TW201530109A - 壓力感測器、加速度感測器及壓力感測器之製造方法 - Google Patents

壓力感測器、加速度感測器及壓力感測器之製造方法 Download PDF

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TW201530109A
TW201530109A TW103144378A TW103144378A TW201530109A TW 201530109 A TW201530109 A TW 201530109A TW 103144378 A TW103144378 A TW 103144378A TW 103144378 A TW103144378 A TW 103144378A TW 201530109 A TW201530109 A TW 201530109A
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Hideaki Fukuzawa
Yoshihiko Fuji
Yoshihiro Higashi
Michiko Hara
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Toshiba Kk
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    • G01L9/16—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in the magnetic properties of material resulting from the application of stress

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Abstract

根據一實施例，一種壓力感測器包含一基座及經提供於該基座上之一感測器單元。該感測器單元包含具有一第一表面之一換能薄膜、經提供於該第一表面上之一第一應變感測元件，及經提供於該第一表面上之一第二應變感測元件。該第一應變感測元件包含一第一磁性層、具有一第一氧濃度之一第一膜、經提供於該第一磁性層與該第一膜之間之一第二磁性層，及經提供於該第一磁性層與該第二磁性層之間之一第一中間層。該第二應變感測元件包含一第三磁性層、具有不同於該第一濃度之一第二氧濃度之一第二膜、經提供於該第三磁性層與該第二膜之間之一第四磁性層，及經提供於該第三磁性層與該第四磁性層之間之一第二中間層。

Description

壓力感測器、加速度感測器及壓力感測器之製造方法 相關申請案之交叉參考
本申請案係基於且主張2014年1月20日申請之日本專利申請案第2014-008022之優先權權利；該案之全部內容係以引用之方式併入本文中。
本文中描述之實施例大體上係關於一種壓力感測器、一種加速度感測器及一種用於製造壓力感測器之方法。
例如，存在其中多個應變感測器提供在一隔膜上之一壓力感測器。壓力感測器中需要高的靈敏度。
10‧‧‧第一磁性層
10B‧‧‧第三磁性層
10am‧‧‧第一層磁化方向
10bm‧‧‧第三層磁化方向
10p‧‧‧磁性堆疊膜
10q‧‧‧磁致伸縮膜
11‧‧‧線
12‧‧‧線
20‧‧‧第二磁性層
20B‧‧‧第四磁性層
20am‧‧‧第二層磁化方向
20bm‧‧‧第四層磁化方向
30‧‧‧第一中間層
30B‧‧‧第二中間層
41‧‧‧緩衝層
41a‧‧‧第一緩衝層
41b‧‧‧第二緩衝層
42‧‧‧抗鐵磁層
42a‧‧‧第一抗鐵磁層
42b‧‧‧第二抗鐵磁層
43‧‧‧鐵磁層
43a‧‧‧第一鐵磁層
43b‧‧‧第二鐵磁層
44‧‧‧膜
44a‧‧‧第一膜
44b‧‧‧第二膜
45‧‧‧蓋層
45a‧‧‧第一蓋層
45b‧‧‧第二蓋層
50‧‧‧應變感測元件
50A‧‧‧第一應變感測元件
50AS‧‧‧第一堆疊膜
50B‧‧‧第二應變感測元件
50BS‧‧‧第二堆疊膜
50a‧‧‧應變感測元件
50b‧‧‧應變感測元件
50c‧‧‧應變感測元件
50d‧‧‧應變感測元件
50e‧‧‧應變感測元件
50f‧‧‧應變感測元件
50g‧‧‧應變感測元件
50h‧‧‧應變感測元件
50s‧‧‧抗應變改變單元
50sa‧‧‧抗應變改變單元
50sb‧‧‧抗應變改變單元
50sg‧‧‧信號
51‧‧‧第一電極
51a‧‧‧第一電極
51b‧‧‧第一電極
52‧‧‧第二電極
52a‧‧‧第二電極
52b‧‧‧第二電極
54a‧‧‧絕緣層
54b‧‧‧絕緣層
55a‧‧‧偏置層
55b‧‧‧偏置層
57‧‧‧第一互連件
57a‧‧‧第一導電層
57b‧‧‧第二導電層
58‧‧‧第二互連件
64‧‧‧換能薄膜
64a‧‧‧膜表面
64b‧‧‧幾何中心
64c‧‧‧直線
64d‧‧‧直線
64eg‧‧‧邊緣部分
64fm‧‧‧換能薄膜
64p‧‧‧位置
67‧‧‧固定單元
67a‧‧‧固定單元
67b‧‧‧固定單元
67c‧‧‧固定單元
67d‧‧‧固定單元
68a‧‧‧第一部分
68b‧‧‧第二部分
70‧‧‧中空部分
70s‧‧‧基板
71‧‧‧非中空部分
71a‧‧‧基座
71b‧‧‧單元基座
72‧‧‧感測器單元
74‧‧‧連接器
74a‧‧‧第一部分
74b‧‧‧第二部分
74c‧‧‧第三部分
74d‧‧‧第四部分
75‧‧‧測錘
75c‧‧‧幾何中心
75r‧‧‧外緣
80‧‧‧應力
81‧‧‧應力
81a‧‧‧第一應力方向
81b‧‧‧第二應力方向
113‧‧‧處理電路
310‧‧‧壓力感測器
311‧‧‧壓力感測器
312‧‧‧壓力感測器
313‧‧‧壓力感測器
314‧‧‧壓力感測器
315a‧‧‧壓力感測器
315b‧‧‧壓力感測器
315c‧‧‧壓力感測器
319‧‧‧壓力感測器
330‧‧‧加速度感測器
410‧‧‧麥克風
420‧‧‧顯示單元
510‧‧‧個人數位助理
Las‧‧‧第一長度
La1‧‧‧第二長度
Lbs‧‧‧第三長度
Lb1‧‧‧第四長度
S100‧‧‧步驟
S101‧‧‧步驟
S102‧‧‧步驟
S102a‧‧‧步驟
S103‧‧‧步驟
S104‧‧‧步驟
S104a‧‧‧步驟
S105‧‧‧步驟
S106‧‧‧步驟
S107‧‧‧步驟
S108‧‧‧步驟
sg1‧‧‧第一信號
sg2‧‧‧第二信號
ST1‧‧‧第一狀態
ST2‧‧‧第二狀態
圖1係圖解說明根據一第一實施例之一壓力感測器之一示意透視圖；圖2係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之一部分之一示意平面圖；圖3A至圖3D係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之部分之示意平面圖；圖4係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之一部分之一示意透視圖； 圖5A至圖5C係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之操作之示意透視圖；圖6A至圖6C係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之一部分之示意透視圖；圖7A至圖7C係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之一部分之示意透視圖；圖8A及圖8B係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之操作之示意圖；圖9A及圖9B係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之操作之示意圖；圖10係圖解說明一參考實例之一壓力感測器之一示意圖；圖11係圖解說明根據第一實施例之另一壓力感測器之一示意圖；圖12係圖解說明根據第一實施例之另一壓力感測器之一示意圖；圖13係圖解說明根據第一實施例之另一壓力感測器之一示意圖；圖14係圖解說明根據第一實施例之另一壓力感測器之一示意圖；圖15A至圖15C係圖解說明根據第一實施例之其他壓力感測器之示意圖；圖16係圖解說明用於製造根據一第二實施例之一壓力感測器之一方法之一示意圖；圖17A至圖17E係圖解說明用於製造根據第二實施例之壓力感測器之方法之示意圖；圖18係圖解說明根據一第三實施例之一麥克風之一示意圖；圖19係圖解說明根據一第四實施例之一加速度感測器之一示意 透視圖；及圖20係圖解說明根據第四實施例之加速度感測器之一示意平面圖。
根據一實施例，一種壓力感測器包含一基座及一感測器單元。該感測器單元提供在該基座上。該感測器單元包含一換能薄膜、一第一應變感測元件及一第二應變感測元件。該換能薄膜具有一第一表面且可撓。該第一應變感測元件提供在該第一表面上。該第二應變感測元件提供在該第一表面上且與該第一應變感測元件分離。該第一應變感測元件包含一第一磁性層、一第一膜、一第二磁性層及一第一中間層。該第一磁性層具有可改變之一第一磁化。該第一膜包含處於一第一氧濃度之氧。該第二磁性層提供在該第一磁性層與該第一膜之間。該第二磁化層具有固定之一第二磁化。該第一中間層提供在該第一磁性層與該第二磁性層之間。該第二應變感測元件包含一第三磁性層、一第二膜、一第四磁性層及一第二中間層。該第三磁性層具有可改變之一第三磁化。該第二膜具有不同於該第一氧濃度之一第二氧濃度。該第四磁性層提供在該第三磁性層與該第二膜之間。該第四磁性層具有一固定磁化方向。該第二中間層提供在該第三磁性層與該第四磁性層之間。
