JP7104680B2 - Ｍｅｍｓ素子および振動発電デバイス - Google Patents

Description

本発明は、ＭＥＭＳ素子および振動発電デバイスに関する。

ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて、シリコン基板上に形成された酸化シリコン層等の絶縁層上に、固定櫛歯を有する固定部および可動櫛歯を有する可動部を形成するＭＥＭＳ素子が知られている。固定部および可動部は、それぞれ、少なくとも一部が絶縁層に固定されている。固定部には電極端子に接続されるリード部が形成されている。リード部を含む固定部の周囲に、外周固定パターンを形成する構造もある。
固定部、可動部および外周固定パターンは、エッチングにより形成される幅狭のスリットにより分離され、電気的に絶縁されている。エッチングによりスリットを形成する際、絶縁層に固定される固定箇所はアンダーカットされるため、例えば、リード部等のように固定箇所の幅が狭い個所では、接合強度が不足し、絶縁層から浮いてしまったり、僅かな衝撃により固定箇所が破損する。
このようなことから、アンダーカットによる絶縁層の強度の低下への対応が必要とされている。

リード部に対する対応ではなく、固定部と可動部との間のスリットの形成方法に関するものではあるが、スリットを形成した後、固定部の側面に保護膜を形成し、絶縁層を除去する方法が知られている。このようにすることにより、固定部下の絶縁層のアンダーカットを防止し、固定部下の絶縁層の接合強度を確保する。この方法を、以下に示す。
まず、スリット部を含む固定部と可動部の全面にフォトレジストを塗布し、このフォトレジストをパターニングし、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等により固定部の周側面以外のフォトレジストを除去する。次に、酸素プラズマ等によりアッシングを行い、可動部に対向する固定部の側面のみにフォトレジストを残す。この後、エッチング液を用いたウエットエッチングを行うと、残ったフォトレジストがエッチングに対する保護膜となり、保護膜が形成された部分のエッチングが阻止され、固定部下部および絶縁層のアンダーカットを防止することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－３２３０３９号公報 特開２０１８－８８７８０号公報

特許文献１に記載の方法では、処理工程が長くかつ複雑なため、生産性が悪く、コストが高くなる。

本発明の第１の態様によるＭＥＭＳ素子は、ベースと、前記ベースの一面に固定された絶縁層と、少なくとも一部が前記絶縁層に固定された第１上層と、前記第１上層の周囲を囲んで設けられ、前記第１上層とスリットにより分離して配置された第２上層と、を備え、前記第１上層は、前記第２上層側に突出する突出部を有し、前記突出部は、前記絶縁層に固定されている。
本発明の第２の態様による振動発電デバイスは、上記第１の態様において、前記第１上層は複数の固定櫛歯を有し、隣接して形成されている前記固定櫛歯の間に対応する領域の前記絶縁層は除去されているＭＥＭＳ素子と、前記第１上層の前記固定櫛歯に噛合する複数の可動櫛歯を有する可動部と、前記可動部を弾性支持する弾性支持部と、前記固定櫛歯と前記可動櫛歯との相対移動により発生する電荷の移動で発生する電力を出力する出力部とを備える。

本発明によれば、第１上層の固定強度の低下を抑制することが可能であり、かつ、生産性を向上することができる。

図１は、真空パッケージ内にＭＥＭＳ素子が封入された振動発電デバイスを、上蓋を透過して示す平面図である。 図２は、図１に図示された振動発電デバイスのＩＩ－ＩＩ線断面図である。 図３（Ａ）は、図１に図示されたＭＥＭＳ素子の平面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に図示されたＭＥＭＳ素子から、固定電極部および可動電極部を取り除いた状態を示す平面図である。 図４（Ａ）～図４（Ｄ）は、図３に図示されたＭＥＭＳ素子の製造方法の一例を示す図である。 図５（Ａ）～図５（Ｄ）は、図４に続くＭＥＭＳ素子の製造方法の一例を示す図である。 図６は、図１の領域ＶＩの拡大図である。 図７（Ａ）は、図６のＶＩＩＡ－ＶＩＩＡ線断面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に対応する領域の比較例の構造を示す断面図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、真空パッケージ内にＭＥＭＳ素子１０が封入された振動発電デバイス１を、上蓋３を透過して示す平面図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。
ケース２と上蓋３は、真空パッケージを構成しており、ＭＥＭＳ素子１０は、この真空パッケージ内に収納されている。図１の平面図では、ＭＥＭＳ素子１０の平面構造を明確に示すため、上面側（ｚ軸正方向側）に設けられた上蓋３の図示が省略されている。
なお、本実施形態において、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向は、各図に示す方向とする。

