WO2023149541A1

WO2023149541A1 - 音響素子及び音響素子集積回路

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Publication number: WO2023149541A1
Application number: PCT/JP2023/003550
Authority: WO
Inventors: 芳隆只木; 晋一郎梅村; 薫大鋸谷
Original assignee: 株式会社メムス・コア
Priority date: 2022-02-04
Filing date: 2023-02-03
Publication date: 2023-08-10

Abstract

第１電極基部（１２）と、第１電極基部に対向する第２電極基部（１１）と、第１電極基部に設けられ振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角の第１段差側壁を有する第１電極側凸部（１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……）と、第２電極基部に設けられ第１電極側凸部に少なくとも一部が交差するように対向し、第１段差側壁と同一傾斜角で傾斜した第２段差側壁を有する第２電極側凸部（１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……）とを備える。第１電極基部と第２電極基部の間に印加する電圧によって、第１電極基部又は第２電極基部が振動方向に振動する。第１段差側壁と第２段差側壁の間の電気力線に少なくとも一部が依拠したコンデンサが生成され、第１電極基部と第２電極基部が挟む振動空洞内の静電エネルギーが増大する。

Description

音響素子及び音響素子集積回路

　本発明は、容量型の音響素子、及びこの音響素子の複数個を配列した音響素子集積回路に係り、特に送信用音響素子の構造に関する。

　近年、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を利用して、振動空洞を有する容量型の音響素子が開発された。この容量型の音響素子は、「容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ（ｃＭＵＴ）」と呼ばれているが、人体との音響インピーダンスが近い特徴があり医療用等への応用が期待されている。ｃＭＵＴは、真空に近く減圧された振動空洞を介して振動可能な振動膜を備えており、超音波信号の送信時には、この振動膜を振動させるために高電圧が必要となる。現状ではｃＭＵＴの高出力化には限界が見えている。

　このような事情を鑑み、本発明者の内の一人は、既に上部電極（振動電極）の下に設けられた振動膜の下面に振動空洞に向かって突き出た複数の突起を設け、更に突起の下方の下部電極（対向電極）に、突起のパターンの配列に合わせた開口部を設け大電圧を印加可能な構造を提案した（特許文献１の図１４および図１５参照。）。特許文献１に記載の発明によれば、振動膜の下面が対向電極の上面を覆う下部絶縁膜に接触する程の電圧を上部電極と下部電極に印加した場合でも、突起が支柱となり、振動膜の下面全面が下部電極を覆う下部絶縁膜へ接触することを防止できるので、大電圧の印加が可能になると期待される。

　しかしながら、特許文献１に記載の発明は、上部電極（振動電極）と下部電極（対向電極）との接触を防止してメンブレンの下面が下部電極へ接触した場合でも絶縁膜に電荷が注入されにくい構造と、その製造方法を提供する目的の技術に関するものであり、コラプスさせずに、送信用の音響素子を高出力化する技術に対する配慮はされていない。

特開２００７－７４２６３号公報

　上述した問題を鑑み、本発明は、大電圧を印加しなくても送信出力の高出力化が可能な音響素子及びこの音響素子の複数個を配列した音響素子集積回路を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、(a)平板状の第１電極基部と、(b)第１電極基部に平行に対向する平板状の第２電極基部と、(c)第１電極基部に設けられ、振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角の平面からなる第１段差側壁を有する第１電極側凸部と、(d)第２電極基部に設けられ、第１電極側凸部に少なくとも一部が交差するように対向し、第１段差側壁と同一傾斜角で傾斜した平面からなる第２段差側壁を有する第２電極側凸部とを備える音響素子であることを要旨とする。第１の態様に係る音響素子において、第１電極基部と第２電極基部の間に印加する電圧によって、第１電極基部又は第２電極基部が振動方向に振動し、第１段差側壁と第２段差側壁の間の電気力線に少なくとも一部が依拠したコンデンサが生成され、第１電極基部と第２電極基部が挟む振動空洞内の静電エネルギーが増大する。

