。
As shown in FIGS. 28 and 32, the magnetization directions of the first
着磁の際に加える磁界は、第１ハードバイアス３１〜第４ハードバイアス３４のそれぞれに用いられる硬質強磁性材料の保磁力よりも大きい値とする。第１ハードバイアス３１〜第４ハードバイアス３４のそれぞれに、軟磁性材料と反強磁性層との積層体を用いる場合には、磁界中熱処理を行う。例えば、第１ハードバイアス３１〜第４ハードバイアス３４のそれぞれに、ＦｅＣｏとＩｒＭｎとの積層体を用いる場合には、２９０℃の温度で１時間の磁界中熱処理を行う。これにより、ＦｅＣｏの磁化を一方向に向けることができる。
The magnetic field applied at the time of magnetization is set to a value larger than the coercive force of the hard ferromagnetic material used for each of the first
（第２の実施形態）
図３３（ａ）および図３３（ｂ）は、第２の実施形態に係る圧力センサの構成を例示する模式図である。
図３３（ａ）は、模式的平面図である。図３３（ｂ）は、図３３（ａ）に表したＢ１−Ｂ２線断面図である。図３３（ａ）および図３３（ｂ）では、図を見易くするために、一部の層の図示を省略している。
(Second Embodiment)
FIG. 33A and FIG. 33B are schematic views illustrating the configuration of the pressure sensor according to the second embodiment.
FIG. 33A is a schematic plan view. FIG. 33B is a cross-sectional view taken along line B1-B2 shown in FIG. In FIG. 33 (a) and FIG. 33 (b), in order to make the drawing easy to see, some layers are not shown.
図３３（ａ）および図３３（ｂ）に表したように、本実施形態に係る圧力センサ３１１は、基板７０と、第１電極５１と、第２電極５２と、絶縁体５５と、積層体１１０と、を含む。基板７０は、第１の実施形態に関して説明した基板７０と同様である。第１電極５１は、第１の実施形態に関して説明した第１電極５１と同様である。第２電極５２は、第１の実施形態に関して説明した第２電極５２と同様である。絶縁体５５は、第１の実施形態に関して説明した絶縁体５５と同様である。
As shown in FIGS. 33A and 33B, the
積層体１１０の一部は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。積層体１１０の他部は、第２領域７７の上に設けられる。積層体１１０は、第２領域（ダイアフラム７４）に発生する歪に応じて電気抵抗が変化する歪検知素子として機能する。
A part of the
図３４（ａ）および図３４（ｂ）は、第２の実施形態に係る圧力センサの一部の構成を例示する模式図である。
図３４（ａ）は、第２の実施形態に係る圧力センサの一部の構成を例示する模式的斜視図である。図３４（ｂ）は、第２の実施形態に係る圧力センサに設けられる積層体の構成を例示する模式的平面図である。
FIG. 34A and FIG. 34B are schematic views illustrating the configuration of a part of the pressure sensor according to the second embodiment.
FIG. 34A is a schematic perspective view illustrating the configuration of a part of the pressure sensor according to the second embodiment. FIG. 34B is a schematic plan view illustrating the configuration of the stacked body provided in the pressure sensor according to the second embodiment.
積層体１１０は、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、スペーサ層２５と、を含む。第１磁性層１１は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。第２磁性層１２は、第１電極５１と第１磁性層１１との間、及び、第１磁性層１１と第２電極５２との間のいずれかに設けられる。第２磁性層１２の磁化の方向は、可変である。スペーサ層２５は、第１電極５１から第２電極５２へ向かう積層方向において、第１磁性層１１と第２磁性層１２との間に設けられる。
The
この例では、積層体１１０は、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、第３磁性層１３と、スペーサ層２５と、第１下地層２６１と、第２下地層２６２と、ピニング層２７と、第１キャップ層２８と、第２キャップ層２９と、を含む。第１磁性層１１は、第１参照層１１ａと、磁気結合層１１ｂと、第２参照層１１ｃと、を含む。但し、第１磁性層１１は、１層の参照層から形成されていてもよい。
In this example, the
この例の第１領域７５の上において、第１下地層２６１は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。第１下地層２６１と第２電極５２との間に、第２磁性層１２が設けられる。第２磁性層１２と第２電極５２との間に、スペーサ層２５が設けられる。スペーサ層２５と第２電極５２との間に、第１参照層１１ａが設けられる。第１参照層１１ａと第２電極５２との間に、磁気結合層１１ｂが設けられる。磁気結合層１１ｂと第２電極５２との間に、第２参照層１１ｃが設けられる。第２参照層１１ｃと第２電極５２との間に、ピニング層２７が設けられる。ピニング層２７と第２電極５２との間に、第１キャップ層２８が設けられる。
On the
この例の第２領域７７の上において、第２キャップ層２９が設けられる。ダイアフラム７４と第２キャップ層２９との間に、第２下地層２６２が設けられる。第２下地層２６２と第２キャップ層２９との間に、第３磁性層１３が設けられる。
On the
この例では、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と別体の磁性層として形成されている。第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第２磁性層１２と離間して設けられる。第２下地層２６２は、第１下地層２６１と別体の下地層として形成される。第２下地層２６２は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第１下地層２６１と離間して設けられる。
あるいは、第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第２磁性層１２と接してもよい。第２下地層２６２は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第１下地層２６１と接してもよい。
In this example, the third
Alternatively, the third
いずれの場合でも、積層方向と交差する方向（この例では、Ｘ軸方向）において、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と重なる部分を含む。言い換えれば、第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２と離間していない。
以下では、第３磁性層１３が、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第２磁性層１２と離間して設けられる場合について説明する。以下では、第２下地層２６２が、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第１下地層２６１と離間して設けられる場合について説明する。
In any case, the third
Below, the case where the 3rd
その他の積層体１１０の構造は、第１の実施形態に係る積層体１０の構造と同様である。つまり、その他の各層の配置および機能などは、第１の実施形態に係る積層体１０に関して説明した各層の配置および機能などとそれぞれ同様である。
Other structures of the
以下、本実施形態に係る圧力センサの動作の例について説明する。
図３５（ａ）および図３５（ｂ）は、本実施形態に係る圧力センサの動作を例示する模式図である。
図３６（ａ）および図３６（ｂ）は、本実施形態に係る圧力センサの動作を例示する模式図である。
図３５（ａ）は、外部圧力が加えられていない状態の圧力センサを例示する模式的平面図である。図３５（ｂ）は、外部圧力が加えられていない状態の磁化方向を例示する模式的斜視図である。
図３６（ａ）は、ダイアフラムの裏面（下面）から外部圧力を加えた状態の圧力センサを例示する模式的平面図である。図３６（ｂ）は、ダイアフラムの裏面（下面）から外部圧力を加えた状態の磁化方向を例示する模式的斜視図である。
Hereinafter, an example of the operation of the pressure sensor according to the present embodiment will be described.
FIG. 35A and FIG. 35B are schematic views illustrating the operation of the pressure sensor according to this embodiment.
FIG. 36A and FIG. 36B are schematic views illustrating the operation of the pressure sensor according to this embodiment.
FIG. 35A is a schematic plan view illustrating the pressure sensor in a state where no external pressure is applied. FIG. 35B is a schematic perspective view illustrating the magnetization direction in a state where no external pressure is applied.
FIG. 36A is a schematic plan view illustrating the pressure sensor in a state where external pressure is applied from the back surface (lower surface) of the diaphragm. FIG. 36B is a schematic perspective view illustrating the magnetization direction in a state where external pressure is applied from the back surface (lower surface) of the diaphragm.
図４（ａ）および図４（ｂ）に関して説明したように、ダイアフラム７４のエッジ部では、ダイアフラム７４の表面に半径方向に圧縮の歪が発生する。
この際、第３磁性層１３に圧縮歪が発生する。そのため、第３磁性層１３が正の磁歪定数を有する強磁性体で形成されている場合には、第３磁性層１３の磁化は圧縮の歪が加わった方向との角度が増大するように「逆磁歪効果」が働く。そのため、図３６（ｂ）に表した矢印Ａ４のように、第３磁性層の磁化Ｍ３と、第１磁性層の磁化Ｍ１と、の間の相対角度は、ダイアフラム７４が撓んでいない状態における１８０°から変化する。
As described with reference to FIGS. 4A and 4B, at the edge portion of the
At this time, compressive strain is generated in the third
一方、第２磁性層１２に歪は発生しない。ここで、図３６（ｂ）に表したように、第２磁性層１２には、第３磁性層１３からの漏洩磁界Ｍ３２が加わる。そのため、第２磁性層１２の磁化Ｍ２は、第３磁性層１３の磁化Ｍ３の変化に連動して変化する。言い換えれば、第２磁性層１２の磁化Ｍ２の方向は、第３磁性層１３の磁化Ｍ３の方向に応じて変化する。すなわち、歪が発生する第２領域７７の上に設けられた第３磁性層１３の磁化Ｍ３の変化を、第１領域７５の上に設けられた第２磁性層１２の磁化Ｍ２に伝達（トランスデュース）することができる。
On the other hand, no distortion occurs in the second
第２領域７７の上の第３磁性層１３と、第１領域７５の上の第２磁性層１２と、との間における歪による物理量変化のトランスデュースは、シリコン（Ｓｉ）ピエゾ抵抗変化素子では存在しない。このトランスデュースは、磁性膜を用いた歪検知素子における現象である。歪の発生しない第１領域７５においても、外部圧力による第２磁性層の磁化Ｍ２の変化を引き起こすことができる。これにより、外部圧力に対する電気抵抗の変化を得ることができる。
In the silicon (Si) piezoresistive variable element, the transduction of the physical quantity change due to strain between the third
その他の圧力センサ３１１の動作は、図３（ａ）〜図７に関して説明した圧力センサ３１０の動作と同様である。
Other operations of the
以下、本実施形態に係る積層体の構成の例について、図面を参照して説明する。
図３７は、第１７積層体の構成を例示する模式的断面図である。
第１７積層体１１０ａの構造は、磁化自由層が磁化固定層よりも下に形成されたトップ型のスピンバルブ構造である。
Hereinafter, an example of the configuration of the laminate according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 37 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the seventeenth stack.