ＭＥＭＳ素子１０は、４つの固定電極部（第１上層）１１と、各固定電極部１１の周囲を囲む固定電極外周部（第２上層）３５と、可動電極部（可動部）１２と、可動電極部１２を弾性支持する弾性支持部１３とを備えている。図２に図示されるように、ＭＥＭＳ素子１０のベース７は、ダイボンドによりケース２に固定されている。ケース２は、例えば、電気絶縁性の材料（例えば、セラミックス）で形成されている。ケース２の上端には、ケース２内を真空封入するための上蓋３がシーム溶接される。

図２に図示されるように、ＭＥＭＳ素子１０は、Ｓｉからなるベース７と、Ｓｉ活性層からなるデバイス層９と、ベース７とデバイス層９を接合するＳｉＯ_２等の無機絶縁材料により形成された絶縁層８とから構成されている。つまり、ＭＥＭＳ素子１０は、ベース７、絶縁層８およびＳｉ活性層からなるデバイス層９がｚ軸方向に積層された３層構造により構成されている。このような構成のＭＥＭＳ素子１０は、通常、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて、一般的なＭＥＭＳ加工技術により形成される。

デバイス層９は、４つの固定電極部１１と、固定電極外周部３５と、可動電極部１２と、弾性支持部１３とを有する。固定電極部１１のそれぞれは、複数の固定櫛歯１１０と、複数の固定櫛歯１１０を連結する固定櫛歯連結部１１１と、リード部１１２とを有する。固定櫛歯１１０は、ｘ軸方向に延在され、ｙ軸方向に所定の間隔で配列されている。固定櫛歯連結部１１１は、ｙ軸方向に延在され、ｙ軸方向に配列された複数の固定櫛歯１１０を連結している。リード部１１２は、固定櫛歯連結部１１１に直交する方向、すなわちｘ軸方向に延在されている。リード部１１２の先端部には、矩形形状の端子部が形成されている。この端子部の上面にはアルミニウム等の導電性金属が設けられて電極パッド１１３が形成されている。

ｘ軸方向に延在されたリード部１１２の一側面の所定箇所（領域ＶＩ参照）には、固定電極外周部３５側に突出する突出部１５（図６参照）が設けられている。リード部１１２に設けられた突出部１５については、後述する。
固定電極外周部３５と、各固定電極部１１のリード部１１２および固定櫛歯連結部１１１との間には、スリット１６が設けられており、固定電極外周部３５と、各固定電極部１１のリード部１１２および固定櫛歯連結部１１１は、固定電極外周部３５と物理的に分離されている。これにより、固定電極外周部３５と各固定電極部１１とは電気的に絶縁されている。各固定電極部１１のリード部１１２および固定櫛歯連結部１１１は、絶縁層８を介してベース７により支持されている。各固定電極部１１の固定櫛歯１１０は、ベース７に設けられた矩形形状の開口部７ａ（図２、図３（Ａ）、３（Ｂ）参照）に対応する領域上に延在されている。

可動電極部１２は、複数の可動櫛歯１２０と、中央帯部１２１と、複数の可動櫛歯１２０を連結する可動櫛歯連結部１２２を有する。可動櫛歯連結部１２２は、中央帯部１２１のｘ軸方向の中心から、それぞれ、ｙ軸正方向、およびｙ軸負方向に延在されている。各可動櫛歯１２０は、ｙ軸正方向およびｙ軸負方向に延在されている各可動櫛歯連結部１２２からｘ軸正方向およびｘ軸負方向に延在され、ｙ軸方向に所定の間隔で配列されている。

