TW201516387A - 應變感測元件，壓力感測器，麥克風，血壓感測器，及觸控面板 - Google Patents

應變感測元件，壓力感測器，麥克風，血壓感測器，及觸控面板 Download PDF

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TW201516387A
TW201516387A TW103125503A TW103125503A TW201516387A TW 201516387 A TW201516387 A TW 201516387A TW 103125503 A TW103125503 A TW 103125503A TW 103125503 A TW103125503 A TW 103125503A TW 201516387 A TW201516387 A TW 201516387A
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Shiori Kaji
Hideaki Fukuzawa
Yoshihiko Fuji
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Toshiba Kk
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Abstract

根據一實施態樣，一種設置於可變形基材上之應變感測元件包括：第一磁性層；第二磁性層；及中間層。該第二磁性層包括Fe1-yBy(0<y□0.3)。該第二磁性層之磁化作用根據該基材之變形而改變。該中間層係設置在該第一磁性層與該第二磁性層之間。

Description

應變感測元件，壓力感測器，麥克風，血壓感測器，及觸控面板 相關申請案之相互引用
本申請案係以2013年9月20日提出之日本專利申請案第2013-196081號為基礎並主張其優先權，該案係以全文引用之方式併入本文中。
本文描述之實施態樣大致關於應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、及觸控面板。
一種使用MEMS(微機電系統(Micro Electro Mechanical System))技術之壓力感測器包括例如壓阻改變型及靜電電容型。另一方面，已提出使用自旋技術之壓力感測器。在使用自旋技術之壓力感測器中，感測對應於應變之阻力改變。對應於應變之阻力改變的敏感度取決於例如自旋閥膜之材料。例如，在使用自旋技術之壓力感測 器等中所使用的應變感測元件中，需要加強敏感度。
通常，根據一實施態樣，一種設置於可變形基材上之應變感測元件包括：第一磁性層；第二磁性層；及中間層。該第二磁性層包括Fe1-yBy(0<y0.3)。該第二磁性層之磁化作用根據該基材之變形而改變。該中間層係設置在該第一磁性層與該第二磁性層之間。
以下，茲參考附圖說明本發明之實施態樣。
該等圖式為示意圖或概念圖；且不同部分介於厚度與寬度之間的關係及各部分之間的尺寸的比例等不一定與實際部分中相同。此外，即使相同部分，該等圖式之間所圖示的尺寸及/或比例會不同。
在本申請案之圖式及說明書中，與先前圖式中所述的組件相同者係標示為相似參考數字，且視需要省略其詳細說明。
第一實施態樣
圖1A至1C為圖示根據第一實施態樣之應變感測元件的示意圖。
圖1A為應變感測元件之示意透視圖。圖1B為應變感測元件之示意橫斷面圖。圖1C圖示使用應變感測元件之壓力感測器的示意橫斷面圖。圖1B中，為了容易說明，不顯示第一電極及第二電極。
如圖1A所示，根據該實施態樣之應變感測元件100包括第一磁性層10、第二磁性層20、及中間層30。在該實例中，應變感測元件100另外包括功能層40、第一電極E1、及第二電極E2。可不設置功能層40。
例如，可將從第一磁性層10至第二磁性層20之方向視為Z軸方向(堆疊方向)。與Z軸方向垂直之方向係視為X軸方向。與Z軸方向及X軸方向垂直之方向視為Y軸方向。
在該實例中，堆疊方向中之第二電極E2係與第一電極E1分開。該第一磁性層10係設置於該第一電極E1與該第二電極E2之間。該中間層30係設置在該第一磁性層10與該第二電極E2之間。該第二磁性層20係設置在該中間層30與該第二電極E2之間。該功能層40係設置在該第二磁性層20與該第二電極E2之間。該功能層40包括非磁性層或除了非磁性材料以外之任何材料。
該第一磁性層10及該第二磁性層20之位置可切換，且中間層30係置於其間。在此情況中，該功能層40係設置在該第二磁性層20與該第一電極E1之間。
例如，該第一磁性層10用作參考層。使用磁化固定層或磁化自由層作為參考層。如圖1A及圖1B所示，該第一磁性層10為磁化固定層。例如，該第一磁性層10包括例如合成釘扎結構(pinned structure)或單一釘扎結構。該實例中，該第一磁性層10包括合成釘扎結構。如下述，該第一磁性層10可為磁化自由層。
在圖1A及圖1B所圖示之實例中，該第一磁性層10包括第一磁化固定層11、第二磁化固定層12、及磁性耦合層13。該磁性耦合層13係設置在該第一磁化固定層11與該第二磁化固定層12之間。
該第二磁化固定層12包括例如CoxFe100-x合金(x為0原子%或更多及100原子%或更少)、NixFe100-x合金(x為0原子%或更多及100原子%或更少)，或其中非磁性元素係添加至該等合金的材料。例如，使用選自由Co、Fe及Ni所組成之群組的至少一者作為該第二磁化固定層12。可使用包括選自該等材料之至少一者的合金作為該第二磁化固定層12。該等第二磁化固定層12可包括例如(CoxFe100-x)100-yBy合金(x為0原子%或更多及100原子%或更少，且y為0原子%或更多及30原子%或更少)。
當該該第一磁性層10中使用單一釘扎結構時，可使用與上述第二磁化固定層12相同之材料作為該單一釘扎結構的磁化固定層中所使用之鐵磁層。
該磁性耦合層13造成在該第二磁化固定層12與該第一磁化固定層11之間發生反鐵磁耦合。例如，使用Ru作為磁性耦合層13。可使用除了Ru以外之材料作為該磁性耦合層13，只要該材料可導致該第一磁化固定層11與該第二磁化固定層12之間發生充分反鐵磁耦合即可。例如，使用厚度為0.9nm之Ru作為磁性耦合層13。如此，穩定地獲得高度可靠的耦合。
用於第一磁化固定層11中之磁性層直接有助於磁阻 效應(MR效應)。例如，使用Co-Fe-B合金作為第一磁化固定層11。尤其是，可使用(CoxFe100-x)100-yBy合金(x為0原子%或更多及100原子%或更少，且y為0原子%或更多及30原子%或更少)作為該第一磁化固定層11。
例如，可使用除了Co-Fe-B合金以外的Fe-Co合金作為該第一磁化固定層11。
該第一磁化固定層11可包括具有fcc結構之Co90Fe10合金、具有hcp結構之Co、或具有hcp結構之Co合金代替上述材料。可使用選自由Co、Fe及Ni所組成之群組的至少一者作為該第一磁化固定層11。可使用包括選自該等材料之至少一材料的合金作為該第一磁化固定層11。例如，藉由使用具有bcc結構之Fe-Co合金材料、包括50原子%或更多之鈷組成的Co合金、或具有50原子%或更多之Ni組成的材料(Ni合金)作為該第一磁化固定層11獲得較高MR改變比。
例如，可使用由Co2MnGe、Co2FeGe、Co2MnSi、Co2FeSi、Co2MnAl、Co2FeAl、Co2MnGa0.5Ge0.5、Co2FeGa0.5Ge0.5等所製成之Heusler磁性合金層作為該第一磁化固定層11。例如，可使用厚度為3nm之Co40Fe40B20層作為該第一磁化固定層11。
例如，該第二磁性層20用作磁化自由層。若對應變感測元件100施加應變，在應變感測元件100中發生應變，如此，改變該第二磁性層20之磁化。例如，該第二磁性層20之磁化的改變比該第一磁性層10之磁化的改變 更容易發生。如此，在該第一磁性層10之磁化與該第二磁性層20之磁化之間的相對角度改變。
該第二磁性層20可包括鐵磁材料。
