特許 7369399 振動素子の製造方法、振動発電素子の製造方法、振動素子、および振動発電素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-18

(45)【発行日】2023-10-26

(54)【発明の名称】振動素子の製造方法、振動発電素子の製造方法、振動素子、および振動発電素子

(51)【国際特許分類】

   H02N 1/00 20060101AFI20231019BHJP

   H01G 7/02 20060101ALI20231019BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20231019BHJP

   B81C 1/00 20060101ALI20231019BHJP

【ＦＩ】

H02N1/00

H01G7/02 E

H01G7/02 D

B81B3/00

B81C1/00

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020026396

(22)【出願日】2020-02-19

(65)【公開番号】P2021132462

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2021-12-02

(73)【特許権者】

【識別番号】304023318

【氏名又は名称】国立大学法人静岡大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋口 原

(72)【発明者】

【氏名】三屋 裕幸

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２１３２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１５０３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０３１５６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／０１９９１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１５２６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０５２２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３５７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０１８８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２９５０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０４９５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９３９９５５２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ １／００

Ｈ０１Ｇ ７／０２

Ｂ８１Ｂ ３／００

Ｂ８１Ｃ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性の基板を用意すること、
前記基板の第１領域に空隙を形成すること、
前記第１領域に形成された前記空隙に絶縁部材を充填して絶縁部を形成すること、
前記基板から、前記第１領域に接する第２領域を除去して、前記絶縁部と機械的に接続されている第１支持部と、前記絶縁部と機械的に接続され、かつ前記第１支持部と絶縁されている第２支持部と、前記第１支持部に支持されている第１電極と、前記第２支持部に支持されている第２電極とを形成すること、
を備える、振動素子の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の振動素子の製造方法において、
前記基板上に互いに離れた２つの前記第１領域が存在し、
前記第２領域は、２つの前記第１領域の両方に接する領域である、振動素子の製造方法。

【請求項3】

導電性の基板を用意すること、
前記基板の第１領域に空隙を形成すること、
前記第１領域に形成された前記空隙に絶縁部材を充填して絶縁部を形成すること、
前記基板から、前記第１領域に接する主領域と、前記第１領域に接しない付帯領域とを含む第２領域を除去して、前記絶縁部と機械的に接続されている第１支持部と、前記絶縁部と機械的に接続され、かつ前記第１支持部と絶縁されている第２支持部と、前記第１支持部に支持されている第１電極と、前記第２支持部に支持されている第２電極とを形成すること、
を備える、振動素子の製造方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の振動素子の製造方法において、
前記基板はシリコン基板であり、
前記絶縁部の主成分はシリコン酸化物である、振動素子の製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載の振動素子の製造方法において、
前記絶縁部の形成は、前記第１領域に形成された前記空隙に粉末シリコンを充填し、充填した前記粉末シリコンを酸化させてシリコン酸化物とすることにより行う、振動素子の製造方法。

【請求項6】

請求項５に記載の振動素子の製造方法において、
前記空隙に、前記粉末シリコンに加えて粉末ガラスを充填する、振動素子の製造方法。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の振動素子の製造方法において、
前記第１領域は、前記第１支持部と、前記第２支持部とを、前記第１領域を挟んで相互に歯合させて分離する領域である、振動素子の製造方法。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の振動素子の製造方法において、
前記第１電極と前記第２電極とを、前記基板の面内方向に対向させて形成する、振動素子の製造方法。

【請求項9】

請求項８に記載の振動素子の製造方法において、
前記第１電極と前記第２電極とを、櫛歯状に対向させて形成する、振動素子の製造方法。

【請求項10】

請求項８または請求項９に記載の振動素子の製造方法において、
前記第１電極と前記第２電極とを、１０μｍ以下の距離で対向させて形成する、振動素子の製造方法。

【請求項11】

請求項８から請求項１０までのいずれか一項に記載の振動素子の製造方法と、
前記第１電極および前記第２電極のうちの一方の電極の、他方の電極と対向する部分にエレクトレットを形成すること、を備える、振動発電素子の製造方法。

【請求項12】

絶縁部と、
前記絶縁部と機械的に接続されている導電性の第１支持部と、
前記絶縁部と機械的に接続され、かつ前記第１支持部と絶縁されている導電性の第２支持部と、
前記第１支持部に支持されている第１電極と、
前記第２支持部に支持されている第２電極と、
を備え、
前記絶縁部は、前記第１支持部の壁部と前記第２支持部の壁部とが対向する対向面間に密着して設けられ、
発電に供する振動方向と直交する方向において、前記第１電極と前記第２電極とは、１０μｍ以下の距離で対向して配置されている、振動素子。

【請求項13】

請求項１２に記載の振動素子において、
前記第１支持部と前記第２支持部とは、前記絶縁部を介して相互に歯合している、振動素子。

【請求項14】

請求項１２または請求項１３に記載の振動素子において、
前記第１支持部の上面および前記第２支持部の上面は第１平面内にあり、前記絶縁部の上端部は前記第１平面よりも下方にあり、
前記第１支持部の下面および前記第２支持部の下面は第２平面内にあり、前記絶縁部の下端部は前記第２平面よりも上方にある、振動素子。

【請求項15】

請求項１２から請求項１４までのいずれか一項に記載の振動素子を備え、
前記第１電極および前記第２電極のうちの一方の電極の、他方の電極と対向する部分にエレクトレットが形成されている、振動発電素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動素子の製造方法、振動発電素子の製造方法、振動素子、および振動発電素子に関する。

【背景技術】

【0002】

環境振動からエネルギーを収穫するエナジーハーベスティング技術の一つとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動素子である振動発電素子を用いて環境振動から発電を行う手法が知られている。
振動発電素子では、例えば可動電極をカンチレバーのような弾性支持部で支持し、可動電極が固定電極に対して振動することで発電を行っている。
振動発電素子の発電効率を向上させるためには、可動電極と固定電極とを近接して対向させることが望ましい。このため、可動電極と固定電極とを、同一の基板からエッチングにより一体的に形成する製造方法が用いられている。
また、可動電極と固定電極のそれぞれは、適度な導電性を有する必要があるとともに、可動電極と固定電極との間は電気的に絶縁されている必要がある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１９／０３１５６５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１においては、可動電極と固定電極との間の電気的な絶縁性を確保するために、基板として、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板、または導電率の小さな真性のシリコン基板の表面から所定厚さの領域にのみドーピングによりＰ型またはＮ型の導電層を形成した基板を使用する。