根據一實施例，一種加速度感測器包含一基座單元、一測錘、一連接器、一第一應變感測元件及一第二應變感測元件。該連接器連接該測錘與該基座單元。該連接器可根據該測錘相對於該基座單元之一位置之一變化而變形。該第一應變感測元件提供在該連接器之一第一部分上。該第二應變感測元件提供在該連接器之一第二部分上。該第二部分與該第一部分分離。該第一應變感測元件包含一第一磁性層、一第一膜、一第二磁性層及一第一中間層。該第一磁性層具有可 改變之一第一磁化。該第一膜包含處於一第一氧濃度之氧。該第二磁性層提供在該第一磁性層與該第一膜之間。該第二磁化層具有固定之一第二磁化。該第一中間層提供在該第一磁性層與該第二磁性層之間。該第二應變感測元件包含一第三磁性層、一第二膜、一第四磁性層及一第二中間層。該第三磁性層具有可改變之一第三磁化。該第二膜具有不同於該第一氧濃度之一第二氧濃度。該第四磁性層提供在該第三磁性層與該第二膜之間。該第四磁性層具有固定之一第四磁化。該第二中間層提供在該第三磁性層與該第四磁性層之間。
根據一實施例，揭示一種用於製造壓力感測器之方法。該壓力感測器包含一基座及提供在該基座上之一感測器單元。該感測器單元包含一換能薄膜、一第一應變感測元件及一第二應變感測元件。該換能薄膜具有一第一表面且可撓。該第一應變感測元件提供在該第一表面上。該第二應變感測元件提供在該第一表面上且與該第一應變感測元件分離。該第一應變感測元件包含一第一磁性層、一第一膜、一第二磁性層及一第一中間層。該第一磁性層具有可改變之一第一磁化。該第二磁性層提供在該第一磁性層與該第一膜之間。該第二磁性層具有固定之一第二磁化。該第一中間層提供在該第一磁性層與該第二磁性層之間。該第二應變感測元件包含一第三磁性層、一第二膜、一第四磁性層及一第二中間層。該第三磁性層具有可改變之一第三磁化。該第四磁性層提供在該第三磁性層與該第二膜之間且具有固定之一第四磁化。該第二中間層提供在該第三磁性層與該第四磁性層之間。該方法包含形成用以形成該第一膜之一第一氧化物膜。
下文將參考隨附圖式描述各項實施例。
圖式係示意性的或概念性的；且多個部分之厚度與寬度之間之關係、多個部分之間之大小之比例等等不一定與其等實際值相同。進一步言之，在圖式之間，即使對於相同部分，亦可不同地圖解說明尺 寸及/或比例。
在本申請案之圖式及說明書中，用相似參考數字標記類似於關於上文圖式描述之組件，且酌情省略一詳細描述。
第一實施例
圖1係圖解說明根據一第一實施例之一壓力感測器之一示意透視圖。
在圖1中，並未展示絕緣部分且主要展示導電部分以為了更加容易觀看圖式。
圖2係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之一部分之一示意平面圖。
如圖1中所示，根據實施例之壓力感測器310包含一基座71a及一感測器單元72。
感測器單元72提供在基座71a上。感測器單元72包含一換能薄膜64、一固定單元67、一第一應變感測元件50A及一第二應變感測元件50B。換能薄膜64具有一膜表面64a(一第一表面)。換能薄膜64係可撓的。當自外部施加壓力時，換能薄膜64彎曲；且換能薄膜64用以將應變換能至形成於換能薄膜64上之應變感測元件50。外部壓力可為壓力本身，或歸因於聲波、超音波等等而產生之壓力。在聲波、超音波等等之情況下，壓力感測器用作一麥克風。
存在其中用以形成換能薄膜64之薄膜之一部分連續地形成在歸因於外部壓力而彎曲之薄膜之該部分之外側上之情況。在說明書中，稱作換能薄膜之區段係由一固定邊緣包圍、具有薄於固定邊緣之一恆定膜厚度，且歸因於外部壓力而彎曲。
固定單元67連接至換能薄膜64之一邊緣部分64eg。固定單元67將邊緣部分64eg連接至基座71a。第一應變感測元件50A及第二應變感測元件50B提供在膜表面64a上。下文描述第一應變感測元件50A及第二 應變感測元件50B之組態。
在基座71a中製造一中空部分70。基座71a之除了中空部分70以外的部分對應於一非中空部分71。非中空部分71配置有中空部分70。
中空部分70係其中未提供非中空部分71之材料之一部分。中空部分70的內部可為一真空(低於1大氣壓之一低壓狀態)；且諸如空氣、惰性氣體等等之一氣體可填充至中空部分70中。此外，一液體可填充至中空部分70中。一可變形物質可安置在中空部分70內部使得換能薄膜64可彎曲。
當自外部施加壓力(包含聲波、超音波等等)於換能薄膜64時，換能薄膜64彎曲。藉此，在安置於換能薄膜64上之應變感測器(感測器單元72)中產生應變。因此，換能薄膜64將壓力信號傳輸(換能)至感測器單元72；且感測器單元72將壓力信號轉換為一應變信號。
換能薄膜64安置在中空部分70之上部處；且換能薄膜64由固定單元67固定至基座71a。
此處，平行於膜表面64a之一平面被視為一X-Y平面。在其中在一平面中未獲得膜表面64a之情況下，包含膜表面64a之邊緣部分64eg之平面被視為X-Y平面。垂直於X-Y平面之一方向被視為一Z軸方向。
如圖1及圖2中所示，在壓力感測器310中提供基座71a、換能薄膜64、固定單元67(固定單元67a至67d)、第一應變感測元件50A、第二應變感測元件50B、一第一互連件57及一第二互連件58。在該實例中，提供多個應變感測元件50(應變感測元件50a至50d)。第一應變感測元件50A及第二應變感測元件50B係多個應變感測元件50中之任一者。例如，應變感測元件50a用作第一應變感測元件50A。例如，應變感測元件50b用作第二應變感測元件50B。此外，多個應變感測元件50安置在不同於換能薄膜64之膜表面64a之一幾何中心64b之位置之位置處。例如，多個應變感測元件50之各者安置在具有幾何中心64b 作為中心之一圓周上。例如，多個應變感測元件50安置在與幾何中心64b之位置等間距之位置處。換言之，在該實例中，幾何中心64b與第一應變感測元件50A之間的距離實質上與幾何中心64b與第二應變感測元件50B之間的距離相同。例如，幾何中心64b與第一應變感測元件50A之間的距離不小於0.8倍且不大於1.2倍於幾何中心64b與第二應變感測元件50B之間的距離。然而，在實施例中，可酌情修改多個應變感測元件50之配置。
在該實例中，行進穿過第一應變感測元件50A及膜表面64a之幾何中心64b之直線與Y軸方向對準。在該實例中，行進穿過第二應變感測元件50B及幾何中心64b之直線與X軸方向對準。換言之，在該實例中，自幾何中心64b朝向第一應變感測元件50A之方向與自幾何中心64b朝向第二應變感測元件50B之方向交叉。在該實例中，自幾何中心64b朝向第一應變感測元件50A之方向垂直於自幾何中心64b朝向第二應變感測元件50B之方向。
例如，行進穿過第一應變感測元件50A及幾何中心64b之直線亦行進穿過應變感測元件50c。例如，行進穿過第二應變感測元件50B及幾何中心64b之直線亦行進穿過應變感測元件50d。
圖3A至圖3D係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之部分之示意平面圖。
此等圖式展示換能薄膜64之膜表面64a之組態。
如圖3A至圖3D中所示，換能薄膜64之膜表面64a(彎曲部分)之組態係一圓、一平坦圓(包含一橢圓)、一正方形、一矩形等等。在此一情況下，膜表面64a之幾何中心分別係圓中心、橢圓中心、正方形對角線之中心或矩形對角線之中心。
換能薄膜64係由(例如)一絕緣層形成。或者，換能薄膜64係由(例如)一金屬材料形成。換能薄膜64包含(例如)氧化矽、氮化矽等 等。換能薄膜64之厚度係(例如)不小於200nm且不大於3μm。有利的是，該厚度不小於300nm且不大於1.5μm。換能薄膜64之直徑係(例如)不小於1μm且不大於600μm。有利的是，該直徑不小於60μm且不大於600μm。例如，換能薄膜64在垂直於膜表面64a之Z軸方向上可撓。
在該實例中，固定單元67包含固定單元67a至67d。
在如圖2中所示之實例中，固定單元67a及67c安置在一直線64c與換能薄膜64之邊緣部分64eg之間之交叉點處。直線64c行進穿過換能薄膜64之膜表面64a之幾何中心64b且平行於Y軸方向。固定單元67b及固定單元67d安置在一直線64d與換能薄膜64之邊緣部分64eg之間之交叉點處。直線64d行進穿過換能薄膜64之膜表面64a之幾何中心64b且平行於X軸方向。固定單元67a至67d將換能薄膜64固定至非中空部分71(基座71a)。
固定單元67a至67d包含(例如)矽，該矽係基板材料之一部分，該材料與形成於基板材料上之換能薄膜相同，等等。固定單元67a至67d係經形成具有厚於換能薄膜64之膜厚度的部分使得即使施加外部壓力，固定單元67a至67d亦不會輕易地彎曲。
應變感測元件50a至50d之各者之一端連接至第一互連件57。應變感測元件50a至50d之各者之另一端連接至第二互連件58。
第一互連件57及第二互連件58經由固定單元67或透過固定單元67a內部自應變感測元件50朝向基座71a延伸。