　本発明の第２の態様は、容量型の音響素子をそれぞれ単位数で分配した複数個のセルを、同一曲面上において２次元に配列した音響素子集積回路に関する。第２の態様に係る音響素子集積回路の特定の単位数で分配された複数個のセルのそれぞれは、(a)平板状の第１電極基部と、(b)第１電極基部に平行に対向する平板状の第２電極基部と、(c)第１電極基部に設けられ、振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角の平面からなる第１段差側壁を有する第１電極側凸部と、(d)第２電極基部に設けられ、第１電極側凸部に少なくとも一部が交差するように対向し、第１段差側壁と同一傾斜角で傾斜した平面からなる第２段差側壁を有する第２電極側凸部を備える送信用セルであることを要旨とする。そして、この送信用セルのそれぞれにおいて、第１電極基部と第２電極基部の間に印加する電圧によって、第１電極基部又は第２電極基部が振動方向に振動する。本発明の第２の態様に音響素子集積回路では、送信用セルのそれぞれにおいて、第１段差側壁と第２段差側壁の間の電気力線に少なくとも一部が依拠したコンデンサが生成され、第１電極基部と第２電極基部が挟む振動空洞内の静電エネルギーが増大する。

　本発明によれば、大電圧を印加しなくても送信出力の高出力化が可能な音響素子及びこの音響素子の複数個を配列した音響素子集積回路を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る音響素子集積回路の概略を示す平面図である。図１の素子アレイを構成する基本セルの平面パターンの概略を示す平面図である。図２ＡのIIＢ-IIＢ方向から見た構造の概略を示す断面図である。段差型振動電極の振動方向への撓み形状のプロファイルの概略を示す模式的な断面図である。図２Ｃの中心の近傍の範囲における段差型振動電極と段差型対向電極との交差（入れ子）のトポロジを説明する模式的な断面図である。振動空洞の周辺部側の構造に着目した第１実施形態に係る音響素子の概略を説明する模式的な断面図である。本発明の基本概念に係る音響素子を従来技術に係る音響素子と比較して、同一の印加電圧がステップ入力された場合における送信音圧の過渡応答をシミュレーションした結果を示す図である。本発明の基本概念に係る音響素子を従来技術に係る音響素子と比較して、同一の印加電圧がステップ入力された場合における対向電極基部と振動電極基部の間に蓄積される電荷量をシミュレーションで求めた結果を示す図である。本発明の基本概念に係る音響素子を従来技術に係る音響素子と比較して、図３及び図４の結果に基づき、蓄積電気エネルギーと送信音響エネルギーとの関係を示した図である。第１実施形態に係る音響素子の製造方法の一例を説明する工程断面図である（その１）。形成予定の振動空洞の周辺部の断面構造に着目して、図６Ａに例示した断面構造の工程以降に関し、第１実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である（その２）。対向側凸部を埋め込む第２ダマシン用溝部、及び３本の腐食媒体流路（カナル）等を例示的に説明する平面図である。図６Ｂの断面構造に対応し、振動空洞の周辺部の断面構造に着目した第１実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である（その３）。図６Ｄの断面構造に対応し、第１実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である（その４）。図６Ｅの断面構造に対応し第１実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である（その５）。空洞形成用穴のパターンをカナル端部のパターンにマスク合わせする工程を説明する平面図である。図６Ｆの断面構造に対応し、第１実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である（その６）。第１実施形態の第１変形例に係る音響素子の段差型対向電極に着目した平面図である。第１実施形態の第１変形例に係る音響素子集積回路の概略を示す平面図である。第１実施形態の第２変形例に係る音響素子の段差型対向電極に着目した平面図である。第１実施形態の第２変形例に係る音響素子集積回路の概略を示す平面図である。第１実施形態の第３変形例に係る音響素子の格子状の段差型振動電極に着目した平面図である。第１実施形態の第３変形例に係る音響素子の剣山状の段差型対向電極に着目した平面図である。本発明の第２実施形態に係る音響素子の概略を示す平面図である。第２実施形態に係る音響素子の段差型対向電極に着目し、３枚の第１対向電極基部、第２対向電極基部及び第３対向電極基部を説明する平面図である。図１１のＸII－ＸII方向から見た断面図である。振動空洞の周辺部側の構造に着目した第２実施形態に係る音響素子の概略を説明する模式的な断面図である。