TW201405897A

TW201405897A - 發電元件

Info

Publication number: TW201405897A
Application number: TW102107908A
Authority: TW
Inventors: 後藤浩嗣; 相澤浩一; 山內規裕; 小川純矢; 和家佐有宇
Original assignee: 松下電器產業股份有限公司
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-02-01
Also published as: JP2014030322A; WO2014020786A1

Abstract

本發明提供一種發電元件，包含：支持部；可撓部，為支持部所支持；以及壓電轉換部，設置於可撓部。可撓部之複數個側面，分別自可撓部之複數個側面與可撓部側的支持部之端面間的複數個交點起，從該端面側觀察往支持部的相反側延長。

Description

發電元件

本發明係關於一種發電元件。

近年，以將振動能轉換為電能的方式構成之發電元件，在環境發電(Energy Harvesting)等之領域受到注目。

例如，日本特許出願公開號2011-91318即揭露一種發電元件。

該發電元件具備：懸臂形成基板，具有框部(支持部)與以可任意擺動的方式支持框部之懸臂部；以及壓電轉換部，反應懸臂部的振動而產生交流電壓。壓電轉換部，於懸臂形成基板之一表面側中形成於懸臂部。此外，懸臂形成基板，於懸臂部之前端部，一體化地設置錘部。

框部、懸臂部與錘部，係使用元件形成基板而形成。作為此一元件形成基板，使用SOI(Silicon on Insulator)基板，此SOI基板在由單晶矽基板構成的支持基板上之由氧化矽膜構成的嵌入氧化膜上，具有單結晶的矽層。

壓電轉換部由以下部分構成：下部電極；壓電層，形成在下部電極中的與懸臂部側相反之側；以及上部電極，形成在壓電層中的與下部電極側相反之側。

此外，於懸臂形成基板之該一表面側，形成與下部電極及上部電極分別介由2條連接配線電性連接之下部電極用焊墊及上部電極用焊墊。

而該發電元件，在懸臂部振動時，應力集中於懸臂部之兩側面與框部的懸臂部側之端面的交點附近。因此，該發電元件，在對懸臂部施加過度振動之場合，有懸臂部破損的疑慮。

鑒於上述事由，本發明之目的在於，降低應力集中於框部的懸臂部之固定端面的情形，提高發電元件的可靠度。

本發明之發電元件，具備：支持部(11)；可撓部(18)，為該支持部(11)所支持；以及壓電轉換部(14)，設置於該可撓部(18)，以將藉由該可撓部(18)的振動產生之應力轉換為交流電壓的方式構成。該可撓部(18)之複數個側面(18a、18a)，分別自該可撓部(18)之複數個側面(18a、18a)與該可撓部(18)側的該支持部(11)之端面(11a)間的2個交點(P、P)起，從該端面(11a)側觀察往該支持部(11)的相反側延長。

一實施形態中，該可撓部(18)為樑部(12)，於該樑部(12)之前端設置錘部(13)。該樑部(12)之複數個側面(18a、18a)，自該樑部(12)之複數個側面(18a、18a)與該支持部(11)側的該錘部(13)之端面(13a)間的交點(Q、Q)起，從該錘部(13)之端面(13a)側觀察往該錘部(13)的相反側延長。

一實施形態中，於該支持部(11)與該可撓部(18)之間形成U字形的狹縫(10d)。支持該可撓部(18)之該支持部(11)的一部分(111)，包含2個凹部(20a、20a)，此等2個凹部與該狹縫(10d)之2個端部分別連通，包含與位於該狹縫(10d)之2個端部的該可撓部(18)之2個側面(18a、 18a)分別齊平的2個內面(201、201)。該2個內面(201、201)對應於自該可撓部(18)起延長之複數個側面(18a、18a)。

一實施形態中，於該支持部(11)與該可撓部(18)之間形成U字形的狹縫(10d)。該支持部(11)側之該可撓部(18)的一部分之寬度尺寸，較該可撓部(18)的其餘部分之寬度尺寸更小。該可撓部(18)的其餘部分，包含形成在該可撓部(18)的其餘部分之一表面(18A)的2個凹部(20b、20b)，此等凹部與該狹縫(10d)之2個端部分別連通，包含與位於該狹縫(10d)之2個端部的該可撓部(18)的一部分之2個側面(18a、18a)分別齊平的2個內面(202、202)。該2個內面(202、202)，成為自該可撓部(18)的一部分起延長之側面(18a、18a)。