在該實施態樣中，該第二磁性層20包括Fe1-yBy(0<y0.3)。整體該第二磁性層20可由Fe1-yBy(0<y0.3)形成。例如，可將Fe1-yBy(0<y0.3)提供在包括介於第二磁性層20與在該第二磁性層20中之中間層30之間的界面20s之區中。
該第二磁性層20可包括Fe1-yBy(0<y0.3)中一部分的Fe係經Co或Ni置換的材料，即，(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)。上述(FeaX1-a)1-yBy中，X為Co或Ni。即，該第二磁性層20可包括(FeaCo1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)或(FeaNi1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)。
整體該第二磁性層20可由(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)形成。即，整體該第二磁性層20可由(FeaCo1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)形成。或者，整體該第二磁性層20可由(FeaNi1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)形成。例如，可將(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)設置於包括該界面20s之區中。
該第二磁性層20可包括Fe1-yBy(0<y0.3)及(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)二者。在X為Co之情況下，較佳係(FeaCo1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)可設置於包括該界面20s之區中。
該第二磁性層20可包括Co40Fe40B20。在此種情況 下，將Co40Fe40B20設置於包括該界面20s之區中。
例如，該第二磁性層20包括Fe1-yBy(0<y0.3)及Co40Fe40B20二者。將Co40Fe40B20設置於包括該界面20s之區中。或者，該第二磁性層20可包括(FeaNi1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)及Co40Fe40B20二者。將Co40Fe40B20設置於包括該界面20s之區中。
該第二磁性層20包括非晶形部分。例如，Fe1-yBy(0<y0.3)包括非晶形狀態。例如，(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)包括非晶形狀態。
該第二磁性層20可包括非晶形部分及結晶部分。例如，該包括該界面20s之區包括結晶部分，及不包括該界面20s之區包括非晶形狀態。
該中間層30使例如介於該第一磁性層10與該第二磁性層20之磁性耦合不連續。該中間層30可包括例如金屬、絕緣體或半導體。例如，可使用Cu、Au、Ag等作為該金屬。在使用金屬作為該中間層30之情況中，該中間層30之厚度為例如約1nm或更多及約7nm或更少。例如，可使用氧化鎂(Mg-O等)、氧化鋁(Al2O3等)、氧化鈦(Ti-O等)、氧化鋅(Zn-O等)、氧化鎵(Ga-O)等作為該絕緣體或半導體。在使用絕緣體或半導體作為該中間層30之情況中，該中間層30之厚度為例如約0.6nm或更多及約2.5nm或更少。例如，可使用電流侷限路徑(CCP)間隔層用作該中間層30。在使用CCP間隔層作為該中間層30之情況中，例如，使用在氧化鋁(Al2O3) 之絕緣層中形成銅(Cu)金屬路徑的結構。例如，可使用厚度為1.5nm之MgO層作為該中間層30。
該功能層40可包括例如，氧化物、氮化物及氮氧化物之至少一者。該功能層40包括例如選自由以下所組成之第一群組的至少一者之氧化物：鎂(Mg)、鋁(Al)、矽(Si)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)、錫(Sn)、鎘(Cd)及鎵(Ga)，及選自該第一群組之至少一者的氮化物之至少一者。
該功能層40可包括例如選自由以下所組成之第二群組的至少一者之氧化物：鎂、鈦、釩、鋅、錫、鎘及鎵。該功能層40可包括例如，容易獲得低電阻之氧化鎂。較佳係該功能層40包括MgO。
第一電極E1及第二電極E2包括例如選自鋁(Al)、鋁銅合金(Al-Cu)、銅(Cu)、銀(Ag)及金(Au)之至少一者。藉由使用具有小電阻之材料作為第一電極E1及第二電極E2可使電流在該應變感測元件100中有效率地流動。該第一電極E1可包括非磁性材料。
例如，該第一電極E1可具有第一電極E1之基底(未圖示)、第一電極E1之覆蓋層(未圖示)、及設置於該基底與該覆蓋層之間且係由選自Al、Al-Cu、Cu、Ag及Au之至少一者所製成的層。例如，第一電極E1包括鉭 (Ta)/銅(Cu)/鉭(Ta)等。藉由使用Ta作為該第一電極E1之基底層，可改善例如介於基材210與第一電極E1之間的黏著。鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)等可用作該第一電極E1之基底層。
藉由使用Ta作為該第一電極E1之覆蓋層，可防止該覆蓋下之銅(Cu)等氧化。鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)等可用作該第一電極E1之覆蓋層。
可藉由在該第一電極E1與該第二電極E2之間施加電壓而使電流在包括該第一磁性層10、該中間層30及該第二磁性層20之堆疊體中流動。電流在該第一磁性層10與該第二磁性層20之間，例如沿著Z軸方向流動。
可將釘扎層(未圖示)設置於該第一電極E1與該第一磁性層10之間。該釘扎層提供對於在該釘扎層上形成之第一磁性層10(鐵磁層)的單向異向性以固定該第一磁性層10之磁化。該釘扎層包括例如反鐵磁層。該釘扎層包括例如選自由以下所組成之群組中的至少一者：Ir-Mn、Pt-Mn、PdPtMn及Ru-Rh-Mn。適當設定釘扎層之厚度以提供具有充足強度的單向異向性。
如圖1C所示，應變感測元件100係用於壓力感測器200中。該壓力感測器200包括基材210及該應變感測元件100。該基材210具有撓性區。該應變感測元件100係設置在基材210之一部分上。
在本說明書中，「設置在...上」之狀態包括將第一組件以與第二組件直接接觸的方式設置之狀態，及第三組件 係置於該第一組件與該第二組件之間的狀態。
若對基材210施加力801，該基材210變形。應變係根據基材210之變形而於應變感測元件100中發生。
在根據該實施態樣之應變感測元件100中，例如若因外力而使基材210變形，於該應變感測元件100中發生應變。該應變感測元件100將應變之改變轉化成電阻之改變。
作為應變感測器之應變感測元件100的操作係以「逆磁致伸縮效應」及「磁阻效應」之應用為基礎。在磁化自由層中所使用之鐵磁層中獲得「逆磁致伸縮效應」。在磁化自由層、中間層及參考層(例如，磁化固定層)之堆疊膜中發生「磁阻效應」。
「逆磁致伸縮效應」為因在鐵磁體中發生之應變而改變該鐵磁體的磁化之現象。換言之，當對該應變感測元件100施加外部應變時，該磁化自由層之磁化方向改變。結果，介於該磁化自由層之磁化與該參考層(例如，磁化固定層)之磁化之間的相對角度改變。此處，因該「磁阻效應(MR效應)」而造成電阻改變。MR效應包括例如巨磁阻(GMR)效應、穿隧磁阻(TMR)效應等。當電流在堆疊體中流動時，磁化方向之相對角度的改變解讀為電阻之改變，因此發生MR效應。例如，在堆疊體(該應變感測元件100)中發生應變，因此，該磁化自由層之磁化方向因該應變而改變。如此，介於該磁化自由層之磁化方向與該參考層(例如，磁化固定層)之磁化方向之間的相對 角度被改變。換言之，因逆磁致伸縮效應而發生MR效應。