図２に図示されるように、可動電極部１２の中央帯部１２１のｚ軸正方向側の面である上面およびｚ軸負方向側の面である下面には、それぞれ、錘１０５ａ、１０５ｂが接着等により固定されている。錘１０５ａ、１０５ｂそれぞれの重心位置は、中央帯部１２１のｘ軸方向およびｙ軸方向の中心を通るｚ軸と同軸となっている。

中央帯部１２１のｙ軸正方向に配置された２つの固定電極部１１は、中央帯部１２１のｘ軸方向の中心線に対して線対称に配置されている。また、中央帯部１２１のｙ軸負方向に配置された他の２つの固定電極部１１は、中央帯部１２１のｘ軸方向の中心線に対して線対称に配置されている。

固定櫛歯連結部１１１からｘ軸方向に延在する複数の固定櫛歯１１０と各可動櫛歯連結部１２２からｘ軸方向に延在される可動櫛歯１２０とは、ｙ軸方向に隙間を介して互いに噛合するように配置されている。

可動電極部１２は、絶縁層８を介してベース７に固定された振動規制部１５０に、弾性支持部１３を介して機械的および電気的に接続されている。振動規制部１５０は、中央帯部１２１のｘ軸正方向およびｘ軸負方向に１つずつ、すなわち、一対設けられている。一対の振動規制部１５０は同一形状に形成されており、中央帯部１２１のｘ軸方向およびｙ軸方向それぞれの中心軸に対し線対称に配置されている。

弾性支持部１３に支持されている可動電極部１２は、外部の振動によりｘ軸方向に振動し、可動電極部１２の中央帯部１２１の一側面１２１ａが振動規制部１５０の突起１５１に衝突する。このとき、可動部が衝突する振動規制部１５０の突起１５１のｙ軸方向の位置が、錘１０５ａ、１０５ｂを含む中央帯部１２１の重心を通る中心軸からｙ軸方向にずれていると、可動電極部１２の中央帯部１２１にモーメントが発生する。可動電極部１２の中央帯部１２１にモーメントが発生すると、弾性支持部１３に変形が生じ、中央帯部１２１が正常に振動しなくなる。このため、可動電極部１２の中央帯部１２１が衝突する振動規制部１５０の当接部のｙ軸方向の中心線は、可動電極部１２の中央帯部１２１のｘ軸方向に延在する中心線と同軸にする必要がある。

振動規制部１５０には電極パッド１１４が接続されている。振動規制部１５０には、矩形形状の端子部が一体的に形成され、この端子部の上面にはアルミニウム等の導電性金属が設けられて電極パッド１１４が形成されている。
電極パッド１１３、１１４は、それぞれ、ワイヤー２２によってケース２に設けられた電極２１ａ、２１ｂに接続されている。

固定電極部１１および可動電極部１２には、エレクトレットが形成されている。固定電極部１１および可動電極部１２の一方にのみエレクトレットが形成されている場合、他方には、逆極性の電荷が発生するので、固定電極部１１および可動電極部１２の一方のみにエレクトレットを形成してもよい。
本実施形態では可動電極部１２はｘ軸方向に振動するように構成されており、可動電極部１２がｘ軸方向に振動すると、固定電極部１１の固定櫛歯１１０に対する可動電極部１２の可動櫛歯１２０の挿入量が変化して電荷の移動が発生して発電が行われる。

図３（Ａ）は、錘１０５ａ、１０５ｂを固着する前のＭＥＭＳ素子１０を示す図である。
上述したように、ＭＥＭＳ素子１０は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて一般的なＭＥＭＳ加工技術により形成される。ＳＯＩ基板は、ベース７、絶縁層８およびＳｉ活性層からなるデバイス層９がｚ軸方向に積層された３層構造により構成されている。図２に図示されるように、デバイス層９は、絶縁層８を介して、ベース７により支持されている。固定電極部１１、固定電極外周部３５、可動電極部１２、弾性支持部１３および振動規制部１５０は、Ｓｉ活性層により形成される。