第２実施形態に係る音響素子の製造方法の一例を説明する工程断面図である（その１）。図１４Ａに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１４Ｂに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１４Ｃに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１４Ｄに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１４Ｅに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１４Ｆに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１４Ｇに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１４Ｈに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法の一例を説明する工程断面図である（その１）。図１５Ａに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１５Ｂに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１５Ｃに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１５Ｄに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１５Ｅに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１５Ｆに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１５Ｇに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１５Ｈに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１５Ｉに例示した断面構造の工程に続く第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。振動空洞の周辺部側の構造に着目した本発明の第３実施形態に係る音響素子の概略を説明する模式的な断面図である。第３実施形態に係る音響素子の段差型振動電極に着目し、３枚の第１振動電極基部、第２振動電極基部及び第３振動電極基部を説明する平面図である。図１７ＡのＸＶIIＢ－ＸＶIIＢ方向から見た断面図である。第３実施形態に係る音響素子の製造方法の一例を説明する工程断面図である（その１）。図１８Ａに例示した断面構造の工程に続く第３実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１８Ｂに例示した断面構造の工程に続く第３実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１８Ｃに例示した断面構造の工程に続く第３実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１８Ｄに例示した断面構造の工程に続く第３実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１８Ｅに例示した断面構造の工程に続く第３実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。図１８Ｆに例示した断面構造の工程に続く第３実施形態に係る音響素子の製造方法を例示的に説明する工程断面図である。振動空洞の周辺部側の構造に着目した第４及び第５実施形態に係る音響素子の概略を説明する模式的な断面図である。その他の実施形態に係る音響素子の剛性強化の効果を説明する図である。その他の実施形態に係る音響素子の６分割された振動電極基部を説明する平面図である。本発明の基本概念に係る音響素子の特徴を説明する模式的な断面図である。基本概念に係る音響素子の説明の比較例として、誘電率が小さな絶縁体を凸部として使用した場合の電気力線や電束の方向を説明する模式的な断面図である。基本概念に係る音響素子を説明するために、導電体を凸部として使用した場合の電気力線や電束の方向を概念的に示す模式的な断面図である。基本概念に係る音響素子において、誘電率が大きな絶縁体を凸部として使用した場合の電束の方向を、概念的なイメージとして示す模式的な断面図である。対向電極と振動電極の間に印加電圧Ｖ＝１８０Ｖの場合において、電極間距離ｄと送信ピーク音圧の関係をシミュレーションした結果を説明する図である。対向電極と振動電極の間の印加電圧Ｖ＝１８０Ｖとし、水平方向電極間距離ｄを変えた場合において、送信ピーク音圧と交差溝を構成する比誘電率の関係をシミュレーションした結果を説明する図である。