The structure of the seventeenth
第１７積層体１１０ａは、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、第３磁性層１３と、スペーサ層２５と、第１下地層２６１と、第２下地層２６２と、ピニング層２７と、第１キャップ層２８と、第２キャップ層２９と、を含む。第１磁性層１１は、第１参照層１１ａと、磁気結合層１１ｂと、第２参照層１１ｃと、を含む。
The seventeenth
第１領域７５の上において、第１下地層２６１は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。第１下地層２６１と第２電極５２との間に、第２磁性層１２が設けられる。第２磁性層１２と第２電極５２との間に、スペーサ層２５が設けられる。スペーサ層２５と第２電極５２との間に、第１参照層１１ａが設けられる。第１参照層１１ａと第２電極５２との間に、磁気結合層１１ｂが設けられる。磁気結合層１１ｂと第２電極５２との間に、第２参照層１１ｃが設けられる。第２参照層１１ｃと第２電極５２との間に、ピニング層２７が設けられる。ピニング層２７と第２電極５２との間に、第１キャップ層２８が設けられる。
On the
第２領域７７の上において、第２キャップ層２９が設けられる。ダイアフラム７４と第２キャップ層２９との間に、第２下地層２６２が設けられる。第２下地層２６２と第２キャップ層２９との間に、第３磁性層１３が設けられる。
A
第３磁性層１３は、第２磁性層１２と別体の磁性層として形成されている。第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において第２磁性層１２と離間して設けられる。第２下地層２６２は、第１下地層２６１と別体の下地層として形成される。第２下地層２６２は、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において第１下地層２６１と離間して設けられる。
あるいは、第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第２磁性層１２と接してもよい。第２下地層２６２は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第１下地層２６１と接してもよい。
The third
Alternatively, the third
いずれの場合でも、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と重なる部分を含む。言い換えれば、第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２と離間していない。第３磁性層１３の磁歪定数の絶対値は、第２磁性層１２の磁歪定数の絶対値よりも大きいことが好ましい。
In any case, the third
第１７積層体１１０ａは、例えば以下の構成を有する。
支持基板７１には、シリコンが用いられる。
第１電極５１には、タンタル（Ｔａ）／銅（Ｃｕ）／タンタル（Ｔａ）が用いられる。銅の下に形成されるタンタルの厚さは、１０ｎｍである。銅の厚さは、２００ｎｍである。銅の上に形成されるタンタルの厚さは、３０ｎｍである。
第１下地層２６１には、５ｎｍの厚さのＴａ層が用いられる。
第２磁性層１２には、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
スペーサ層２５には、１．５ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。
第１参照層１１ａには、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
磁気結合層１１ｂには、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。
第２参照層１１ｃには、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。
ピニング層２７には、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。
第１キャップ層２８には、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。Ｔａ層の厚さは、１ｎｍである。Ｒｕ層の厚さは、５ｎｍである。
第２電極５２には、タンタル（Ｔａ）／銅（Ｃｕ）／タンタル（Ｔａ）が用いられる。銅の下に形成されるタンタルの厚さは、１０ｎｍである。銅の厚さは、２００ｎｍである。銅の上に形成されるタンタルの厚さは、３０ｎｍである。
第２下地層２６２には、Ｔａ／Ｃｕが用いられる。Ｔａの厚さは、１ｎｍである。Ｃｕの厚さは、２ｎｍである。
第３磁性層１３には、１０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。
第２キャップ層２９には、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。Ｔａの厚さは、２ｎｍである。Ｒｕの厚さは、５ｎｍである。
For example, the seventeenth
Silicon is used for the
Tantalum (Ta) / copper (Cu) / tantalum (Ta) is used for the
A Ta layer having a thickness of 5 nm is used for the
As the second
As the
As the
A Ru layer having a thickness of 0.9 nm is used for the
For the
For the pinning
Ta / Ru is used for the
Tantalum (Ta) / copper (Cu) / tantalum (Ta) is used for the
Ta / Cu is used for the
The third
Ta / Ru is used for the
第１電極５１には、第１積層体１０ａに関して説明した第１電極５１の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２電極５２には、第１積層体１０ａに関して説明した第２電極５２の構造および材料をそれぞれ用いることができる。
For the
第１下地層２６１には、第１積層体１０ａに関して説明した下地層２６の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２下地層２６２には、第１積層体１０ａに関して説明した下地層２６の構造および材料をそれぞれ用いることができる。
For the
第１下地層２６１には、例えば、第１バッファ層（図示せず）と第１シード層（図示せず）との積層構造が用いられる。第１バッファ層には、例えば、５ｎｍの厚さのＴａ層が用いられる。
第２下地層２６２には、第２バッファ層（図示せず）と第２シード層（図示せず）との積層構造が用いられる。第２バッファ層には、例えば、１ｎｍの厚さのＴａ層が用いられる。
For the
For the
第２磁性層１２は、磁化自由層である。第３磁性層１３は、磁化自由層である。第２磁性層１２および第３磁性層１３には、強磁性体材料がそれぞれ用いられる。
The second
第３磁性層１３は、歪の発生するダイアフラム７４の上で「逆磁歪効果」により、歪による磁化の変化を得る。第３磁性層１３は、歪に対する磁化の応答性に寄与する。そのため、第３磁性層１３には、より高い磁歪を有する強磁性材料を用いることが望ましい。
The third
第２磁性層１２は、スペーサ層２５と接して設けられ、「磁気抵抗効果」により磁化の応答に対する電気抵抗の変化率に寄与する。そのため、第２磁性層１２には、より高い磁気抵抗効果を発現する強磁性材料を用いることが望ましい。より高い磁歪を有する強磁性材料は、より高い磁気抵抗効果を発現する強磁性材料とは必ずしも一致しない。そのため、それぞれの層に適切な材料を用いる。第３磁性層１３には、第２磁性層１２の磁歪定数の絶対値よりも大きい絶対値の磁歪定数を有する強磁性体を用いることが望ましい。
The second
第３磁性層１３には、第１積層体１０ａに関して説明した第３磁性層１３の構造および材料をそれぞれ用いることができる。
For the third
第２磁性層１２として、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。具体的には、第２磁性層１２として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金（ｘ＝０％〜１００％、ｙ＝０％〜３０％）が用いられる。第２磁性層１２として（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いた場合には、例えば、第１７積層体１１０ａのサイズが小さくなった場合においても結晶粒に起因した素子間のバラツキを抑えることができる。第２磁性層１２として（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いた場合には、第２参照層１１ｃをより平坦な膜にすることができる。このため、第２参照層１１ｃ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。そのため、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、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ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。（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ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（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ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。
As the second
第２磁性層１２として、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金以外に、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いてもよい。
As the second
第２磁性層１２の厚さがより厚いと、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、第２磁性層１２の厚さは薄いほうが好ましい。ＭＲ変化率と固定磁界との間には、第２磁性層１２の厚さにおいてトレードオフの関係が存在する。第２磁性層１２としてＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金を用いる場合には、第２磁性層１２の厚さは、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。第２磁性層１２の厚さは、２．０ｎｍ以上４ｎｍ以下がより好ましい。
When the thickness of the second
第２磁性層１２には、上述した材料の他に、ｆｃｃ構造のＣｏ９０Ｆｅ１０合金又はｈｃｐ構造のＣｏ若しくはＣｏ合金を用いてもよい。第２磁性層１２として、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。第２磁性層１２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。第２磁性層１２として、ｂｃｃ構造のＦｅＣｏ合金材料、５０％以上のコバルト組成を含むＣｏ合金、または、５０％以上のＮｉ組成の材料を用いることで、例えば、より大きなＭＲ変化率が得られる。第２磁性層１２として、Ｃｏ２ＭｎＧｅ、Ｃｏ２ＦｅＧｅ、Ｃｏ２ＭｎＳｉ、Ｃｏ２ＦｅＳｉ、Ｃｏ２ＭｎＡｌ、Ｃｏ２ＦｅＡｌ、Ｃｏ２ＭｎＧａ０．５Ｇｅ０．５、Ｃｏ２ＦｅＧａ０．５Ｇｅ０．５などのホイスラー磁性合金層を用いることもできる。
For the second
スペーサ層２５には、第１積層体１０ａに関して説明したスペーサ層２５の構造および材料をそれぞれ用いることができる。
For the
第１参照層１１ａには、第１積層体１０ａに関して説明した第１参照層１１ａの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１参照層１１ａとして、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
For the
磁気結合層１１ｂには、第１積層体１０ａに関して説明した磁気結合層１１ｂの構造および材料をそれぞれ用いることができる。
The structure and material of the
第２参照層１１ｃには、第１積層体１０ａに関して説明した第２参照層１１ｃの構造および材料をそれぞれ用いることができる。
For the
ピニング層２７には、第１積層体１０ａに関して説明したピニング層２７の構造および材料をそれぞれ用いることができる。
For the pinning
第１キャップ層２８には、第１積層体１０ａに関して説明した第１キャップ層２８の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２キャップ層２９には、第１積層体１０ａに関して説明した第１キャップ層２８の構造および材料をそれぞれ用いることができる。
The structure and material of the
図３８は、第１８積層体の構成を例示する模式的断面図である。
第１８積層体１１０ｂの構造は、磁化自由層が磁化固定層よりも上に形成されたボトム型のスピンバルブ構造である。
FIG. 38 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the eighteenth stack.