図３（Ａ）では、ベース７上の固定電極部１１、可動電極部１２、弾性支持部１３および振動規制部１５０を、ハッチングを施して示した。可動電極部１２は４つの弾性支持部１３によって弾性支持されている。各弾性支持部１３は、弾性変形可能な３本のビーム１３ａ～１３ｃを備えている。可動電極部１２は、ベース７に設けられた開口部７ａ（図２（Ｂ）参照）に対応する領域上に配置されている。可動電極部１２は、弾性支持部１３のビーム１３ａ～１３ｃを介して振動規制部１５０に接続されている。振動規制部１５０は、絶縁層８を介してベース７に固定されている。従って、可動電極部１２は、４つの弾性支持部１３および振動規制部１５０を介して、ベース７に支持されている。

振動規制部１５０は、可動電極部１２のｘ軸方向の振動の範囲を制限する制限部としても機能する。可動電極部１２のｘ軸方向の振動は、可動電極部１２が各振動規制部１５０の突起１５１に衝突することにより、規制される。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に図示されたＭＥＭＳ素子から、固定電極部および可動電極部を取り除いた状態を示す平面図である。
図３（Ｂ）のハッチング領域１１Ｃは、各固定電極部１１の固定櫛歯連結部１１１およびリード部１１２が絶縁層８に接合される接合部のパターンを示す。図３（Ｂ）のハッチング領域１１Ａは、弾性支持部１３のビーム１３ａの端部が絶縁層８に接合される接合部のパターンを示す。図３（Ｂ）のハッチング領域１１Ｂは、振動規制部１５０が絶縁層８に接合される接合部のパターンを示す。
次に、ＭＥＭＳ素子１０の製造方法を説明する。

図４（Ａ）～図４（Ｄ）は、図３に図示されたＭＥＭＳ素子の製造方法の一例を示す図であり、図５（Ａ）～図５（Ｄ）は、図４に続くＭＥＭＳ素子の製造方法の一例を示す図である。
なお、図４および図５では、図３（Ａ）の一点鎖線Ｃ－Ｃに沿った断面を模式的に示した。

図４（Ａ）は、ＭＥＭＳ素子１０を形成するＳＯＩ基板の断面を示す図である。ＳＯＩ基板は、Ｓｉのベース層３０１とＳｉＯ_２の絶縁層３０２とＳｉ活性層のデバイス層３０３とから成る。図４（Ｂ）に示す第１のステップでは、デバイス層３０３の表面に窒化膜（ＳｉＮ膜）３０４を成膜する。図４（Ｃ）に示す第２のステップでは、窒化膜３０４をパターニングして、電極パッド１１３、１１４を形成する箇所を保護するための窒化膜パターン３０４ａを形成する。

図４（Ｄ）に示す第３のステップでは、固定電極部１１、可動電極部１２、弾性支持部１３および振動規制部１５０を形成するためのマスクパターンを形成してデバイス層３０３上に配置し、デバイス層３０３をエッチングする。エッチング加工は、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）等により絶縁層３０２に達するまで行われる。図４（Ｄ）において、符号Ｂ１で示す部分は固定電極部１１に対応する部分で、符号Ｂ２で示す部分は可動電極部１２に対応する部分で、符号Ｂ３で示す部分は振動規制部１５０に対応する部分である。

図３（Ａ）の一点鎖線Ｃ－Ｃに沿った断面では、符号Ｂ１で示す固定電極部１１には、電極パッド１１３と固定櫛歯連結部１１１が含まれ、符号Ｂ２で示す可動電極部１２には、可動櫛歯連結部１２２、中央帯部１２１が含まれ、符号Ｂ３で示す部分には、振動規制部１５０と、電極パッド１１４が含まれる。但し、電極パッド１１４は図示を省略されている。
また、電極パッド１１３のｘ軸負方向側の外部、電極パッド１１３と固定櫛歯連結部１１１間に、固定電極外周部３５が形成される。電極パッド１１３の外部と電極パッド１１３との間、電極パッド１１３と固定電極外周部３５との間、および固定電極外周部３５と固定櫛歯連結部１１１との間には、スリット１６が形成される。

図５（Ａ）に示す第４のステップでは、ベース７に開口部７ａを形成するためのマスクパターンをベース層３０１の下部表面に形成し、ベース層３０１をＤＲＩＥにより加工する。これにより、ベース層３０１に開口部７ａが形成され、ベース層３０１は、開口部７ａを有するベース７となる。図５（Ｂ）に示す第５のステップでは、ベース層３０１の開口部７ａから露出するＳｉＯ_２の絶縁層３０２を強フッ酸により除去する。