本發明之發電元件中，可圖求可靠度之提升。

1‧‧‧發電元件

10‧‧‧基板

10a‧‧‧矽基板

10b‧‧‧嵌入氧化膜

10c‧‧‧矽層

10d‧‧‧狹縫

11‧‧‧支持部

11a、13a‧‧‧端面

11A、13A、18A‧‧‧第1面

11B、13B、18B‧‧‧第2面

12‧‧‧樑部

12a、18a‧‧‧側面

13‧‧‧錘部

14‧‧‧壓電轉換部

14a‧‧‧第1電極

14b‧‧‧壓電體層

14c‧‧‧第2電極

15‧‧‧絕緣層

16a、17a‧‧‧第1焊墊

16c、17c‧‧‧第2焊墊

18‧‧‧可撓部

19a‧‧‧第1絕緣膜

20‧‧‧樑部形成基板

20a、20b‧‧‧凹部

110‧‧‧凹處

111‧‧‧第1端部

112‧‧‧第2端部

140a‧‧‧第1導電層

140b‧‧‧壓電材料層

181‧‧‧被支持端

182‧‧‧自由端

201、202‧‧‧內面

P、Q‧‧‧交點

將本發明之最佳實施形態更進一步地詳加記述。本發明之其他特徵及優點，與以下之詳細記述及附圖相關而可更上一層地充分理解。

[圖1]圖1A為本發明之實施形態1的發電元件之概略俯視圖，圖1B為圖1A之A-A概略剖面圖，圖1C為圖1A之B-B概略剖面圖，圖1D為圖1A之C-C概略剖面圖。

[圖2A~2G]用於說明實施形態1的發電元件之製造方法的主要步驟剖面圖。

[圖3]實施形態1之發電元件的其他例之要部概略立體圖。

[圖4]圖4A為本發明之實施形態2的發電元件之概略俯視圖，圖4B為圖4A之A-A概略剖面圖，圖4C為圖4A之B-B概略剖面圖，圖4D為圖4A之C-C概略剖面圖。

[圖5]實施形態2之發電元件的其他例之要部概略立體圖。

【實施本發明之最佳形態】

(實施形態1)

以下，依據圖1A~1D對本實施形態之發電元件1加以說明。

發電元件1具備：支持部11；樑部12，為支持部11所支持；以及壓電轉換部14，設置於樑部12。壓電轉換部14，以將藉由樑部12的振動所產生之應力轉換為交流電壓的方式構成。簡而言之，壓電轉換部14，以反應樑部12的振動而產生交流電壓的方式構成。

本實施形態中，發電元件1，包含框狀的支持部11、及可撓部18。支持部11，於第1方向D1(圖1B~1D中為上下方向)中具有既定的厚度，呈具有於係與第1方向D1為垂直方向的第2方向D2其第1側及第2側(圖1A中為左側及右側)中各自分離之第1端部111與第2端部112的形狀。圖1A之例子，支持部11呈往第2方向D2延伸的矩形。此外，支持部11，於第1方向D1之第1側及第2側(圖1B~1D中為上側及下側)分別具有第1面11A及第2面11B。可撓部18，於第1方向D1中具有較支持部11的厚度更薄的厚度，呈自支持部11之第1端部111往第2端部112突出的形狀。圖1A之例子，可撓部18呈延伸至第2端部112附近的矩形。此外，可撓部18，於第1方向D1之第1側及第2側分別具有第1面18A及第2面18B，於第2方向之第1側及第2側分別具有被支持端181及自由端182。可撓部18之被支持端181，以可撓部18之第1面18A與支持部11的第1端部111之第1面11A齊平，可撓部18配置於支持部11的開口內並在支持部11與可撓部18之間形成U字形的狹縫10d的方式，被支持部11之第1端部111一體化地支持。如此地，藉由在支持部11內形成狹縫10d，使可撓部18具有往第2方向D2延伸之2個側面18a、18a。此外，因可撓部18的厚度，較支持部11的厚度更薄，故支持部11之第1端部111，於第2方向D2之第2側(圖1B及1C中為右側)具有不存在可撓部18的端面11a。其他例子中，支持部11及可撓部18，可各自為直角四邊形。

此外，發電元件1，包含錘部13。圖1B之例子中，以在錘部13與支持部11之端面11a間形成凹處110的方式，將錘部13形成在可撓部18之第2面18B。詳而言之，錘部13，於第1方向D1之第1側及第2側分別具有第1面13A及第2面13B，第1面13A與可撓部18之第2面18B接合。

換而言之，則若使可撓部18為樑部12，則於樑部12之前端設置錘部13。亦即，樑部12，對凹處110設置於第1方向D1之第1側；錘部13，介由樑部12被支持部11之第1端部111所支持。發電元件1，雖為了使樑部12的位移量增大而設置錘部13，但錘部13為選擇性設置(非必須)。簡而言之，對凹處110設置於第1方向D1之第1側的樑部12，對應於本發明之可撓部。此外，以可在錘部13與支持部11之端面11a間形成凹處110的方式於可撓部18之第2面18B形成錘部13的可撓部18，對應於本發明之可撓部。