圖4係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之一部分之一示意透視圖。
圖4展示應變感測元件50之組態之一實例。如圖4中所示，一抗應變改變單元50s(應變感測元件50及第一應變感測元件50A)包含(例如)一第一磁性層10、一第二磁性層20及提供在第一磁性層10與第二 磁性層20之間之一中間層30(一第一中間層)。中間層30係一非磁性層。多個應變感測元件50之各者之組態類似於上文敘述之組態。第一磁性層10之磁化(一第一磁化)之方向可改變。第一磁性層10係一自由磁性層。第二磁性層20之磁化(一第二磁化)之方向係實質上固定。第二磁性層20係一固定磁性層。
例如，第二應變感測元件50B包含一第三磁性層10B、一第四磁性層20B及提供在第三磁性層10B與第四磁性層20B之間之一非磁性第二中間層30B。第三磁性層10B之組態類似於第一磁性層10之組態。如下文描述，第四磁性層20B之磁化定向不同於第二磁性層20之磁化定向。否則，第四磁性層20B之組態類似於第二磁性層20之組態。第二中間層30B之組態類似於第一中間層30之組態。第三磁性層10B之磁化(一第三磁化)之方向可改變。第三磁性層10B係一自由磁性層。第四磁性層20B之磁化(一第四磁化)之方向係實質上固定。第四磁性層20B係一固定磁性層。
類似於下文描述之第一磁性層10、第二磁性層20及中間層30之組態之組態可適用於第三磁性層10B、第四磁性層20B及第二中間層30B。在應變感測元件50中，利用鐵磁體之一逆向磁致伸縮效應及抗應變改變單元50s中出現之一MR效應。MR效應係其中當施加一外部磁場於包含一磁體之一堆疊膜時歸因於該磁體之磁化變化而改變該堆疊膜之電阻值之一現象。MR效應包含(例如)巨磁電阻(GMR)效應、穿隧磁電阻(TMR)效應等等。MR效應歸因於磁化定向之相對角度之變化被讀取為藉由導致一電流在抗應變改變單元50s中流動而產生之一電阻變化而出現。例如，基於施加於應變感測元件50之應力，施加一拉伸應力於抗應變改變單元50s。當第一磁性層10之磁化定向不同於施加於第二磁性層20之拉伸應力之方向時，歸因於逆向磁致伸縮效應出現MR效應。△R/R被稱作MR比，其中R係低電阻狀態之電阻，且△R 係歸因於MR效應改變之電阻之變化量。
圖5A至圖5C係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之操作之示意透視圖。
此等圖式展示應變感測元件50之狀態。此等圖式展示應變感測元件50之磁化方向與拉伸應力之方向之間的關係。
圖5A展示其中未施加拉伸應力之狀態。此時，在該實例中，第二磁性層20(固定磁性層)之磁化定向與第一磁性層10(自由磁性層)之磁化定向相同。
圖5B展示其中施加拉伸應力之狀態。在該實例中，沿X軸方向施加拉伸應力。例如，歸因於換能薄膜64之變形而沿X軸方向施加拉伸應力。換言之，沿正交於第二磁性層20(固定磁性層)及第一磁性層10(自由磁性層)之磁化之定向(在該實例中，係Y軸方向)之一方向施加拉伸應力。此時，第一磁性層10(自由磁性層)之磁化旋轉而處於與拉伸應力之方向相同之方向。此被稱作逆向磁致伸縮效應。此時，第二磁性層20(固定磁性層)之磁化係固定的。因此，第二磁性層20(固定磁性層)之磁化之定向與第一磁性層10(自由磁性層)之磁化之定向之間之相對角度歸因於第一磁性層10(自由磁性層)之磁化之旋轉而改變。
在此等圖式中，第二磁性層20(固定磁性層)之磁化方向被展示為一實例；且磁化方向可不同於此等圖式中展示之方向。
在逆向磁致伸縮效應中，易磁化軸根據鐵磁體之磁致伸縮常數之正負號而改變。在具有大的逆向磁致伸縮效應之許多材料中，磁致伸縮常數具有一正號。在其中磁致伸縮常數具有一正號之情況下，如上所述，其中施加拉伸應力之方向變為易磁化軸。在此一情況下，如上文敘述，第一磁性層10(自由磁性層)之磁化沿易磁化軸之方向旋轉。
例如，在其中第一磁性層10(自由磁性層)之磁致伸縮常數為正之 情況下，第一磁性層10(自由磁性層)之磁化方向被設定為不同於其中施加拉伸應力之方向之一方向。另一方面，在其中磁致伸縮常數為負之情況下，垂直於其中施加拉伸應力之方向之一方向變為易磁化軸。
圖5C展示其中磁致伸縮常數為負之情況下的狀態。在此一情況下，第一磁性層10(自由磁性層)之磁化方向被設定為不同於垂直於其中施加拉伸應力之方向(在該實例中，係X軸方向)之一方向之一方向。
在此等圖式中，第二磁性層20(固定磁性層)之磁化方向被展示為一實例；且磁化方向可不同於此等圖式中展示之方向。
例如，應變感測元件50(抗應變改變單元50s)之電阻歸因於根據第一磁性層10之磁化與第二磁性層20之磁化之間的角度之MR效應而改變。
磁致伸縮常數(λs)指示當鐵磁層藉由施加一外部磁場而在某個方向上具有飽和磁化時的形狀變形之量值。對於其中不存在外部磁場之狀態中之一長度L，一磁致伸縮常數λs係△L/L，其中當施加外部磁場時長度改變達量△L。雖然變化量隨著磁場量值而改變，但是磁致伸縮常數λs在其中施加一足夠大的磁場且磁化飽和時之狀態中係△L/L。
例如，第二磁性層20包含選自Fe、Co及Ni之至少一者。例如，第二磁性層20包含Fe、Co、Ni或此等元素之合金材料。此外，第二磁性層20可包含其中將一添加元素添加至上文敘述之材料之一材料等等。第二磁性層20可包含(例如)CoFe合金、CoFeB合金、NiFe合金等等。第二磁性層20之厚度係(例如)不小於2奈米(nm)且不大於6nm。
中間層30可包含一金屬或一絕緣體。例如，Cu、Au、Ag等等可用作金屬。在金屬之情況下，中間層30之厚度係(例如)不小於1nm且不大於7nm。例如，氧化錳(MgO等等)、氧化鋁(Al2O3等等)、氧化鈦(TiO等等)及氧化鋅(ZnO等等)可用作絕緣體。在絕緣體之情況下，中 間層30之厚度係(例如)不小於1nm且不大於3nm。
第一磁性層10可包含(例如)選自Fe、Co及Ni之至少一者或包含選自此等元素之至少一者之一合金材料。可使用其中一添加元素被添加至上文敘述之材料之一材料。
第一磁性層10包含具有一大的磁致伸縮之一材料。具體言之，使用磁致伸縮之絕對值大於10-5之一材料。藉此，磁化對應變靈敏地改變。第一磁性層10可包含具有一正磁致伸縮之一材料或具有一負磁致伸縮之一材料。
第一磁性層10包含(例如)選自Fe、Co及Ni之至少一者。第一磁性層10可包含(例如)FeCo合金、NiFe合金等等。除了此等以外，第一磁性層10亦可包含Fe-Co-Si-B合金、λs>100ppm之Tb-M-Fe合金(M係Sm、Eu、Gd、Dy、Ho及Er)、Tb-M1-Fe-M2合金(M1係Sm、Eu、Gd、Dy、Ho及Er，且M2係Ti、Cr、Mn、Co、Cu、Nb、Mo、W及Ta)、Fe-M3-M4-B合金(M3係Ti、Cr、Mn、Co、Cu、Nb、Mo、W及Ta，且M4係Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy及Er)、Ni、Al-Fe、鐵氧體(Fe3O4、(FeCo)3O4等等)等等。第一磁性層10之厚度係(例如)2nm或更大。
第一磁性層10可具有一雙層結構。在此一情況下，第一磁性層10可包含FeCo合金之一層或選自與FeCo合金之一層堆疊之以下層之一者。選自Fe-Co-Si-B合金、λs>100ppm之Tb-M-Fe合金(M係Sm、Eu、Gd、Dy、Ho及Er)、Tb-M1-Fe-M2合金(M1係Sm、Eu、Gd、Dy、Ho及Er，且M2係Ti、Cr、Mn、Co、Cu、Nb、Mo、W及Ta)、Fe-M3-M4-B合金(M3係Ti、Cr、Mn、Co、Cu、Nb、Mo、W及Ta，且M4係Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy及Er)、Ni、Al-Fe、鐵氧體(Fe3O4、(FeCo)3O4等等)等等之一材料之一層可與FeCo合金之一層堆疊。
例如，在其中該中間層30係一金屬之情況下，出現一GMR效 應。在其中該中間層30係一絕緣體之情況下，出現一TMR效應。例如，在應變感測元件50中，可使用一電流垂直平面(CPP)-GMR效應，其中一電流沿(例如)抗應變改變單元50s之堆疊方向流動。
可使用一電流限制路徑(CCP)間隔件層作為中間層30，其中在該CCP間隔件層中，具有不小於約1nm且不大於5nm之寬度(例如，直徑)的金屬電流路徑在絕緣層的一部分中被成倍製造，以沿膜厚度方向刺穿絕緣層。也在此一情況下，使用CCP效應。
因此，在實施例中，應變感測元件50中使用逆向磁致伸縮現象。藉此，高靈敏度的感測係可行的。在其中使用逆向磁致伸縮效應之情況下，例如，第一磁性層10之磁化方向歸因於自外部施加之應變而改變。該兩個磁性層之磁化的相對角度歸因於自外部施加的應變(應變之施加/未施加、應變之程度等等)而改變。應變感測元件50用作一壓力感測器，因為電阻歸因於自外部施加之應變而改變。
在應變感測元件50中使用磁性層之自旋。應變感測元件50之極小大小足以提供所需表面積。例如，考量一正方形，應變感測元件50之大小為10nm乘以10nm或20nm乘以20nm或更大便足夠。