The structure of the eighteenth
第１８積層体１１０ｂは、第１磁性層１１と、第２磁性層１２と、第３磁性層１３と、スペーサ層２５と、第１下地層２６１と、第２下地層２６２と、ピニング層２７と、第１キャップ層２８と、第２キャップ層２９と、を含む。第１磁性層１１は、第１参照層１１ａと、磁気結合層１１ｂと、第２参照層１１ｃと、を含む。
The eighteenth
第１領域７５において、第１下地層２６１は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。第１下地層２６１と第２電極５２との間に、ピニング層２７が設けられる。ピニング層２７と第２電極５２との間に、第２参照層１１ｃが設けられる。第２参照層１１ｃと第２電極５２との間に、磁気結合層１１ｂが設けられる。磁気結合層１１ｂと第２電極５２との間に、第１参照層１１ａが設けられる。第１参照層１１ａと第２電極５２との間に、スペーサ層２５が設けられる。スペーサ層２５と第２電極５２との間に、第２磁性層１２が設けられる。第２磁性層１２と第２電極５２との間に、第１キャップ層２８が設けられる。
In the
第１下地層２６１、ピニング層２７、第１磁性層１１及びスペーサ層２５は、第１領域７５に埋設される。
The
第２領域７７の上において、第２キャップ層２９が設けられる。ダイアフラム７４と第２キャップ層２９との間に、第２下地層２６２が設けられる。第２下地層２６２と第２キャップ層２９との間に、第３磁性層１３が設けられる。
A
第３磁性層１３は、第２磁性層１２と別体の磁性層として形成されている。第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において第２磁性層１２と離間して設けられる。第２下地層２６２は、第１下地層２６１と別体の下地層として形成される。第２下地層２６２は、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において第１下地層２６１と離間して設けられる。
あるいは、第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第２磁性層１２と接してもよい。第２下地層２６２は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第１下地層２６１と接してもよい。
The third
Alternatively, the third
いずれの場合でも、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と重なる部分を含む。言い換えれば、第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２と離間していない。第３磁性層１３の磁歪定数の絶対値は、第２磁性層１２の磁歪定数の絶対値よりも大きいことが好ましい。
In any case, the third
第１下地層２６１には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１下地層２６１の構造および材料をそれぞれ用いることができる。ピニング層２７には、第１７積層体１１０ａに関して説明したピニング層２７の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２参照層１１ｃには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２参照層１１ｃの構造および材料をそれぞれ用いることができる。磁気結合層１１ｂには、第１７積層体１１０ａに関して説明した磁気結合層１１ｂの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１参照層１１ａには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１参照層１１ａの構造および材料をそれぞれ用いることができる。スペーサ層２５には、第１７積層体１１０ａに関して説明したスペーサ層２５の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２磁性層１２には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２磁性層１２の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１キャップ層２８には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１キャップ層２８の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２下地層２６２には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２下地層２６２の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第３磁性層１３には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第３磁性層１３の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２キャップ層２９には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２キャップ層２９の構造および材料をそれぞれ用いることができる。
For the
図３９は、第１９積層体の構成を例示する模式的断面図である。
第１９積層体１１０ｃの構造は、磁化自由層が磁化固定層よりも上に形成されたボトム型のスピンバルブ構造である。
FIG. 39 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the nineteenth stack.
The structure of the nineteenth
図３８に表した第１８積層体１１０ｂと比較して、図３９に表した第１９積層体１１０ｃでは、第１下地層２６１、ピニング層２７及び第１磁性層１１は、第１領域７５の上に設けられる。その他の各層の構成は、第１８積層体１１０ｂの各層の構成とそれぞれ同様である。
Compared to the eighteenth
第１下地層２６１には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１下地層２６１の構造および材料をそれぞれ用いることができる。ピニング層２７には、第１７積層体１１０ａに関して説明したピニング層２７の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２参照層１１ｃには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２参照層１１ｃの構造および材料をそれぞれ用いることができる。磁気結合層１１ｂには、第１７積層体１１０ａに関して説明した磁気結合層１１ｂの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１参照層１１ａには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１参照層１１ａの構造および材料をそれぞれ用いることができる。スペーサ層２５には、第１７積層体１１０ａに関して説明したスペーサ層２５の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２磁性層１２には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２磁性層１２の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１キャップ層２８には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１キャップ層２８の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２下地層２６２には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２下地層２６２の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第３磁性層１３には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第３磁性層１３の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２キャップ層２９には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２キャップ層２９の構造および材料をそれぞれ用いることができる。
For the
積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と重なる部分を含む。言い換えれば、第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２と離間していない。第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２の位置（高さ）と同じ位置（高さ）に設けられることが望ましい。
The third
第２下地層２６２として、例えば、Ｔａ／Ｃｕが用いられる。Ｔａの厚さは、１０ｎｍである。Ｃｕの厚さは、１０ｎｍである。第３磁性層１３として、例えば、２０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。第２キャップ層２９として、例えば、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。Ｔａの厚さは、２ｎｍである。Ｒｕの厚さは、５ｎｍである。
For example, Ta / Cu is used as the
図４０は、第２０積層体の構成を例示する模式的断面図である。
第２０積層体１１０ｄの構造は、磁化自由層の上下に磁化固定層が形成されたデュアル型のスピンバルブ構造である。積層体の構造がデュアル型のスピンバルブ構造である場合において、例えば、スペーサ層にトンネル絶縁層を用いると、絶縁層が２層となる。第２０積層体１１０ｄに定電圧を加えた場合において、絶縁層１層あたりに加わる電圧は、１層で形成された絶縁層に加わる電圧よりも低くなる。そのため、より高い電圧において、より高い磁気抵抗効果が得られる。より高い電圧において、より高い素子通電信頼性が得られる。
FIG. 40 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the twentieth stacked body.
The structure of the twentieth
第２０積層体１１０ｄは、第１積層部の第１磁性層１１１と、第２積層部の第１磁性層１１２と、第２磁性層１２と、第３磁性層１３と、第１スペーサ層２５１と、第２スペーサ層２５２と、第１下地層２６１と、第２下地層２６２と、第１ピニング層２７１と、第２ピニング層２７２と、第１キャップ層２８と、第２キャップ層２９と、を含む。第１積層部の第１磁性層１１１は、第１積層部の第１参照層１１１ａと、第１積層部の磁気結合層１１１ｂと、第１積層部の第２参照層１１１ｃと、を含む。第２積層部の第１磁性層１１２は、第２積層部の第１参照層１１２ａと、第２積層部の磁気結合層１１２ｂと、第２積層部の第２参照層１１２ｃと、を含む。
The twentieth
第１領域７５において、第１下地層２６１は、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられる。第１下地層２６１と第２電極５２との間に、第１ピニング層２７１が設けられる。第１ピニング層２７１と第２電極５２との間に、第１積層部の第２参照層１１１ｃが設けられる。第１積層部の第２参照層１１１ｃと第２電極５２との間に、第１積層部の磁気結合層１１１ｂが設けられる。第１積層部の磁気結合層１１１ｂと第２電極５２との間に、第１積層部の第１参照層１１１ａが設けられる。第１積層部の第１参照層１１１ａと第２電極５２との間に、第１スペーサ層２５１が設けられる。第１スペーサ層２５１と第２電極５２との間に、第２磁性層１２が設けられる。第２磁性層１２と第２電極５２との間に、第２スペーサ層２５２が設けられる。第２スペーサ層２５２と第２電極５２との間に、第２積層部の第１参照層１１２ａが設けられる。第２積層部の第１参照層１１２ａと第２電極５２との間に、第２積層部の磁気結合層１１２ｂが設けられる。第２積層部の磁気結合層１１２ｂと第２電極５２との間に、第２積層部の第２参照層１１２ｃが設けられる。第２積層部の第２参照層１１２ｃと第２電極５２との間に、第２ピニング層２７２が設けられる。第２ピニング層２７２と第２電極５２との間に、第１キャップ層２８が設けられる。
In the
第１下地層２６１、第１ピニング層２７１、第１積層部の第１磁性層１１１及び第１スペーサ層２５１は、第１領域７５に埋設される。
The
第２領域７７の上において、第２キャップ層２９が設けられる。ダイアフラム７４と第２キャップ層２９との間に、第２下地層２６２が設けられる。第２下地層２６２と第２キャップ層２９との間に、第３磁性層１３が設けられる。
A
第３磁性層１３は、第２磁性層１２と別体の磁性層として形成されている。第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において第２磁性層１２と離間して設けられる。第２下地層２６２は、第１下地層２６１と別体の下地層として形成される。第２下地層２６２は、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において第１下地層２６１と離間して設けられる。
あるいは、第３磁性層１３は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第２磁性層１２と接してもよい。第２下地層２６２は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第１下地層２６１と接してもよい。
The third
Alternatively, the third
いずれの場合でも、積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と重なる部分を含む。言い換えれば、第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２と離間していない。第３磁性層１３の磁歪定数の絶対値は、第２磁性層１２の磁歪定数の絶対値よりも大きいことが好ましい。
In any case, the third
第１下地層２６１には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１下地層２６１の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１ピニング層２７１には、第１７積層体１１０ａに関して説明したピニング層２７の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１積層部の第２参照層１１１ｃには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２参照層１１ｃの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１積層部の磁気結合層１１１ｂには、第１７積層体１１０ａに関して説明した磁気結合層１１ｂの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１積層部の第１参照層１１１ａには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１参照層１１ａの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１スペーサ層２５１には、第１７積層体１１０ａに関して説明したスペーサ層２５の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２磁性層１２には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２磁性層１２の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２スペーサ層２５２には、第１７積層体１１０ａに関して説明したスペーサ層２５の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２積層部の第１参照層１１２ａには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１参照層１１ａの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２積層部の磁気結合層１１２ｂには、第１７積層体１１０ａに関して説明した磁気結合層１１ｂの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２積層部の第２参照層１１２ｃには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２参照層１１ｃの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２ピニング層２７２には、第１７積層体１１０ａに関して説明したピニング層２７の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１キャップ層２８には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１キャップ層２８の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２下地層２６２には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２下地層２６２の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第３磁性層１３には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第３磁性層１３の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２キャップ層２９には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２キャップ層２９の構造および材料をそれぞれ用いることができる。
For the
図４１は、第２１積層体の構成を例示する模式的断面図である。
第２１積層体１１０ｅの構造は、磁化自由層の上下に磁化固定層が形成されたデュアル型のスピンバルブ構造である。
FIG. 41 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the twenty-first stacked body.