可撓部18之2個側面18a、18a，往較支持部11之端面11a更接近第2方向D2之第1側(圖1C中的左側，圖1D中的右側)延長。換而言之，則樑部12之2個側面12a、12a，自樑部12之2個側面12a、12a與樑部12側的支持部11(第1端部111)之端面11a間的2個交點P、P(參考圖1C及1D)起，從端面(11a)側觀察往支持部11(第1端部111)之相反側(第2方向D2之第1側)延長。

其次，對發電元件1之各構成要素詳細地說明。

發電元件1，係利用MEMS(micro electro mechanical systems，微機電系統)之製造技術而製造。

發電元件1，自基板10起形成支持部11、可撓部18(樑部12)及錘部13。可撓部18，形成於基板10之一表面(第1面)側。亦即，支持部11之第1面11A及可撓部18之第1面18A對應於基板10之第1面，支持部11之第2面11B及錘部13之第2面13B對應於基板10之第2面。此外於基板10形成壓電轉換部14，此等部分一同構成單體構造。此外，發電元件1，以支持部11、樑部12(可撓部18)及錘部13，構成樑部形成基板(可撓部形成基板)20。

作為基板基板10，使用包含以下部分之SOI基板：矽基板10a、矽基板10a上之由氧化矽膜構成的嵌入氧化膜10b、及嵌入氧化膜10b上的矽層10c。雖使基板10之第1面為(100)面，但並不限於此，例如亦可為(110)面。

支持部11，至少由SOI基板中之矽基板10a、嵌入氧化膜10b、及矽層10c形成。與此相對，可撓部18(樑部12)，至少由SOI基板中之矽層10c形成，與支持部11相比厚度薄，具有可撓性。此一可撓部18(樑部12)具有彈性，可振動。簡而言之，可撓部18(樑部12)，以可任意擺動的方式被支持部11所支持。另，可撓部18(樑部12)，亦可由SOI基板中之嵌入氧化膜10b與矽層10c形成。

發電元件1中，基板10與壓電轉換部14，藉由形成在基板10之第1表面側的第1絕緣膜19a電性絕緣。第1絕緣膜19a，雖藉由氧化矽膜構成，但並不限於此，例如可藉由氮化矽膜構成，亦可藉由氧化矽膜與氮化矽膜之疊層膜構成。另，可於基板10之另一表面(第2面)側，形成第2絕緣膜。第2絕緣膜，雖藉由氧化矽膜構成，但並不限於此，例如可藉由氮化矽膜構成，亦可藉由氧化矽膜與氮化矽膜之疊層膜構成。

上述基板10，不限於SOI基板，亦可使用單結晶的矽基板、多結晶的矽基板、氧化鎂(MgO)基板、金屬基板、玻璃基板或聚合物基板等。作為基板10，使用MgO基板、玻璃基板或聚合物基板等絕緣性基板的場合，不必非得設置第1絕緣膜19a及第2絕緣膜。換而言之，則選擇性設置之第1絕緣膜19a及第2絕緣膜分別被形成而維持在基板10之第1面及第2面側的場合，第1絕緣膜19a的表面成為支持部11之第1面11A及可撓部18之第1面18A，第2絕緣膜的表面成為支持部11之第2面11B及錘部 13之第2面13B。

支持部11，可採用框狀的形狀，更宜採用矩形框狀的形狀。藉此，製造發電元件1時，採用準備成為支持部11、可撓部18(樑部12)及錘部13的基礎之晶圓(此處為SOI晶圓)，施行自此一晶圓形成多數發電元件1之前步驟，並在後步驟中分離為各個發電元件1之製造方法的場合，可提高切割步驟的操作性。

此外，支持部11，自提高切割步驟的操作性之觀點來看，外周形狀宜為矩形。然則，切割步驟，不限於利用切割機的場合，例如亦可利用雷射。此一情況，支持部11的外周形狀，可為矩形以外的形狀。支持部11，內周形狀為矩形。支持部11的內周形狀，不限為矩形，例如亦可為矩形以外的多角形、圓形、或橢圓形等的形狀。

發電元件1，俯視時樑部12(可撓部18)配置於支持部11之內側。發電元件1，藉由在基板10形成包圍樑部12(可撓部18)及錘部13之俯視U字形的狹縫10d，而將由樑部12(可撓部18)與錘部13構成的可動部其與支持部11連結之部位以外的部分，和支持部11空間性的分離。另，圖1A中，該可動部，俯視形狀被形成為長方形。

壓電轉換部14，主要形成於樑部12的厚度方向(D1)之第1側的面(基板10之第1面側)。壓電轉換部14，自樑部12側起，依序具有第1電極(下部電極)14a、壓電體層14b及第2電極(上部電極)14c。簡而言之，壓電轉換部14具備：壓電體層14b、及自厚度方向(D1)兩側包夾此一壓電體層14b而互相對向之第1電極14a與第2電極14c。圖1B之例子中，壓電轉換部14包含：第1電極14a，形成在包含樑部12之第1面18A(第1絕緣膜19a的表面)的搭載區域；壓電體層14b，形成在第1電極14a的表面(第1方向D1之第1側的表面)；以及第2電極14c，形成在壓電體層14b的表面(第1方向D1之第1側的表面)。