なお、図５（Ｂ）では、固定電極部１１は、その一部の固定櫛歯連結部１１１のみが、また、可動電極部１２は、その一部の可動櫛歯連結部１２２および中央帯部１２１のみが図示されている。可動櫛歯連結部１２２および中央帯部１２１は、図５（Ｂ）ではベース層３０１から浮いた状態に図示されているが、図３（Ｂ）に図示されるように、可動電極１２は、ハッチング領域１１Ｂとして示す絶縁層８の部分に固定される振動規制部１５０、および振動規制部１５０に接続される弾性支持部１３を介して保持されている。

図５（Ｃ）に示す第６のステップでは、熱酸化法によりベース層３０１およびデバイス層３０３の表面にシリコン酸化膜３０５を形成する。このとき、スリット１６内の固定電極部１１の側面および固定電極外周部３５の側面にもシリコン酸化膜３０５が形成される。図５（Ｄ）に示す第６のステップでは、窒化膜パターン３０４ａを除去し、除去した領域にアルミ電極１１３ａを成膜して電極パッド１１３を形成する。なお、このとき、同様に電極パッド１１４も形成されるが、電極パッド１１４については図５（Ｄ）の範囲外に形成されるので、図５（Ｄ）には図示されていない。

上述の加工手順により、ＭＥＭＳ素子１０が形成される。その後、周知のエレクトレット形成方法（例えば、特許５６２７１３０号公報等参照）により、固定櫛歯１１０、可動櫛歯１２０の少なくとも一方にエレクトレットを形成する。

振動発電デバイス１はＭＥＭＳ技術により加工され非常に微小な構造体であり、図１に示したパッケージ２の縦横寸法は数ｃｍで高さ寸法は数ｍｍ程度である。

図６は、図１の領域ＶＩの拡大図であり、図７（Ａ）は、図６のＶＩＩＡ－ＶＩＩＡ線断面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に対応する領域の比較例の構造を示す断面図である。
固定電極部１１のリード部１１２には、リード部１１２の延在方向、すなわち、ｘ軸方向の所定の箇所に固定電極外周部３５側に突出する突出部１５が形成されている。
リード部１１２と固定電極外周部３５とは、図４（Ｄ）に示すように、ＤＲＩＥによりデバイス層３０３を加工して固定電極部１１と可動電極部１２を形成する工程と同時に形成されるスリット１６により分離される。固定電極部１１と可動電極部１２を形成する工程と、固定電極部１１と可動電極部１２の間にスリット１６を形成する工程とを別工程で行ってもよい。

ＤＲＩＥによるスリット１６の形成工程では、デバイス層３０３全体が厚さ方向（ｚ軸方向）に除去され、また、絶縁層３０２も厚さ方向にほぼ全体が除去される。このとき、リード部１１２および固定電極外周部３５のスリット１６側の下部、すなわち絶縁層３０２側は、アンダーカットされる。
図７（Ｂ）は、リード部１１２に突出部１５が形成されていない比較例を示す。比較例では、リード部１１２の幅、換言すれば、ｙ方向の長さが小さいため、リード部１１２の下部がアンダーカットされることにより、リード部１１２の絶縁層３０２に固定される部分が殆どなくなる。このため、リード部１１２が絶縁層３０２から浮いたり、小さな衝撃により絶縁層３０２との接合部が破損し、スティッキングによりリード部１１２が固定電極外周部３５に吸着したり接触したりする。つまり、リード部１１２が固定電極外周部３５に導通してしまい、電気的絶縁を確保できなくなる。

これに対し、リード部１１２に突出部１５を形成した本実施形態の構造では、図７（Ａ）に図示されるように、リード部１１２と突出部１５の合計の幅が大きくなる。このため、リード部１１２と突出部１５の下部がアンダーカットされても、絶縁層３０２との接合部の面積は十分に確保される。このため、突出部１５を含むリード部１１２の絶縁層３０２との接合強度が改善され、リード部１１２が固定電極外周部３５に接触するのを防止することができ、以って、リード部１１２と固定電極外周部３５間の電気的絶縁を確保することができる。