在該磁化自由層中所使用之鐵磁材料具有正磁致伸縮常數的情況中，磁化方向改變，因此介於該磁化方向與張應變方向之間的角度變小，及介於該磁化方向與壓縮應變之間的角度變大。在該磁化自由層中所使用之鐵磁材料具有負磁致伸縮常數的情況中，磁化方向改變，因此介於該磁化方向與張應變方向之間的角度變大，及介於該磁化方向與壓縮應變之間的角度變小。
下文，茲參考磁化改變之實例說明當在分別具有正磁致伸縮常數之磁化自由層及參考層(例如，磁化固定層)中使用鐵磁材料及由該磁化自由層、中間層及該參考層(例如，磁化固定層)所形成的相對角度小時，該電阻降低之情況。
圖2A至2C為圖示根據第一實施態樣之應變感測元件的操作之示意圖。
圖2A對應於將張應力ts施加至該應變感測元件100時的狀態(伸張狀態STt)。圖2B對應於無應變施加至該應變感測元件100時的狀態(無應變狀態ST0)。圖2C對應於將壓縮應力cs施加至該應變感測元件100時的狀態(壓縮狀態STc)。
圖2A至2C中，為了容易暸解，顯示第一磁性層10、第二磁性層20及中間層30，且不顯示功能層40、第一電極E1及第二電極E2。在該實例中，該第二磁性層20 為磁化自由層，且該第一磁性層10為磁化固定層。
如圖2B所示，在不發生應變之無應變狀態ST0(例如，初始狀態)中，介於該第二磁性層20之磁化20m與該第一磁性層10(例如，磁化固定層)之磁化10m之間的相對角度係設於預定值。該為初始狀態之磁性層的磁化方向係藉由例如外部磁場、硬偏壓(hard bias)、磁性層之形狀異向性等設定。在該實例中，該第二磁性層20(磁化自由層)之磁化20m與該第一磁性層10(例如，磁化固定層)之磁化10m彼此相交。
如圖2A中所示，在伸張狀態STt中，若施加張應力ts，在應變感測元件100中發生基於張應力ts之應變。此處，該第二磁性層20(磁化自由層)之磁化20m係從無應變狀態ST0改變，因此介於磁化20m與張應力ts之方向之間的角度變小。在圖2A所示之實例中，於施加張應力ts的情況下，相較於無應變狀態ST0，介於該第二磁性層20(磁化自由層)之磁化20m與該第一磁性層10(例如，磁化固定層)之磁化10m之間的相對角度變小。如此，應變感測元件100中之電阻比無應變狀態ST0中之電阻降低。
如圖2C所示，於壓縮狀態STc下，若施加壓縮應力cs，該第二磁性層20(磁化自由層)之磁化20m係從無應變狀態ST0改變，因此介於磁化20m與壓縮應力cs的方向之間的角度變大。在圖2C所示之實例中，於施加壓縮應力cs的情況下，相較於無應變狀態ST0，介於該第 二磁性層20(磁化自由層)之磁化20m與該第一磁性層10(例如，磁化固定層)之磁化10m之間的相對角度變大。如此，該應變感測元件100中之電阻增加。
如上述，在該應變感測元件100中，於該應變感測元件100中發生之應變的改變係轉化成電阻之改變。在上述操作中，每單位應變(dε)之電阻變化(dR/R)係稱為量規因子(GF)。藉由使用具有高量規因子之應變感測元件可能獲得高敏感度之應變感測器。
此處，如上述，該應變感測元件100中之電阻改變係作為因該應變感測元件100中發生之應變而造成的對應於該第二磁性層20(磁化自由層)之磁化20m與該第一磁性層10(例如，磁化固定層)之磁化10m之間的相對角度的電阻改變。因此，為了實現具有高敏感度之應變感測器，必須提高因應變造成的磁化改變及提高取決於該第一磁性層10之磁化與該第二磁性層20之磁化之間的相對角度差異之電阻改變。
為了容易驅動該磁化自由層之磁化，希望磁化自由層代表不具強異向性之軟磁性質。為了容易驅動該磁化自由層之磁化，較佳係磁化自由層具有不具磁晶異向性之結構。
另一方面，為了顯示具有預定值或更大之高磁阻效應，較佳係該磁化自由層包括結晶結構。
具有此種特徵之取捨關係會阻礙實現該應變感測元件100及該壓力感測器200之敏感度的改善。
該應變感測元件100之敏感度取決於例如該第一磁性層10及該第二磁性層20等的材料。需要其中發生大電阻改變時只伴隨小幅應變的磁性材料。然而，存在相對多顯示磁致伸縮、軟磁性質及磁阻效應各者之優異特徵的磁性材料，但不熟知顯示磁致伸縮、軟磁性質及磁阻效應全部之優異特徵的磁性材料。因此，難以改善應變感測元件之敏感度。
另一方面，在根據該實施態樣之應變感測元件100中，該第二磁性層20包括Fe1-yBy(0<y0.3)。或者，該第二磁性層20包括(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)。或者，該第二磁性層20包括Fe1-yBy(0y<0.3)及(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)二者。在(FeaX1-a)1-yBy中，X為Co或Ni。
因此，可一起獲致磁致伸縮、軟磁性質及磁阻效應，及獲致該應變感測元件100之敏感度的改善。下文茲將描述其細節。
非晶形狀態理想地不具磁晶異向性，且顯示優異軟磁性質。已知基於Fe之非晶形顯示相對大的磁致伸縮。另一方面，為了獲致磁阻效應，在該第二磁性層20與該中間層30之間的界面20s中需要結晶度。若包括該第二磁性層20中之該界面20s的區具有結晶度，可能獲致較高磁阻效應。
如此，在包括該第二磁性層20中之該界面20s的區具有結晶度且不包括該第二磁性層20中之該界面20s的 區為非晶形狀態之情況下，可能一起獲致磁致伸縮、軟磁性質及磁阻效應。在該第二磁性層20包括Fe1-yBy(0y<0.3)及(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)二者的情況下，及在X為Co之情況下，若(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)係設置於包括界面20s之區，可能獲致均勻磁阻效應，及一起獲致軟磁性質及磁致伸縮。因此，可獲致應變感測元件100之敏感度的改善。
有關該第二磁性層20中之硼(B)的濃度分布之資訊係由二次離子質譜法(SIMS)分析獲得。該資訊可藉由橫斷面之穿透式電子顯微法(TEM)及能量色散X射線光譜法(EDX)獲得。該資訊可藉由電子能量損失能譜(EELS)分析獲得。該資訊亦可藉由三維原子探針分析獲得。
在根據該實施態樣之應變感測元件100中，該第二磁性層20係設置在該中間層30與該功能層40之間。該功能層40中所使用之材料係例如上述。因此，抑制硼(B)之擴散，且維持該第二磁性層20中之硼濃度。如此，可抑制該第二磁性層20之性質劣化。例如，在該應變感測元件100中，可因較大磁致伸縮所致的磁性改變而獲得較小矯頑力Hc及較高量規因子。
其次，茲參考附圖描述根據該實施態樣之應變感測元件100的實驗結果之實例。
圖3A至3C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的實驗結果之實例的圖表。
圖3A至3C中的實驗結果之實例中的應變感測元件100之第二磁性層20包括Fe1-yBy。此處，與硼(B)之組成比y有關之實驗結果的實例係示於圖3A至3C。
圖3A為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於MR改變比及硼之組成比y之間的關係之實例的圖。圖3B為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於矯頑力Hc及硼之組成比y之間的關係之實例的圖。圖3C為圖示介於量規因子B(GFB)及硼之組成比y之間的關係之實例的圖。
本發明人使用稱之為量規因子B(GFB)之指數對根據該實施態樣之應變感測元件100進行評估。GFB係由MR與因應變所致之磁性改變比的乘數表示，且原則上與量規因子(GF)成比例。換言之，若GFB相對大，則獲得相對高之GF。若GFB相對小，則獲得相對低之GF。如上參考圖2A至2C所述，藉由使用具有高量規因子之應變感測元件可能獲得高敏感度之應變感測器。為了獲得高敏感度之應變感測器，希望有較高GF(較大GFB)。
矯頑力Hc為表示磁化旋轉容易度之特徵指數。為了獲得高敏感度之應變感測器，希望有較小矯頑力Hc。
如上參考圖1A至1C所述，使用MR效應讀取隨著電阻之改變的磁化方向之相對角度改變。為了獲得高敏感度之應變感測器，即，為了提高取決於在該第一磁性層10之磁化與該第二磁性層20之磁化之間的相對角度差異的電阻改變，希望有較高MR改變比。