應變感測元件50之表面積被設定為充分小於彎曲之換能薄膜64的表面積。此處，如上所述，換能薄膜係由固定邊緣包圍之區段，其具有薄於固定邊緣之一恆定膜厚度，且歸因於外部壓力而彎曲。具體言之，應變感測元件50之表面積不大於基板平面中之換能薄膜64之表面積的1/5。一般而言，換能薄膜64之大小不小於60μm且不大於600μm，如上所述。在其中換能薄膜64之直徑係小(即，約60μm)的情況下，應變感測元件50之一側的長度係(例如)不大於12μm。在其中換能薄膜64之直徑係600μm的情況下，應變感測元件50之一側的長度係120μm或更小。此等值係(例如)應變感測元件50之大小的上限。
與此等上限值相比，其中如上文敘述一側之長度不小於10nm且 不大於20nm之大小係極小。因此，考量元件之圖案化精度等等，無需過度收縮應變感測元件50。因此，在現實中有利的是，應變感測元件50之一側之大小被設定為(例如)不小於約0.5μm且不大於約20μm。在其中元件大小極小之情況下，應變感測元件50之基本操作可能係困難的，因為應變感測元件50中產生之去磁場之量值為大。因為去磁場之問題由於元件大小增加而不再發生，所以從設計角度觀之處置係容易的。從此一角度觀之，如上所述，有利的是，大小不小於0.5μm且不大於20μm。
例如，沿應變感測元件50之X軸方向之長度不小於20nm且不大於10μm。有利的是，沿應變感測元件50之X軸方向之長度不小於200nm且不大於5μm。
例如，沿應變感測元件50之Y軸方向(垂直於X軸方向且平行於X-Y平面之一方向)之長度不小於20nm且不大於10μm。有利的是，沿應變感測元件50之Y軸方向之長度不小於200nm且不大於5μm。
例如，沿應變感測元件50之Z軸方向(垂直於X-Y平面之一方向)之長度不小於20nm且不大於100nm。
沿應變感測元件50之X軸方向之長度可與沿應變感測元件50之Y軸方向之長度相同或不同。形狀磁異向性發生在以下情況下：沿應變感測元件50之X軸方向之長度不同於沿應變感測元件50之Y軸方向之長度。藉此，可獲得類似於使用一硬偏置層獲得之效應之效應。
流過應變感測元件50之電流之定向可為自第一磁性層10朝向第二磁性層20之方向或可為自第二磁性層20朝向第一磁性層10之方向。
圖6A至圖6C係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之一部分之示意透視圖。
如圖6A中所示，應變感測元件50(第一應變感測元件50A)包含(例如)一第一電極51(一第一電極51a)及一第二電極52(一第二電極52a)。 抗應變改變單元50s(抗應變改變單元50sa)提供在第一電極51與第二電極52之間。
在該實例中，第一磁性層10提供在第一電極51與第二電極52之間且位於抗應變改變單元50s中。第二磁性層20提供在第一電極51與第一磁性層10之間。中間層30(第一中間層)提供在第一磁性層10與第二磁性層20之間。
一緩衝層41(一第一緩衝層41a)提供在第一電極51與第二磁性層20之間。一抗鐵磁層42(一第一抗鐵磁層42a)提供在緩衝層41與第二磁性層20之間。一鐵磁層43(一第一鐵磁層43a)提供在抗鐵磁層42與第二磁性層20之間。一膜44(一第一膜44a)提供在鐵磁層43與第二磁性層20之間。一蓋層45(一第一蓋層45a)提供在第一磁性層10與第二電極52之間。
換言之，第一應變感測元件50A提供在第一表面上且包含第一磁性層10、第二磁性層20、第一中間層30、第一膜44a、第一鐵磁層43a及第一抗鐵磁層42a。第二磁性層20提供在第一磁性層10與第一膜44a之間。第一膜44a提供在第二磁性層20與第一鐵磁層43a之間。第一鐵磁層43a提供在第二磁性層20與第一抗鐵磁層42a之間。
如圖6B中所示，應變感測元件50(第二應變感測元件50B)包含(例如)第一電極51(第一電極51b)及第二電極52(第二電極52b)。抗應變改變單元50s(抗應變改變單元50sb)提供在第一電極51與第二電極52之間。
在該實例中，第三磁性層10B提供在第一電極51與第二電極52之間且位於抗應變改變單元50s中。第四磁性層20B提供在第一電極51與第三磁性層10B之間。第二中間層30B提供在第三磁性層10B與第四磁性層20B之間。緩衝層41(第二緩衝層41b)提供在第一電極51與第四磁性層20B之間。抗鐵磁層42(第二抗鐵磁層42b)提供在緩衝層41與第四 磁性層20B之間。鐵磁層43(第二鐵磁層43b)提供在抗鐵磁層42與第四磁性層20B之間。膜44(第二膜44b)提供在鐵磁層43與第四磁性層20B之間。蓋層45(一第二蓋層45b)提供在第一磁性層10與第二電極52之間。
換言之，第二應變感測元件50B提供在第一表面上且與第一應變感測元件50A分離。第二應變感測元件50B包含第三磁性層10B、第四磁性層20B、第二中間層30B、第二膜44b、第二鐵磁層43b及第二抗鐵磁層42b。第四磁性層20B提供在第三磁性層10B與第二膜44b之間。第二膜44b提供在第四磁性層20B與第二鐵磁層43b之間。第二鐵磁層43b提供在第四磁性層20B與第二抗鐵磁層42b之間。
存在以下情況：緩衝層41亦用作一晶種層。緩衝層41之厚度係(例如)不小於1nm且不大於10nm。緩衝層41包含(例如)包含選自Ta及Ti之至少一者之一非晶層或包含選自Ru及NiFe之至少一者之一層。可使用此等層之一堆疊膜。包含選自Ru及NiFe之至少一者之層用以形成(例如)用於促進晶體定向之一晶種層。
抗鐵磁層42之厚度係(例如)不小於5nm且不大於10nm。鐵磁層43之厚度係(例如)不小於2nm且不大於6nm。第二磁性層20之厚度係(例如)不小於2nm且不大於5nm。中間層30之厚度係(例如)不小於1nm且不大於3nm。第一磁性層10之厚度係(例如)不小於2nm且不大於5nm。蓋層45之厚度係(例如)不小於1nm且不大於5nm。
第一磁性層10包含(例如)一磁性堆疊膜。第一磁性層10包含用於增加MR比之一磁性堆疊膜10p(具有例如不小於1nm且不大於3nm之一厚度且包含例如CoFe、包含CoFe之一合金等等)及提供在磁性堆疊膜10p與蓋層45之間之一高度磁致伸縮膜10q(具有例如不小於1nm且不大於5nm之一厚度)。
第一電極51及第二電極52可包含(例如)係非磁體之Au、Cu、 Ta、Al等等。藉由使用一軟磁體材料作為第一電極51及第二電極52，可減小來自外部且實現抗應變改變單元50s之磁雜訊。例如，可使用坡莫合金(NiFe合金)及矽鋼(FeSi合金)作為軟磁體材料。應變感測元件50覆蓋有諸如氧化鋁(例如，Al2O3)、氧化矽(例如，SiO2)等等之一絕緣體，使得一洩漏電流不會流入周圍環境中。
抗鐵磁層42(第一抗鐵磁層42a及第二抗鐵磁層42b)包含(例如)PtMn或IrMn。抗鐵磁層42之厚度係(例如)不小於3nm且不大於20nm。
鐵磁層43(第一鐵磁層43a及第二鐵磁層43b)包含(例如)CoFe。鐵磁層43之厚度係(例如)不小於1nm且不大於4nm。鐵磁層43係(例如)一固定磁性層。例如，抗鐵磁層42之磁化方向與鐵磁層43之磁化方向對準。
第一膜44a及第二膜44b係(例如)氧化鈉層(NOL)。第一膜44a及第二膜44b之厚度係(例如)不小於1nm且不大於4nm。
圖6C展示根據第一實施例之壓力感測器之部分之另一組態。
如圖6C中所示，應變感測元件50可包含偏置層55a及55b(硬偏置層)。偏置層55a及55b經提供以對抗抗應變改變單元50s。
偏置層55a及55b配置有第二磁性層20。抗應變改變單元50s安置在偏置層55a與55b之間。一絕緣層54a提供在偏置層55a與抗應變改變單元50s之間。一絕緣層54b提供在偏置層55b與抗應變改變單元50s之間。
偏置層55a及55b施加一偏壓磁場於第一磁性層10。藉此，第一磁性層10之磁化方向可偏壓至適當位置；且可具有一單域。
偏置層55a及55b之大小(在該實例中，沿Y軸方向之長度)係(例如)不小於100nm且不大於10μm。
絕緣層54a及54b之大小(在該實例中，沿Y軸方向之長度)係(例 如)不小於1nm且不大於5nm。
圖7A至圖7C係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之一部分之示意透視圖。
圖7A至圖7C展示膜44(第一膜44a)之氧化強度與第二磁性層20之磁化定向之間的關係。
第二磁性層20之磁化方向歸因於第一膜44a(NOL)之氧化強度而改變。第四磁性層20B之磁化方向歸因於第二膜44b(NOL)之氧化強度而改變。
圖7A展示其中第一膜44a(NOL)之氧化強度大於0L(朗繆爾)但是不大於400L之情況。
如圖7A中所示，第二磁性層20之磁化方向與鐵磁層43之磁化方向對準。例如，第二磁性層20之磁化方向與鐵磁層43之磁化方向之間的角度係10度或更小。
1L係關於氧化強度之一單位。1L對應於藉由在具有1×10-6托氧之一部分壓力之一大氣壓中曝露1秒鐘形成的量。
圖7B展示其中第一膜44a(NOL)之氧化強度不小於600L且不大於800L之情況。
如圖7B中所示，第二磁性層20之磁化方向與鐵磁層43之磁化方向之間的角度係(例如)約60度(例如，不小於50度且不大於70度)。
圖7C展示其中第一膜44a(NOL)之氧化強度大於800L(但是不大於3000L)之情況。