因此，發電元件1中，壓電轉換部14之壓電體層14b藉由樑部12(可撓部18)的振動而接收應力，於第2電極14c與第1電極14a產生電荷的偏移，壓電轉換部14中產生交流電壓。簡而言之，發電元件1為，壓電轉換部14利用壓電材料之壓電效果進行發電的振動型之發電元件。

圖1A及1B中，第1電極14a的平面形狀呈矩形。

第1電極14a，以第1電極14a的長邊方向平行於係與第2方向D2為垂直方向之第3方向D3的方式，形成自凹處110側觀察，在包含樑部12之相反側的面(第1面18A)之搭載區域。搭載區域包含：樑部12、樑部12側之支持部11的一部分、及樑部12側之錘部13的一部分(可撓部18的一部分)。詳而言之，第1電極14a的長邊方向之尺寸，較樑部12之寬度尺寸(圖1A中的D3之尺寸)略小。此外，第1電極14a的短邊方向(第2方向D2)之尺寸，設定為較樑部12之長度尺寸(第2方向D2之尺寸)更大。因此，第1電極14a，在樑部形成基板20之第1面側中橫跨支持部11、樑部12與錘部13(形成有錘部13之可撓部18的部分)而形成。

壓電體層14b的平面形狀，為較第1電極14a略小的矩形。此處，將壓電體層14b的長邊方向(D3)之尺寸及短邊方向(D2)之尺寸，設定為各自較第1電極14a的長邊方向(D3)之尺寸及短邊方向(D2)之尺寸更小。

第2電極14c的平面形狀，為較壓電體層14b更小的矩形。此處，將第2電極14c的長邊方向(D3)之尺寸及短邊方向(D2)之尺寸，設定為各自較壓電體層14b的長邊方向(D3)之尺寸及短邊方向(D2)之尺寸更小。

如同自上述說明所得知，壓電體層14b的平面尺寸，較第1電極14a的平面尺寸更小且較第2電極14c的平面尺寸更大。

發電元件1，在連結支持部11與樑部12的方向中，使第1電極14a、壓電體層14b與第2電極14c直接重疊之壓電轉換區域其支持部11側的端部，在支持部11與樑部12的邊界對齊。藉此，發電元件1，與該壓電轉換區域之支持部11側的端較該邊界更接近樑部12側的場合相比，可使存在於樑部12振動時應力變高的部分之該壓電轉換區域的面積增大，可提高發電效率。

壓電轉換部14產生的交流電壓，為反應壓電體層14b的振動之正弦波狀的交流電壓。發電元件1之共振頻率，係以由可動部與壓電轉換部14構成的可動區塊之構造參數及材料進行決定。

發電元件1於支持部11設置：第1焊墊17a，介由第1配線部16a與第1電極14a電性連接；以及第2焊墊17c，介由第2配線部16c與第2電極14c電性連接。作為第1配線部16a、第2配線部16c、第1焊墊17a及第2焊墊17c之材料，雖可採用Au，但並不限於此，亦可為例如Mo、Al、Pt、Ir等。此外，第1配線部16a、第2配線部16c、第1焊墊17a及第2焊墊17c之材料，並不限為相同材料，亦可採用不同之材料。此外，第1配線部16a、第2配線部16c、第1焊墊17a及第2焊墊17c，不限為單層構造，可為2層以上之多層構造。

此外，發電元件1，設置防止第2配線部16c與第1電極14a之短路的絕緣層15。此一絕緣層15，以覆蓋第1電極14a及壓電體層14b各自之周部的形式形成。簡而言之，絕緣層15的俯視形狀，呈沿著第2電極14c之周部的框狀(矩形框狀)。此處，絕緣層15，以規定與第2電極14c及壓電體層14b接觸之區域的方式進行圖案設計。藉此，發電元件1，使絕緣層15，具有規定該壓電轉換區域的功能。絕緣層15，雖以氧化矽膜構成，但並不限於氧化矽膜，例如亦可藉由氮化矽膜構成。

作為壓電體層14b之壓電材料，雖可採用係鉛系壓電材料之一種的PZT(Pb(Zr,Ti)O₃)，但並不限於此，例如亦可為PZT-PMN(Pb(Mn,Nb)O₃)或添加有其他雜質的PZT。發電元件1，若使壓電體層14b之介電常數為ε，使發電指數為P，則Pe₃₁ ²/ε的關係成立。發電元件1，若發電指數P越大則發電效率越大。因此，發電元件1，自作為代表性壓電材料之PZT及AlN各自的壓電常數e₃₁、介電常數之一般值來看，發電指數P採用壓電常數e₃₁之平方值大的PZT者可使發電指數P加大。然則，壓電體層14b之壓電材料，並不限定於鉛系壓電材料，亦可為例如AlN、ZnO、KNN(K_0.5Na_0.5NbO₃)、KN(KNbO₃)，或於NN(NaNbO₃)、KNN添加雜質(例如Li、Nb、Ta、Sb、Cu等)之材料等。另，本實施形態之發電元件1中，壓電體層14b以壓電薄膜構成。