（本発明の基本概念）
　以下において、本発明の第１～第６実施形態を説明する予定であるが、その前に、本発明の基本概念を、近似計算によりモデル的に説明する。基本概念の説明に際しては、先ず、図２２（ａ）に示す傾斜角θ＝０°の垂直側壁を有する段差型対向電極１ａと垂直側壁を有する段差型振動電極２ａとが対向した構造について検討する。ただし、図２２（ａ）に示す構造の容量が印加電圧Ｖに対して一定と近似出来る場合の小信号モデルについて検討する。図２２（ａ）に示す構造において、段差型対向電極１ａから上方に向かって突出する導電体の凸部を「対向側凸部（第２電極側凸部）」と定義し、段差型振動電極２ａから下方に向かって突出し、対向側凸部と入れ子（ネスティング）状に交差する導電体の凸部を「振動側凸部（第１電極側凸部）」と定義する。

　図２２（ａ）において横方向（水平方向）をx軸とし、段差型対向電極１ａの対向側凸部の幅及び段差型振動電極２ａの振動側凸部の幅をそれぞれx₀とする。図２２（ａ）において縦方向（垂直方向）をｙ軸とし、対向側凸部の幅及び振動側凸部の高さをy₀とする。そして、図２２（ａ）に示すように、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとが入れ子状に噛み合わせた縦方向の隙間をy₀-yとし、入れ子状の噛み合わせの横方向（水平方向）の隙間をdとする。更に、対向側凸部の幅及び振動側凸部が紙面に垂直方向（ｚ方向）に総延長Lで伸びていると仮定する。図２２（ａ）において、１個の対向側凸部と１個の振動側凸部の間の誘電体（空気）の誘電率をεとする。１個の導電体である対向側凸部と１個の導電体である振動側凸部のペアの誘電率εで規格化した単位長さあたりの電気容量（Ｃ/εＬ）は、凸部の端部における電気力線の乱れを無視すると式（１）で近似できる。

ここで段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとが入れ子状に噛み合わせた状態における静電的な電気エネルギーＥを考えてみる。図２２（ａ）に示した縦方向の隙間をy₀-yの値は、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとの間に印加する電圧Ｖに依存するので、容量Ｃも変化する。しかし、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとの間に電圧Ｖを印加したとき、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとの間の容量Ｃが一定と近似できる場合の静電的な電気エネルギーＥは、容量Ｃを一定として電圧Ｖに関して積分することにより、式（２ａ）で近似できる。容量Ｃが電圧Ｖに線形に比例する場合は、式（２ａ）から電気エネルギーＥはＶ^３に依存する形式になる。一方、式（１）を考慮すると、式（２ａ）が近似的に成立する条件で、段差型対向電極１ａの１個の対向側凸部と段差型振動電極２ａの１個の振動側凸部のペアに蓄積される静電的な電気エネルギーＥは、式（２ｂ）で近似的に与えられる。

　即ち、図２２（ａ）に示す構造において、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとの間に電圧Ｖが印加され、対向側凸部の幅と段差型振動電極２ａの振動側凸部のペアに蓄積される静電的な電気エネルギーＥは、式（２ｂ）で近似的に与えられる。電気エネルギーＥが蓄積されているとき、対向側凸部と振動側凸部のペアの間に働く力Ｆは、式（２ｂ）を縦方向の変位ｙで微分して式（３）で近似的に与えられる。

　したがって、対向側凸部と振動側凸部のペアの間において幅（x₀＋ｄ）の部分で定義される単位面積における圧力Ｐは、式（４）で近似的に与えられる。

　ここで、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとの間に印加される電圧Ｖに対し、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとの間の容量Ｃが直接的に依存しない（独立変数である）と仮定できる条件に簡略化する。この簡略化において、電圧Ｖが－ΔＶだけ変化したとき、対向側凸部と振動側凸部のペアの間の幅（x₀＋ｄ）の部分で定義される単位面積における圧力ＰがΔＰだけ変化するとすれば、ΔＶ²の項を無視して、式（４）は式（５）のように表現できるので、圧力変化ΔＰは式（６）で、近似的に与えられる。

　式（５）及び式（６）は、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとの縦方向の隙間をy₀-yの値が、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとの間に印加する電圧Ｖに対して独立変数の場合にのみ成り立つ近似式であることに留意が必要である。y₀-yの値が電圧Ｖに依存しない小信号モデルにおいては、式（６）から、送信感度ξ（ｄ、ｙ_０－ｙ）は、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとの縦方向の隙間y₀-yと、横方向の隙間dの関数であることが分かる。したがって、送信感度ξ（ｄ、ｙ_０－ｙ）は、縦方向の隙間ｙ_０－ｙが減少すると、ほぼ単調に増大する関数になる。又、式（６）は、送信感度ξ（ｄ、ｙ_０－ｙ）は、横方向の隙間dの減少に対しても、ほぼ単調に増大する関数になることを示している。例えば段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａとの間に印加される電圧Ｖ＝１００Ｖとし、振動側凸部の幅x₀＝５０ｎｍ、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａの噛み合わせの縦方向の隙間y₀-y＝１００ｎｍの条件では、横方向の隙間d＝５０ｎｍのとき、送信感度ξ（ｄ、ｙ_０－ｙ）＝２２１（ｋＰａ/Ｖ）となり、横方向の隙間d＝２０ｎｍのとき、送信感度ξ（ｄ、ｙ_０－ｙ）＝６９５（ｋＰａ/Ｖ）となる。