如圖7C中所示，第二磁性層20之磁化方向與鐵磁層43之磁化方向之間的角度係(例如)約90度(例如，不小於80度且不大於100度)。
第二應變感測元件50B之第四磁性層20B之磁化方向類似地歸因於氧化強度而改變。因此，第二磁性層20之磁化方向及第四磁性層20B之磁化方向可藉由改變膜44之氧化強度而改變。
例如，第一應變感測元件50A之第一膜44a之氧濃度係一第一濃度(一第一氧濃度)。例如，第二應變感測元件50B之第二膜44b之氧濃度係一第二濃度(一第二氧濃度)。第二濃度不同於第一濃度。該實施例亦包含其中氧實質上未包含在選自第一膜44a及第二膜44b之一者中之情況。例如，第二膜44b可不包含氧。即，第二氧濃度可為0。
例如，第一膜44a包含氧及具有一第一原子價之一第一金屬元素。第二膜44b包含氧及具有不同於第一原子價之一第二原子價之第一金屬元素。第一金屬元素係(例如)選自鐵(Fe)、鉻(Cr)、鎳(Ni)及錳(Mn)之至少一者。
例如，第一膜44a包含選自FeO、Fe3O4、α-Fe2O3及γ-Fe2O3之一者；且第二膜44b包含選自FeO、Fe3O4、α-Fe2O3及γ-Fe2O3且不同於上文敘述之一者之一者。
例如，第一膜44a包含選自CrO、Cr2O3、CrO2、Cr2O5、CrO3及CrO5之一者；且第二膜44b包含選自CrO、Cr2O3、CrO2、Cr2O5、CrO3及CrO5且不同於上文敘述之一者之一者。
例如，第一膜44a包含選自MnO及MnO2之一者。第二膜44b包含選自MnO及MnO2且不同於上文敘述之一者之一者。
在該實施例中，包含於第一應變感測元件50A中之第一膜44a之氧化強度不同於包含於第二應變感測元件50B中之第二膜44b之氧化強度。藉此，第二磁性層20之磁化方向及第四磁性層20B之磁化方向可彼此不同。
在該實施例中，如下文描述，可省略形成第一膜44a之氧化或形成第二膜44b之氧化之一者。藉此，第二磁性層20之磁化方向及第四磁性層20B之磁化方向可彼此不同。
例如，第一膜44a之氧濃度不小於20原子百分比(原子%)且不大於70原子%；且第二膜44b之氧濃度不小於0原子%且不大於20原子%。 該等層之氧濃度之值可互換。
現在將描述該實施例之操作之一實例。
圖8A及圖8B係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之操作之示意圖。
圖8A係當由直線64d切割圖2時之一示意截面圖。圖8B係展示壓力感測器之操作之一示意圖。
在根據如圖8A中所示之實施例之壓力感測器310中，換能薄膜64自諸如空氣等等之一媒介接收應力80且彎曲。例如，應力81(例如，拉伸應力)施加於換能薄膜64使得換能薄膜64彎曲，使得膜表面64a具有一凸狀組態。此時，應力81施加於提供在換能薄膜64之膜表面64a上之應變感測元件50；且在應變感測元件50中產生應變。藉此，在應變感測元件50中，應變感測元件50之一端與另一端之間的電阻根據歸因於逆向磁致伸縮效應產生的應變變化量而改變。在其中換能薄膜64彎曲使得膜表面64a具有一凹狀組態之情況下，一壓縮應力被施加於換能薄膜64。
如圖8B中所示，對應於上文敘述之應力之一信號50sg可獲自多個應變感測元件50之各者。例如，一第一信號sg1係獲自第一應變感測元件50A。一第二信號sg2係獲自第二應變感測元件50B。多個信號50sg係由一處理電路113處理。例如，對獲自應變感測元件50之多個信號50sg執行相加。
此時，不僅進行簡單的信號相加，而且亦執行由位置等等加權之相加。藉此，可獲得有利於施加之一壓力信號。
例如，根據該實施例之應力感測器可適用於一聲學麥克風、一超音波麥克風或獲取聲波之類似麥克風。在此一情況下，即使獲自應變感測元件50之各者之信號係微弱的，仍可藉由將來自多個應變感測元件50之信號相加而獲得適合於放大一後續級之一信號。
圖9A及圖9B係圖解說明根據第一實施例之壓力感測器之操作之示意圖。
圖9A展示一第一狀態ST1。圖9B展示一第二狀態ST2。
第一狀態ST1對應於(例如)其中來自外部之壓力未施加於換能薄膜64之狀態。第二狀態ST2對應於(例如)其中Z軸方向上之壓力自外部施加於換能薄膜64之狀態。在第二狀態ST2中，換能薄膜64彎曲使得膜表面64a具有一凸狀狀態。
如圖9A中所示，第一應變感測元件50A之第二磁性層20之磁化方向(一第二層磁化方向20am)與自幾何中心64b朝向第一應變感測元件50A之方向交叉(例如，正交)。例如，第二層磁化方向20am與X軸方向對準。
第二應變感測元件50B之第四磁性層20B之磁化方向(一第四層磁化方向20bm)與自幾何中心64b朝向第二應變感測元件50B之方向交叉(例如，正交)。例如，第四層磁化方向20bm與Y軸方向對準。
第二層磁化方向20am與第四層磁化方向20bm彼此交叉。例如，第二層磁化方向20am與第四層磁化方向20bm彼此正交。調整第一應變感測元件50A之第一膜44a之氧化強度及第二應變感測元件50B之第二膜44b之氧化強度。換言之，調整第一膜44a之氧濃度及第二膜44b之氧濃度。藉此，第二層磁化方向20am及第四層磁化方向20bm可被設定為諸如上文敘述之方向。
第一應變感測元件50A之第一磁性層10之磁化方向(一第一層磁化方向10am)與第二層磁化方向20am對準。在該實例中，第一層磁化方向10am與第二層磁化方向20am之間的角度係約180度。
第二應變感測元件50B之第三磁性層10B之磁化方向(一第三層磁化方向10bm)與第四層磁化方向20bm對準。在該實例中，第三層磁化方向10bm與第四層磁化方向20bm之間的角度係約180度。
第二層磁化方向20am及第四層磁化方向20bm係實質上固定。
如圖9B中所示，第二狀態ST2中之第二層磁化方向20am實質上並未自第一狀態ST1中之第二層磁化方向20am改變。第二狀態ST2中之第四層磁化方向20bm實質上並未自第一狀態ST1中之第四層磁化方向20bm改變。
在第二狀態ST2中，一拉伸應力81施加於第一應變感測元件50A及第二應變感測元件50B。第一應變感測元件50A之應力81之方向不同於第二應變感測元件50B之應力81之方向。
第一應變感測元件50A之應力81之方向(一第一應力方向81a)係(例如)與自幾何中心64b朝向第一應變感測元件50A之方向對準。第一應力方向81a與第二層磁化方向20am交叉(例如，正交)。
第二狀態ST2中之第一層磁化方向10am係藉由應力81而自第一狀態ST1中之第一層磁化方向10am改變。第二狀態ST2中之第一層磁化方向10am改變為與第一應力方向81a對準之一方向。藉此，第一應變感測元件50A之電阻在第一狀態ST1與第二狀態ST2之間改變。
第二應變感測元件50B之應力81之方向(一第二應力方向81b)係(例如)與自幾何中心64b朝向第二應變感測元件50B之方向對準。第二應力方向81b與第四層磁化方向20bm交叉(例如，正交)。
第二狀態ST2中之第三層磁化方向10bm係藉由應力81而自第一狀態ST1中之第三層磁化方向10bm改變。第二狀態ST2中之第三層磁化方向10bm改變為與第二應力方向81b對準之一方向。藉此，第二應變感測元件50B之電阻在第一狀態ST1與第二狀態ST2之間改變。
類似地，亦在多個應變感測元件50(例如，應變感測元件50c及50d)中，電阻在第一狀態ST1與第二狀態ST2之間改變。可獲得來自多個應變感測元件50之各者之信號。例如，可藉由將多個信號相加來實現高靈敏度的壓力感測。
在該實施例中，易於減小應變感測元件50之大小。藉此，多個應變感測元件50可提供在換能薄膜64上。應變感測元件50之數目增加。藉此，改良SN比。可提供一高靈敏度的壓力感測器。
圖10係圖解說明一參考實例之一壓力感測器之一示意圖。
基座71a及感測器單元72亦提供在圖10中所示之參考實例之壓力感測器319中。感測器單元72包含換能薄膜64、固定單元67、第一應變感測元件50A及第二應變感測元件50B。
在壓力感測器319中，第二應變感測元件50B之第二膜44b之氧濃度及第一應變感測元件50A之第一膜44a之氧濃度相同。否則，關於壓力感測器310描述之組態可適用於壓力感測器319。
圖10對應於其中Z軸方向上之壓力自外部施加於換能薄膜64之狀態。換能薄膜64彎曲使得膜表面64a具有一凸狀組態。
在壓力感測器319中，第一膜44a之氧濃度及第二膜44b之氧濃度相同。因此，第二層磁化方向20am及第四層磁化方向20bm相同。在該實例中，第四層磁化方向20bm與X軸方向對準。
例如，在其中來自外部之壓力未施加於換能薄膜64之狀態中，第一層磁化方向10am與第二層磁化方向20am對準。第三層磁化方向10bm與第四層磁化方向20bm對準。第一層磁化方向10am及及第三層磁化方向10bm與X軸方向對準。
在其中如圖10中所示般自外部施加壓力之情況下，第一層磁化方向10am改變為與第一應力方向81a對準。例如，第一層磁化方向10am改變為與Y軸方向對準。藉此，第一應變感測元件50A之電阻改變。
另一方面，例如，第二應力方向81b與第三層磁化方向10bm平行。藉此，即使自外部施加壓力，第三層磁化方向10bm的變化仍係小的(例如，不存在變化)。第二應變感測元件50B之電阻的變化係小 的(例如，不存在變化)。存在以下情況下：未自第二應變感測元件50B獲得對應於壓力之一信號。