作為第1電極14a之材料，可採用例如Pt、Au、Al、Al-Si、Ir等。此外，第1電極14a，不限為單層構造，亦可為例如具備由Pt、Au、Al、Al-Si、Ir等構成的第1金屬層、及夾設在此一第1金屬層與第1絕緣膜19a之間的第1密接層之多層構造。作為第1密接層之材料，可採用例如Ti、Cr、Nb、Zr、TiN、TaN等。

作為第2電極14c之材料，可採用例如Au、Mo、Al、Pt、Ir等。此外，第2電極14c，不限為單層構造，亦可為例如具備由Au、Mo、Al、Pt、Ir等構成的第2金屬層、及夾設在此一第2金屬層與壓電體層14b之間的第2密接層之多層構造。作為第2密接層之材料，可採用例如Ti、Cr、Nb、Zr、TiN、TaN等。

發電元件1，雖將第1電極14a的厚度設定為100nm，將壓電體層14b的厚度設定為3000nm，將第2電極14c的厚度設定為400nm，但此等數值僅為一例，並無特別限定。

發電元件1，亦可為在基板10與第1電極14a之間設置有緩衝層的構造。緩衝層之材料，因應壓電體層14b之壓電材料適宜選擇即可，在壓電體層14b之壓電材料為PZT的場合，宜採用例如SrRuO₃、(Pb,La)TiO₃、PbTiO₃、MgO、LaNiO₃等。此外，緩衝層，例如可由Pt膜與SrRuO₃膜之疊層膜構成。另，藉由設置緩衝層，可提高壓電體層14b的結晶性。

此外，發電元件1，例如使沿著壓電轉換部14中的樑部12之寬度方向(圖1A的上下方向D3)的方向之寬度尺寸減小，在1個樑部12之第1面(18A)側中將複數個壓電轉換部14於該寬度方向並排設置亦可。此一情況，發電元件1，宜將此等複數個壓電轉換部14之電路串聯電路的一端、另一端分別與第1焊墊16a、第2焊墊16c電性連接。

該發電元件1中，樑部12(可撓部18)之2個側面(18a、18a)，分別自樑部12之2個側面(18a、18a)與樑部12側的支持部11之端面11a間的2個交點P、P起，從端面(11a)側觀察往支持部11(第1端部111)的相反側延長。此處，發電元件1，於樑部形成基板20之第1面形成2個凹部20a、20a，此等凹部從端面11a側起觀察使往支持部11(第1端部111)的相反側延長之樑部12的側面(18a、18a)之部位露出。凹部20a、20a，開放狹縫10d側以與狹縫10d連通。此外，凹部20a、20a，形成至到達嵌入氧化膜10b的深度。

換而言之，則支持部11，包含形成在第1端部111之第1面11A的2個凹部20a、20a，其等與U字形的狹縫10d之兩端部分別連通，包含與位於狹縫10d之兩端部的樑部12(可撓部18)之側面(18a、18a)分別齊平的2個內面201、201。2個內面201、201，對應於自樑部12(可撓部18)起延長之側面(18a、18a)。詳而言之，第3方向D3之第1側(圖1A中為上側)的凹部20a，與位於第3方向D3之第1側的狹縫10d之端部連通，包含與位於此狹縫10d之端部的樑部12(可撓部18)之側面(18a)齊平的內面201。另一方面，第3方向D3之第2側(圖1A中為下側)的凹部20a，與位於第3方向D3之第2側的狹縫10d之端部連通，包含與位於此狹縫10d之端部的樑部12(可撓部18)之側面(18a)齊平的內面201。

以下，參考圖2對發電元件1以製造方法加以說明。圖2A~2G顯示對應於圖1A之D-D剖面的部位。

製造發電元件1時，首先，準備由SOI基板構成的基板10，之後，藉由施行絕緣膜形成步驟，而獲得圖2A所示之構造。絕緣膜形成步驟，利用熱氧化法等，於基板10之第1面側、第2面側，分別形成由氧化矽膜構成的第1絕緣膜19a、第2絕緣膜。絕緣膜形成步驟中，雖採用熱氧化法作為形成第1絕緣膜19a、第2絕緣膜之方法，但並不限於此，亦可採用CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積)法等。