　同様に、図２２（ｂ）に示す傾斜角θ≠０°の場合、即ち垂直側壁ではない特定の傾斜角θを有する台形の対向側凸部を有する段差型対向電極１ｂと傾斜角θを有する台形の振動側凸部を有する段差型振動電極２ｂとが対向した構造を検討する。図２２（ｂ）に示す構造においても、段差型対向電極１ｂから上方に向かって突出する導電体である台形の凸部を「対向側凸部」と定義し、段差型振動電極２ｂから下方に向かって突出し、対向側凸部と入れ子状に交差する導電体である台形の凸部を「振動側凸部」と定義する。図２２（ｂ）において、台形の対向側凸部と台形の振動側凸部の間の誘電体（空気）の誘電率をεとする。図２２（ｂ）に示すモデル図においても、段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂの間に印加する電圧Ｖに対して、段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂの間の容量が一定と近似出来る場合である小信号モデルで近似的な検討をする。そして、図２２（ｂ）の横方向（水平方向）をx軸とし、段差型対向電極１ｂの対向側凸部の幅及び段差型振動電極２ｂの振動側凸部の幅をそれぞれx₀とする。

　図２２（ａ）と同様に、図２２（ｂ）の縦方向（垂直方向）はｙ軸であり、段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂの噛み合わせの縦方向の隙間をyとする。更に、図２２（ａ）と同様に、対向側凸部の幅及び振動側凸部が紙面に垂直方向（ｚ方向）に総延長Lで伸びていると仮定する。この場合、１個の台形の対向側凸部と１個の台形の振動側凸部のペアに着目すると、このペアの誘電率εで規格化した単位長さあたりの電気容量（Ｃ/εＬ）は、式（７）で近似的に与えられる。

　段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂとを噛み合わせた縦方向の隙間yの値は、段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂとの間に印加する電圧Ｖに依存する。しかし、段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂとの間に電圧Ｖを印加したとき、段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂとの間の容量Ｃが一定と近似できる場合は、容量Ｃを一定として電圧Ｖに関して積分することにより、式（８ａ）が成立する。したがって、式（８ａ）が近似的に成立する条件においては、段差型対向電極１ｂの１個の対向側凸部と段差型振動電極２ｂの１個の振動側凸部のペアに蓄積される静電的な電気エネルギーＥは、式（８ｂ）で近似的に与えられる。

　段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂとの間に電圧Ｖが印加され、対向側凸部の幅と段差型振動電極２ｂの振動側凸部のペアに式（８ｂ）で近似的に与えられる。電気エネルギーＥが蓄積されているとき、対向側凸部と振動側凸部のペアの間に働く力Ｆは、式（８ｂ）を縦方向の変位ｙで微分して式（９）で近似的に与えられる。

したがって、対向側凸部と振動側凸部のペアの間において、図２２（ｂ）に示した幅（x₀＋x₁）で定義される単位面積における圧力Ｐは、式（１０）で近似的に与えられる。

　段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂとの間に印加される電圧ＶがΔＶだけ変化したとき、対向側凸部と振動側凸部のペアの間の幅（x₀＋x₁）の部分で定義される単位面積における圧力ＰがΔＰだけ変化するとすれば、式（１０）は式（１１）のように表現できるので、圧力変化ΔＰは式（１２）で近似的に与えられる。

　式（１１），（１２ａ）及び（１２ｂ）は、段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂとの縦方向の隙間yの値が、段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂとの間に印加する電圧Ｖに対して独立変数の場合にのみ成り立つ近似式であることに留意が必要である。yの値が電圧Ｖに依存しない小信号モデルにおいては、式（１２ａ）及び式（１２ｂ）から、送信感度η（θ、ｙ）は、傾斜角θと段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂとの縦方向の隙間yの関数であることが分かる。したがって、η（θ、ｙ）は、縦方向の隙間yが増えると単調に減少する関数になる。例えばx₀≪x₀₁，傾斜角θ＝π/６とすれば、送信感度η（θ、ｙ）を４倍にできる。