如圖3A所示，在硼之組成比y大於0.3之情況下，可暸解MR變得相對小。如圖3B所示，在硼之組成比y為0.3之情況下，可暸解獲得相對小之矯頑力Hc。如圖3C所示，在硼之組成比y為0.3之情況下，可暸解充分發生因應變所致之磁化改變且獲得4000或更大之GFB。如此，有利的是該第二磁性層20的硼之組成比y為0.3或更小。
另一方面，如圖3A所示，在該第二磁性層20不包括硼(y=0)的情況下，可暸解MR變得相對較小。如圖3B所示，在該第二磁性層20不包括硼(y=0)的情況下，可暸解矯頑力Hc變得相對較大。如圖3C所示，在該第二磁性層20不包括硼(y=0)的情況下，可暸解因應變所致之磁性改變幾乎不發生，且GFB為約0。如此，有利的是該第二磁性層20的硼之組成比y為大於0。
如圖3A至3C所示，較佳係該第二磁性層20的硼之組成比y大於0及為0.3或更小。如圖3A至3C所示，較佳係該第二磁性層20的硼之組成比y為0.1或更大及為0.3或更小。
圖4A至4C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的另外實驗結果之實例的圖表。
圖4A至4C中的實驗結果之實例中的應變感測元件100之第二磁性層20包括(FeaCo1-a)1-yBy。此處，關於鐵(Fe)之組成比a(換言之，關於鈷(Co)之組成1-a)係如圖4A至4C所示。
圖4A為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於MR改變比及鐵之組成比a之間的關係之實例的圖。圖4B為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於矯頑力Hc及鐵之組成比a之間的關係之實例的圖。圖4C為圖示介於量規因子B(GFB)及鐵之組成比a之間的關係之實例的圖。
在檢查中，硼之組成比y為0.1y<0.3。
如圖4C所示，在鐵之組成比a為約0.8或更大的情況下，可暸解獲得4000或更大之GFB。換言之，在鈷之組成比1-a為約0.2或更小的情況下，可暸解獲得4000或更大之GFB。此處，如圖4A所示，可暸解獲得相對大之MR。如圖4B所示，可暸解獲得相對小之矯頑力Hc。如此，有利的是該第二磁性層20的鐵之組成比a為0.8或更大。換言之，較佳係該第二磁性層20的鈷之組成比1-a為0.2或更小。
圖5A至5C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表。
圖5A至5C中的實驗結果之實例中的應變感測元件100之第二磁性層20包括(FeaNi1-a)1-yBy。此處，關於鐵(Fe)之組成比a(換言之，關於鎳(Ni)之組成1-a)係如圖5A至5C所示。
圖5A為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於MR改變比及鐵之組成比a之間的關係之實例的圖。圖5B為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於矯頑 力Hc及鐵之組成比a之間的關係之實例的圖。圖5C為圖示介於量規因子B(GFB)及鐵之組成比a之間的關係之實例的圖。
在檢查中，硼之組成比y為0.1y<0.3。
如圖5C所示，在鐵之組成比a為約0.8或更大的情況下，可暸解獲得4000或更大之GFB。換言之，在鎳之組成比1-a為約0.2或更小的情況下，可暸解獲得4000或更大之GFB。此處，如圖5A所示，可暸解獲得相對大之MR。如圖5B所示，可暸解獲得相對小之矯頑力Hc。如此，有利的是該第二磁性層20的鐵之組成比a為0.8或更大。換言之，較佳係該第二磁性層20的鎳之組成比1-a為0.2或更小。
圖6A至6C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表。
圖6A至6C中的實驗結果之實例中的應變感測元件100之第二磁性層20包括Fe1-yBy。此處，有關Fe1-yBy之厚度t的實驗結果之實例係如圖6A至6C所示。
圖6A為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於MR改變比及Fe1-yBy之厚度t之間的關係之實例的圖。圖6B為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於矯頑力Hc及Fe1-yBy之厚度t之間的關係之實例的圖。圖6C為圖示介於量規因子B(GFB)及Fe1-yBy之厚度t之間的關係之實例的圖。
如圖6A所示，在Fe1-yBy之厚度t等於2nm或更大 的情況下，可暸解獲得相對大MR。Fe1-yBy之厚度t變成小於2nm，該MR降低。則無法獲得充分磁性特徵。如圖6B所示，在Fe1-yBy之厚度t等於2nm或更大的情況下，可暸解獲得相對小之矯頑力Hc。如圖6C所示，在Fe1-yBy之厚度t等於2nm或更大的情況下，可暸解獲得4000或更大之GFB。如此，較佳係Fe1-yBy之厚度t為2nm或更大。
在Fe1-yBy之厚度t為2nm或更大的情況下，可維持包括該第二磁性層20中之該界面20s的區之結晶度，及維持不包括該第二磁性層20中之該界面20s的區之非晶形狀態。
另一方面，如圖6C所示，在Fe1-yBy之厚度t變得比12nm或更大更厚時，可暸解GFB變得小於4000且變成相對小之值。如此，較佳係Fe1-yBy之厚度t為12nm或更小。
如圖6A至6C所示，較佳係Fe1-yBy之厚度t為2nm或更大。如圖6A至6C所示，較佳係Fe1-yBy之厚度t為2nm或更大及12nm或更小。
圖7A至7C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表。
圖7A至7C中的實驗結果之實例中的應變感測元件100之第二磁性層20包括Fe1-yBy及Co40Fe40B20二者。此處，將Co40Fe40B20設置於包括該界面20s之區中。有關Fe1-yBy之厚度t的實驗結果之實例係如圖7A至7C所 示。在該實驗中，Co40Fe40B20之厚度I分別設為0nm、0.5nm及1nm。
圖7A為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於MR改變比及Fe1-yBy之厚度t之間的關係之實例的圖。圖7B為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於矯頑力Hc及Fe1-yBy之厚度t之間的關係之實例的圖。圖7C為圖示介於量規因子B(GFB)及Fe1-yBy之厚度t之間的關係之實例的圖。
如圖7C所示，在將數nm之Co40Fe40B20設置於界面20s的情況下，類似地，可暸解獲得4000或更大之GFB。此係因為相較於只使用Fe-B之情況(如圖7A所示)獲得大MR，及因為獲得相對小矯頑力Hc(如圖7B所示)。如此，在在該第二磁性層20中包括Fe1-yBy及Co40Fe40B20二者的情況下，有利的是Co40Fe40B20係設置在包括該界面20s之區。藉由設置在該界面中容易結晶的Co40Fe40B20，可提高MR，及實現對磁化方向之改變敏感的應變感測器。
圖8A至8C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表。
圖8A至8C中的實驗結果之實例中的應變感測元件100之第二磁性層20包括(FeaNi1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)及Co40Fe40B20二者。此處，將Co40Fe40B20設置於包括該界面20s之區中。(FeaNi1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)之厚度t的實驗結果之實例係如圖8A至8C所 示。在該實驗中，Co40Fe40B20之厚度I分別設為0nm、0.5nm及1nm。