相反地，在根據該實施例之壓力感測器中，第一膜44a之氧濃度與第二膜44b之氧濃度彼此不同。藉由調整氧濃度，多個應變感測元件之各者中之固定磁性層(第二磁性層20)的磁化方向與應力81的方向交叉(例如，正交)。藉此，可在多個應變感測元件之各者中以高靈敏度獲得對應於壓力之一信號。可提供一高靈敏度的壓力感測器。
圖11係圖解說明根據第一實施例之另一壓力感測器之一示意圖。
亦在壓力感測器311中提供基座71a及感測器單元72。感測器單元72包含換能薄膜64、固定單元67及多個應變感測元件50。關於壓力感測器310描述之組態可適用於壓力感測器311。
在該實施例中，多個應變感測元件50的數目係任意的(兩個或更多個)。在如圖11中所示之壓力感測器311中，提供於換能薄膜64上之多個應變感測元件50的數目係8。可藉由增加應變感測元件50來改良壓力感測器的SN比。多個應變感測元件50之各者經安置於(例如)具有幾何中心64b作為一中心之一圓周上。例如，多個應變感測元件50係安置在與幾何中心64b之位置等間距的位置處。
在多個應變感測元件50之各者中調整膜44的氧濃度。藉此，第二磁性層20之磁化方向與自幾何中心64b朝向應變感測元件50之方向交叉(例如，正交)。藉此，對於多個應變感測元件50之各者，可以高靈敏度獲得該信號。
圖12係圖解說明根據第一實施例之另一壓力感測器之一示意圖。
亦在壓力感測器312中提供基座71a及感測器單元72。感測器單元72包含換能薄膜64、固定單元67及多個應變感測元件50。關於壓力感測器310描述之組態可適用於壓力感測器312。
在如圖12中所示之實例中，固定單元67係連續的。例如，固定單元67a與固定單元67b連續。固定單元67之組態係(例如)一環形組態；且固定單元67沿換能薄膜64之邊緣部分64eg固定換能薄膜64。換能薄膜64之邊緣部分64eg係連續固定的。
例如，在其中固定單元67a與固定單元67b分離之情況下，換能薄膜64對所施加之壓力之變形程度為高且感測靈敏度為高。另一方面，在其中固定單元67連續之情況下，固定單元67之機械強度為高。
此外，從一角度觀之，當感測一低頻區域之聲壓時，聲波可透過諸如提供在如圖1或圖2中所示之固定單元67(其中固定單元67係不連續的)中之一孔環繞行進至換能薄膜64之背側。不一定準確地感測聲壓。感測器靈敏度歸因於此現象降低被稱作衰減(roll-off)現象。在其中目的係對可聽聲音之低頻域執行感測之情況下，不希望固定單元67中存在此一孔。因此，與圖12中一樣，希望固定單元中不具有一孔。
雖然固定單元67a至67d及基座71a被展示為圖12中之分離區域，但是固定單元67a至67d及基座71a亦可為一單一本體。在此一情況下，基座71a自身用以形成固定單元67a至67d(固定單元67a至67d包含在基座71a中)。
固定單元67係根據固定單元67之厚度、必要的感測靈敏度及可靠度角度而設計。
圖13係圖解說明根據第一實施例之另一壓力感測器之一示意圖。
基座71a及感測器單元72亦提供在壓力感測器313中。感測器單元72包含換能薄膜64、固定單元67及多個應變感測元件50。關於壓力感測器310描述之組態可適用於壓力感測器313。
如圖13中所示，形狀各向異性可提供在應變感測元件50之各者 中。例如，第一應變感測元件50A沿自幾何中心64b朝向第一應變感測元件50A之方向(一第一方向)之長度(一第一長度Las)不同於第一應變感測元件50A沿垂直於第一方向之一方向(一第二方向)之長度(一第二長度La1)。在該實例中，第二長度La1長於第一長度Las。因此，形狀各向異性提供在第一應變感測元件50A中。
例如，第二應變感測元件50B沿自幾何中心64b朝向第二應變感測元件50B之方向之長度(一第三長度Lbs)不同於第二應變感測元件50B沿垂直於自幾何中心64b朝向第二應變感測元件50B之方向之一方向之長度(一第四長度Lb1)。在該實例中，第四長度Lb1長於第三長度Lbs。
例如，第一應變感測元件50A之形狀各向異性之方向經設定為不同於第二應變感測元件50B之形狀各向異性之方向。藉此，第二層磁化方向20am及第四層磁化方向20bm可經設定為彼此不同。可增加應變感測元件50之各者之靈敏度。
根據該實施例，藉由調整膜44之氧濃度，可增加多個應變感測元件50之各者之靈敏度；且可提供一高靈敏度的壓力感測器。
圖14係圖解說明根據第一實施例之另一壓力感測器之一示意圖。
在根據如圖14中所示之實施例之壓力感測器314中，多個應變感測元件50a提供在固定單元67a與幾何中心64b之間(一第一部分68a)。在該實例中，多個應變感測元件50a之一部分係沿與邊緣部分64eg對準之一方向配置。進一步言之，應變感測元件50a之另一部分係沿具有自幾何中心64b朝向邊緣部分64eg之一徑向組態的一直線之方向(例如，在直線64c上)配置。
在該實例中，多個應變感測元件50b提供在固定單元67b與幾何中心64b之間(一第二部分68b)。在該實例中，多個應變感測元件50b 之一部分係沿與邊緣部分64eg對準之一方向配置。進一步言之，多個應變感測元件50b之另一部分係沿具有自幾何中心64b朝向邊緣部分64eg之一徑向組態的一直線之方向(例如，在直線64d上)配置。
當施加應力81時，第一部分68a及第二部分68b中發生應變。靈敏度係藉由在其中應變發生在相同方向上之第一部分68a內部提供多個應變感測元件50a而進一步增加。靈敏度係藉由在其中應變發生在相同方向上之第二部分68b內部提供多個應變感測元件50b而進一步增加。成倍提供之應變感測元件50可彼此串聯或並聯連接。
圖15A至圖15C係圖解說明根據第一實施例之其他壓力感測器之示意圖。
此等圖式展示多個應變感測元件50(應變感測元件50a)之連接狀態之實例。
如圖15A中所示，多個應變感測元件50係電串聯連接在根據該實施例之壓力感測器315a中。例如，多個應變感測元件50a提供在第一部分68a上。多個應變感測元件50a中之至少兩者係電串聯連接。
當N個應變感測元件50串聯連接時獲得之電信號係其中應變感測元件50的數目係1之情況中之電信號的N倍。另一方面，熱雜訊及肖特基(Schottky)雜訊係N1/2倍。換言之，SN比(信雜比(SNR))係N1/2倍。在不增加換能薄膜64之大小的情況下可藉由增加串聯連接之應變感測元件50的數目N來改良SN比。
例如，對於多個應變感測元件50a之各者，電阻R關於其中提供應變感測元件50a之第一部分68a中之應力81的變化(例如，極性)係類似的。因此，可將多個應變感測元件50a之信號相加。
施加於一應變感測元件50之偏壓電壓係(例如)不小於50毫伏(mV)且不大於150mV。在其中N個應變感測元件50串聯連接之情況下，偏壓電壓不小於50mV×N且不大於150mV×N。例如，在其中串聯連接 之應變感測元件50的數目N係25之情況下，偏壓電壓不小於1V且不大於3.75V。
當偏壓電壓之值不小於1V時係實際上有利，因為該設計使得電子電路容易處理獲自應變感測元件50之電信號。例如，提供多個應變感測元件50，對於其等而言，當施加壓力時獲得具有相同極性之電信號。如上文敘述，可藉由串聯連接此等應變感測元件來改良SN比。
處理獲自應變感測元件50之電信號之電子電路不想要超過10V之一偏壓電壓(跨端子之一電壓)。在該實施例中，串聯連接之應變感測元件50之偏壓電壓及數目N經設定以提供一適當電壓範圍。
例如，有利的是，當電串聯連接多個應變感測元件50時，電壓不小於1V且不大於10V。例如，施加於電串聯連接之多個應變感測元件50(應變感測元件50a)之兩端處的端子之間(一端處之端子與另一端處之端子之間)之電壓不小於1V且不大於10V。
在其中施加於一應變感測元件50之偏壓電壓係50mV之情況下，有利的是，串聯連接之應變感測元件50的數目N不小於20且不大於200以產生此一電壓。在其中施加於一應變感測元件50之偏壓電壓係150mV之情況下，有利的是，串聯連接之應變感測元件50(應變感測元件50a)的數目N不小於7且不大於66。
如圖15B中所示，多個應變感測元件50(應變感測元件50a)電並聯連接在根據該實施例之壓力感測器315b中。在該實施例中，多個應變感測元件50之至少一部分可電並聯連接。
如圖15C中所示，多個應變感測元件50(應變感測元件50a)經連接使得多個應變感測元件50在根據該實施例之壓力感測器314c中形成一惠斯登(Wheatstone)電橋電路。藉此，例如，可執行感測特性之溫度補償。
第二實施例
圖16係圖解說明用於製造根據一第二實施例之一壓力感測器之一方法之一示意圖。
圖17A至圖17E係圖解說明用於製造根據第二實施例之壓力感測器之方法之示意圖。
圖16及圖17A至圖17E展示用於製造壓力感測器310之方法。
如圖16中所示，用於製造壓力感測器310之方法包含形成換能薄膜64之一程序(步驟S100)、形成一第一導電層57a之一程序(步驟S101)、形成一第一堆疊膜50AS之一程序(步驟S102)、圖案化第一堆疊膜50AS之一程序(步驟S103)、形成一第二堆疊膜50BS之一程序(步驟S104)、圖案化第二堆疊膜50BS之一程序(步驟S105)、一退火程序(步驟S106)、形成一第二導電層57b之一程序(步驟S107)及自基板背面蝕刻之一程序(步驟S108)。