於上述絕緣膜形成步驟之後，在基板10之第1面側的全表面，施行形成成為第1電極14a、第1配線部16a及第1焊墊17a的基礎之第1導電層140a的第1導電層形成步驟。於此一第1導電層形成步驟後，藉由施行形成成為壓電體層14b的基礎之壓電材料層(例如PZT層等)140b的壓電材料層形成步驟，而獲得圖2B所示之構造。作為第1導電層140a，雖形成Au層，但並不限於此，例如可為Al層或Al-Si層，亦可由Au層、及夾設在此一Au層與第1絕緣膜19a之間的第1密接層(例如Ti層等)加以構成。第1密接層之材料不限為Ti，例如亦可為Cr、Nb、Zr、TiN、TaN等。作為第1導電層形成步驟中形成第1導電層140a之方法，雖採用濺鍍法，但並不限於此，例如亦可採用CVD法或蒸鍍法等。此外，作為壓電材料層形成步驟中形成壓電材料層140b之方法，雖採用濺鍍法，但並不限於此，例如亦可採用CVD法或溶膠凝膠法等。

於壓電材料層形成步驟後，藉由施行將壓電材料層140b圖案化為壓電體層14b之既定形狀的壓電材料層圖案化步驟，而獲得圖2C所示之構造。壓電材料層圖案化步驟，利用微影技術及蝕刻技術將壓電材料層140b圖案化。

於壓電材料層圖案化步驟後，藉由施行將第1導電層140a圖案化為第1電極14a、第1配線部16a及第1焊墊17a各自之既定形狀的第1導電層圖案化步驟，而獲得圖2D所示之構造。第1導電層圖案化步驟，利用微影技術及蝕刻技術將第1導電層140a圖案化。

另，第1導電層圖案化步驟，雖藉由將第1導電層140a圖案化，與第1電極14a一併形成第1配線部16a及第1焊墊17a，但並不限於此。例如，第1導電層圖案化步驟，可藉由將第1導電層140a圖案化而僅形成第1電極14a，之後另行設置形成第1配線部16a及第1焊墊17a之步驟；亦可分別地設置形成第1配線部16a之第1配線部形成步驟與形成第1焊墊17a之第1焊墊形成步驟。此外，蝕刻第1導電層140a時，可採用例如RIE(Reactive ion etching，反應性離子蝕刻)法或離子研磨法等。

以上述第1導電層圖案化步驟等形成第1電極14a、第1配線部16a及第1焊墊17a後，藉由施行在基板10之第1面側形成絕緣層15之絕緣層形成步驟，而獲得圖2E所示之構造。絕緣層形成步驟，雖在基板10之第1面側的全表面以CVD法等將絕緣層15成膜後，利用光微影技術及蝕刻技術進行圖案化，但亦可利用剝落法形成絕緣層15。

於絕緣層形成步驟後，施行在基板10之第1面側的全表面形成成為第2電極14c、第2配線部16c及第2焊墊17c的基礎之第2導電層的第2導電層形成步驟。之後，藉由施行將第2導電層圖案化為第2電極14c、第2配線部16c及第2焊墊17c各自之既定形狀的第2導電層圖案化步驟，而獲得圖2F所示之構造。作為上述第2導電層形成步驟中形成第2導電層之方法，雖採用EB(electron beam，電子束)蒸鍍法，但並不限於此，例如亦可採用濺鍍法或CVD法等。此外，第2導電層圖案化步驟，利用微影技術及蝕刻技術將第2導電層圖案化。另，第2導電層之蝕刻，可為RIE法等乾蝕刻，亦可為濕蝕刻。例如，第2導電層為具有Ti層與Au層之疊層構造的場合，在施行濕蝕刻時，例如將Au層以碘化鉀水溶液，將Ti層以過氧化氫溶液進行濕蝕刻即可。

本實施形態中，雖以第2導電層形成步驟與第2導電層圖案化步驟，將第2配線部16c及第2焊墊17c與第2電極14c一併形成，但並不限於此。例如，第2導電層圖案化步驟，可藉由將第2導電層圖案化而僅形成第2 電極14c，之後另行設置形成第2配線部16c及第2焊墊17c之步驟；亦可分別地設置形成第2配線部16c之第2配線部形成步驟與形成第2焊墊17c之第2焊墊形成步驟。

以上述之第2導電層圖案化步驟等形成第2電極14c、第2配線部16c及第2焊墊17c後，藉由施行自基板10形成支持部11、樑部12(可撓部18)及錘部13之基板加工步驟，而獲得圖2G所示之構造的發電元件1。基板加工步驟，自基板10之第1面側起，施行將支持部11及可撓部18以外的部位(狹縫10d的形成預定區域)蝕刻至第1既定深度(到達嵌入氧化膜10b的深度)為止藉以形成第1溝之第1溝形成步驟。基板加工步驟，在第1溝形成步驟後，施行自基板10之第2面側起，將支持部11及錘部13以外的部位蝕刻至第2既定深度(到達嵌入氧化膜10b的深度)為止藉以形成第2溝之第2溝形成步驟。基板加工步驟，在第2溝形成步驟後，施行自基板10之第2面側起，將嵌入氧化膜10b的不需要部分蝕刻去除之氧化膜蝕刻步驟。