【0005】

しかし、ＳＯＩ基板は高価であり、ＳＯＩ基板を使用すると、振動発電素子等の製造コストが高価になるという課題がある。また、真性のシリコン基板の表面にドーピングにより導電層を形成しても、その導電層の厚さは薄く、従って十分に低い電気抵抗を得ることは難しい。そして、ドーピングにより十分な厚さの導電層を形成するには、注入するイオンの加速電圧の増加や処理時間の増加が必要であり、やはり製造コストが上昇するという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様によると、振動素子の製造方法は、導電性の基板を用意すること、前記基板の第１領域に空隙を形成すること、前記第１領域に形成された前記空隙に絶縁部材を充填して絶縁部を形成すること、前記基板から、前記第１領域に接する第２領域を除去して、前記絶縁部と機械的に接続されている第１支持部と、前記絶縁部と機械的に接続され、かつ前記第１支持部と絶縁されている第２支持部と、前記第１支持部に支持されている第１電極と、前記第２支持部に支持されている第２電極とを形成すること、を備える。
第２の態様によると、振動発電素子の製造方法は、第１の態様の振動素子の製造方法と、前記第１電極および前記第２電極のうちの一方の電極の、他方の電極と対向する部分にエレクトレットを形成すること、を備える。
第３の態様によると、振動素子は、絶縁部と、前記絶縁部と機械的に接続されている導電性の第１支持部と、前記絶縁部と機械的に接続され、かつ前記第１支持部と絶縁されている導電性の第２支持部と、前記第１支持部に支持されている第１電極と、前記第２支持部に支持されている第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とは、１０μｍ以下の距離で対向して配置されている。
第４の態様によると、振動発電素子は、第３の態様による振動素子を備え、前記第１電極および前記第２電極のうちの一方の電極の、他方の電極と対向する部分にエレクトレットが形成されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、振動素子および振動発電素子を安価に製造することができる。
また、導電性の基板の面内を、安価な方法で絶縁することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】振動素子および振動発電素子の製造方法の第１実施形態を説明する図。

【図2】図１に続く振動素子および振動発電素子の製造方法の第１実施形態を説明する図。

【図3】図２に続く振動素子および振動発電素子の製造方法の第１実施形態を説明する図。

【図4】図４（ａ）は、図２に続く振動素子および振動発電素子の製造方法の第１実施形態を説明する図。図４（ｂ）および図４（ｃ）は、第１実施形態の製造方法で製造された振動素子および振動発電素子を示す図。

【図5】図５（ａ）は、振動素子および振動発電素子の製造方法の第２実施形態を説明する図。図５（ｂ）は、第２実施形態の製造方法で製造された振動素子および振動発電素子を示す図。

【図6】図６（ａ）は、振動素子および振動発電素子の製造方法の第３実施形態を説明する図。図６（ｂ）は、第３実施形態の製造方法で製造された振動素子および振動発電素子を示す図。

【図7】図７（ａ）は、振動素子および振動発電素子の製造方法の変形例２を説明する図。図７（ｂ）は、振動素子および振動発電素子の製造方法の変形例３を説明する図。

【図8】振動素子および振動発電素子の製造方法の変形例４を説明する図。

【図9】振動素子および振動発電素子の製造方法の変形例６を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（振動発電素子の製造方法の第１実施形態）
以下、図１から図４を参照して、振動発電素子５０の製造方法の第１実施形態について説明する。図１（ａ）から図４（ｃ）まで、および図５以降の各図に矢印で示したＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向はそれぞれ同一の方向を示し、その矢印の指し示す方向を＋方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、相互に直交する方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は後述する基板１０の表面と平行な方向である。

【0010】

（工程１）
図１（ａ）に示したように、略円形のシリコン基板であるシリコンウエハ等の、導電性の基板１０を用意する。基板１０がシリコン基板である場合には、その内部に不純物を含むことによりＮ型またはＰ型の導電性を有するシリコン基板を用意する。基板１０のＺ方向の厚さは、一例として１０μｍから８００μｍ程度である。
導電性の基板１０の体積抵抗率は、一例として１００〔Ω・ｃｍ〕以下である。

【0011】

（工程２）
図１（ａ）に示したように、基板１０の２つの第１領域１１に、貫通孔である空隙１４をそれぞれ形成する。
図１（ｂ）は、空隙１４を形成する工程を説明する図であり、図１（ａ）に示した１つの第１領域１１を通るＡＡ線における基板１０のＸＺ断面を、－Ｙ方向から見た図である。
第１領域１１のＸ方向の幅は、一例として、１０μｍ程度から１０ｍｍ程度である。第１領域１１のＹ方向の幅は、一例として、０．５ｍｍから１０ｍｍ程度である。
また、第１領域１１のＺ方向の幅は、基板１０の厚さに等しい。

【0012】

空隙１４の形成においては、始めに基板１０の＋Ｚ側の面（以下「おもて面」と呼ぶ）上の全面にレジスト１２ａを形成する。そして、第１領域１１の上に形成されているレジスト１２ａを除去し、開口部１３を形成する。レジスト１２ａの除去は、例えば、露光および現像等を含むフォトリソグラフィ工程により行う。
そして、レジスト１２ａをエッチングマスクとして、基板１０をエッチングすることにより、図１（ｃ）に示したように、第１領域１１に基板１０を貫通する空隙１４を形成する。その後、レジスト１２ａを除去する。

【0013】

（工程３）
第１領域１１に形成されている空隙１４に絶縁部材を充填して、第１領域１１に絶縁部１５を形成する。
図２（ａ）および図２（ｂ）は、絶縁部１５の形成方法を説明する図であり、基板１０の第１領域１１の近傍を、図１（ｃ）よりも拡大して示したＸＺ断面図である。

【0014】

図２（ａ）に示したように、始めに第１領域１１に形成されている空隙１４に、粒形が０．５μｍから２μｍ程度の粉末シリコン１６を充填する。そして、８００℃から１２００℃程度、一例として９５０℃程度の温度の水蒸気雰囲気中で数時間、粉末シリコン１６の少なくとも表面付近を熱酸化させるとともに相互に融着させ、絶縁性の二酸化シリコン（石英ガラス）を含む一体的な絶縁部１５に変化させる。
絶縁部１５の体積抵抗率は、一例として１〔ＭΩ・ｃｍ〕以上である。

【0015】

酸化により粉末シリコン１６の体積が膨張するため、空隙１４内を絶縁部１５により充填することができるとともに、体積膨張した絶縁部１５が基板１０の側壁１０１、１０２を押し、その結果、絶縁部１５が側壁１０１、１０２と密着する。
基板１０がシリコン基板等の熱酸化により酸化膜が形成される基板であれば、上述の熱酸化において、空隙１４に面する基板１０の側壁１０１、１０２も酸化する。そして、上述の粉末シリコン１６の酸化物と融着するので、絶縁部１５と基板１０の側壁１０１、１０２との密着性をさらに高めることができる。

【0016】

図２（ｃ）は、２つの第１領域１１の内部に、絶縁部１５が形成された基板１０を＋Ｚ方向から見た図を示している。そして、上述の図２（ｂ）は、図２（ｃ）に示したＢＢ線における基板１０のＸＺ断面を、－Ｙ方向から見た図となる。

【0017】

（工程４）
図３（ａ）に示したように、基板１０のおもて面の全面にレジスト１２ｂを形成する。そして、例えば露光および現像等を含むフォトリソグラフィ工程により、ＸＹ平面内において２つの第１領域１１に共に接する内部領域１７ａに形成されているレジスト１２ｂを除去する。
なお、第１領域１１に形成されている絶縁部１５は、レジスト１２ｂに覆われているため図３（ａ）には示していない。ただし、内部領域１７ａと第１領域１１との位置関係を示すために、第１領域１１については図３（ａ）に破線で示している。

【0018】

内部領域１７ａの形状は、後述するように、製造する振動発電素子５０を構成する部材の形状に応じて決定する。ただし、上述したように、内部領域１７ａは、２つの第１領域１１のそれぞれに接している。