The structure of the twenty-first
図４０に表した第２０積層体１１０ｄと比較して、図４１に表した第２１積層体１１０ｅでは、第１下地層２６１、第１ピニング層２７１、第１積層部の第１磁性層１１１及び第１スペーサ層２５１は、第１領域７５の上に設けられる。その他の各層の構成は、第２０積層体１１０ｄの各層の構成とそれぞれ同様である。
Compared to the twentieth
第１下地層２６１には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１下地層２６１の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１ピニング層２７１には、第１７積層体１１０ａに関して説明したピニング層２７の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１積層部の第２参照層１１１ｃには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２参照層１１ｃの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１積層部の磁気結合層１１１ｂには、第１７積層体１１０ａに関して説明した磁気結合層１１ｂの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１積層部の第１参照層１１１ａには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１参照層１１ａの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１スペーサ層２５１には、第１７積層体１１０ａに関して説明したスペーサ層２５の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２磁性層１２には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２磁性層１２の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２スペーサ層２５２には、第１７積層体１１０ａに関して説明したスペーサ層２５の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２積層部の第１参照層１１２ａには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１参照層１１ａの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２積層部の磁気結合層１１２ｂには、第１７積層体１１０ａに関して説明した磁気結合層１１ｂの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２積層部の第２参照層１１２ｃには、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２参照層１１ｃの構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２ピニング層２７２には、第１７積層体１１０ａに関して説明したピニング層２７の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第１キャップ層２８には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第１キャップ層２８の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２下地層２６２には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２下地層２６２の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第３磁性層１３には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第３磁性層１３の構造および材料をそれぞれ用いることができる。第２キャップ層２９には、第１７積層体１１０ａに関して説明した第２キャップ層２９の構造および材料をそれぞれ用いることができる。
For the
積層方向と交差する方向（Ｘ軸方向）において、第３磁性層１３は、第２磁性層１２と重なる部分を含む。言い換えれば、第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２と離間していない。第３磁性層１３は、積層方向において第２磁性層１２の位置（高さ）と同じ位置（高さ）に設けられることが望ましい。
The third
第２下地層２６２として、例えば、Ｔａ／Ｃｕが用いられる。Ｔａの厚さは、１０ｎｍである。Ｃｕの厚さは、１０ｎｍである。第３磁性層１３として、例えば、２０ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｇａ２０層が用いられる。第２キャップ層２９として、例えば、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。Ｔａの厚さは、２ｎｍである。Ｒｕの厚さは、５ｎｍである。
For example, Ta / Cu is used as the
図４２は、本実施形態に係る第３磁化自由層の構成を例示する模式的斜視図である。
図４３は、本実施形態に係る第４磁化自由層の構成を例示する模式的斜視図である。
図４２および図４３では、第１７積層体１１０ａを例に挙げて、本実施形態について説明する。以下の第１７積層体１１０ａに関する説明は、第１８積層体１１０ｂ、第１９積層体１１０ｃ、第２０積層体１１０ｄ及び第２１積層体１１０ｅに適用され得る。
FIG. 42 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the third magnetization free layer according to this embodiment.
FIG. 43 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the fourth magnetization free layer according to this embodiment.
42 and 43, this embodiment will be described using the seventeenth
図４２に示すように、第３磁化自由層は、第２磁性層１２３と、第３磁性層１３３と、を含む。第２磁性層１２３および第３磁性層１３３は、正方体または直方体の形状を有することができる。
As shown in FIG. 42, the third magnetization free layer includes a second
図４３に示すように、第４磁化自由層は、第３磁性層１３４と、第２磁性層１２４と、を含む。第３磁性層１３４の体積は、第２磁性層１２４の体積よりも大きくてもよい。
図４３に示すように、積層方向と直交する平面への第３磁性層１３４の投影面積は、積層方向と直交する平面への第２磁性層１２４の投影面積よりも大きくてもよい。
図４３に示すように、第３磁性層１３４の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、第２磁性層１２４の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）よりも厚くてもよい。
As shown in FIG. 43, the fourth magnetization free layer includes a third
As shown in FIG. 43, the projected area of the third
As shown in FIG. 43, the thickness (length in the Z-axis direction) of the third
第１７積層体１１０ｅにおいて、ダイアフラム７４の歪により磁化の変化が起きる磁化自由層は、第２領域７７の上に形成される磁化自由層（第３磁性層１３３または第３磁性層１３４）である。第２磁性層１２３には、第３磁性層１３３からの漏洩磁界が加わる。第２磁性層１２４には、第３磁性層１３４からの漏洩磁界が加わる。そのため、第２磁性層１２３の磁化は、第３磁性層１３３の磁化の変化に連動して変化する。言い換えれば、第２磁性層１２３の磁化の方向は、第３磁性層１３３の磁化の方向に応じて変化する。第２磁性層１２４の磁化は、第３磁性層１３４の磁化の変化に連動して変化する。言い換えれば、第２磁性層１２４の磁化の方向は、第３磁性層１３４の磁化の方向に応じて変化する。
In the seventeenth
但し、第２磁性層１２３の磁化は、第３磁性層１３３の磁化の変化に完全に連動して変化するわけではない。第２磁性層１２４の磁化は、第３磁性層１３４の磁化の変化に完全に連動して変化するわけではない。磁化のトランスデュースの際に、若干の損失（ロス）が生ずる。
However, the magnetization of the second
図４３に表した第４磁化自由層の場合には、第３磁性層１３４の体積は、第２磁性層１２４の体積よりも大きい。言い換えれば、第２磁性層１２４の体積は、第３磁性層１３４の体積よりも小さい。そのため、図４２に表した第３磁化自由層の場合と比較して、第２磁性層１２４の磁化は、より容易に、第３磁性層１３４の磁化に連動して変化する。これにより、磁化のトランスデュースの際の損失を最小限に抑えることができる。
In the case of the fourth magnetization free layer shown in FIG. 43, the volume of the third
より高い圧力感度を得る上では、第４磁化自由層の構造は、第３磁化自由層の構造よりも好ましい。 In order to obtain higher pressure sensitivity, the structure of the fourth magnetization free layer is preferable to the structure of the third magnetization free layer.
図４４は、本実施形態に係る第６ハードバイアス層の構成を例示する模式的斜視図である。
以下の図４４〜図４８では、本実施形態に係る圧力センサ３１１が第１７積層体１１０ａを含む場合を例に挙げて、本実施形態について説明する。以下の図４４〜図４８に関する説明は、本実施形態に係る圧力センサ３１１が第１８積層体１１０ｂ〜第２１積層体１１０ｅのいずれかを含む場合に適用され得る。
FIG. 44 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the sixth hard bias layer according to this embodiment.
44 to 48 below, the present embodiment will be described by taking as an example the case where the
図４４に表した圧力センサは、第６ハードバイアス層３０ｆを含む。第６ハードバイアス層３０ｆは、第５ハードバイアス３５と、第６ハードバイアス３６と、第７ハードバイアス３７と、第８ハードバイアス３８と、を含む。第５ハードバイアス３５は、第１領域７５の上に設けられる。第６ハードバイアス３６は、第１領域７５の上に設けられる。第７ハードバイアス３７は、第２領域７７の上に設けられる。第８ハードバイアス３８は、第２領域７７の上に設けられる。
The pressure sensor illustrated in FIG. 44 includes a sixth
積層方向と交差する方向（この例ではＹ軸方向）において、第５ハードバイアス３５と第６ハードバイアス３６との間に、第２磁性層１２が設けられる。積層方向と交差する方向（この例ではＹ軸方向）において、第７ハードバイアス３７と第８ハードバイアス３８との間に、第３磁性層１３が設けられる。
The second
この例では、第５ハードバイアス３５は、第７ハードバイアス３７と連続している。例えば、第７ハードバイアス３７は、第５ハードバイアス３５と一体のハードバイアスとして形成される。この場合、第５ハードバイアス３５は、１つのハードバイアスのうちの第５ハードバイアス部分Ｐ１５であって、第１領域７５の上に設けられる第５ハードバイアス部分Ｐ１５である。この場合、第７ハードバイアス３７は、１つのハードバイアスのうちの第７ハードバイアス部分Ｐ１７であって、第２領域７７の上に設けられる第７ハードバイアス部分Ｐ１７である。
あるいは、第５ハードバイアス３５は、第７ハードバイアス３７と別体のハードバイアスとして形成されていてもよい。この場合、第７ハードバイアス３７は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第５ハードバイアス３５と接する。
In this example, the fifth
Alternatively, the fifth
この例では、第６ハードバイアス３６は、第８ハードバイアス３８と連続している。例えば、第８ハードバイアス３８は、第６ハードバイアス３６と一体のハードバイアスとして形成される。この場合、第６ハードバイアス３６は、１つのハードバイアスのうちの第６ハードバイアス部分Ｐ１６であって、第１領域７５の上に設けられる第６ハードバイアス部分Ｐ１６である。この場合、第８ハードバイアス３８は、１つのハードバイアスのうちの第８ハードバイアス部分Ｐ１８であって、第２領域７７の上に設けられる第８ハードバイアス部分Ｐ１８である。
あるいは、第６ハードバイアス３６は、第８ハードバイアス３８と別体のハードバイアスとして形成されていてもよい。この場合、第８ハードバイアス３８は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第６ハードバイアス３６と接する。
In this example, the sixth
Alternatively, the sixth
第５ハードバイアス３５の磁化は、一方向に向けられている。第６ハードバイアス３６の磁化は、一方向に向けられている。第７ハードバイアス３７の磁化は、一方向に向けられている。第８ハードバイアス３８の磁化は、一方向に向けられている。この例では、第５ハードバイアス３５〜第８ハードバイアス３８のそれぞれの磁化は、ダイアフラム７４の円周方向と同じ方向に向けられている。
The magnetization of the fifth
第５ハードバイアス３５は、第５ハードバイアス３５自身の磁化により、第２磁性層１２および第３磁性層１３の少なくともいずれかの磁化を任意の方向に向かせる。第６ハードバイアス３６は、第６ハードバイアス３６自身の磁化により、第２磁性層１２および第３磁性層１３の少なくともいずれかの磁化を任意の方向に向かせる。第７ハードバイアス３７は、第７ハードバイアス３７自身の磁化により、第２磁性層１２および第３磁性層１３の少なくともいずれかの磁化を任意の方向に向かせる。第８ハードバイアス３８は、第８ハードバイアス３８自身の磁化により、第２磁性層１２および第３磁性層１３の少なくともいずれかの磁化を任意の方向に向かせる。
The fifth
これにより、圧力がダイアフラム７４に印加されていない状態において、第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれの磁化を任意の方向に向かせることができる。第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれの磁化を第６ハードバイアス層３０ｆによりバイアスすることで、第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれの内部の磁区の発生を抑制し、再現性のよい圧力−電気抵抗特性を得ることができる。
Thereby, in the state where the pressure is not applied to the
第５ハードバイアス３５には、例えば、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＰｔ等の磁気異方性が比較的高い硬質強磁性材料が用いられる。第５ハードバイアス３５には、硬質強磁性材料以外にも、ＦｅＣｏやＦｅなどの軟磁性材料を反強磁性層と積層して交換結合により一方向に磁化を揃えたものが用いられる。第５ハードバイアス３５の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば約５ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。第６ハードバイアス３６〜第８ハードバイアス３８のそれぞれには、第５ハードバイアス３５の材料と同様の材料が用いられる。第６ハードバイアス３６〜第８ハードバイアス３８のそれぞれの厚さは、第５ハードバイアス３５の厚さと同程度である。
For the fifth
図４５は、本実施形態に係る第７ハードバイアス層の構成を例示する模式的斜視図である。
図４５に表した圧力センサは、第７ハードバイアス層３０ｇを含む。第７ハードバイアス層３０ｇは、第５ハードバイアス３５と、第６ハードバイアス３６と、第７ハードバイアス３７と、第８ハードバイアス３８と、を含む。第５ハードバイアス３５は、第１領域７５の上に設けられる。第６ハードバイアス３６は、第１領域７５の上に設けられる。第７ハードバイアス３７は、第２領域７７の上に設けられる。第８ハードバイアス３８は、第２領域７７の上に設けられる。
FIG. 45 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the seventh hard bias layer according to this embodiment.