本實施形態的發電元件1之製造方法，於第1溝形成步驟中，形成上述2個凹部20a、20a。第1溝形成步驟，利用光微影技術及蝕刻技術。在第1溝形成步驟之蝕刻時，以使嵌入氧化膜10b成為蝕刻阻擋層之蝕刻條件施行蝕刻。第2溝形成步驟，利用光微影技術及蝕刻技術。在第2溝形成步驟之蝕刻時，以使嵌入氧化膜10b成為蝕刻阻擋層之蝕刻條件施行蝕刻。氧化膜蝕刻步驟，將嵌入氧化膜10b之露出部分作為不需要的部分而蝕刻去除。藉此，基板加工步驟，將第1溝與第2溝連通而形成狹縫10d，並形成支持部11、樑部12(可撓部18)及錘部13。第1溝形成步驟及第2溝形成步驟之各蝕刻，宜為非等向性高的乾蝕刻。施行此一乾蝕刻，宜使用可垂直深堀的電感耦合電漿型之乾蝕刻裝置等。此外，氧化膜蝕刻步驟之蝕刻，宜為乾蝕刻，宜使用與第1溝形成步驟及第2溝形成步驟相同的乾蝕刻裝置。藉此，發電元件1之製造方法，可圖求製造成本的低成本化。此外，發電元件1之製造方法，可僅改變蝕刻條件而在同一蝕刻腔室內連續施行第2溝形成步驟與氧化膜蝕刻步驟。基板加工步驟中的第1溝形成步驟及第2溝形成步驟之各蝕刻，不限於乾蝕刻，亦可為使用TMAH水溶液或KOH水溶液等鹼系溶液的濕蝕刻(結晶非等向性蝕刻)。無論任一種，發電元件1之製造方法，於基板加工步驟中，皆將SOI基板之嵌入氧化膜10b作為蝕刻阻擋層利用。藉此，發電元件1之製造方法，與基板10為矽基板的場合相比，可圖求樑部12(可撓部18)的厚度之高精度化，可圖求可靠度之提升。

本實施形態的發電元件1之製造方法，以晶圓級施行至基板加工步驟結束為止之後，藉由施行切割步驟以分割為各個發電元件1。

以上說明的本實施形態之發電元件1，樑部12(可撓部18)之2個側面(18a、18a)，分別自樑部12之側面(18a、18a)與支持部11之端面11a間的2個交點P、P起，從端面11a側觀察往支持部11(第1端部111)的相反側延長。藉此，發電元件1，與樑部12(可撓部18)之側面(18a、18a)，自樑部12之2個側面(18a、18a)與支持部11之端面11a間的2個交點P、P起，從端面11a側觀察未往支持部11(第1端部111)的相反側延長之構造相比，可抑制樑部12(可撓部18)振動時在樑部12產生過度應力的情形。

此處，樑部12之側面(18a、18a)，分別自樑部12之側面(18a、18a)與支持部11之端面11a間的交點P、P起，從端面11a側觀察未往支持部11(第1端部111)的相反側延長之構造中，樑部12(可撓部18)振動時應力集中於樑部12之側面(18a、18a)與支持部11之端面11a間的交點P、P附近。因此，例如在施加過度振動的場合，起因於樑部12之側面(18a、18a)與支持部11之端面11a間的交點P、P之應力集中，而有樑部12破損的疑慮。與此相對，本實施形態之發電元件1中，樑部12之側面(18a、18a)，分別自樑部12之側面(18a、18a)與支持部11之端面11a間的交點P、P起，從端面11a側觀察往支持部11(第1端部111)的相反側延長。藉此，發電元件1，可將在交點P、P之各自附近產生的應力，分散至樑部12(可撓部18)中和形成有壓電轉換部14之第1面(18A)為相反側之第 2面(18B)與支持部11之端面11a接觸的線上，可提高對於樑部12的破損之耐受性。因而，本實施形態之發電元件1，可圖求發電元件的可靠度之提升。

發電元件1之樑部形成基板20，不限於圖1的例子，亦可例如如圖3所示，使樑部12之寬度方向(D3)中的凹部20a、20a之寬度尺寸增大，使凹部20a、20a中的與樑部12側為相反側之內側面和支持部11之內周面齊平。

(實施形態2)

以下，依據圖4對本實施形態之發電元件1加以說明。

本實施形態之發電元件1，樑部形成基板(可撓部形成基板)20的形狀與實施形態1之發電元件1相異。錘部13之端面13a，為與支持部11之端面11a對向的面。另，對與實施形態1相同的構成要素，附加相同的符號並省略說明。