圖8A為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於MR改變比及(FeaNi1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)之厚度t之間的關係之實例的圖。圖8B為圖示根據該實施態樣之應變感測元件中的介於矯頑力Hc及(FeaNi1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)之厚度t之間的關係之實例的圖。圖8C為圖示介於量規因子B(GFB)及(FeaNi1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)之厚度t之間的關係之實例的圖。
如圖8C所示，即使在該界面20s中設置數nm之Co40Fe40B20的情況下，類似地，可暸解獲得4000或更大之GFB，其大於只使用(FeaNi1-a)1-yBy之構造中的GFB。此係因為相較於只使用(FeaNi1-a)1-yBy之情況(如圖8A所示)獲得大MR，及因為獲得相對小矯頑力Hc(如圖8B所示)。換言之，此係因為矯頑力Hc之少量增加可由MR提高之量來補償。如此，在在該第二磁性層20中包括(FeaNi1-a)1-yBy及Co40Fe40B20二者的情況下，希望Co40Fe40B20係設置在包括該界面20S之區。藉由設置在該界面中容易結晶的Co40Fe40B20，可提高MR，及實現對磁化方向之改變敏感的應變感測器。
圖9A至9D為圖示該應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表。
圖9A及圖9B為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表。
圖9C及圖9D為圖示根據對照實例之應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表。
圖9A及圖9C中之垂直軸代表磁厚度(飽和磁化Bs與厚度t之乘積(Bs．t))。圖9A及圖9C中之水平軸代表磁場。換言之，圖9A及圖9C代表所謂B-H曲線(B-H迴線)。
圖9B及圖9D中之垂直軸代表恆定磁場(該實例中，磁場為0)。圖9B及圖9D中之水平軸代表應變。
圖9A及圖9B中之實驗結果的實例中之根據該實施態樣的應變感測元件100之第二磁性層20包括Fe1-yBy。
圖9C及圖9D中之實驗結果的實例中之根據該對照實例的應變感測元件之第二磁性層20包括Co40Fe40B20。
當圖9A之圖表與圖9C之圖表比較時，該第二磁性層20包括Fe1-yBy，因此當施加應變時B-H顯著改變。如此，當圖9B之圖表與圖9D之圖表比較時，該第二磁性層20包括Fe1-yBy，因此可在恆定磁場中因該應變而顯著改變B。如此，根據磁性材料(包括Fe1-yBy之材料)，在包括恆定量之硼的條件下可實現高敏感度之應變感測器。
根據該對照實例之應變感測元件的Co40Fe40B20之GFB為約1500。
圖10A至10D為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的應變感測器特徵之結果的實例之圖表。
在圖10A所示之實例中，關於具有20μm×20μm之 元件尺寸的應變感測元件100，施加至該應變感測元件100之應變係設在-0.8(‰)至0.8(‰)且間隔0.2(‰)的固定值。圖10A圖示藉由測量個別應變中之電阻的磁場相依性而獲得之結果的個別實例。從圖10A可暸解R-H迴線之形狀係因所施加之應變的值而改變。此代表該磁化自由層之平面內磁性異向性因逆磁致伸縮效應而改變。
圖10B至10D表示當固定外部磁場且應變係在-0.8(‰)與0.8(‰)之間連續掃過時該應變感測元件100中之電阻的改變。該應變係從-0.8(‰)掃至0.8(‰)，然後從0.8(‰)掃至-0.8(‰)。此等結果表示該等應變感測器特徵。在圖10B中，藉由施加5 Oe之外部磁場來進行評估。在圖10C中，施加2 Oe之外部磁場來進行該評估。在圖10D中，在0 Oe下進行該評估。
在該實施態樣之應變感測元件100中，藉由施加適當偏磁場可獲得高量規因子。該外部磁場亦可藉由對該應變感測元件之側面提供硬偏壓或在該磁化自由層之上部分上提供堆疊內偏壓來施加。在該實施態樣之應變感測元件100中，評估係藉由使用線圈簡單地施加外部磁場來進行。量規因子係從電阻對於應變之改變(從圖10B至10D)來估計。
該量規因子係由下式表示。
GF=(dR/R)/dε
從圖10B看出，當外部磁場為5 Oe時該量規因子為 3086。從圖10C看出，當外部磁場為2 Oe時該量規因子為4418。從圖10D看出，當外部磁場為0 Oe時該量規因子為5290。從該等結果，當偏磁場為0 Oe時，獲得最大量規因子(5290)。
圖11A及圖11B為圖示根據該第一實施態樣之另一應變感測元件的示意圖。
圖11A為圖示應變感測元件之示意透視圖。圖11B為圖示應變感測元件之示意橫斷面圖。圖11B中，為了容易說明，不顯示第一電極及第二電極。
如圖11A所示，根據該實施態樣之應變感測元件100a包括第一磁性層10、第二磁性層20、及中間層30。在該實例中，應變感測元件100a另外包括第一功能層51、第二功能層52、第一電極E1、及第二電極E2。不一定設置該第一功能層51及該第二功能層52。
在參考圖1A及圖1B之上述應變感測元件100中，該第一磁性層10為磁化固定層。
另一方面，在圖11A及圖11B中所示之應變感測元件100a中，該第一磁性層10為磁化自由層。
在該實例中，堆疊方向中之第二電極E2係與第一電極E1分開。該第一功能層51係設置於該第一電極E1與該第二電極E2之間。該功能層51包括非磁性層或除了非磁性材料以外之任何材料。該第一磁性層10係設置在該第一功能層51與該第二電極E2之間。該中間層30係設置在該第一磁性層10與該第二電極E2之間。該第二磁性 層20係設置在該中間層30與該第二電極E2之間。該第二功能層52係設置在該第二磁性層20與該第二電極E2之間。該功能層52包括非磁性層或除了非磁性材料以外之任何材料。
在圖11A及圖11B中所示之應變感測元件100a中，該第一磁性層10包括鐵磁材料。該第一磁性層10包括與參考圖1A及圖1B之上述第二磁性層20相同的材料。
即，在該實例中，該第一磁性層10包括Fe1-yBy(0<y0.3)。或者，該第一磁性層10包括(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)。或者，該第一磁性層10包括Fe1-yBy(0y<0.3)及(FeaX1-a)1-yBy(0.8a<1，0<y0.3)二者。在(FeaX1-a)1-yBy中，X為Co或Ni。
該第一功能層51包括與參考圖1A及圖1B之上述功能層40相同的材料。該第二功能層52包括與參考圖1A及圖1B之上述功能層40相同的材料。
該第二磁性層20係如上參考圖1A及圖1B所述。該中間層30係如上參考圖1A及圖1B所述。該第一電極E1係如上參考圖1A及圖1B所述。該第二電極E2係如上參考圖1A及圖1B所述。
在根據該實施態樣之應變感測元件100a中，與根據該實施態樣之應變感測元件100相似地，可一起獲得磁致伸縮、軟磁性質及磁阻效應，及獲致該應變感測元件100a之敏感度的改善。
參考圖1A及圖1B之上述磁化固定層及釘扎層(未 圖示)可設置至介於該第一功能層51與該第一電極E1之間及介於該第二功能層52及該第二電極E2之間的至少一者。
第二實施態樣
第二實施態樣係關於壓力感測器。在該壓力感測器中，使用根據該第一實施態樣之應變感測元件100及100a以及其修改的應變感測元件中至少一者。下文，茲將描述使用該應變感測元件100作為應變感測元件。
圖12A及圖12B為圖示根據第二實施態樣之壓力感測器的示意圖。
圖12A為示意透視圖。圖12B為沿著圖12A中之線A1-A2取得的橫斷面圖。
如圖12A及圖12B所示，根據該實施態樣之壓力感測器200包括基材210及應變感測元件100。
如圖12A及圖12B所示，根據該實施態樣之壓力感測器200包括支撐單元201、基材210及應變感測元件100。