【0019】

（工程５）
基板１０のおもて面の内部領域１７ａを除く部分に形成したレジスト１２ｂをエッチングマスクとして基板１０をエッチングすることにより、基板１０の内部領域１７ａを除去する。その後、レジスト１２ｂを除去する。図３（ｂ）は、内部領域１７ａおよびレジスト１２ｂが除去された状態の基板１０を示している。

【0020】

図４（ａ）は、基本的には上述の図３（ｂ）に示したものと同様の状態の基板１０を示す図である。ただし、説明を容易にするために、図４（ｂ）に示した完成後の振動発電素子５０を構成する各部分に相当する基板１０上の各部分に、それぞれハッチングを付し、かつ符号を付している。

【0021】

上述の内部領域１７ａの除去により、完成後の振動発電素子５０における第１電極１９、第２電極２３等が、基板１０に残存する形で形成される。
第１電極１９および第２電極２３は、いずれもＸＹ平面内における形状が櫛歯状であり、いずれも複数本の櫛歯を有している。そして、それぞれの櫛歯部分は相互に歯合している。すなわち、第２電極２３の各櫛歯部分の±Ｙ方向の各端面は、第１電極１９の各櫛歯部分の±Ｙ方向の端面に対向して配置されている。
なお、上述のエッチングにおいて、絶縁部１５の一部についても、内部領域１７ａとして基板１０から除去しても良い。この場合には、第1領域は、絶縁部１５のうち、内部領域１７ａのエッチングの後に基板１０に残存する領域である。

【0022】

（工程６）
基板１０上の、第２電極２３の＋Ｙ方向および－Ｙ方向の端面に、公知の帯電処理（例えば、特開２０１４－０４９５５７号公報に記載の帯電処理）を施すことによって、エレクトレット２４を形成する。すなわち、エレクトレット２４は、第２電極２３の各櫛歯のうちの、第１電極１９の各櫛歯と対向する部分に形成される。

【0023】

なお、エレクトレット２４を、第２電極２３の各櫛歯のうちの第１電極１９の各櫛歯と対向する部分ではなく、第１電極１９の各櫛歯のうちの第２電極２３の各櫛歯と対向する部分に形成しても良い。
また、基板１０がシリコン基板でない場合には、第１電極１９または第２電極２３の表面のうちのエレクトレット２４を形成すべき部分にシリコンまたはポリシリコンの膜を形成した後に、上述の公知の帯電処理によりエレクトレット２４を形成する。

【0024】

（工程７）
基板１０から、図４（ａ）に示した切断線ＳＬ１の－Ｘ側、切断線ＳＬ２の＋Ｘ側、切断線ＳＬ３の＋Ｙ側、および切断線ＳＬ４の－Ｙ側の領域である外部領域１７ｂを除去する。外部領域１７ｂは全体として、２つの第１領域１１のそれぞれに接している。
なお、切断線ＳＬ３は、絶縁部１５の＋Ｙ側の端部よりも－Ｙ側であって、絶縁部１５の内部を通る線であっても良い。また、切断線ＳＬ４は、絶縁部１５の－Ｙ側の端部よりも＋Ｙ側であって、絶縁部１５の内部を通る線であっても良い。これらの場合には、絶縁部１５の一部も外部領域１７ｂとともに基板１０から除去される。なお、これらの場合には、第1領域は、絶縁部１５のうち、上記の除去の後に基板１０に残存する領域である。
外部領域１７ｂの除去により、振動発電素子５０が完成する。

【0025】

外部領域１７ｂの除去は、切断線ＳＬ１～ＳＬ４に沿って、ダイシングソーで基板１０を切断することにより行っても良く、上述の内部領域１７ａと同様にエッチングを含むリソグラフィによりエッチングにより除去しても良い。外部領域１７ｂを、エッチングを含むリソグラフィにより基板１０から除去する場合には、上述の内部領域１７ａの除去と同時に行っても良い。

【0026】

本明細書では、基板１０の中の第１領域１１に接する領域であって、製造工程において基板１０から除去される領域を「第２領域」１７と呼ぶ。
内部領域１７ａと外部領域１７ｂは、共に２つの第１領域１１のそれぞれに接する領域であり、基板１０から除去される領域である。従って、内部領域１７ａと外部領域１７ｂとは、いずれも第２領域である。また、内部領域１７ａと外部領域１７ｂとを合わせて、または個々に、第２領域１７とも呼ぶ。

【0027】

（振動発電素子の第１実施形態）
図４（ｂ）は、以上の工程により完成した振動発電素子５０を、＋Ｚ方向から見た図である。振動発電素子５０は、２つの絶縁部１５と、絶縁部１５と機械的に接続されている導電性の第１支持部１８と、絶縁部１５と機械的に接続され、かつ絶縁部１５により第１支持部１８とは絶縁されている導電性の第２支持部２２とを備えている。ここで、第２支持部２２は、絶縁部１５と機械的に接続されている支持枠２０と、支持枠２０に接続されている電極支持部２１とを含んでいる。

【0028】

振動発電素子５０は、さらに、第１支持部１８に支持されている第１電極１９と、第２支持部２２の電極支持部２１に支持されている第２電極２３とを備えている。そして、第１電極１９と第２電極２３とのどちらか一方は、他方と対向する部分にエレクトレット２４を備えている。

【0029】

なお、第１電極１９および第２電極２３のそれぞれの櫛歯の本数は、図４（ｂ）等に示したものに限定されない。
また、第１電極１９および第２電極２３は、ＸＹ平面内における形状が上述の櫛歯状に限られるわけではない。例えば、２つの電極はそれぞれ、ＹＺ平面に平行な端面を有し、２つの端面が基板１０の面内方向であるＸ方向に対向して配置されるものであっても良い。

【0030】

第１支持部１８、第２支持部２２（支持枠２０と電極支持部２１）、第１電極１９および第２電極２３は、上述の基板１０から上述の第２領域１７（内部領域１７ａおよび外部領域１７ｂ）を除去することにより形成されている。従って、第２領域１７の形状を所望の形状に設定することにより、第１支持部１８、第２支持部２２（支持枠２０と電極支持部２１）、第１電極１９および第２電極２３のそれぞれのＸＹ平面内の形状を、所望の形状とすることができる。

【0031】

また、第１電極１９と第２電極２３とは、それぞれ第１支持部１８および第２支持部２２により保持され、第１支持部１８と第２支持部２２とは絶縁部１５により電気的に絶縁されているので、第１電極１９と第２電極２３とは電気的に絶縁されている。

【0032】

振動発電素子５０がＺ方向に振動成分を有する振動で振動すると、これに誘起されてＸ方向に長い電極支持部２１が支持枠２０を支点としてＺ方向に振動する。このため、電極支持部２１に一体的に保持されている第２電極２３は、第１支持部１８に対して固定的に保持されている第１電極１９に対して相対的にＺ方向に振動する。

【0033】

この結果、第１電極１９と第２電極２３の対向部分ＯＡ１のＺ方向の長さが変動し、従って、対向部分ＯＡ１の面積が変動する。対向部分ＯＡ１の面積の変化により、エレクトレットが形成されている第２電極２３（または第１電極１９）と対向する第１電極１９（または第２電極２３）に誘起される誘導電荷が変化し、第１電極１９と第２電極２３との間の電圧が変化して起電力が発生する。