The pressure sensor shown in FIG. 45 includes a seventh
この例では、第５ハードバイアス３５は、第７ハードバイアス３７と別体のハードバイアスとして形成されている。第７ハードバイアス３７は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第５ハードバイアス３５と離間して設けられる。第６ハードバイアス３６は、第８ハードバイアス３８と別体のハードバイアスとして形成されている。第８ハードバイアス３８は、積層方向と交差する方向（この例ではＸ軸方向）において第６ハードバイアス３６と離間して設けられる。
その他の第７ハードバイアス層３０ｇの構造は、第６ハードバイアス層３０ｆの構造と同様である。
In this example, the fifth
The structure of the other seventh
この例では、第３磁性層１３の材料や形状などに合わせたより適正なハードバイアスを選択して使い分けることができる。この例では、第２磁性層１２の材料や形状などに合わせたより適正なハードバイアスを選択して使い分けることができる。例えば、第３磁性層１３の厚さが第２磁性層１２の厚さよりも厚い場合には、第７ハードバイアス３７の磁気膜厚を第５ハードバイアス３５の磁気膜厚および第６ハードバイアス３６の磁気膜厚よりも大きくする。あるいは、第８ハードバイアス３８の磁気膜厚を第５ハードバイアス３５の磁気膜厚および第６ハードバイアス３６の磁気膜厚よりも大きくする。第７ハードバイアス３７の磁界は、第５ハードバイアス３５の磁界および第６ハードバイアス３６の磁界よりも大きくなる。第８ハードバイアス３８の磁界は、第５ハードバイアス３５の磁界および第６ハードバイアス３６の磁界よりも大きくなる。これにより、第２磁性層１２および第３磁性層１３のそれぞれに対してより適正なバイアス磁界を加えることができる。
In this example, a more appropriate hard bias can be selected and used in accordance with the material and shape of the third
図４６は、本実施形態に係る第８ハードバイアス層の構成を例示する模式的斜視図である。
図４６に表した圧力センサは、第８ハードバイアス層３０ｈを含む。第８ハードバイアス層３０ｈは、第７ハードバイアス３７と、第８ハードバイアス３８と、を含む。つまり、第８ハードバイアス層３０ｈには、第６ハードバイアス層３０ｆと比較して、第５ハードバイアス３５および第６ハードバイアス３６が設けられていない。
その他の第８ハードバイアス層３０ｈの構造は、第６ハードバイアス層３０ｆの構造と同様である。
FIG. 46 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the eighth hard bias layer according to this embodiment.
The pressure sensor shown in FIG. 46 includes an eighth
The other structure of the eighth
この例では、第８ハードバイアス層３０ｈから第３磁性層１３へ磁界を加える。この例では、第２磁性層１２には、第３磁性層１３からの漏洩磁界が加わる。そのため、第２磁性層１２のバイアスポイントを制御することができる。
In this example, a magnetic field is applied from the eighth
図４７は、本実施形態に係る第９ハードバイアス層の構成を例示する模式的斜視図である。
図４７に表した圧力センサは、第９ハードバイアス層３０ｉを含む。第９ハードバイアス層３０ｉは、第５ハードバイアス３５と、第６ハードバイアス３６と、を含む。つまり、第９ハードバイアス層３０ｉには、第６ハードバイアス層３０ｆと比較して、第７ハードバイアス３７および第８ハードバイアス３８が設けられていない。
その他の第９ハードバイアス層３０ｉの構造は、第５ハードバイアス層３０ｆの構造と同様である。
FIG. 47 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the ninth hard bias layer according to this embodiment.
The pressure sensor illustrated in FIG. 47 includes a ninth
Other structures of the ninth
この例では、第９ハードバイアス層３０ｉから第２磁性層１２へ磁界を加える。この例では、第３磁性層１３には、第２磁性層１２からの漏洩磁界が加わる。そのため、第３磁性層１３のバイアスポイントを制御することができる。
In this example, a magnetic field is applied from the ninth
図４８は、本実施形態に係る第１０ハードバイアス層の構成を例示する模式的斜視図である。
図４８に表した圧力センサは、第１０ハードバイアス層３０ｊを含む。第１０ハードバイアス層３０ｊの構造は、磁化の方向を除き、第６ハードバイアス層３０ｆの構造と同様である。この例では、第５ハードバイアス３５〜第８ハードバイアス３８のそれぞれの磁化は、ダイアフラム７４の円周方向から傾いた方向（例えば４５°方向）に向けられている。
FIG. 48 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the tenth hard bias layer according to this embodiment.
The pressure sensor illustrated in FIG. 48 includes a tenth
図４４および図４８に表したように、第５ハードバイアス３５〜第８ハードバイアス３８のそれぞれの磁化の方向は、任意である。第５ハードバイアス３５〜第８ハードバイアス３８のそれぞれの磁化の方向は、例えば５ｋＯｅ（エルステッド：Ｏｅ）の磁界を第５ハードバイアス３５〜第８ハードバイアス３８のそれぞれに加えて着磁することで決定することができる。
As shown in FIGS. 44 and 48, the magnetization directions of the fifth
着磁の際に加える磁界は、第５ハードバイアス３５〜第８ハードバイアス３８のそれぞれに用いられる硬質強磁性材料の保磁力よりも大きい値とする。第５ハードバイアス３５〜第８ハードバイアス３８のそれぞれに、軟磁性材料と反強磁性層との積層体を用いる場合には、磁界中熱処理を行う。例えば、第５ハードバイアス３５〜第８ハードバイアス３８のそれぞれに、ＦｅＣｏとＩｒＭｎとの積層体を用いる場合には、２９０℃の温度で１時間の磁界中熱処理を行う。これにより、ＦｅＣｏの磁化を一方向に向けることができる。
The magnetic field applied at the time of magnetization is set to a value larger than the coercive force of the hard ferromagnetic material used for each of the fifth
（ダイアフラムの構造）
以下、本実施形態に係るダイアフラムの構造の例について説明する。
図４９（ａ）および図４９（ｂ）は、第１の実施形態および第２の実施形態に係る圧力センサの構成を例示する模式図である。
図４９（ａ）は、模式的平面図である。図４９（ｂ）は、図４９（ａ）に表したＣ１−Ｃ２線断面図である。図４９（ａ）および図４９（ｂ）では、図を見易くするために、一部の層の図示を省略している。
(Diaphragm structure)
Hereinafter, an example of the structure of the diaphragm according to the present embodiment will be described.
FIG. 49A and FIG. 49B are schematic views illustrating the configuration of the pressure sensor according to the first embodiment and the second embodiment.
FIG. 49A is a schematic plan view. FIG. 49B is a cross-sectional view taken along line C1-C2 shown in FIG. 49 (a) and 49 (b), some layers are not shown for easy understanding of the drawing.