　式（１２ａ）の右辺の分子の第２項のｘ₁/sin²θの値は、段差型対向電極１ｂの対向側凸部の台形の高さをｈとすると、
　ｘ₁/sin²θ＝ｈ/sinθcosθ＝２ｈ/sin２θ　　　……（１３）
と表現できる。したがって、第１段差側壁及び第２段差側壁の傾斜角θは小さいほど、式（１２ｂ）の送信感度η（θ、ｙ）が大きくなり、好ましいことが分かる。ただし式（７）から分かるようにθ＝０°は、図２２（ｂ）においてｘ₁＝０となって段差型対向電極１ｂと段差型振動電極２ｂが接触する場合に対応し、式（１２ａ）及び（１２ｂ）の送信感度η（θ、ｙ）を示す近似式の対象外になる。θ＝０°の場合は、式（６）の送信感度ξ（ｄ、ｙ０－ｙ）に示す近似式を用いればよい。sin２θ＝１、即ちθ＝４５°の場合は式（１３）の値は最小値となる。

　本発明の第１実施形態に係る音響素子で説明する予定の図２Ｅは、図２２（ａ）の段差型対向電極１ａの対向側凸部（第２電極側凸部）及び段差型振動電極２ａの振動側凸部（第１電極側凸部）が共に導電体の場合に対応する構造を示している。即ち、段差型対向電極１ａの凹部と導電体の第１振動側凸部１２ａ₁の間に縦方向コンデンサＣ_udv1が構成され、段差型振動電極２ａの凹部と導電体の対向側段差側壁部１１ａ₀の間、及び段差型振動電極２ａの凹部と導電体の第１対向側凸部１１ａ₁₁の間に、それぞれ縦方向コンデンサＣ_udv1が構成されている。更に導電体の第１振動側凸部１２ａ₁と導電体の第１振動側凸部１２ａ₁の間において水平方向に横方向コンデンサC_udhが構成され、導電体の第１振動側凸部１２ａ₁と導電体の第１対向側凸部１１ａ₁₁の間において水平方向に横方向コンデンサC_udhが構成されている。横方向コンデンサC_udhは、水平方向に電気力線が延びていることを意味している。

　図２Ｅに対し図２３は、比誘電率ε_１（≒ε₂）の固体の誘電体で振動側凸部１２ｃ_ijが構成された場合の比較例の電束分布を示す模式図である。ここで、振動側凸部１２ｃ_ijの比誘電率ε_１に対し、段差型対向電極１ａと振動側凸部１２ｃ_ijの交差空間に存在する真空若しくは気体の誘電体の比誘電率をε₂としている。即ち、図２３は、導電体の段差型対向電極１ａの凹部（交差溝）に、真空の比誘電率ε₂＝１に近い比誘電率ε_１が小さな誘電体の振動側凸部１２ｃ_ijが入れ子状に挿入された比較例の構造を示している（図２６には、比誘電率ε_r＝１の場合は効果が無いことが示されている。）。図２３に示す比較例では、図２２（ａ）の段差型振動電極２ａが、導電体の振動電極基部１２と、この振動電極基部１２の上に搭載された誘電体の振動側凸部１２ｃ_ijとの複合構造に置き換えられた場合において、振動電極基部１２と段差型対向電極１ａの間に電圧が印加されたときの、電束Ｄ＝εＥを破線で示している。図２３の比較例の下段側に示した段差型対向電極１ａは図２２（ａ）と同様に導電体で構成されている。振動側凸部１２ｃ_ijの比誘電率ε_１に対し、段差型対向電極１ａと振動側凸部１２ｃ_ijの交差空間に存在する真空若しくは気体の誘電体の比誘電率をε₂とし、ε_１≒ε₂の場合の電束を模式的に示している。即ち、図２３は、導電体の段差型対向電極１ａの凹部（交差溝）に比誘電率ε_１が小さな誘電体の振動側凸部１２ｃ_ijが入れ子状に挿入された比較例の構造を示している。比誘電率ε₂の交差溝と比誘電率ε_１の振動側凸部１２ｃ_ijの境界面の法線方向に対して、交差溝側の電束のなす角をθ₂、振動側凸部１２ｃ_ij側の電束のなす角をθ₁とすると屈折の法則（スネルの法則）により、tanθ₁/tanθ₂=ε_１/ε₂の関係が成り立つ。屈折の法則は電束Ｄの境界面の法線方向の成分が連続、且つ電場Ｅの境界面に平行方向の成分が連続の条件から導かれる。このため、図２４Ｂ等に示すように、ε₂＜ε₁となってくると、振動側凸部１２ｃ_ij側内部の電束のなす角θ₁が次第に大きくなり、法線方向から離れていく。