【0034】

第１電極１９と第２電極２３とのそれぞれの櫛歯部分のＹ方向に対向する端面の間隔Ｄは、一例として１０μｍ以下の距離である。また、第１電極１９と第２電極２３とがＹ方向に対向する対向部分ＯＡ１のＸ方向の長さは、一例として０．５ｍｍから１０ｍｍ程度である。そして、第１電極１９および第２電極２３を含む振動発電素子５０は、使用した基板１０と同じく、一例として１０μｍから８００μｍ程度のＺ方向の厚さを有している。

【0035】

上述の製造方法の第１実施形態においては、１つの基板１０からエッチングを含むリソグラフィ等により第２領域１７を除去することにより、第１電極１９と第２電極２３とを一括して形成している。これにより、振動発電素子５０の第１電極１９と第２電極２３との櫛歯部分を、Ｘ方向に数ｍｍ程度の長さに渡って、Ｙ方向に１０μｍ以下の距離を保って、高精度に対向して形成することができる。

【0036】

これにより、エレクトレットが形成されている第１電極１９（または第２電極２３）と対向する第２電極２３（または第１電極１９）に、より多くの誘導電荷を発生させることができ、振動発電素子５０の発電効率を高めることができる。
なお、第２電極２３と同様に、第１電極１９も不図示の電極支持部を介して第１支持部１８により支持されていても良い。

【0037】

なお、上述した特許文献１に開示されるように、電極支持部２１の少なくとも一部に対して局所的なエッチングを行い、その厚さを薄くしても良い。これにより、電極支持部２１の剛性を低下させ、振動発電素子５０がＺ方向に振動成分を有する振動で振動する際の第１電極１９と第２電極２３のＺ方向への相対移動量を増大させることができ、振動発電素子５０の発電効率をさらに高めることができる。
第１電極１９が不図示の電極支持部を介して第１支持部１８に支持されている場合には、第１電極１９を指示する不図示の電極支持部についても、上記と同様の局所的なエッチングを行い、その厚さを薄くしても良い。

【0038】

電極支持部２１に対する局所的なエッチングは、基板１０のおもて面から行っても良く、裏面（－Ｚ側の面）から行っても良い。
電極支持部２１に対する局所的なエッチングは、一例として、上述の製造方法の第１実施形態における工程２から工程６までの間のいずれかにおいて行えば良い。

【0039】

図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した振動発電素子５０を－Ｙ方向から見た側面図である。上述の製造方法の第１実施形態においては、絶縁部１５を基板１０の第１領域１１に設けた空隙１４（図２（ｂ）等参照）内に形成する。従って、第１支持部１８の上面（＋Ｚ側面）および第２支持部２２の上面は第１平面ＰＵ内にあり、絶縁部１５の上端部（＋Ｚ側の端部）は、第１平面ＰＵよりも下方（－Ｚ側）にある。そして、第１支持部１８の下面（－Ｚ側面）および第２支持部２２の下面は第２平面ＰＤ内にあり、絶縁部１５の下端部（－Ｚ側の端部）は、第２平面ＰＤよりも上方（＋Ｚ側）にある。

【0040】

従って、絶縁部１５が、第１支持部１８および第２支持部２２よりも、上方（＋Ｚ側）および下方（－Ｚ側）に、はみ出すことが無く、Ｚ方向に小型化され、かつ不要な突起部の無い、ハンドリングしやすい振動発電素子５０を実現することができる。
なお、絶縁部１５が第１支持部１８および第２支持部２２よりも＋Ｚ方向または－Ｚ方向にはみ出していても良いのであれば、絶縁部１５は、上述の第１領域１１を＋Ｚ側または－Ｚ側に、はみ出した領域にも形成されていても良い。

【0041】

（振動素子の製造方法の第１実施形態、および振動素子の第１実施形態）
以下、振動素子の製造方法の第１実施形態、および振動素子の第１実施形態について説明する。ただし、振動素子の製造方法の第１実施形態は、上述の振動発電素子の製造方法の第１実施形態と大部分が共通している。また、振動素子の第１実施形態は、上述の振動発電素子の第１実施形態と大部分が共通している。従って、以下では、相違点についてのみ説明する。

【0042】

振動素子の製造方法の第１実施形態では、上述の振動発電素子の製造方法の第１実施形態と異なり、上述の工程６におけるエレクトレットの形成を行わない。ただし、それ以外の工程は、上述の振動発電素子の製造方法の第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態の振動素子は、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示した第１実施形態の振動発電素子５０からエレクトレット２４が除外されているものとなる。

【0043】

なお、逆に言えば、第１実施形態の振動発電素子５０は、第１実施形態の振動素子の第１電極１９または第２電極２３の表面にエレクトレット２４を形成したものであるともいえる。
以下では、第１実施形態の振動素子についても、第１実施形態の振動発電素子５０と同様に、符号５０を付して説明する。

【0044】

振動素子５０においても、上述の振動発電素子５０と同様に、振動素子５０がＺ方向に振動成分を有する振動で振動すると、第２電極２３と第１電極１９とのＺ方向の位置が相対的に変化し、第１電極１９と第２電極２３の対向部分ＯＡ１の面積が変動する。従って、振動素子５０は、例えば、Ｚ方向成分を含む振動に応じて第１電極１９と第２電極２３との間の静電容量が変化する、静電容量型の振動検出素子として使用することができる。そして、第１電極１９と第２電極２３とのＹ方向の距離が１０μｍ以下と小さいため、第１電極１９と第２電極２３との間に大きな静電容量を形成することができ、高感度な振動検出素子を実現できる。

【0045】

（振動発電素子の製造方法の第２実施形態）
以下、図５を参照して、振動発電素子の製造方法の第２実施形態について説明する。ただし、振動発電素子の製造方法の第２実施形態は、多くの構成が上述の振動発電素子の製造方法の第１実施形態と共通している。従って、以下では主に相違点について説明し、共通する構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。

【0046】

振動発電素子の製造方法の第２実施形態においても、上述の工程１から工程３までは、上述の第１実施形態と同一である。
第２実施形態においては、上述の工程４においてレジスト１２ｂを除去する領域、および工程５において基板１０を除去する領域の形状が、上述の第１実施形態とは異なっている。

【0047】

図５（ａ）は、第２実施形態において、上述の工程５の終了後に基板１０に形成されている内部領域１７ａの形状を示す図である。また、図５（ｂ）は、完成後の振動発電素子５０ａを示す図である。なお、図５（ａ）には、上述の第１実施形態において示した図４（ａ）と同様に、完成後の振動発電素子５０ａを構成する各部分に相当する基板１０上の各部分に、それぞれハッチングを付し、かつ符号を付している。

【0048】

第２実施形態においては、上述の工程４および工程５において、図５（ａ）に示したように、内部領域１７ａに加えて付帯領域１７ｃも基板１０から除去する。その結果、第２実施形態における電極支持部２１ｂは、Ｙ方向の両端で、Ｘ方向に幅の狭い弾性支持部２１ｓを介して支持枠２０に保持されている構成となる。第２電極２３は電極支持部２１ｂにより支持されている。付帯領域１７ｃは、一例として、電極支持部２１ｂおよび弾性支持部２１ｓから見て、内部領域１７ａとはＸ方向の反対側の領域である。