図４９（ａ）および図４９（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る圧力センサ３１０および第２の実施形態に係る圧力センサ３１１のダイアフラム７４として、円形のダイアフラム７４が用いられる。
円形のダイアフラム７４の製造方法としては、まず、支持基板７１の上にダイアフラム膜７３を形成する。例えば、Ｓｉ基板上にＳｉＯｘ／Ｓｉの積層膜をスパッタにより形成する。他にも、ＳｉＯｘ単層やＳｉＮ単層、Ａｌなどの金属膜をダイアフラム膜７３として形成してもよい。また、ポリイミド、パリレンなどのフレキシブルプラスティック材料をダイアフラム膜７３として用いてもよい。基板の貼り合わせによってＳｉ基板上にＳｉＯ２／Ｓｉが形成されたＳＯＩ（Ｓｉ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板をダイアフラム膜７３として用いてもよい。
As shown in FIGS. 49 (a) and 49 (b), a
As a manufacturing method of the
以下、Ｓｉ基板上にＳｉＯｘ／Ｓｉの積層膜をダイアフラム膜７３として形成する場合を例に挙げて、本実施形態について説明する。また、ダイアフラム膜７３が形成された面を基板表面とする。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to an example in which a laminated film of SiOx / Si is formed as a
次に、基板表面のダイアフラム膜７３の上に積層体１０あるいは積層体１１０を形成する。積層体１０および積層体１１０の形成方法については、例えば、図２４に例示している。
Next, the
次に、ダイアフラム膜７３の裏面（下面）から表面（上面）へ向かって、基板の深堀加工を行うことにより、ダイアフラム膜７３のホール（ダイアフラム７４）を形成する。ダイアフラム膜７３のホールを形成するためのマスクとして、例えば両面アライナー露光装置を用いる。これにより、表面の積層体１０（あるいは積層体１１０）の位置に合わせて、レジストのホールパターンを裏面にパターニングする。
Next, a hole (diaphragm 74) of the
次に、Ｓｉ基板のエッチングを行う。エッチングの方法としては、例えばＲＩＥを用いたボッシュプロセスが用いられる。ボッシュプロセスでは、ＳＦ６ガスを用いたエッチング工程と、Ｃ４Ｆ８ガスを用いた堆積工程と、を繰り返す。これにより、支持基板７１の側壁のエッチングを抑えて、支持基板７１の深さ方向（Ｚ軸方向）に選択的にエッチングを行う。エッチングのエンドポイントとして、例えば、ＳｉＯｘ層が設けられるポイントを用いる。つまり、Ｓｉに対して選択比の大きいＳｉＯｘ層にてエッチングを止める。ここで、エッチングストッパ層として機能するＳｉＯｘ層は、そのままダイアフラム７４の一部として用いられてもよい。あるいは、ＳｉＯｘ層は、その後、無水フッ化水素およびアルコールなどの処理で除去されてもよい。
Next, the Si substrate is etched. As an etching method, for example, a Bosch process using RIE is used. In the Bosch process, an etching process using SF 6 gas and a deposition process using C 4 F 8 gas are repeated. Thereby, etching of the side wall of the
（第３の実施形態）
図５０（ａ）および図５０（ｂ）は、第３の実施形態に係る圧力センサの構成を例示する模式図である。
図５０（ａ）は、模式的平面図である。図５０（ｂ）は、図５０（ａ）に表したＤ１−Ｄ２線断面図である。図５０（ａ）および図５０（ｂ）では、図を見易くするために、一部の層の図示を省略している。
(Third embodiment)
FIG. 50A and FIG. 50B are schematic views illustrating the configuration of the pressure sensor according to the third embodiment.
FIG. 50A is a schematic plan view. FIG. 50B is a cross-sectional view taken along line D1-D2 shown in FIG. In FIG. 50 (a) and FIG. 50 (b), in order to make the drawing easy to see, some layers are not shown.
図５０（ａ）および図５０（ｂ）に示すように、第３の実施形態に係る圧力センサ３１２のダイアフラム７４ａとして、矩形のダイアフラム７４ａが用いられる。
As shown in FIGS. 50A and 50B, a
矩形のダイアフラム７４ａの製造方法としては、円形のダイアフラム７４の製造方法と同様の方法が用いられる。矩形のダイアフラム７４ａでは、Ｓｉ基板のエッチング工程において、エッチング溶液（例えば、ＫＯＨの水溶液）によるＳｉの異方性エッチングを行ってもよい。このようなエッチングを行った場合には、図５０（ｂ）に示すように、ホールパターンの構造は、Ｓｉ基板の結晶面に応じて傾斜した構造となる。
As a manufacturing method of the
（第４の実施形態）
図５１（ａ）および図５１（ｂ）は、第４の実施形態に係る圧力センサの構成を例示する模式図である。
図５１（ａ）は、模式的平面図である。図５１（ｂ）は、図５１（ａ）に表したＥ１−Ｅ２線断面図である。図５１（ａ）および図５１（ｂ）では、図を見易くするために、一部の層の図示を省略している。
(Fourth embodiment)
FIG. 51A and FIG. 51B are schematic views illustrating the configuration of a pressure sensor according to the fourth embodiment.
FIG. 51A is a schematic plan view. FIG. 51B is a cross-sectional view taken along line E1-E2 shown in FIG. In FIG. 51A and FIG. 51B, illustration of some layers is omitted in order to make the drawing easy to see.
図５１（ａ）および図５１（ｂ）に示すように、第４の実施形態に係る圧力センサ３１３の、圧力に対して撓む構造体７４ｂの構造として、片持ち梁構造を用いることができる。片持ち梁構造は、例えば、パターニングした犠牲層（図示せず）の上に片持ち梁を形成し、その後に、犠牲層を除去することにより、形成できる。
As shown in FIG. 51A and FIG. 51B, a cantilever structure can be used as the
（第５の実施形態）
図５２（ａ）および図５２（ｂ）は、第５の実施形態に係る圧力センサの構成を例示する模式図である。
図５２（ａ）は、模式的平面図である。図５２（ｂ）は、図５２（ａ）に表したＦ１−Ｆ２線断面図である。図５２（ａ）および図５２（ｂ）では、図を見易くするために、一部の層の図示を省略している。
(Fifth embodiment)
FIG. 52A and FIG. 52B are schematic views illustrating the configuration of a pressure sensor according to the fifth embodiment.
FIG. 52A is a schematic plan view. FIG. 52B is a cross-sectional view taken along line F1-F2 illustrated in FIG. In FIG. 52 (a) and FIG. 52 (b), some layers are not shown in order to make the drawing easy to see.
図５２（ａ）および図５２（ｂ）に示すように、第５の実施形態に係る圧力センサ３１４の、圧力に対して撓む構造体７４ｃの構造として、両持ち梁構造を用いることができる。
As shown in FIGS. 52 (a) and 52 (b), a double-supported beam structure can be used as the
（第６の実施形態）
図５３（ａ）および図５３（ｂ）は、第６の実施形態に係る圧力センサの構成を例示する模式図である。
図５３（ａ）は、模式的平面図である。図５３（ｂ）は、図５３（ａ）に表したＧ１−Ｇ２線断面図である。図５３（ａ）および図５３（ｂ）では、図を見易くするために、一部の層の図示を省略している。
(Sixth embodiment)
FIG. 53A and FIG. 53B are schematic views illustrating the configuration of a pressure sensor according to the sixth embodiment.
FIG. 53A is a schematic plan view. FIG. 53 (b) is a cross-sectional view taken along line G1-G2 shown in FIG. 53 (a). In FIG. 53 (a) and FIG. 53 (b), illustration of some layers is omitted for easy understanding of the drawing.
図５３（ａ）および図５３（ｂ）に示すように、圧力センサ３１５において、圧力に対して撓む構造体（ダイアフラム７４ｄ）として、梁７９が設けられたダイアフラム７４ｄを用いることができる。梁７９が設けられたダイアフラム７４ｄは、例えば、以下のように形成する。パターニングした犠牲層（図示せず）の上に、両持ち梁を形成し、その後に、犠牲層を除去する。これにより、梁７９が設けられたダイアフラム７４ｄを形成することができる。
As shown in FIGS. 53A and 53B, in the
以上、図４９（ａ）〜図５３（ｂ）を参照しつつ、本実施形態に係るダイアフラムの構造について説明した。本実施形態に係るダイアフラムの構造は、これに限定されない。実施形態においては、支持基板（圧力に対して撓まない部分：第１領域７５）の上に形成された磁化自由層（例えば第２磁性層１２）を含む積層体（例えば積層体１０または積層体１１０）と、ダイアフラム（圧力に対して撓む部分：第２領域７７）の上に形成された磁化自由層（例えば第３磁性層１３）と、が設けられる。圧力センサの、圧力に対して撓む部分の構造は、任意である。
The structure of the diaphragm according to the present embodiment has been described above with reference to FIGS. 49 (a) to 53 (b). The structure of the diaphragm according to the present embodiment is not limited to this. In the embodiment, a stacked body (for example, the
（圧力センサの回路構成）
以下、本実施形態に係る圧力センサの回路構成の例について説明する。
図５４（ａ）および図５４（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧力センサの構成を例示する模式図である。
図５４（ａ）は、模式的平面図である。図５４（ｂ）は、圧力センサの回路構成図である。
(Circuit configuration of pressure sensor)
Hereinafter, an example of the circuit configuration of the pressure sensor according to the present embodiment will be described.
FIG. 54A and FIG. 54B are schematic views illustrating the configuration of the pressure sensor according to the first embodiment.
FIG. 54A is a schematic plan view. FIG. 54B is a circuit configuration diagram of the pressure sensor.
ここでは、第１の実施形態に係る圧力センサ３１０の電気抵抗の取り出しについて説明する。第２の実施形態に係る圧力センサ３１１の電気抵抗の取り出しは、第１の実施形態に係る圧力センサ３１０の電気抵抗の取り出しと同様である。
Here, the extraction of the electrical resistance of the
第１の実施形態に係る圧力センサ３１０において、ダイアフラム７４の上（第２領域７７の上）に形成される積層体１０に２端子もしくは４端子で電圧端子および電流端子を取り付ける。これにより、定電圧もしくは定電流のバイアス下で、電気抵抗を測定することができる。
In the
図５４（ａ）に示すように、例えば、第１積層体ＭＲａは、第３積層体ＭＲｃと、積層方向に対して垂直な１つの方向（第１方向）に沿って並ぶ。第２積層体ＭＲｂは、第４積層体ＭＲｄと、積層方向に対して垂直で上記の第１方向に対して垂直な第２方向に沿って並ぶ。第１積層体ＭＲａと第３積層体ＭＲｃとを結ぶ線分は、第２積層体ＭＲｂと第４積層体ＭＲｄとを結ぶ線分と直交する。 As shown in FIG. 54A, for example, the first stacked body MRa is aligned with the third stacked body MRc along one direction (first direction) perpendicular to the stacking direction. The second stacked body MRb is aligned with the fourth stacked body MRd in a second direction perpendicular to the stacking direction and perpendicular to the first direction. The line connecting the first stacked body MRa and the third stacked body MRc is orthogonal to the line connecting the second stacked body MRb and the fourth stacked body MRd.