在步驟S100中，如圖17A中所示，在一基板70s上形成用以形成換能薄膜64之一換能薄膜64fm。換能薄膜64fm包含(例如)氧化矽膜。在其中固定單元67(例如，固定單元67a至67d等等)經形成以間斷地固持換能薄膜64之邊緣部分64eg之情況下，可藉由在此程序中圖案化換能薄膜64fm形成用以形成固定單元67之部分。
在步驟S101中形成第一導電層。例如，藉由在換能膜64fm(或換能薄膜64)上形成一導電膜且將導電膜圖案化為一規定組態而形成第一導電層。導電層可用以形成第一互連件57之至少一部分。
在步驟S102中，第一堆疊膜50AS堆疊在換能膜64fm上。例如，步驟S102包含形成用以形成一第一膜之一第一氧化物膜之一第一氧化程序(步驟S102a)。例如，在步驟S102中，一緩衝膜、一抗鐵磁膜、一鐵磁膜、一第一氧化物膜、一磁性膜、一中間膜、一磁性膜及一蓋膜係以此順序堆疊。此時，形成一第一氧化量(氧化強度)之第一氧化物膜。
在步驟S103中，如圖17B中所示，第一堆疊膜50AS被圖案化為一規定組態。第一堆疊膜50AS用以形成第一應變感測元件50A。第一堆疊膜50AS可用以形成提供於一直線上之其他應變感測元件50，該直線連接變為幾何中心64b之一位置64p與其中安置第一應變感測元件50A之位置。例如，第一堆疊膜50AS可用以形成應變感測元件50c。
在步驟S104中，第二堆疊膜50BS堆疊在第一導電層之另一部分上。例如，步驟S104包含形成用以形成一第二膜之一第二氧化物膜之一第二氧化程序(步驟S104a)。例如，在步驟S104中，一緩衝膜、一抗鐵磁膜、一鐵磁膜、一第二氧化物膜、一磁性膜、一中間膜、一磁性膜及一蓋膜係以此順序堆疊。此時，例如，形成一第二氧化量(氧化強度)之第二氧化物膜。第一氧化量(第一氧化程序之氧化量)與第二氧化量(第二氧化程序之氧化量)彼此不同。
在該實施例中，例如，第一氧化程序之氧化強度與第二氧化程序之氧化強度彼此不同。例如，在第一氧化程序或第二氧化程序之一者中，實質上可能根本未供應氧。例如，可省略第一氧化程序或第二氧化程序之一者。此一實例有望用於減小製造成本。
如圖17C中所示，在步驟S105中，第二堆疊膜50BS被圖案化為一規定組態。第二堆疊膜50BS用以形成第二應變感測元件50B。第二堆疊膜50BS可用以形成提供於一直線上之其他應變感測元件50，該直線連接變為幾何中心64b之位置64p與其中安置第二應變感測元件50B之位置。例如，第二堆疊膜50BS可用以形成應變感測元件50d。
在步驟S106中在一磁場中執行退火。藉此，如圖17D中所示，對於多個應變感測元件50之各者，固定磁性層(第二磁性層20及第四磁性層20B)之磁化方向係固定的。固定磁性層(第二磁性層20及第四磁性層20B)之磁化方向係對應於膜44之氧濃度之一方向。
在步驟S107中，一導電膜形成於應變感測元件50上且被圖案化 為一規定組態。藉此，形成第二導電層。第二導電層可用以形成例如第二互連件58之至少一部分。
如圖17E中所示，在步驟S108中自基板70s之背面(底面)執行蝕刻。圖案化包含(例如)深反應離子蝕刻(deep-RIE)等等。此時，可實施一波希(Bosch)程序。藉此，在基板70s中製造中空部分70。
其中未製造中空部分70之部分用以形成非中空部分71。藉此，形成換能薄膜64。在其中固定單元67經形成以連續固持換能薄膜64之邊緣部分64eg之情況下，藉由自基板70s之背面蝕刻同時形成固定單元67及換能薄膜64。
例如，可同時執行第一堆疊膜50AS之膜形成及圖案化及第二堆疊膜50BS之膜形成及圖案化。在此一情況下，當形成用以形成多個應變感測元件50之堆疊膜時，成倍執行形成氧化物膜之程序。
例如，一緩衝膜、一抗鐵磁膜及一鐵磁膜形成於換能薄膜64fm上。一遮罩材料形成於此等膜上；且在其中形成第一應變感測元件50A之位置處製造一開口。氧化該開口處之部分。藉此，形成第一氧化物膜(第一氧化程序)。
隨後，移除遮罩材料；且在主體上形成另一遮罩材料。在其中形成第二應變感測元件50B之位置處製造一開口。氧化該開口處之部分。藉此，形成第二氧化物膜(第二氧化程序)。
移除遮罩材料；且一磁性膜、一中間膜、一磁性膜及一蓋膜係以此順序形成於該主體上且被圖案化。因此，可同時執行用於形成第一應變感測元件50A之圖案化及用於形成第二應變感測元件50B之圖案化。換言之，可同時實施步驟S101至步驟S107之至少一部分且該順序在技術可行性之範圍內可互換。
根據該實施例，針對多個應變感測元件50之各者調整膜44之氧化量。藉此，針對多個應變感測元件50之各者可增加靈敏度。可提供 一高靈敏度的壓力感測器。
第三實施例
圖18係圖解說明根據一第三實施例之一麥克風之一示意圖。
如圖18中所示，根據該實施例之一麥克風410包含根據該等實施例之壓力感測器之任一者或此等壓力感測器之一修改之一壓力感測器。在該實例中，使用壓力感測器310。例如，麥克風410內部之壓力感測器310之換能薄膜64實質上平行於其中提供一顯示單元420之一個人數位助理510之表面。然而，該實施例不限於此；且換能薄膜64之處置係任意的。
雖然麥克風410嵌入在個人數位助理510中，但是實施例不限於此。例如，麥克風410可嵌入在一IC錄音機、一釘扎麥克風等等中。
第四實施例
圖19係圖解說明根據一第四實施例之一加速度感測器之一示意透視圖。
圖20係圖解說明根據第四實施例之加速度感測器之一示意平面圖。
如圖19及圖20中所示，根據該實施例之一加速度感測器330包含一基座單元71b、一測錘75、一連接器74、第一應變感測元件50A及第二應變感測元件50B。在該實例中，加速度感測器330包含多個應變感測元件(應變感測元件50a至50d)。應變感測元件的數目可為5或5以上。
連接器74連接測錘75與基座單元71b。連接器74可根據測錘75相對於基座單元71b之位置的變化而變形。連接器74包含(例如)一第一部分74a及一第二部分74b。在該實例中，連接器74進一步包含一第三部分74c及一第四部分74d。
第一應變感測元件50A(應變感測元件50a)提供在第一部分74a 上。第二應變感測元件50B(應變感測元件50b)提供在第二部分74b上。應變感測元件50c提供在第三部分74c上。應變感測元件50d提供在第四部分74d上。
第一應變感測元件50A之組態類似於第一實施例中描述之第一應變感測元件50A之組態。第二應變感測元件50B之組態類似於第一實施例中描述之第二應變感測元件50B之組態。
第一部分74a至第四部分74d彼此分離。換言之，連接器74包含彼此分離之多個部分。例如，連接器74固持彼此分離之測錘75之多個部分。
例如，應變感測元件50a至50d實質上提供在一平面中。例如，一平面經形成平行於自第一部分74a朝向第三部分74c之方向及自第二部分74b朝向第四部分74d之方向。在該實例中，該平面被視為X-Y平面；且垂直於X-Y平面之一方向被視為Z軸方向。
例如，當投影至X-Y平面上時，連接第一應變感測元件50A與測錘75之一幾何中心75c之一線l1與連接第二應變感測元件50B與測錘75之幾何中心75c之一線l2交叉。在該實例中，當投影至X-Y平面上時，連接應變感測元件50a與應變感測元件50c之線l1行進穿過幾何中心75c。在該實例中，當投影至X-Y平面上時，連接應變感測元件50b與應變感測元件50d之線l2行進穿過幾何中心75c。應變感測元件50a至50d係沿測錘75之一外緣75r配置。該實施例不限於此；且第一部分74a至第四部分74d可連續。5個或5個以上應變感測元件可提供在連接器74上。
例如，當一加速度施加於測錘75時，測錘75相對於基座單元71b之位置改變。連接器74根據測錘75相對於基座單元71b之位置的變化而變形。應變感測元件(例如，第一應變感測元件50A及第二應變感測元件50B)之磁性層之磁化方向根據連接器74之變形而改變。藉此，例 如，對於多個應變感測元件之各者，電阻歸因於MR效應而改變。加速度係藉由感測對應於磁性層之磁化方向的變化之電阻變化而感測。
沿連接器74之Z軸方向之長度對應於連接器74之厚度。沿基座單元71b之Z軸方向之長度對應於基座單元71b之厚度。沿測錘75之Z軸方向之厚度對應於測錘75之厚度。例如，連接器74之厚度薄於基座單元71b之厚度且薄於測錘75之厚度。
例如，連接器74(第一部分74a)之長度(厚度)短於(薄於)測錘75在自基座單元71b朝向測錘75之方向(例如，Y軸方向)上之長度(厚度)。例如，連接器74(第一部分74a)在垂直於自基座單元71b朝向測錘75之方向(例如，Y軸方向)之方向(X軸方向)上之長度(寬度)短於連接器74之Y軸方向上之長度。藉此，例如，當測錘75移動時，應變為大(例如，一最大值)。
藉此，例如，連接器74比測錘75更加容易變形。連接器74根據測錘75之位置變化而變形。
例如，第一膜44a之氧濃度、第二膜44b之氧濃度等等亦在加速度感測器330中加以適當調整。藉此，針對多個應變感測元件之各者，調整固定磁性層之磁化方向。藉此，在多個應變感測元件之各者中可以高靈敏度獲得對應於加速度之一信號。