上記実施形態によれば、下記の効果を奏する。
ＭＥＭＳ素子１０は、ベース７と、ベース７の一面に固定された絶縁層８と、少なくとも一部がベース７に固定され、固定櫛歯連結部１１１に接続されるリード部１１２を有する固定電極部（第１上層）１１と、リード部１１２の周囲を囲んで設けられ、リード部１１２とはスリット１６により分離して配置された固定電極外周部（第２上層）３５と、を備え、リード部１１２は、所定の部分に、固定電極外周部３５側に突出する突出部１５を有し、突出部１５は、絶縁層８に固定されている。この構造により、突出部１５が設けられたリード部１１２の所定箇所の幅は大きくなる。このため、エッチングによりスリット１６を形成する際にリード部１１２と突出部１５がアンダーカットされても、固定電極部１１の固定に必要とされるだけの絶縁層が残存する。したがって、固定電極部１１の強度を確保することができ、以って、リード部１１２と固定電極外周部３５間の電気的絶縁を確保することができる。
本実施形態のＭＥＭＳ素子１０は、リード部１１２の所定箇所に、固定電極外周部３５側に突出する突出部１５を形成するだけでよく、製造方法もリード部１１２に突出部１５を形成しない場合と、全く同様である。従って、アンダーカットを防止する箇所に保護膜を形成する方法に比し、生産性を向上することができる。

（変形例）
なお、上記実施形態では、各リード部１１２に１つの突出部１５を形成した構造で例示した。しかし、各リード部１１２にその長手方向に沿って所定間隔で複数の突出部１５を形成してもよい。
また、上記実施形態では、突出部１５は、可動部電極部１２の中央帯部１２１側に向けて突出する構造で例示した。しかし、突出部１５は、可動部電極１２の中央帯部１２１側と反対側に向けて突出する構造としてもよい。また、リード部１１２に複数の突出部１５を形成する場合には、１つのリード部１１２に、中央帯部１２１側に向けて突出する突出部１５と、中央帯部１２１側と反対側に向けて突出する突出部１５を設けてもよい。

（他の実施の形態）
上記実施形態では、突出部１５を固定電極部１１のリード部１１２に形成した構造として例示した。しかし、突出部１５を固定櫛歯連結部１１１に形成してもよい。固定櫛歯連結部１１１に突出部１５を形成する場合の形成箇所の一例が図１に形成位置１５Ａとして図示されている。図１では、形成位置１５Ａは、１つの固定電極部１１に対してのみ示されているが、当然、各固定電極部１１に形成する。また、１つの固定櫛歯連結部１１１に対して、形成位置１５Ａを複数個所設けてもよい。以下に、固定櫛歯連結部１１１に突出部１５を形成する理由を説明する。

固定櫛歯連結部１１１は、図３（Ｂ）に図示されたハッチング領域１１Ｃにおけるｙ方向に直線状に延在する領域１１Ｃ_１で絶縁層８に接合される。特許文献２として掲載した特開２０１８－８８７８０号公報に記載されているように、振動発電デバイスでは、可動電極部１２の共振Ｑ値を小さくして、共振の周波数をなだらかにする、換言すれば、外部振動の広い帯域に対して共振可能な構造とすることが有利である。このためには、ベース７と固定電極部１１間に発生する寄生容量を小さくする必要がある。

このため、固定櫛歯連結部１１１がハッチング領域１１Ｃの領域１１Ｃ_１として示される絶縁層８に固定される接合部の幅（ｘ軸方向の長さ）を小さくしなけばならない。しかし、固定櫛歯連結部１１１が絶縁層８に固定される幅が小さくなればなるほど、スリット１６を形成するＤＲＩＥ加工時に固定櫛歯連結部１１１と絶縁層８との接合部に生じるアンダーカットにより、固定櫛歯連結部１１１と絶縁層８との接合強度が低下する。従って、固定櫛歯連結部１１１の幅を大きくせず、つまり寄生容量が大きくなる構造を採用するのではなく、固定櫛歯連結部１１１の所定箇所に、換言すると、部分的に、突出部１５を形成し、固定櫛歯連結部１１１と絶縁層８との接合幅を突出部１５で大きくしておけば、固定櫛歯連結部１１１がアンダーカットされても、寄生容量を大きくすることなく必要な接合強度を確保することが可能となる。