図５４（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る圧力センサ３１０では、ダイアフラム７４の上に形成された複数の積層体（第１〜第４積層体ＭＲａ、ＭＲｂ、ＭＲｃ、ＭＲｄ）により、ブリッジ回路が形成される。ダイアフラム７４の上の４箇所に配置された第１〜第４積層体ＭＲａ、ＭＲｂ、ＭＲｃ、ＭＲｄにより、図５４（ｂ）に示すようなホイートストンブリッジが形成される。
As shown in FIG. 54B, in the
圧力センサ３１０では、第１積層体ＭＲａ及び第３積層体ＭＲｃが配置される位置においてダイアフラム７４の上に発生する歪の方向は、第２積層体ＭＲｂ及び第４積層体ＭＲｄが配置される位置においてダイアフラム７４の上に発生する歪の方向に対して、９０°異なる。これを利用して、積層体の磁化自由層の初期の磁化の向きを適切に調整する。これにより、第１積層体ＭＲａ及び第３積層体ＭＲｃにおける、圧力に対する電気抵抗の変化の極性を、第２積層体ＭＲｂ及び第４積層体ＭＲｄにおける、圧力に対する電気抵抗の変化の極性と、逆にすることができる。逆極性の圧力-電気抵抗特性を有する積層体を組み合わせて図５４（ｂ）に表したようなホイートストンブリッジにより、最終的に得られる圧力感度を最大で４倍に増幅することが可能である。また、図５４（ｂ）に表したようなホイートストンブリッジにより、温度補償を行うことができる。これにより、ダイアフラム７４の外に設ける温度補償用の素子を省略できる。
In the
（第７の実施形態）
図５５は、第７の実施形態に係る音響マイクの構成を例示する模式的断面図である。
以下、本実施形態に係る音響マイク３２０が第１の実施形態に係る圧力センサ３１０を含む場合を例に挙げて、本実施形態について説明する。本実施形態に係る音響マイク３２０は、第１の実施形態〜第６の実施形態に係る圧力センサのいずれかまたはその変形の圧力センサを含む。
(Seventh embodiment)
FIG. 55 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of an acoustic microphone according to the seventh embodiment.
Hereinafter, the present embodiment will be described by taking as an example the case where the
本実施形態に係る音響マイク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。
The
第１の実施形態に係る圧力センサ３１０が、音響マイク３２０として応用される。音響マイク３２０は、音圧に対して感応する圧力センサである。そのため、高感度な圧力センサ３１０を、高感度な音響マイク３２０として用いることができる。図５５に示すように、圧力センサ３１０を音響マイク３２０として用いる場合には、圧力センサ３１０をプリント基板３２１の上に搭載し、電気信号ラインを取り出す。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。
The
第１の実施形態に係る圧力センサ３１０を用いることで、高感度な音響マイク３２０を提供することができる。
By using the
（第８の実施形態）
図５６（ａ）および図５６（ｂ）は、第８の実施形態に係る血圧センサの構成を例示する模式図である。
図５６（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５６（ｂ）は、図５６（ａ）に表したＨ１−Ｈ２線断面図である。
(Eighth embodiment)
FIG. 56A and FIG. 56B are schematic views illustrating the configuration of a blood pressure sensor according to the eighth embodiment.
FIG. 56A is a schematic plan view illustrating the skin over a human arterial blood vessel. FIG. 56 (b) is a cross-sectional view taken along line H1-H2 shown in FIG. 56 (a).
以下、本実施形態に係る血圧センサ３３０が第１の実施形態に係る圧力センサ３１０を含む場合を例に挙げて、本実施形態について説明する。本実施形態に係る血圧センサ３３０は、第１の実施形態〜第６の実施形態に係る圧力センサのいずれかまたはその変形の圧力センサを含む。
Hereinafter, the present embodiment will be described by taking as an example the case where the
第１の実施形態に係る圧力センサ３１０は、血圧センサ３３０として応用される。第１の実施形態に係る圧力センサ３１０を用いることで、小さいサイズの圧力センサで高感度な圧力センシングが可能となる。そのため、図５６（ｂ）に示すように、圧力センサ３１０を動脈血管１０１の上の皮膚１０３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。
The
（第９の実施形態）
図５７は、第９の実施形態に係るタッチパネルの構成を例示する模式図である。
以下、本実施形態に係るタッチパネル３４０が第１の実施形態に係る圧力センサ３１０を含む場合を例に挙げて、本実施形態について説明する。本実施形態に係るタッチパネル３４０は、第１の実施形態〜第６の実施形態に係る圧力センサのいずれかまたはその変形の圧力センサを含む。
(Ninth embodiment)
FIG. 57 is a schematic view illustrating the configuration of a touch panel according to the ninth embodiment.
Hereinafter, the present embodiment will be described by taking as an example a case where the
第１の実施形態に係る圧力センサ３１０は、タッチパネル３４０として用いられる。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およ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。
The
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。
For example, the
複数の第１配線３４６は、第１方向（この例ではＹ軸方向）に沿って並ぶ。複数の第１配線３４６のそれぞれは、第１方向と交差する第２方向（この例ではＸ軸方向）に沿って延びる。
The plurality of
複数の第２配線３４７は、第１方向と交差する第３方向（この例ではＸ軸方向）に沿って並ぶ。複数の第２配線３４７のそれぞれは、第３方向と交差する第４方向（この例ではＹ軸方向）に沿って延びる。
The plurality of
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つとなる。ここで、交差部は、第１配線３４６と第２配線３４７とが交差する位置の周辺の領域を含む。
Each of the plurality of
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。
One
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。
The
For example, the
第１の実施形態に係る圧力センサ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。
The
第１の実施形態〜第６の実施形態に係る圧力センサについては、上記に挙げたアプリケーション以外にも気圧センサやタイヤの空気圧センサなど、様々な圧力センサデバイスに用いることができる。 About the pressure sensor which concerns on 1st Embodiment-6th Embodiment, it can be used for various pressure sensor devices, such as an atmospheric pressure sensor and an air pressure sensor of a tire, besides the application mentioned above.
実施形態によれば、高感度の圧力センサ、音響マイク、血圧センサ及びタッチパネルを提供することができる。 According to the embodiment, a highly sensitive pressure sensor, an acoustic microphone, a blood pressure sensor, and a touch panel can be provided.
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、圧力センサに含まれる支持基板、エッチングストッパ層、ダイアフラム膜、電極、絶縁体、下地層、磁性層、スペーサ層、参照層、磁気結合層、ピニング層及びキャップ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。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, embodiments of the present invention are not limited to these specific examples. For example, specific elements of each element such as support substrate, etching stopper layer, diaphragm film, electrode, insulator, underlayer, magnetic layer, spacer layer, reference layer, magnetic coupling layer, pinning layer and cap layer included in the pressure sensor With respect to such configurations, those skilled in the art can appropriately select from the well-known ranges to implement the present invention in the same manner, and are included in the scope of the present invention as long as similar effects can be obtained.
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。 Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.
その他、本発明の実施の形態として上述した圧力センサ、音響マイク、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、音響マイク、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。 In addition, based on the pressure sensor, acoustic microphone, blood pressure sensor, and touch panel described above as the embodiments of the present invention, all pressure sensors, acoustic microphones, blood pressure sensors, and touch panels that can be implemented by those skilled in the art with appropriate design changes are also included. As long as the gist of the present invention is included, it belongs to the scope of the present invention.
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。 In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive of various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１０…積層体、 １０ａ〜１０ｐ…第１〜第１６積層体、 １１…第１磁性層、 １１ａ…第１参照層、 １１ａｆ…第１参照膜、 １１ｂ…磁気結合層、 １１ｂｆ…磁気結合膜、 １１ｃ…第２参照層、 １１ｃｆ…第２参照膜、 １２…第２磁性層、 １２ｆ…第２磁性膜、 １３…第３磁性層、 １３ｆ…第３磁性膜、 １４…第４磁性層、 １４ｆ…第４磁性膜、 １５…第５磁性層、 １５ｆ…第５磁性膜、 １６…第６磁性層、 ２４…キャップ層、 ２４ｆ…キャップ膜、 ２５…スペーサ層、 ２５ｆ…スペーサ膜、 ２６…下地層、 ２６ｆ…下地膜、 ２７…ピニング層、 ２７ｆ…ピニング膜、 ２８…第１キャップ層、 ２８ｆ…第１キャップ膜、 ２９…第２キャップ層、 ３０ａ〜３０ｊ…第１〜第１０ハードバイアス層、 ３１〜３８…第１〜第８ハードバイアス、 ５１…第１電極、 ５２…第２電極、 ５５…絶縁体、 ５５ｆ…絶縁膜、 ７０…基板、 ７１…支持基板、 ７２…エッチングストッパ層、 ７３…ダイアフラム膜、 ７３ａ…第１の部分、 ７３ｂ…第２の部分、 ７３ｆ…薄膜、 ７４…ダイアフラム、 ７４ａ…ダイアフラム、 ７４ｂ…構造体、 ７４ｃ…構造体、 ７４ｄ…ダイアフラム、 ７５…第１領域、 ７７…第２領域、 ７９…梁、 １０１…動脈血管、 １０３…皮膚、 １１０…積層体、 １１０ａ〜１１０ｅ…第１７〜第２１積層体、 １１１…第１積層部の第１磁性層、 １１１ａ…第１積層部の第１参照層、 １１１ｂ…第１積層部の磁気結合層、 １１１ｃ…第１積層部の第２参照層、 １１２…第２積層部の第１磁性層、 １１２ａ…第２積層部の第１参照層、 １１２ｂ…第２積層部の磁気結合層、 １１２ｃ…第２積層部の第２参照層、 １２１〜１２４…第２磁性層、 １３１〜１３４…第３磁性層、 １４１、１４２…第４磁性層、 １５１、１５２…第５磁性層、 ２５１…第１スペーサ層、 ２５２…第２スペーサ層、 ２６１…第１下地層、 ２６２…第２下地層、 ２７１…第１ピニング層、 ２７２…第２ピニング層、 ３１０〜３１５…圧力センサ、 ３１０ａ…一端、 ３１０ｂ…他端、 ３１０ｅ…検出要素、 ３２０…音響マイク、 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、 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配線用回路、 Ａ１〜Ａ４…矢印、 Ｍ１〜Ｍ３…磁化、 ＭＲａ〜ＭＲｄ…第１〜第４積層体、 Ｐ１…第１部分、 Ｐ１１〜Ｐ１８…第１〜第８ハードバイアス部分、 Ｐ２…第２部分、 Ｗ（ｒ）…撓み、 ｒ…中心からの距離、 εｒ（ｒ）、εｃ（ｒ）…歪み
DESCRIPTION OF
Claims (30)
前記第１領域に設けられた第１電極と、
前記第１電極の上に設けられた第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた第１磁性層と、
前記第１電極と前記第１磁性層との間及び前記第１磁性層と前記第２電極との間のいずれかに設けられ磁化の方向が可変の第２磁性層と、
前記第１電極から前記第２電極へ向かう積層方向において前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられたスペーサ層と、
前記第２領域の上において前記第２磁性層と連続して設けられ前記第２領域に発生する歪みに応じて磁化が変化する第３磁性層と、
を備え、
前記第２磁性層の磁化の方向は、前記第３磁性層の磁化の方向に応じて変化する、圧力センサ。 A substrate including a first region and a second region having a thickness smaller than the thickness of the first region;
A first electrode provided in the first region;
A second electrode provided on the first electrode;
A first magnetic layer provided between the first electrode and the second electrode;
A second magnetic layer provided between the first electrode and the first magnetic layer and between the first magnetic layer and the second electrode and having a variable magnetization direction;
A spacer layer provided between the first magnetic layer and the second magnetic layer in the stacking direction from the first electrode to the second electrode;
A third magnetic layer which is provided on the second region continuously with the second magnetic layer and whose magnetization changes according to strain generated in the second region;
With
The pressure sensor, wherein the direction of magnetization of the second magnetic layer changes according to the direction of magnetization of the third magnetic layer.