樑部形成基板20中，樑部12之2個側面(18a、18a)，自樑部12之側面(18a、18a)與支持部11(第1端部111)側的錘部13之端面13a間的交點Q、Q(參考圖4C、4D)起，從端面13a側觀察往錘部13之相反側(第2方向D2之第2側)延長。此處，發電元件1，於樑部形成基板20之第1面形成凹部20b、20b，此等凹部從端面13a側起觀察使往錘部13的相反側(圖4C中的右側，圖4D中的左側)延長之樑部12的側面12a、12a之部位露出。凹部20b、20b，開放支持部11之端面11a側，與狹縫10d連通。此外，凹部20b、20b，形成至到達嵌入氧化膜10b的深度。

換而言之，則可撓部18，包含支持部11側之可撓部18的一部分作為樑部12，可撓部18之其餘部分的第3方向D3之尺寸，較樑部12的第3方向D3之尺寸更大。此外，可撓部18的其餘部分(錘部13)，包含形成於可撓部18的其餘部分(錘部13)之第1面18A的2個凹部20b、20b，此等凹部，與U字形的狹縫10d之兩端部分別連通，包含與位於狹縫10d之兩端部的該可撓部18其一部分(樑部12)之側面(18a、18a)分別齊平的2個內面202、202。2個內面202、202，對應於自該可撓部18的一部分(樑部12)起延長之側面(18a、18a)。詳而言之，第3方向D3之第1側(圖4A中為上側)的凹部20b，與位於第3方向D3之第1側的狹縫10d之端部連通，包含與位於該狹縫10d之端部的該可撓部18其一部分(樑部12)之側面(18a)齊平的內面202。另一方面，第3方向D3之第2側(圖4A中為下側)的凹部20b，與位於第3方向D3之第2側的狹縫10d之端部連通，包含與位於該狹縫10d之端部的該可撓部18其一部分(樑部12)之側面(18a)齊平的內面202。

本實施形態的發電元件1之製造方法，與實施形態1說明的發電元件1之製造方法相同，僅基板加工步驟之第1溝形成步驟所使用的光罩之圖案相異。簡而言之，本實施形態的發電元件1之製造方法，在第1溝形成步驟中，設計第1溝形成步驟所使用的光罩之圖案，以可將凹部20b、20b與該第1溝及凹部20a、20a一同形成。

本實施形態之發電元件1，與實施形態1同樣地，樑部12之2個側面(18a、18a)，自樑部12之側面(18a、18a)與支持部11之端面11a間的交點P、P起，從端面11a側觀察往支持部11(第1端部)的相反側延長。藉此，發電元件1，可使在交點P、P之各自附近產生的應力，分散至樑部12中與形成有壓電轉換部14之第1面為相反側之第2面、及與支持部11之端面11a接觸的線上，可提高對於樑部12的破損之耐受性。

此外，本實施形態之發電元件1，樑部12之2個側面(18a、18a)，分別自樑部12之側面(18a、18a)與支持部11(第1端部111)側的錘部13之端面13a的交點Q、Q起，從端面13a側觀察往錘部13(可撓部18的其餘部分)的相反側延長。藉此，發電元件1，與樑部12之側面12a、12a，分別自樑部12之側面(18a、18a)與錘部13之端面13a的交點Q、Q起，從端面13a側觀察未往錘部13(可撓部18的其餘部分)的相反側延長之構造相比，可抑制樑部12振動時在樑部12產生過度應力的情形。

此處，樑部12之2個側面12a、12a，分別自樑部12之側面(18a、18a)與錘部13之端面13a的交點Q、Q起，從端面13a側觀察未往錘部13(可撓部18的其餘部分)的相反側延長之構造，樑部12振動時應力集中於樑部12之側面(18a、18a)與錘部13之端面13a的交點Q、Q附近中。因此，例如在施加過度振動的場合，起因於樑部12之側面(18a、18a)與錘部13之端面13a的交點Q、Q之應力集中，而有樑部12破損的疑慮。與此相對，本實施形態之發電元件1，可將在交點Q、Q附近產生的應力，分散至樑部12中和形成有壓電轉換部14之第1面為相反側之第2面與錘部13之端面13a接觸的線上，可提高對於樑部12的破損之耐受性。因而，本實施形態，與實施形態1之發電元件1相比，可更提高發電元件1的可靠度。

發電元件1之樑部形成基板20，不限於圖4的例子，亦可例如如圖5所示，使樑部12之寬度方向(D3)中的凹部20a、20a之寬度尺寸增大，使凹部20a、20a中的與樑部12側為相反側之內側面和支持部11之內周面齊平。此外，樑部形成基板20，亦可如圖5所示，在沿著樑部12之寬度方向的方向中，使凹部20b、20b，呈在樑部12側的相反側亦開放之形狀。