　図２２（ａ）に示した交差溝を構成する凸部が導電体により形成されている場合と異なり、図２３に示す比較例では、振動側凸部１２ｃ_ijが固体の誘電体により凸部として形成されていることにより、段差型対向電極１ａの凸部の側壁から振動側凸部１２ｃ_ijの内部に電束が通り、振動電極基部１２に到達する。振動側凸部１２ｃ_ijの内部の電束は振動側凸部１２ｃ_ijの内部に内力を導くが、振動電極基部１２と段差型対向電極１ａの間の力は導かない。振動電極基部１２と段差型対向電極１ａの間の力を導くのは、比誘電率ε₂の気体若しくは真空の誘電体からなるギャップに存在する電束である。図２３はε_１≒ε₂の場合の比較例としての電束を示しているので、導電体の振動電極基部１２と段差型対向電極１ａの凸部の頂部との間の縦方向コンデンサＣ_udv1と、段差型対向電極１ａの凹部と導電体の振動電極基部１２の間の振動側凸部１２ｃ_ijを介した縦方向コンデンサＣ_udv2が主要な容量を構成する。

　しかし、図２３のε_１≒ε₂の比較例の場合であっても、段差型対向電極１ａの凸部の側壁から振動側凸部１２ｃ_ijを介して振動電極基部１２に到達する電束が認められる。比較例に対し、本発明の対象とするε₂≪ε_１の場合は、振動側凸部１２ｃ_ijの内部で電界ベクトルの絶対値がε_１/ε₂だけ弱められた結果、振動側凸部１２ｃ_ijの内部での等電位線が縦方向に引き延ばされて疎になる。振動側凸部１２ｃ_ijの内部での等電位線が疎になると、等電位線の分布プロファイルが歪み、段差型対向電極１ａの凸部の側壁から振動側凸部１２ｃ_ijを介して振動電極基部１２に到達する電束が増える。また電束Ｄの法線方向連続、電場Ｅの平行方向連続の条件から段差型対向電極１ａの凸部の側壁から振動側凸部１２ｃ_ijを介して振動電極基部１２に到達する電束の比誘電率ε₂のギャップ間に存在する電束の傾きが水平に近くなり、凸部が導電体により形成されている場合と、ほぼ同等となる。

　図２４Ａは、図２３に示した比較例に対比し、導電体を凸部として使用した場合の電気力線の分布を概念的に示している。電気力線は導電体面の法線方向となるので、図２４Aでは、振動側凸部１２ｃ_ijの垂直側面と対向側凸部１１ｃ_ijの垂直側面との間に水平方向に近い電気力線が発生していることが分かる。一方、図２４Ｂは、図２３の比較例に対比し、振動側凸部１２ｃ_ijの比誘電率ε₁を、ε₂≪ε_１となる大きな誘電体にした場合の電束分布を模式的に示す。更に、図２４Ｂにおいては、振動側凸部１２ｃ_ijに加え、段差型対向電極１ａの凸部をε₂≪ε_１となる大きな比誘電率ε₁の誘電体にし、両方の電極に設けられた固体の誘電体の凸部が交差する場合の電束分布を模式的に示している。ε₂≪ε_１であるので、屈折の法則から図２３に示した場合よりも振動側凸部の内部の電束のなす角θ₁の大きく傾斜していることが分かる。図２４Ｂに示すように、対向電極側の凸部１１ｃ_ij（図２２の定義と同様に、以下において「対向側凸部１１ｃ_ij」という。）の先端側近傍の側壁を中継点として、対向側凸部１１ｃ_ijの内部を透過した電束が、対向側凸部１１ｃ_ijに交差している箇所近傍の側面を介して振動側凸部１２ｃ_ijの内部を通り、振動電極基部１２に到達する。又、振動側凸部１２ｃ_ijの先端側近傍の側壁を中継点として、振動側凸部１２ｃ_ijの内部を透過した電束が、振動側凸部１２ｃ_ijに交差している箇所近傍の側面を介して対向側凸部１１ｃ_ijの内部を通り、対向電極基部１２（以下において対向電極側の対向側凸部１１ｃ_ijを搭載している平板電極を「対向電極基部１１」という。）に到達する。このため振動電極基部１２と対向電極基部１１の表面に誘起された電荷同士がクーロン力で引き合う。振動側凸部１２ｃ_ijの内部の電束は振動側凸部１２ｃ_ijの内部に内力を導くが、振動電極基部１２と対向電極基部１１の間の力は導かない。同様に対向側凸部１１ｃ_ijの内部の電束は対向側凸部１１ｃ_ijの内部に内力を導くが、振動電極基部１２と対向電極基部１１の間の力は導かない。