該基材210係由該支撐單元201所支撐。該基材210具有例如撓性區。該基材210為例如膜片。該基材210可與該支撐單元201一體形成，或從該支撐單元201分別地設置。該基材210可包括與該支撐單元201相同之材料，或與該支撐單元201不同之材料。可移除一部分該支撐單元201，以使該基材210可為該支撐單元201之薄部分。
該基材210之厚度比該支撐單元201之厚度薄。在該基材210及該支撐單元201可包括相同材料之情況下，及在該基材210及該支撐單元201係一體形成之情況下，使用薄部分作為該基材210，及使用厚部分作為該支撐單元201。
該支撐單元201可具有在厚度方向中穿過該支撐單元201形成的穿孔201h，及可提供該基材210以覆蓋該穿孔201h。在此種情況中，例如，用於形成該基材210之材料的膜可延伸至該該支撐單元201之除該穿孔201h以外的部分上。在此種情況中，該用作基材210之材料的膜中與穿孔201h重疊的部分係用作該基材210。
該基材210具有外緣210r。在該基材210及該支撐單元201包括相同材料且一體形成之情況中，使用薄部分之外緣作為該基材210之外緣210r。在該支撐單元201具有在厚度方向中穿過該支撐單元201形成的穿孔201h，及提供該基材210以覆蓋該穿孔201h的情況中，該用作基材210之材料的膜中與穿孔201h重疊的部分之外繼係用作該基材210之外緣210r。
該支撐單元201可連續支撐該基材210之外緣210r，或可支撐部分該基材210之外緣210r。
該應變感測元件100係設置在基材210上。例如，該應變感測元件100係設置在基材210之一部分上。在該實例中，複數個應變感測元件100係設置在該基材210上。設置在該膜部分上之應變感測元件的數目可為1。
第一互連221及第二互連222係設置於圖12A及圖12B所示之壓力感測器200中。該第一互連221係連接至該應變感測元件100。該第二互連222係連接至該應變感測元件100。例如，層間絕緣膜係設置在該第一互連221與該第二互連222之間以使該第一互連221與該第二互連222電絕緣。在該第一互連221與該第二互連222之間施加電壓，如此，電壓係經過該第一互連221及該第二互連222施加至該應變感測元件100。若將壓力施加至該壓力感測器200，該基材210變形。在該應變感測元件100中，當該基材210變形時，電阻R改變。可藉由經過該第一互連221及該第二互連222感測電阻R之改變感測壓力。
支撐單元201可包括例如板形基材。在該基板內部提供例如中空部分(穿孔201h)。
該支撐單元201可包括例如半導體材料(諸如矽)、導電材料(諸如金屬)、或絕緣材料。該支撐單元201可包括例如氧化矽或氮化矽。該中空部分(穿孔201h)內部為例如壓縮狀態。該中空部分(穿孔201h)內部可填充氣體(諸如空氣)或液體。該中空部分(穿孔201h)內部可設計成可彎曲該基材210。該中空部分(穿孔201h)內部可連接至外部氣氛。
該基材210係設置在該中空部分(穿孔201h)上。該支撐單元201之一部分可經薄化加工以用作該基材210。該基材210之厚度(Z軸方向之厚度)比該支撐單 元201之厚度(Z軸方向之厚度)薄。
若對基材210施加壓力，該基材210變形。該壓力對應於由該壓力感測器200所感測的壓力。所施加之壓力包括因聲波、超音波等所造成的壓力。在感測因聲波、超音波所造成的壓力之情況下，壓力感測器200發揮麥克風的功能。
該基材210包括例如絕緣材料。該基材210包括例如選自氧化矽、氮化矽及氮氧化矽之至少一者。該基材210可包括例如金屬材料。
該基材210之厚度為例如0.1μm或更大及3μm或更小。較佳係該厚度為0.2μm或更大and 1.5μm或更小。該基材210可包括厚度為0.2μm之氧化矽膜與厚度為0.4μm之矽膜的堆疊層。
下文，茲描述製造根據該實施態樣之壓力感測器的方法之實例。茲描述製造壓力感測器之方法的實例。
圖13A至13E為依序圖示製造根據該實施態樣之壓力感測器的程序之示意橫斷面圖。
如圖13A所示，在基材241(例如，Si基材)上形成薄膜242。使用該基材241作為該支撐單元201。使用該薄膜242作為該基材210。
例如，藉由濺鍍在Si基材上形成SiOx/Si之薄膜242。可使用SiOx單層、SiN單層或金屬層(諸如Al)作為該薄膜242。此外，可使用例如撓性塑膠材料(諸如聚醯亞胺或對對二甲苯系聚合物)作為該薄膜242。可使用 絕緣體上矽(SOI)基材作為該基材241及該薄膜242。在SOI中，例如藉由基材之組合而在Si基材上形成SiO2/Si的堆疊膜。
如圖13B所示，形成該第二互連222。在該程序中，形成用作該第二互連222之導電膜，然後藉由光蝕刻法及蝕刻使該導電膜形成圖案。在該第二互連222周圍填充絕緣膜的情況下，可應用剝離處理。在該剝離處理中，例如在蝕刻該第二互連222之圖案之後及在剝離該抗蝕劑之前於整個表面上形成該絕緣膜，然後去除該抗蝕劑。
如圖13C所示，形成該應變感測元件100。在該程序中，形成用作該應變感測元件100之堆疊膜，然後藉由光蝕刻法及蝕刻使該堆疊膜形成圖案。在該應變感測元件100之堆疊體的側壁係嵌入該絕緣層中的情況下，可應用剝離處理。在該剝離處理中，例如在使該堆疊體形成圖案之後及在剝離該抗蝕劑之前於整個表面上形成該絕緣層，然後去除該抗蝕劑。
如圖13D所示，形成該第一互連221。在該程序中，形成用作該第一互連221之導電膜，然後藉由光蝕刻法及蝕刻使該導電膜形成圖案。在該第一互連221周圍填充絕緣膜的情況下，可應用剝離處理。在該剝離處理中，在使該第一互連221形成圖案之後及在剝離該抗蝕劑之前於整個表面上形成該絕緣膜，然後去除該抗蝕劑。
如圖13E所示，藉由從該基材241背表面進行蝕刻來形成中空部分201a。如此，形成該基材210及該支撐單 元201。例如，在使用SiOx/Si之堆疊膜作為用以形成該基材210的薄膜242之情況中，從該薄膜242之背表面(下表面)朝該薄膜242之前表面(上表面)進行該基材241之深度形成圖案。如此，形成中空部分201a。例如，可使用雙側對準儀曝光設備來形成該中空部分201a。如此，可在該背表面中形成與該前表面上之應變感測元件100的位置匹配之該抗蝕劑的孔圖案。
可使用例如使用RIE之Bosch法來蝕刻Si基材。在Bosch法中，例如重複使用SF6氣體之蝕刻程序及使用C4F8氣體之沉積程序。如此，進行在深度方向(Z軸方向)中之該基材241的選擇性蝕刻，同時抑制該基材241之側壁蝕刻。例如，使用SiOx層作為蝕刻之終點。換言之，使用選擇比與Si不同之SiOx層使蝕刻終止。可使用該發揮蝕刻終止層之功能的SiOx層作為該基材210的一部分。在蝕刻之後，可例如藉由氟化氫、醇等之處理來移除該SiOx層。
以此方式，形成根據該實施態樣之壓力感測器200。根據該等實施態樣之其他壓力感測器亦可使用類似方法製造。
第三實施態樣
圖14為圖示根據第三實施態樣之麥克風的示意平面圖。
如圖14所示，麥克風410包括根據上述實施態樣之 任何壓力感測器(例如壓力感測器200)或根據該等壓力感測器之修改的壓力感測器。下文，茲說明包括該壓力感測器200之麥克風410作為實例。
麥克風410係嵌入個人數位助理420的末端部分。設置在該麥克風410中之壓力感測器200的基材210可與例如個人數位助理420之設置有顯示單元421的表面實質上平行。該基材210之部署不侷限於上述說明，且可經適當修改。
由於麥克風410包括壓力感測器200等，故可獲致對於寬頻帶中之頻率的高敏感度。
此外，圖示在麥克風410係嵌入個人數位助理420之情況，但其無限制性。該麥克風410亦可嵌入例如IC記錄器、夾式麥克風(pin microphone)等中。
第四實施態樣
該實施態樣關於使用上述實施態樣之壓力感測器的原聲麥克風。
圖15為圖示根據第四實施態樣之原聲麥克風之示意橫斷面。
根據該實施態樣之原聲麥克風430包括印刷電路板431、外蓋433、及壓力感測器200。該印刷電路板431包括例如電路(諸如放大器)。在外蓋433中設置聲孔435。聲音439通過聲孔435進入該外蓋433內部。