前記第１領域に設けられた第１電極と、
前記第１電極の上に設けられた第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた第１磁性層と、
前記第１電極と前記第１磁性層との間及び前記第１磁性層と前記第２電極との間のいずれかに設けられ磁化の方向が可変の第２磁性層と、
前記第１電極から前記第２電極へ向かう積層方向において前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられたスペーサ層と、
前記第２領域の上において前記積層方向と交差する方向において前記第２磁性層と離間して設けられ前記第２領域に発生する歪みに応じて磁化が変化する第３磁性層と、
を備え、
前記第２磁性層の磁化の方向は、前記第３磁性層の磁化の方向に応じて変化する、圧力センサ。 A substrate including a first region and a second region having a thickness smaller than the thickness of the first region;
A first electrode provided in the first region;
A second electrode provided on the first electrode;
A first magnetic layer provided between the first electrode and the second electrode;
A second magnetic layer provided between the first electrode and the first magnetic layer and between the first magnetic layer and the second electrode and having a variable magnetization direction;
A spacer layer provided between the first magnetic layer and the second magnetic layer in the stacking direction from the first electrode to the second electrode;
A third magnetic layer provided on the second region and spaced apart from the second magnetic layer in a direction intersecting the stacking direction, the magnetization of which changes according to the strain generated in the second region;
With
The pressure sensor, wherein the direction of magnetization of the second magnetic layer changes according to the direction of magnetization of the third magnetic layer.
前記第１領域の上に設けられた第２ハードバイアスと、
をさらに備え、
前記第２磁性層は、前記積層方向と交差する方向において前記第１ハードバイアスと前記第２ハードバイアスとの間に設けられた請求項１〜１０のいずれか１つに記載の圧力センサ。 A first hard bias provided on the first region;
A second hard bias provided on the first region;
Further comprising
The pressure sensor according to claim 1, wherein the second magnetic layer is provided between the first hard bias and the second hard bias in a direction crossing the stacking direction.
前記第２領域の上に設けられた第４ハードバイアスと、
をさらに備え、
前記第３磁性層は、前記積層方向と交差する方向において前記第３ハードバイアスと前記第４ハードバイアスとの間に設けられた請求項１〜１０のいずれか１つに記載の圧力センサ。 A third hard bias provided on the second region;
A fourth hard bias provided on the second region;
Further comprising
The pressure sensor according to claim 1, wherein the third magnetic layer is provided between the third hard bias and the fourth hard bias in a direction crossing the stacking direction.
前記第１領域の上に設けられた第２ハードバイアスと、
前記第２領域の上に設けられた第３ハードバイアスと、
前記第２領域の上に設けられた第４ハードバイアスと、
をさらに備え、
前記第２磁性層は、前記積層方向と交差する方向において前記第１ハードバイアスと前記第２ハードバイアスとの間に設けられ、
前記第３磁性層は、前記積層方向と交差する方向において前記第３ハードバイアスと前記第４ハードバイアスとの間に設けられた請求項１〜１０のいずれか１つに記載の圧力センサ。 A first hard bias provided on the first region;
A second hard bias provided on the first region;
A third hard bias provided on the second region;
A fourth hard bias provided on the second region;
Further comprising
The second magnetic layer is provided between the first hard bias and the second hard bias in a direction crossing the stacking direction;
The pressure sensor according to claim 1, wherein the third magnetic layer is provided between the third hard bias and the fourth hard bias in a direction crossing the stacking direction.
前記第１領域に設けられた第１電極と、
前記第１電極の上に設けられた第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた第１磁性層と、
第２磁性層と、
スペーサ層と、
を備え、
前記第２磁性層の第１部分は、前記第１電極と前記第１磁性層との間及び前記第１磁性層と前記第２電極との間のいずれかにあり、
前記第２磁性層の第２部分は、前記第２領域に設けられ、前記第２部分の磁化は、前記第２領域に発生する歪みに応じて変化し、
前記スペーサ層は、前記第１電極から前記第２電極へ向かう積層方向において前記第１磁性層と前記第１部分との間に設けられ、
前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗は、前記第２領域に発生する歪に応じて変化する、圧力センサ。 A substrate including a first region and a second region having a thickness smaller than the thickness of the first region;
A first electrode provided in the first region;
A second electrode provided on the first electrode;
A first magnetic layer provided between the first electrode and the second electrode;
A second magnetic layer;
A spacer layer;
With
The first portion of the second magnetic layer is located between the first electrode and the first magnetic layer and between the first magnetic layer and the second electrode;
The second portion of the second magnetic layer is provided in the second region, and the magnetization of the second portion changes according to the strain generated in the second region,
The spacer layer is provided between the first magnetic layer and the first portion in a stacking direction from the first electrode to the second electrode,
An electrical resistance between the first electrode and the second electrode is a pressure sensor that changes according to a strain generated in the second region.
前記第５磁性層と前記第２領域との間に前記第２部分が設けられた、請求項１４〜１６のいずれか１つに記載の圧力センサ。 A fifth magnetic layer having a variable magnetization direction;
The pressure sensor according to claim 14, wherein the second portion is provided between the fifth magnetic layer and the second region.
前記第１領域の上に設けられた第２ハードバイアスと、
をさらに備え、
前記第１部分は、前記積層方向と交差する方向において前記第１ハードバイアスと前記第２ハードバイアスとの間に設けられた請求項１４〜２２のいずれか１つに記載の圧力センサ。 A first hard bias provided on the first region;
A second hard bias provided on the first region;
Further comprising
The pressure sensor according to any one of claims 14 to 22, wherein the first portion is provided between the first hard bias and the second hard bias in a direction crossing the stacking direction.
前記第２領域の上に設けられた第４ハードバイアスと、
をさらに備え、
前記第２部分は、前記積層方向と交差する方向において前記第３ハードバイアスと前記第４ハードバイアスとの間に設けられた請求項１４〜２２のいずれか１つに記載の圧力センサ。 A third hard bias provided on the second region;
A fourth hard bias provided on the second region;
Further comprising
The pressure sensor according to any one of claims 14 to 22, wherein the second portion is provided between the third hard bias and the fourth hard bias in a direction crossing the stacking direction.
前記第１領域の上に設けられた第２ハードバイアスと、
前記第２領域の上に設けられた第３ハードバイアスと、
前記第２領域の上に設けられた第４ハードバイアスと、
をさらに備え、
前記第１部分は、前記積層方向と交差する方向において前記第１ハードバイアスと前記第２ハードバイアスとの間に設けられ、
前記第２部分は、前記積層方向と交差する方向において前記第３ハードバイアスと前記第４ハードバイアスとの間に設けられた請求項１４〜２２のいずれか１つに記載の圧力センサ。 A first hard bias provided on the first region;
A second hard bias provided on the first region;
A third hard bias provided on the second region;
A fourth hard bias provided on the second region;
Further comprising
The first portion is provided between the first hard bias and the second hard bias in a direction crossing the stacking direction,
The pressure sensor according to any one of claims 14 to 22, wherein the second portion is provided between the third hard bias and the fourth hard bias in a direction crossing the stacking direction.
前記第４ハードバイアスは、前記第２ハードバイアスと連続して設けられた請求項１３または２５に記載の圧力センサ。 The third hard bias is provided continuously with the first hard bias,
The pressure sensor according to claim 13 or 25, wherein the fourth hard bias is provided continuously with the second hard bias.
前記第４ハードバイアスは、前記積層方向と交差する方向において前記第２ハードバイアスと離間して設けられた請求項１３または２５に記載の圧力センサ。 The third hard bias is provided apart from the first hard bias in a direction intersecting the stacking direction,
The pressure sensor according to claim 13 or 25, wherein the fourth hard bias is provided apart from the second hard bias in a direction crossing the stacking direction.
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