【0049】

第２実施形態においては、第２支持部２２ａは、絶縁部１５と機械的に接続されている支持枠２０と、支持枠２０に接続されている弾性支持部２１ｓと、電極支持部２１ｂとを含んでいる。
続いて、第１実施形態と同様に、上述の工程６において第１電極１９または第２電極２３にエレクトレット２４を形成し、上述の工程７において基板１０から外部領域１７ｂを除去する。外部領域１７ｂの除去により、図５（ｂ）に示した振動発電素子５０ａが完成する。

【0050】

以下では、第１領域１１と接する内部領域１７ａと、同じく第１領域１１と接する外部領域１７ｂとを合わせて、または個々に「主領域」１７ｍと呼ぶ。第２実施形態においては、第２領域１７は、主領域１７ｍに加えて、主領域１７ｍとは離れた付帯領域１７ｃとを含むものである。
第２実施形態においては、主領域１７ｍに加えて、付帯領域１７ｃも基板１０から除去するため、より複雑な形状の第２支持部２２ａを形成することができる。

【0051】

（振動発電素子の第２実施形態）
第２実施形態の振動発電素子５０ａにおいては、第２電極２３を支持する電極支持部２１ｂは、Ｙ方向の両端で、Ｘ方向に幅の狭い弾性支持部２１ｓを介して支持枠２０に保持されている。従って、振動発電素子５０ａがＸ方向に振動成分を有する振動で振動すると、弾性支持部２１ｓはＸ方向に変形し、電極支持部２１ｂは支持枠２０に対して相対的にＸ方向に振動する。このため、電極支持部２１ｂに一体的に保持されている第２電極２３は、第１支持部１８に対して固定的にかつ一体的に保持されている第１電極１９に対して相対的にＸ方向に振動する。

【0052】

この結果、第１電極１９と第２電極２３の対向部分ＯＡ２のＸ方向の長さが変動し、従って、対向部分ＯＡ２の面積が変動する。対向部分ＯＡ２の面積の変化により、エレクトレットが形成されている第１電極１９（または第２電極２３）と対向する第２電極２３（または第１電極１９）に誘起される誘導電荷が変化し、第１電極１９と第２電極２３との間の電圧が変化して起電力が発生する。

【0053】

上述の第２実施形態の振動発電素子５０と同様に、第１電極１９と第２電極２３とのそれぞれの櫛歯部分のＹ方向に対向する端面の間隔Ｄは、一例として１０μｍ以下の距離である。また、第１電極１９と第２電極２３とがＹ方向に対向する対向部分ＯＡ２のＸ方向の長さは、一例として３ｍｍから１０ｍｍ程度である。そして、第１電極１９および第２電極２３を含む振動発電素子５０ａは、使用した基板１０と同じく、一例として１０μｍから８００μｍ程度のＺ方向の厚さを有している。

【0054】

上述の製造方法の第２実施形態においても、１つの基板１０からエッチングを含むリソグラフィ等により第２領域１７を除去することにより、第１電極１９と第２電極２３とを一括して形成している。これにより、振動発電素子５０ａの第１電極１９と第２電極２３との櫛歯部分を、Ｘ方向に数ｍｍ程度の長さに渡って、Ｙ方向に１０μｍ以下の距離を保って、高精度に対向して形成することができる。

【0055】

これにより、エレクトレットが形成されている第１電極１９（または第２電極２３）と対向する第２電極２３（または第１電極１９）に、より多くの誘導電荷を発生させることができ、振動発電素子５０ａの発電効率を高めることができる。

【0056】

なお、第２実施形態においても、弾性支持部２１ｓの少なくとも一部に対して＋Ｚ方向または－Ｚ方向から局所的なエッチングを行い、その厚さを薄くしても良い。これにより、弾性支持部２１ｓの剛性をさらに低下させ、振動発電素子５０がＸ方向に振動成分を有する振動で振動する際の第１電極１９と第２電極２３のＸ方向への相対移動量を増大させることができ、振動発電素子５０ａの発電効率をさらに高めることができる。
電極支持部２１に対する局所的なエッチングは、一例として、上述の製造方法の第２実施形態における工程２から工程６までの間のいずれかにおいて行えば良い。
なお、主領域１７ｍの形状を変化させることにより弾性支持部２１ｓのＸ方向の長さ（厚さ）を変更して、弾性支持部２１ｓの剛性を変化させても良い。

【0057】

（振動素子の製造方法の第２実施形態、および振動素子の第２実施形態）
振動素子の製造方法の第２実施形態は、上述の振動素子の製造方法の第１実施形態と同様に、振動発電素子の製造方法の第２実施形態において、工程６におけるエレクトレット２４の形成を省略したものである。
また、振動素子の第２実施形態は、図５（ｂ）に示した第２実施形態の振動発電素子５０ａに対して、エレクトレット２４が除外されているものである。

【0058】

（振動発電素子の製造方法の第３実施形態）
以下、図６を参照して、振動発電素子の製造方法の第３実施形態について説明する。ただし、振動発電素子の製造方法の第２実施形態は、多くの構成が上述の振動発電素子の製造方法の第１実施形態または第２実施形態と共通している。従って、以下では主に相違点について説明し、共通する構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。

【0059】

図６（ａ）は、第３実施形態において上述の工程５の終了後に基板１０に形成されている第１領域１１（１１ａ～１１ｄ）、内部領域１７ａ（１７Ｌ、１７Ｒ）等の形状を示す図である。また、図６（ｂ）は、第３実施形態における完成後の振動発電素子５０ｂを示す図である。なお、図６（ａ）には、上述の第１実施形態において示した図４（ａ）と同様に、完成後の振動発電素子５０ｂを構成する各部分に相当する基板１０上の各部分に、それぞれハッチングを付し、かつ符号を付している。

【0060】

振動発電素子の製造方法の第３実施形態においては、上述の工程２において、基板１０の図６（ａ）に示した４つの第１領域１１（１１ａ～１１ｄ）に、貫通孔である空隙１４（図６（ａ）では不図示）をそれぞれ形成する。そして、上述の工程３において空隙１４を形成した４つの第１領域１１ａ～１１ｄに絶縁部材を充填して、絶縁部１５ａ～１５ｄを形成する。

【0061】

その後、基板１０上の図６（ａ）に示した２つの離れた内部領域１７ａ（１７Ｌ、１７Ｒ）に相当する部分について、工程４においてレジスト１２ｂを除去し、工程５においてエッチング等により基板１０から除去する。これにより、２つの第１支持部１８（１８ａ、１８ｂ）、２つの第１電極１９（１９ａ、１９ｂ）、１つの第２支持部２２ａ、および２つの第２電極２３（２３ａ、２３ｂ）が、基板１０に残存されて形成される。第２支持部２２ａは、上述の第２実施形態と同様に、絶縁部１５ａ～１５ｄのいずれか２つと機械的に接続されている支持枠２０と、支持枠２０に接続されている弾性支持部２１ｓと、電極支持部２１ｂとを含んでいる。