可使用關於上述實施態樣中所述之任何壓力感測器或 根據該等壓力感測器之修改的壓力感測器作為該壓力感測器200。
該原聲麥克風430回應於聲壓。藉由使用具有高敏感度對壓力感測器200獲得具有高敏感度之原聲麥克風430。例如，將該壓力感測器200安裝在該印刷電路板431上，然後設置電信號線。將該外蓋433至少在該印刷電路板431上以覆蓋該壓力感測器200。
根據該實施態樣，可提供具有高敏感度之原聲麥克風。
第五實施態樣
本實施態樣係關於使用上述實施態樣之壓力感測器的血壓感測器。
圖16A及圖16B係圖示根據第五實施態樣之血壓感測器的示意圖。
圖16A為圖示在人類動脈血管上之皮膚的示意平面圖。圖16B為沿著圖16A中之線H1-H2取得的橫斷面圖。
在該實施態樣中，使用壓力感測器200作為血壓感測器440。該壓力感測器200包括關於上述實施態樣中所述之任何壓力感測器或根據該等壓力感測器之修改的壓力感測器。
如此，可藉由小尺寸壓力感測器進行高敏感度之壓力感測。該血壓感測器440可藉由壓至動脈血管441上之皮 膚443上的壓力感測器200進行連續血壓測量。
根據該實施態樣，可提供具有高敏感度之血壓感測器。
第六實施態樣
該實施態樣關於使用上述實施態樣之壓力感測器的觸控面板。
圖17為圖示根據第六實施態樣之觸控面板的示意平面圖。
在該實施態樣中，可將壓力感測器200用於觸控面板450。該壓力感測器200包括關於上述實施態樣中所述之任何壓力感測器或根據該等壓力感測器之修改的壓力感測器。在該觸控面板450中，該壓力感測器200係安裝在顯示器內部或該顯示器外部。
例如，該觸控面板450包括複數個第一互連451、複數個第二互連452、複數個壓力感測器200、及控制器453。
在該實例中，該等複數個第一互連451係沿著Y軸方向佈置。該等複數個第一互連451各者係沿著X軸方向延伸。該等複數個第二互連452係沿著X軸方向佈置。該等複數個第二互連452各者係沿著Y軸方向延伸。
該等複數個壓力感測器200係分別設置在該等複數個第一互連451與該等複數個第二互連452之間的相交部分。使用一個壓力感測器200作為一個感測組件200e以 供感測。此處，該等相交部分包括該等第一互連451與該等第二互連452彼此相交之位位及其周圍區域。
該等複數個壓力感測器200各者的一端261係連接至該等複數個第一互連451各者。該等複數個壓力感測器200各者的另一端262係連接至該等複數個第二互連452各者。
該控制器453係連接至該等複數個第一互連451及該等複數個第二互連452。
例如，該控制器453包括連接至該等複數個第一互連451之第一互連電路453a、連接至該等複數個第二互連452之第二互連電路453b、及連接至該第一互連電路453a及該第二互連電路453b之控制電路455。
具有小尺寸之壓力感測器200可進行高敏感度壓力感測。如此，可實現高清晰度觸控面板。
除了上述應用之外，根據上述實施態樣之壓力感測器可應用於各種壓力感測器裝置，諸如大氣壓力感測器、輪胎之空氣壓力感測器。
根據該等實施態樣，可提供具有高敏感度之應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、及觸控面板。
上述中，茲參考特定實例描述本發明之實施態樣。然而，本發明不侷限於該等特定實例。例如，只要包括在應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器及觸控面板中之個別組件(諸如基材、應變感測元件、第一磁性層、第二磁性層、中間層及功能層)的特殊構造可由熟習 本領域之人士從已知技術適當地選擇而以相同方式實現本發明及獲致相同結果，該等特殊構造係包括在本發明之範疇內。
此外，在不違背本發明精神的範圍內，於技術上允許範圍中之該等個別特定實例的二或多個組件之組合亦包括在本發明之範疇內。
此外，在不違背本發明精神的範圍內，由熟習本領域之人士基於上述作為本發明的實施態樣之應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、及觸控面板而做適當設計修改可獲得的所有應變感測元件、壓力感測器、麥克風、血壓感測器、及觸控面板亦包括在本發明之範疇內。
熟習本領域之人士可設想在本發明精神內的各種其他變化及修改，且暸解此等變化及修改亦包括在本發明之範疇內。
雖然已描述特定實施態樣，但該等實施態樣只以實例方式呈現，且無意限制本發明範圍。確實，本文所述之新穎實施態樣可以各種其他形式具體化；此外，在不違背本發明精神的情況下可進行本文所述之實施態樣形式的各種省略、取代及改變。附錄申請專利範圍及其等效物意在涵蓋落在本發明範疇及精神內的此等形式或修改。
100/100a‧‧‧應變感測元件
10‧‧‧第一磁性層
11‧‧‧第一磁化固定層
12‧‧‧第二磁化固定層
13‧‧‧磁性耦合層
E1‧‧‧第一電極
E2‧‧‧第二電極
20‧‧‧第二磁性層
30‧‧‧中間層
40‧‧‧功能層
20s‧‧‧界面
200‧‧‧壓力感測器
210/241‧‧‧基材
801‧‧‧力
10m/20m‧‧‧磁化
ts‧‧‧張應力
cs‧‧‧壓縮應力
51‧‧‧第一功能層
52‧‧‧第二功能層
210r‧‧‧外緣
201‧‧‧支撐單元
201h‧‧‧穿孔
221/451‧‧‧第一互連
222/452‧‧‧第二互連
242‧‧‧薄膜
201a‧‧‧中空部分
410‧‧‧麥克風
420‧‧‧個人數位助理
421‧‧‧顯示單元
430‧‧‧原聲麥克風
431‧‧‧印刷電路板
433‧‧‧外蓋
435‧‧‧聲孔
439‧‧‧聲音
440‧‧‧血壓感測器
441‧‧‧動脈血管
443‧‧‧皮膚
200e‧‧‧感測組件
261/262‧‧‧端
450‧‧‧觸控面板
453‧‧‧控制器
453a‧‧‧第一互連電路
453b‧‧‧第二互連電路
455‧‧‧控制電路
圖1A至1C為圖示根據第一實施態樣之應變感測元件的示意圖； 圖2A至2C為圖示根據第一實施態樣之應變感測元件的操作之示意圖；圖3A至3C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的實驗結果之實例的圖表；圖4A至4C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的另一實驗結果之實例的圖表；圖5A至5C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表；圖6A至6C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表；圖7A至7C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表；圖8A至8C為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表；圖9A至9D為圖示該應變感測元件的其他實驗結果之實例的圖表；圖10A至10D為圖示根據該實施態樣之應變感測元件的應變感測器特徵之結果的實例之圖表；圖11A及圖11B為圖示根據該第一實施態樣之另一應變感測元件的示意圖；圖12A及圖12B為圖示根據第二實施態樣之壓力感測器的示意透視圖；圖13A至13E為依序圖示製造根據該實施態樣之壓力感測器的方法之示意橫斷面圖； 圖14為圖示根據第三實施態樣之麥克風的示意平面圖；圖15為圖示根據第四實施態樣之原聲麥克風(acoustic microphone)之示意橫斷面圖；圖16A及圖16B係圖示根據第五實施態樣之血壓感測器的示意圖；及圖17為圖示根據第六實施態樣之觸控面板的示意平面圖。
上文茲描述本發明之實施態樣。以下示實施例具體呈現本發明之實施態樣。
(實施例1)
一種設置於可變形基材上之應變感測元件，其包含：第一磁性層；第二磁性層，其包括Fe1-yBy(0<y0.3)，其中磁化作用根據該基材的變形而改變；及中間層，其係設置在該第一磁性層與該第二磁性層之間。
(實施例2)
如實施例1之元件，其中該第二磁性層另外包括(FeaCo1-a)1-yBy(0.8a<1，且 0<y0.3)，且該(FeaCo1-a)1-yBy(0.8a<1，且0<y0.3)係設置在包括介於該第二磁性層與該中間層之間的界面之區，該區係在該第二磁性層中。