なお、固定櫛歯連結部１１１の固定櫛歯１１０側はベース７に形成された開口部７ａ上に位置しているため、固定電極外周部３５は、固定櫛歯連結部１１１の固定櫛歯１１０側の周囲に設けることはできない。しかし、ベース上に設けられた固定櫛歯連結部１１１のすべての領域には、固定電極外周部３５が設けられており、固定櫛歯連結部１１１の周囲を覆わない領域はない。本明細書では、このように、ベース上に設けられた固定櫛歯連結部１１１のすべての領域に固定電極外周部３５が設けられていれば、固定電極外周部３５が固定櫛歯連結部１１１の周囲に設けられている構成を含んでいるものとする。

上記実施形態では、ＭＥＭＳ素子１０は、ＳＯＩ基板を用いて形成されるとして例示したが、ＳＯＩ基板に替え、シリコン基板を用いてＭＥＭＳ素子１０を形成しても良い。また、シリコン基板に替えて、ガラス、金属、アルミナ等を用いることもできる。

上記実施形態では、ＭＥＭＳ素子１０は、振動発電デバイス用として例示した。しかし、外部から駆動電圧を印加して可動電極部を振動させる振動アクチュエータ用のＭＥＭＳ素子としてもよい。
また、特許文献１（特開２００５－３２３０３９号公報）に記載されているように可動電極と固定電極とをスリットにより分離する構造を有するマイクロレゾネータに適用することもできる。特許文献１に記載されたマイクロレゾネータは、一方の固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との間に発生した振動のうち、特定の周波数のみを他方の固定櫛歯電極から取り出すフィルタとしての機能を有するものである。
さらに、本実施形態のＭＥＭＳ素子１０の構造を、種々のセンサ用に適用することができる。

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。上述した種々の実施の形態および変形例を組み合わせたり、適宜、変更を加えたりしてもよく、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。

１ 振動発電デバイス
７ ベース
８ 絶縁層
１０ ＭＥＭＳ素子
１１ 固定電極部（第１上層）
１２ 可動電極部（可動部）
１３ 弾性支持部
１５ 突出部
１６ スリット
３５ 固定電極外周部（第２上層）
１１１ 固定櫛歯連結部
１１２ リード部

Claims (8)

1. ベースと、
   前記ベースの一面に固定された絶縁層と、
   少なくとも一部が前記絶縁層に固定された第１上層と、
   前記第１上層の周囲を囲んで設けられ、前記第１上層とスリットにより分離して配置された第２上層と、を備え、
   前記第１上層は、所定の部分に前記第２上層側に突出する突出部を有し、
   前記突出部は、前記絶縁層に固定されているＭＥＭＳ素子。
2. 請求項１に記載のＭＥＭＳ素子において、
   前記第１上層は、リード部を含み、
   前記突出部は、前記リード部に設けられているＭＥＭＳ素子。
3. 請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子において、
   前記スリットに対応する領域の前記絶縁層は除去されていて、前記スリットに対応する領域の少なくとも一部から前記絶縁層の厚さ方向に前記ベースが露出しているＭＥＭＳ素子。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載のＭＥＭＳ素子において、
   前記第２上層は、前記絶縁層に固定されているＭＥＭＳ素子。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載のＭＥＭＳ素子において、
   前記ベース、前記第１上層および前記第２上層はシリコンにより形成されているＭＥＭＳ素子。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載のＭＥＭＳ素子において、
   前記絶縁層は、無機絶縁材料により形成されているＭＥＭＳ素子。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子において、
   前記第１上層は複数の固定櫛歯を有し、隣接して形成されている前記固定櫛歯の間に対応する領域の前記絶縁層は除去されているＭＥＭＳ素子。
8. 請求項７に記載のＭＥＭＳ素子と、
   前記第１上層の前記固定櫛歯に噛合する複数の可動櫛歯を有する可動部と、
   前記可動部を弾性支持する弾性支持部と、
   前記固定櫛歯と前記可動櫛歯との相対移動により発生する電荷の移動で発生する電力を出力する出力部とを備える振動発電デバイス。

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