【0062】

２つの内部領域１７ａのうち、－Ｘ側に配置されている内部領域１７Ｌは、４つの第１領域１１ａ～１１ｄのうち、電極支持部２１ｂよりも－Ｘ側に配置されている２つの第１領域１１ａ、１１ｂと接している。電極支持部２１ｂよりも＋Ｘ側に配置されている内部領域１７Ｒは、４つの第１領域１１ａ～１１ｄのうち、電極支持部２１ｂよりも＋Ｘ側に配置されている２つの第１領域１１ｃ、１１ｄと接している。

【0063】

内部領域１７Ｌを除去することにより、電極支持部２１ｂよりも－Ｘ側に配置される第１電極１９ａと第２電極２３ａとが、共に櫛歯形状であって、かつ両電極の±Ｙ方向の端面が相互に近接して配置されるように形成される。他方の内部領域１７Ｒを除去することにより、電極支持部２１ｂよりも＋Ｘ側に配置される第１電極１９ｂと第２電極２３ｂとが、共に櫛歯形状であって、かつ両電極の±Ｙ方向の端面が相互に近接して配置されるように形成される。

【0064】

続いて、第２実施形態と同様に、上述の工程６において第１電極１９ａ、１９ｂ、または第２電極２３ａ、２３ｂにエレクトレット２４を形成し、上述の工程７において基板１０から外部領域１７ｂを除去する。外部領域１７ｂの除去により、図６（ｂ）に示した振動発電素子５０ｂが完成する。

【0065】

第３実施形態においても、外部領域１７ｂは、４つの第１領域１１ａ～１１ｄに接する領域である。
また、第３実施形態においても、第１電極１９ａと第２電極２３ａ、および第１電極１９ｂと第２電極２３ｂとのＹ方向の間隔、および対向部のＸ方向の長さ、さらに基板１０の厚さは、上述の第２実施形態での各値と同様である。

【0066】

第３実施形態は、上述の第２実施形態の振動発電素子５０ａの２つを、そのうち１つをＸ方向に反転させ、かつ第２支持部２２ａを共有させた形で、Ｘ方向に２個並べて形成するものであるということもできる。

【0067】

（振動発電素子の第３実施形態）
第３実施形態の振動発電素子５０ｂにおいても、上述の第２実施形態の振動発電素子５０ａと同様に、振動発電素子５０ｂがＸ方向に振動成分を有する振動で振動すると、電極支持部２１ｂは支持枠２０に対して相対的にＸ方向に振動する。このため、電極支持部２１ｂに一体的に保持されている第２電極２３ａ、２３ｂは、第１支持部１８ａ、１８ｂのそれぞれに対して固定的にかつ一体的に保持されている第１電極１９ａ、１９ｂに対して、それぞれ相対的にＸ方向に振動する。

【0068】

従って、上述の第２実施形態の振動発電素子５０ａと同様に、第１電極１９ａと第２電極２３ａとの間の電圧、および第１電極１９ｂと第２電極２３ｂとの間の電圧が変化して起電力が発生する。
なお、一例として、電極支持部２１ｂが＋Ｘ方向に振れた状態では、第１電極１９ｂと第２電極２３ｂとの対向部の面積は増大し、第１電極１９ａと第２電極２３ａとの対向部の面積は減少する。従って、第２電極２３ａ、２３ｂの電位を基準（例えば０Ｖ）とすると、２つの第１電極１９ａ、１９ｂには、それぞれ逆符号の電圧が発生する。

【0069】

第３実施形態の振動発電素子５０ｂは、上述の第２実施形態の振動発電素子５０ａの２つを、そのうち１つをＸ方向に反転させ、かつ第２支持部２２ａを共有させた形で、Ｘ方向に２個並べたものであるということもできる。

【0070】

（振動素子の製造方法の第３実施形態、および振動素子の第３実施形態）
振動素子の製造方法の第３実施形態は、上述の振動素子の製造方法の第１実施形態と同様に、振動発電素子の製造方法の第３実施形態において、工程６におけるエレクトレット２４の形成を省略したものである。
また、振動素子の第３実施形態は、図６（ｂ）に示した第３実施形態の振動発電素子５０ｂに対して、エレクトレット２４が除外されているものである。

【0071】

（製造方法の変形例１）
以下、上述の振動発電素子または振動素子の製造方法の各実施形態の変形例１について説明する。
変形例１においては、上述の製造方法の各実施形態の工程３における粉末シリコン１６の熱酸化を、Ｋ（カリウム）またはＮａ（ナトリウム）等のアルカリ金属を含む水溶液の蒸気、すなわちアルカリ金属含む水蒸気雰囲気中で行う。具体的には、例えば熱酸化を行う炉の内部に、ＫＯＨ等のアルカリ金属の水酸化物を含む水溶液を蒸発またはバブリングさせて得られる、アルカリ金属を含む水蒸気を供給する。

【0072】

変形例１においては、粉末シリコン１６の少なくとも表面付近に形成される石英ガラスにアルカリ金属が混入し、石英ガラスの融点および軟化点が降下する。そのため、絶縁部１５を構成する粉末シリコン１６の各粒子間の融着性、および側壁１０１、１０２との密着性をさらに高めることができる。
製造方法の変形例１においても、工程３における熱酸化以外の各工程は、上述の製造方法の各実施形態のいずれかと同様であるので、それらの説明は省略する。

【0073】

（製造方法の変形例２）
以下、図７（ａ）を参照して、上述の振動発電素子または振動素子の製造方法の各実施形態の変形例２について説明する。製造方法の変形例２においては、上述の製造方法の各実施形態の工程３において、第１領域１１に形成されている空隙１４に、上述の粉末シリコン１６に加えてさらに粉末ガラス２６を充填する。粉末ガラス２６は、粒径が０．５μｍから２μｍ程度の粉末状のガラスであり、シリコン酸化物に加えて、上述のアルカリ金属、Ｃａ（カルシウム）もしくはＢａ（バリウム）等のアルカリ土類金属、Ｂ（ホウ素）等の１３族元素、またはＰ（リン）等の１５族元素のうちの少なくとも１つを含む。

【0074】

空隙１４に粉末シリコン１６および粉末ガラス２６を充填した後、上述の工程３と同様に、粉末シリコン１６を熱酸化し、絶縁部１５を形成する。粉末ガラス２６の融点または軟化点は、石英ガラスのそれよりも低い。そのため、変形例２においては、粉末シリコン１６のみを充填する場合に比べて、絶縁部１５を構成する各粒子間の融着性、および側壁１０１、１０２との密着性をさらに高めることができる。
なお、第１領域１１に形成されている空隙１４に、粉末シリコン１６を用いず、粉末ガラス２６のみを充填しても良い。

【0075】

製造方法の変形例１においても、工程３以外の各工程は上述の製造方法の各実施形態のいずれかと同様であるので、それらの説明は省略する。
なお、上述の製造方法の変形例１および変形例２のいずれにおいても、絶縁部１５の主成分がシリコン酸化物であることについては、上述の各実施形態のいずれかと変わりがない。

【0076】

（製造方法の変形例３）
以下、図７（ｂ）を参照して、上述の振動発電素子または振動素子の製造方法の各実施形態の変形例３について説明する。製造方法の変形例３は、上述の製造方法の各実施形態、および各変形例の工程２における空隙１４の形成方法が、上述の製造方法の各実施形態および各変形例とは異なっている。