(實施例3)
如實施例1之元件，其中該第一磁性層另外包括(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)，及該第一磁性層之磁化作用根據該基材之變形而改變。
(實施例4)
如實施例3之元件，其中該第一磁性層之(FeaX1-a)1-yBy(x為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)的厚度為2nm或更大及12nm或更小。
(實施例5)
如實施例1之元件，其中該第一磁性層包括Fe1-yBy(0<y0.3)，且該第一磁性層之磁化作用根據該基材之變形而改變。
(實施例6)
如實施例5之元件，其中該第一磁性層之Fe1-yBy(0<y0.3)包括非晶形部 分。
(實施例7)
如實施例5之元件，其中該第一磁性層另外包括(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)，及該(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)係設置在包括介於該第一磁性層與該中間層之間的界面之區，該區係在該第一磁性層中。
(實施例8)
如實施例7之元件，其中該第一磁性層之(FeaX1-a)1-yBy(x為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)包括非晶形部分。
(實施例9)
一種麥克風，其包括壓力感測器，該壓力感測器包括：支撐單元；基材，其係由該支撐單元所支撐，該基材為可變形；及應變感測元件，其係設置在該基材上，該應變感測元件包括第一磁性層， 第二磁性層，其包括Fe1-yBy(0<y0.3)，其中磁化作用根據該基材的變形而改變，及中間層，其係設置在該第一磁性層與該第二磁性層之間。
(實施例10)
一種血壓感測器，其包括壓力感測器，該壓力感測器包括：支撐單元；基材，其係由該支撐單元所支撐，該基材為可變形；及應變感測元件，其係設置在該基材上，該應變感測元件包括第一磁性層，第二磁性層，其包括Fe1-yBy(0<y0.3)，其中磁化作用根據該基材的變形而改變，及中間層，其係設置在該第一磁性層與該第二磁性層之間。
(實施例11)
一種觸控面板，其包括壓力感測器，該壓力感測器包括：支撐單元；基材，其係由該支撐單元所支撐，該基材為可變形； 及應變感測元件，其係設置在該基材上，該應變感測元件包括第一磁性層，第二磁性層，其包括Fe1-yBy(0<y0.3)，其中磁化作用根據該基材的變形而改變，及中間層，其係設置在該第一磁性層與該第二磁性層之間。
100‧‧‧應變感測元件
10‧‧‧第一磁性層
11‧‧‧第一磁化固定層
12‧‧‧第二磁化固定層
13‧‧‧磁性耦合層
E1‧‧‧第一電極
E2‧‧‧第二電極
20‧‧‧第二磁性層
20s‧‧‧界面
30‧‧‧中間層
40‧‧‧功能層
200‧‧‧壓力感測器
210‧‧‧基材
801‧‧‧力

Claims (20)

  1. 一種設置於可變形基材上之應變感測元件，其包含：第一磁性層；第二磁性層，其包括Fe1-yBy(0<y0.3)，其中磁化作用根據該基材的變形而改變；及中間層，其係設置在該第一磁性層與該第二磁性層之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之元件，其中將Fe1-yBy(0<y0.3)設置在包括介於該第二磁性層與該中間層之間的界面之區，該區係在該第二磁性層中。
  3. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該Fe1-yBy(0<y0.3)之厚度為2nm或更大及12nm或更小。
  4. 如申請專利範圍第1項之元件，其另外包含包括MgO之功能層，該第二磁性層係設置在該中間層與該功能層之間。
  5. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該第二磁性層另外包括Co40Fe40B20，及該Co40Fe40B20係設置在包括介於該第二磁性層與該中間層之間的界面之區，該區係在該第二磁性層中。
  6. 一種設置於可變形基材上之應變感測元件，其包含：第一磁性層； 第二磁性層，其包括(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)，其中磁化作用根據該基材的變形而改變；及中間層，其係設置在該第一磁性層與該第二磁性層之間。
  7. 如申請專利範圍第6項之元件，其中該(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)係設置在包括介於該第二磁性層與該中間層之間的界面之區，該區係在該第二磁性層中。
  8. 如申請專利範圍第6項之元件，其中該(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)之厚度為2nm或更大及12nm或更小。
  9. 如申請專利範圍第6項之元件，其中該第二磁性層另外包括Fe1-yBy(0<y0.3)。
  10. 如申請專利範圍第6項之元件，其中該X為Ni，該第二磁性層另外包括Co40Fe40B20，及該Co40Fe40B20係設置在包括介於該第二磁性層與該中間層之間的界面之區，該區係在該第二磁性層中。
  11. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該Fe1-yBy(0<y0.3)包括非晶形部分。
  12. 如申請專利範圍第6項之元件，其中該(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)包括非晶形部分。
  13. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該第一磁性層包括Fe1-yBy(0<y0.3)，且該第一磁性層之磁化作用根據該基材之變形而改變。
  14. 如申請專利範圍第13項之元件，其中該第一磁性層之Fe1-yBy(0<y0.3)係設置在包括介於該第一磁性層與該中間層之間的界面之區，該區係在該第一磁性層中。
  15. 如申請專利範圍第13項之元件，其中該第一磁性層之Fe1-yBy(0<y0.3)的厚度為2nm或更大及12nm或更小。
  16. 如申請專利範圍第13項之元件，其中該第一磁性層另外包括(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)，及該(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)係設置在包括介於該第一磁性層與該中間層之間的界面之區，該區係在該第一磁性層中。
  17. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該第一磁性層包括(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)，及該第一磁性層之磁化作用根據該基材之變形而改變。
  18. 如申請專利範圍第17項之元件，其中該第一磁性層之(FeaX1-a)1-yBy(X為Co或Ni，0.8a<1，且0<y0.3)係設置在包括介於該第一磁性層與該中間層之間的界面之區，該區係在該第一磁性層中。
  19. 如申請專利範圍第17項之元件，其中該第一磁性層另外包括Fe1-yBy(0<y0.3)。
  20. 一種壓力感測器，其包含：支撐單元；基材，其係由該支撐單元所支撐，該基材可變形；及應變感測元件，其係設置在該基材上，該應變感測元件包括第一磁性層，第二磁性層，其包括Fe1-yBy(0<y0.3)，其中磁化作用根據該基材的變形而改變，及中間層，其係設置在該第一磁性層與該第二磁性層之間。
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