該等實施例包括一麥克風，該麥克風包括一壓力感測器。該壓力感測器包括：一基座；及一感測器單元，其提供在該基座上，該感測器單元包含：一換能薄膜，其具有一第一表面且可撓；一第一應變感測元件，其提供在該第一表面上；及一第二應變感測元件，其提供在該第一表面上且與該第一應變 感測元件分離，該第一應變感測元件包含：一第一磁性層，其具有可改變之一第一磁化；一第一膜，其包含處於一第一氧濃度之氧；一第二磁性層，其提供在該第一磁性層與該第一膜之間，該第二磁化層具有固定之一第二磁化；及一第一中間層，其提供在該第一磁性層與該第二磁性層之間，該第二應變感測元件包含：一第三磁性層，其具有可改變之一第三磁化；一第二膜，其具有不同於該第一氧濃度之一第二氧濃度；一第四磁性層，其提供在該第三磁性層與該第二膜之間，該第四磁性層具有固定方向之一第四磁化；及一第二中間層，其提供在該第三磁性層與該第四磁性層之間。
在麥克風中，換能薄膜可根據一聲波變形。
根據該等實施例，可提供一高靈敏度壓力感測器、加速度感測器及用於製造壓力感測器之方法。
在本申請案之說明書中，「垂直」及「平行」不僅係指完全垂直及完全平行，而且包含(例如)歸因於製程等等產生的波動。實質上垂直及實質上平行便已足夠。
在上文中，參考特定實例描述本發明之實施例。然而，本發明之實施例不限於此等特定實例。例如，熟習此項技術者可類似地藉由自已知技術適當地選擇諸如以下項之組件之特定組態來實踐本發明：基座、感測器單元、換能薄膜、基座單元、測錘、連接器、第一應變感測元件、第二應變感測元件、第一磁性層、第一膜、第二磁性層、第一中間層、第三磁性層、第二膜、第四磁性層、第二中間層等等；且就可獲得類似效應之程度而言，此實踐係在本發明之範疇內。
進一步言之，就包含本發明之意義而言，特定實例之任何兩個或更多個組件可經組合在技術可行性之範圍內且包含在本發明之範疇內。
此外，就包含本發明之精神之範圍而言，全部壓力感測器、加速度感測器及用於製造壓力感測器之方法(可憑藉熟習此項技術者基於上文描述為本發明之實施例之壓力感測器、加速度感測器及用於製造壓力感測器之方法由一適當設計修改而實踐)亦係在本發明之範疇內。
在本發明之精神內，熟習此項技術者可設想出各個其他變動及修改，且應瞭解，此等變動及修改亦涵蓋在本發明之範疇內。
雖然已描述某些實施例，但是此等實施例已僅由實例方式呈現，且不旨在限制本發明之範疇。實際上，本文中描述之新穎的實施例可以多種其他方式具體實施；此外，在不脫離本發明之精神之情況下，可以本文中描述之實施例之形式作出各種省略、替代及改變。隨附申請專利範圍及其等效物旨在涵蓋如將落在本發明之範疇及精神內之此等形式或修改。
50A‧‧‧第一應變感測元件
50B‧‧‧第二應變感測元件
50a‧‧‧應變感測元件
50b‧‧‧應變感測元件
50c‧‧‧應變感測元件
50d‧‧‧應變感測元件
57‧‧‧第一互連件
58‧‧‧第二互連件
64‧‧‧換能薄膜
64a‧‧‧膜表面
64b‧‧‧幾何中心
67‧‧‧固定單元
67a‧‧‧固定單元
67b‧‧‧固定單元
67c‧‧‧固定單元
67d‧‧‧固定單元
70‧‧‧中空部分
71‧‧‧非中空部分
71a‧‧‧基座
72‧‧‧感測器單元
310‧‧‧壓力感測器

Claims (20)

  1. 一種壓力感測器，其包括：一基座；及一感測器單元，其經提供於該基座上，該感測器單元包含：一換能薄膜，其具有一第一表面且可撓；一第一應變感測元件，其經提供於該第一表面上；及一第二應變感測元件，其經提供於該第一表面上且與該第一應變感測元件分離，該第一應變感測元件包含：一第一磁性層，其具有可改變之一第一磁化；一第一膜，其包含處於一第一氧濃度之氧；一第二磁性層，其經提供於該第一磁性層與該第一膜之間，該第二磁化層具有固定之一第二磁化；及一第一中間層，其經提供於該第一磁性層與該第二磁性層之間，該第二應變感測元件包含：一第三磁性層，其具有可改變之一第三磁化；一第二膜，其具有不同於該第一氧濃度之一第二氧濃度；一第四磁性層，其經提供於該第三磁性層與該第二膜之間，該第四磁性層具有固定方向之一第四磁化；及一第二中間層，其經提供於該第三磁性層與該第四磁性層之間。
  2. 如請求項1之感測器，其中該第一膜包含具有一第一原子價之一第一金屬元素，及 該第二膜包含具有不同於該第一原子價之一第二原子價之該第一金屬元素。
  3. 如請求項1之感測器，其中該第一膜之該第一氧濃度不小於20原子百分比且不大於70原子百分比，及該第二膜之該第二氧濃度不小於0原子百分比且不大於20原子百分比。
  4. 如請求項1之感測器，其中該第一膜包含選自鐵、鉻、鎳及錳之至少一者。
  5. 如請求項1之感測器，其中該第一應變感測元件進一步包含一第一鐵磁層，該第一膜經提供於該第二磁性層與該第一鐵磁層之間，該第二應變感測元件進一步包含一第二鐵磁層，及該第二膜經提供於該第四磁性層與該第二鐵磁層之間。
  6. 如請求項5之感測器，其中該第一應變感測元件進一步包含一第一抗鐵磁層，該第一鐵磁層經提供於該第二磁性層與該第一抗鐵磁層之間，該第二應變感測元件進一步包含一第二抗鐵磁層，及該第二鐵磁層經提供於該第四磁性層與該第二抗鐵磁層之間。
  7. 如請求項1之感測器，其中自該換能薄膜之一幾何中心(centroid)朝向該第一應變感測元件之一方向與自該幾何中心朝向該第二應變感測元件之一方向交叉。
  8. 如請求項1之感測器，其中該第一應變感測元件與該換能薄膜之一幾何中心之間之一距離不小於0.8倍且不大於1.2倍於該幾何中 心與該第二應變感測元件之間之一距離。
  9. 如請求項1之感測器，其中該感測器單元進一步包含一固定單元，及該固定單元經連接至該換能薄膜之一邊緣部分，且將該邊緣部分固定至該基座。
  10. 如請求項1之感測器，其中該第一應變感測元件沿自該換能薄膜之一幾何中心朝向該第一應變感測元件之一第一方向之一長度不同於該第一應變感測元件沿垂直於該第一方向之一第二方向之一長度。
  11. 如請求項1之感測器，其中選自該第一磁性層及該第二磁性層之至少一者包含選自鐵、鈷及鎳之至少一者。
  12. 如請求項1之感測器，其中該第一中間層包含選自氧化錳、氧化鋁、氧化鈦及氧化鋅之至少一者。
  13. 一種加速度感測器，其包括：一基座單元；一測錘；連接該測錘與該基座單元之一連接器，該連接器可根據該測錘相對於該基座單元之一位置之一變化而變形；一第一應變感測元件，其經提供於該連接器之一第一部分上；及一第二應變感測元件，其經提供於該連接器之一第二部分上，該第二部分與該第一部分分離，該第一應變感測元件包含：一第一磁性層，其具有可改變之一第一磁化；一第一膜，其包含處於一第一氧濃度之氧；一第二磁性層，其經提供於該第一磁性層與該第一膜之 間，該第二磁化層具有固定之一第二磁化；及一第一中間層，其經提供於該第一磁性層與該第二磁性層之間，該第二應變感測元件包含：一第三磁性層，其具有可改變之一第三磁化；一第二膜，其具有不同於該第一氧濃度之一第二氧濃度；一第四磁性層，其經提供於該第三磁性層與該第二膜之間，該第四磁性層具有固定之一第四磁化；及一第二中間層，其經提供於該第三磁性層與該第四磁性層之間。
  14. 一種用於製造壓力感測器之方法，該壓力感測器包含一基座及經提供於該基座上之一感測器單元，該感測器單元包含一換能薄膜、一第一應變感測元件及一第二應變感測元件，該換能薄膜具有一第一表面且可撓，該第一應變感測元件經提供於該第一表面上，該第二應變感測元件經提供於該第一表面上且與該第一應變感測元件分離，該第一應變感測元件包含一第一磁性層、一第一膜、一第二磁性層及一第一中間層，該第一磁性層具有可改變之一第一磁化，該第二磁性層經提供於該第一磁性層與該第一膜之間且具有固定之一第二磁化，該第一中間層經提供於該第一磁性層與該第二磁性層之間，該第二應變感測元件包含一第三磁性層、一第二膜、一第四磁性層及一第二中間層，該第三磁性層具有可改變之一第三磁化，該第四磁性層經提供於該第三磁性層與該第二膜之間且具有固定之一第四磁化，該第二中間層經提供於該第三磁性層與該第四磁性層之間，該方法包括：形成用以形成該第一膜之一第一氧化物膜。
  15. 如請求項14之方法，其中該第一膜包含選自鐵、鉻、鎳及錳之至少一者。
  16. 如請求項14之方法，進一步包括形成用以形成該第二膜之一第二氧化物膜，該形成該第一氧化物膜之一氧化量不同於該形成該第二氧化物膜之一氧化量。
  17. 如請求項14之方法，其中該第一應變感測元件進一步包含一第一鐵磁層，該第一膜經提供於該第二磁性層與該第一鐵磁層之間，該第二應變感測元件進一步包含一第二鐵磁層，及該第二膜經提供於該第四磁性層與該第二鐵磁層之間。
  18. 如請求項17之方法，其中該第一應變感測元件進一步包含一第一抗鐵磁層，該第一鐵磁層經提供於該第二磁性層與該第一抗鐵磁層之間，該第二應變感測元件進一步包含一第二抗鐵磁層，及該第二鐵磁層經提供於該第四磁性層與該第二抗鐵磁層之間。
  19. 如請求項14之方法，其中自該換能薄膜之一幾何中心朝向該第一應變感測元件之一方向與自該幾何中心朝向該第二應變感測元件之一方向交叉。
  20. 如請求項14之方法，其中該第一應變感測元件與該換能薄膜之一幾何中心之間之一距離不小於0.8倍且不大於1.2倍於該幾何中心與該第二應變感測元件之間之一距離。
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