【0077】

図７（ｂ）は、空隙１４および付加空隙１４ａが形成された第１領域１１の近傍の基板１０を、＋Ｚ方向から見た図である。変形例３においては、工程２において基板１０に空隙１４を形成する際に、空隙１４の周囲、特にＸ方向の両端部に、上述の側壁１０１、１０２の表面積を増加させる凹凸構造である付加空隙１４ａを合わせて形成する。

【0078】

具体的には、まず工程２において、図７（ｂ）に示した空隙１４と付加空隙１４ａとを合わせた第１領域１１の上に形成されているレジスト１２ａを除去する。そして、残存するレジスト１２ａをエッチングマスクとして基板１０をエッチングすることにより、図７（ｂ）に示した形状の空隙１４および付加空隙１４ａを形成する。形成された空隙１４および付加空隙１４ａの３次元的な形状は、図７（ｂ）に示したＸＹ平面内の断面形状が、Ｚ方向に延在する形状となる。

【0079】

工程３においては、空隙１４内に充填される粉末シリコン１６等は、付加空隙１４ａにも充填される。そして、工程４において、粉末シリコン１６が熱酸化して石英ガラスとなって体積膨張し、付加空隙１４ａ内に上述の石英ガラスを含む絶縁部１５が充填される。
このため、変形例３の製造方法においては、いわゆるアンカー効果により、絶縁部１５と側壁１０１、１０２、すなわち基板１０との密着性をさらに高めることができる。

【0080】

側壁１０１、１０２のそれぞれに形成する複数の付加空隙１４ａは、一例として、その直径として１０μｍから２００μｍ程度であり、それらのＹ方向の間隔は、上述の直径の２倍から５倍程度とする。

【0081】

製造方法の変形例３においても、上述の工程２、および工程３において付加空隙１４ａ内に絶縁部１５が充填されることを除いては、他の各工程は上述の製造方法の各実施形態、および各変形例のいずれかと同様であるので、それらの説明は省略する。

【0082】

（製造方法の変形例４）
以下、図８を参照して、上述の振動発電素子または振動素子の製造方法の各実施形態の変形例４について説明する。製造方法の変形例４は、上述の製造方法の各実施形態および各変形例の工程２における空隙１４の形成方法が、上述の製造方法の各実施形態および各変形例とは異なっている。

【0083】

図８（ａ）から図８（ｄ）は、上述の図２（ａ）および図２（ｂ）と同様に、基板１０の第１領域１１の近傍を示したＸＺ断面図である。
変形例４においては、図８（ａ）に示したように、上述の工程２において、第１領域１１に空隙１４を、貫通孔ではなく、破線で示したＸＹ平面である終端面ＲＳまでの非貫通穴として形成する。変形例４においては、第１領域１１のＺ方向の幅は、基板１０のおもて面から終端面ＲＳまでの幅である。

【0084】

その後、上述の工程３において、図８（ｂ）に示したように、非貫通穴である空隙１４に粉末シリコン１６等を充填する。そして、空隙１４内の粉末シリコン１６等を熱酸化および融着させて、図８（ｃ）に示したように、空隙１４に絶縁部１５を形成する。
絶縁部１５を形成した後、基板１０の裏面（－Ｚ側の面）に対して、研削、研磨、またはエッチングを行い、基板１０の裏面側を終端面ＲＳの位置まで除去する。

【0085】

図８（ｄ）は、図８（ｃ）等に示した終端面ＲＳまでの裏面の除去が完了した状態の基板１０の第１領域１１の近傍を示したＸＺ断面図である。変形例４においても、図２（ｂ）に示した状態と同様に、基板１０の第１領域に絶縁部１５を形成することができる。
なお、上述の基板１０の裏面側の研削等は、上述の工程４から工程７までのいずれかの工程において行えば良く、必ずしも、絶縁部１５の形成の直後に行う必要はない。

【0086】

上述の研削等により基板１０の裏面側から除去される除去部分ＲＰは、絶縁部１５が形成された第１領域１１に接しており、かつ、製造工程において基板１０から除去される領域である。従って、除去部分ＲＰは、上述の内部領域１７ａ、外部領域１７ｂとともに、上述の第２領域１７に含まれる。

【0087】

なお、上述の製造方法の各実施形態および変形例１から変形例３においても、工程２から工程６までの間のいずれかにおいて、基板１０のおもて面または裏面を、研削、研磨またはエッチングして、基板１０の厚さを減少させても良い。
なお、上述の製造方法の各実施形態および変形例１から変形例４において、空隙１４内に充填する部材は、加熱処理または酸化処理により一体的な絶縁部１５を形成する部材であれば、粉末シリコン１６に限らず、どのような部材を使用しても良い。例えば、アルミニウム粉末を用いても良い。

【0088】

（製造方法の変形例５）
上述の製造方法の各実施形態および各変形例においては、基板１０に形成した空隙１４内に粉末シリコン１６等を充填し、粉末シリコン１６等を加熱することにより、絶縁部１５を形成するものとした。製造方法の変形例５においては、これに代えて、空隙１４内に、テトラエトキシシラン等の液体状またはゲル状の有機シラン化合物を充填し、これを加熱することにより絶縁部１５を形成する。

【0089】

（製造方法の変形例６）
上述の製造方法の各実施形態および各変形例においては、上述の工程２および工程３において空隙１４および絶縁部１５を形成する１つの第１領域１１のＸＹ平面内の形状は、概ね長方形であるとした。これに対し、変形例６においては、第１領域１１のＸＹ平面内の形状は、長方形以外の形状である。

【0090】

図９は、変形例６における第１領域１１および空隙１４のＸＹ平面内の形状を示す図である。変形例６における第１領域１１は、基板１０上の第１領域１１より＋Ｘ側の領域１０Ｒと、第１領域１１より－Ｘ側の領域１０Ｌとを、基板１０から除去された第１領域１１を挟んで相互に歯合するように分離する領域である。

【0091】

領域１０Ｒは、一例として、図９に示した点線と第１領域１１とで囲まれる領域であり、その＋Ｘ方向の境界は第１領域１１より＋Ｘ側の任意の位置で良い。領域１０Ｌは、一例として、図９に示した一点鎖線と第１領域１１とで囲まれる領域であり、その－Ｘ方向の境界は第１領域１１より－Ｘ側の任意の位置で良い。領域１０Ｒおよび領域１０ＬのＹ方向の範囲は、第１領域１１のＹ方向の範囲に等しい。

【0092】

変形例６における第１領域１１の各部分の幅Ｗｘ、Ｗｙは、上述の各実施形態および各変形例と同様に、一例として１０μｍ程度から１０ｍｍ程度で良い。
また、変形例６においても、上述の変形例３と同様に、空隙１４は、その周囲に、空隙１４に接する基板１０の側面（側壁）の表面積を増加させる、図７（ｂ）に示した凹凸構造１４ａを含んでいても良い。

【0093】

変形例６においても、工程３において第１領域１１に絶縁部材を充填して絶縁部１５を形成する。工程４以降の工程は、上述の各実施形態および各変形例と同様である。
変形例６においては、第１領域１１が、基板１０内の領域１０Ｒと領域１０Ｌとを相互に歯合するように分離する形状であるため、単純な長方形形状である場合に比べて、絶縁部１５とその周囲の基板１０との接触面積が増大する。また、第１領域１１の各部に充填された絶縁部材の上述の酸化等による体積膨張により、絶縁部１５とその周囲の基板１０との密着力がさらに増大する。

【0094】

なお、上述の各実施形態の振動発電素子および振動素子５０、５０ａ、５０ｂに含まれる絶縁部１５も、上述の変形例１から変形例６までのいずれか１つ以上の製造方法により形成されていても良い。

【0095】

以上で説明した製造方法の各実施形態および各変形例では、基板１０から１つの振動発電素子５０、５０ａ、５０ｂまたは１つの振動素子５０、５０ａ、５０ｂを形成するが、１つの基板１０上に振動発電素子５０、５０ａ、５０ｂまたは振動素子５０、５０ａ、５０ｂをＸ方向、およびＸ方向に複数並べて形成しても良い。複数の振動発電素子５０、５０ａ、５０ｂまたは振動素子５０、５０ａ、５０ｂは、工程７において基板１０を切断線ＳＬ１～ＳＬ４で切断する際に、個々の複数の振動発電素子５０、５０ａ、５０ｂまたは振動素子５０、５０ａ、５０ｂに分離される。

【0096】

以上で説明した製造方法の各実施形態および各変形例では、いずれも基板１０上に２つ以上の第１領域１１を形成するものとした。しかし、基板１０上に形成する第１領域１１の数は１つであっても良い。

【0097】

例えば、上述の製造方法の第１実施形態において、図１（ａ）、図２（ａ）、図４（ａ）等に示した、Ｚ方向に離れて配置されている２つの第１領域１１のうち、－Ｚ側には第１領域１１を配置せず、従って絶縁部１５を形成しなくても良い。この場合、－Ｚ側の第１領域１１であった領域を内部領域１７ａに含め、上述の工程５において基板１０から除去する。これにより、１つの第１領域１１および１つの絶縁部１５によって、相互に電気的に絶縁された第１支持部１８、および第２支持部２２を形成することができる。

【0098】

なお、上述の各実施形態および各変形例のように、基板１０上に２つの第１領域１１を形成する場合、第１支持部１８および第２支持部２２、２２ａは、２つの第１領域１１にそれぞれ形成された絶縁部１５と機械的に接続され支持される。従って、第１支持部１８および第２支持部２２、２２ａが、より強固に保持された振動素子５０を形成することができる。

【0099】

（振動素子の製造方法の各実施形態および各変形例の効果）
（１）振動素子の製造方法の各実施形態および各変形例は、導電性の基板１０を用意すること、基板１０の第１領域１１に空隙１４を形成すること、第１領域１１に形成された空隙１４に絶縁部材を充填して絶縁部１５を形成すること、基板１０から、第１領域１１に接する第２領域１７を除去して、絶縁部１５と機械的に接続されている第１支持部１８と、絶縁部１５と機械的に接続され、かつ第１支持部１８と絶縁されている第２支持部２２、２２ａと、第１支持部１８に支持されている第１電極１９と、第２支持部２２、２２ａに支持されている第２電極２３とを形成すること、を備えている。
この構成により、ＳＯＩ基板、または真性のシリコン基板にドーピング導電層を形成した基板を用いることなく、絶縁部１５を含む振動素子５０を形成することができ、従って、振動素子５０を低コストで製造することができる。

【0100】

（２）基板１０上に互いに離れた２つの第１領域１１が存在し、第２領域１７は２つの第１領域１１の両方に接する領域としても良い。この場合、第１支持部１８および第２支持部２２、２２ａは、２つの第１領域１１にそれぞれ形成された絶縁部１５と機械的に接続されるので、第１支持部１８および第２支持部２２、２２ａが、より強固に保持された振動素子５０を形成することができる。

【0101】

（３）基板１０をシリコン基板であり、絶縁部１５の主成分をシリコン酸化物とすることにより、半導体産業で一般的な、いわゆるシリコンプロセスを使用することができる。これにより、安価な製造設備や材料を使用することができ、振動素子５０の製造コストを一層削減することができる。
（４）絶縁部１５の形成は、第１領域１１に形成された空隙１４に粉末シリコン１６を充填し、充填した粉末シリコン１６を酸化させてシリコン酸化物とすることにより行っても良い。これにより、より安価に絶縁部１５の形成を行うことができる。

【0102】

（振動発電素子の製造方法の各実施形態および各変形例の効果）
（５）振動発電素子の製造方法の各実施形態および各変形例は、上述の（１）から（４）のいずれかの振動素子の製造方法と、第１電極１９および第２電極２３のうちの一方の電極の、他方の電極と対向する部分にエレクトレット２４を形成すること、を備えている。
これにより、上述の（１）から（４）のいずれかで述べた効果と相俟って、振動発電素子５０、５０ａを低コストで製造することができる。

【0103】

（振動素子の各実施形態および各変形例の効果）
（６）振動素子の各実施形態および各変形例は、絶縁部１５と、絶縁部１５と機械的に接続されている導電性の第１支持部１８と、絶縁部１５と機械的に接続され、かつ第１支持部１８と絶縁されている導電性の第２支持部２２、２２ａと、第１支持部１８に支持されている第１電極１９と、第２支持部２２、２２ａに支持されている第２電極２３と、を備え、第１電極１９と第２電極２３とは、１０μｍ以下の距離で対向して配置されている。
この構成により、第１電極１９と第２電極２３との間に大きな静電容量を形成することができる。これにより、例えば高感度または高精度の振動センサーとして使用可能な振動素子が実現できる。

【0104】

（７）第１支持部１８の上面および第２支持部２２、２２ａの上面は第１平面ＰＵ内にあり、絶縁部１５の上端部は第１平面ＰＵよりも下方にあり、第１支持部１８の下面および第２支持部２２、２２ａの下面は第２平面ＰＤ内にあり、絶縁部１５の下端部は第２平面ＰＤよりも上方にある構成としても良い。この構成により、絶縁部１５が、第１支持部１８および第２支持部２２よりも、上方および下方に、はみ出すことが無く、Ｚ方向に小型化され、かつ不要な突起部の無い、ハンドリングしやすい振動発電素子５０、５０ａを実現することができる。

【0105】

（振動発電素子の製造方法の各実施形態および各変形例の効果）
（８）振動発電素子の各実施形態および各変形例は、上述の（５）から（７）のいずれかの振動素子を備え、第１電極１９および第２電極２３のうちの一方の電極の、他方の電極と対向する部分にエレクトレット２４が形成されている。
これにより、上述の（５）から（７）のいずれかで述べた効果と相俟って、発電効率の高い振動発電素子５０、５０ａが実現できる。

【0106】

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、各実施形態および変形例は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0107】

５０…振動発電素子（振動素子）、１０…基板、１１…第１領域、１４…空隙、１５…絶縁部、１６…粉末シリコン、１７…第２領域、１７ａ…内部領域、１７ｂ…外部領域、１７ｃ…付帯領域、１７ｍ…主領域、１８…第１支持部、１９…第１電極、２０…支持枠、２１…電極支持部、２２、２２ａ…第２支持部、２３…第２電極、２４…エレクトレット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】