　式（３）等から分かるように、振動電極基部１２と対向電極基部１１の間の力Ｆは、比誘電率ε₂のギャップ間に存在する電束によって蓄積される静電的な電気エネルギーＥに対する振動電極基部１２と対向電極基部１１の間における変位ｙの微分によって求められる。式（３）の力Ｆは、図２４Ｂの振動電極基部１２と対向電極基部１１の表面に誘起された電荷が、振動電極基部１２と対向電極基部１１間の電場から受けるクーロン力が原因である。図２３の場合の比較例の様にε_１≒ε₂の場合は、導電体の振動電極基部１２と導電体の対向電極基部１１の間に縦方向コンデンサＣ_udv1が主要な容量を構成する。ε₂≪ε_１となる大きな比誘電率ε₁の誘電体を用いた場合は、誘電体である振動側凸部１２ｃ_ij及び対向側凸部１１ｃ_ijの内部で電界ベクトルの絶対値がε_１/ε₂だけ弱められ、且つ屈折の法則により電束が縦方向に傾く結果、振動側凸部１２ｃ_ij及び対向側凸部１１ｃ_ijの内部での等電位線が縦方向に引き延ばされて疎になる。振動側凸部１２ｃ_ijの内部の等電位線は、比誘電率ε₂の真空若しくは気体の誘電体からなるギャップを介して対向側凸部１１ｃ_ijの内部の等電位線に連続し、等電位線の分布プロファイルが歪む。図２５に、水平方向電極間距離ｄが減少に伴い送信ピーク音圧がほぼ単調に増大することを示した。図２４Ｂでは、等電位線の図示を省略しているが、ε₂≪ε_１で且つ振動側凸部１２ｃ_ijの垂直側面と対向側凸部１１ｃ_ijの垂直側面の間の水平方向ギャップｄが狭い場合は、比誘電率ε₂の水平方向ギャップにおける等電位線の傾きは垂直方向に近い急な傾斜になる。電束は等電位線の法線方向になるので、図２４Ｂに示すように振動側凸部１２ｃ_ijの垂直側面と対向側凸部１１ｃ_ijの垂直側面との間に水平方向に近い電束及び電気力線が発生する。したがって、ε₂≪ε_１で且つ振動側凸部１２ｃ_ijと対向側凸部１１ｃ_ijの間の水平方向ギャップｄが狭い場合は、振動側凸部１２ｃ_ijと対向側凸部１１ｃ_ijとの間に横方向に傾斜した電気力線を一部に含む、曲がった電気力線に少なくとも一部が依拠したコンデンサが形成される。よって、図２４Ｂに示した電束Ｄ＝εＥのプロファイルは、完全な絶縁体であっても、ほぼ図２４Ａに示した導電体の凸部の場合と同様な電束のプロファイルになることを示している。

　電気・機械エネルギー変換（電気・機械結合）の本質は式(３)および(９)に示されている。機械系の変数である距離ｙの変化に応じて電気容量Ｃが変化することが、電気系の変数Ｖの変化を導いている。すなわち、距離ｙの変化に応じて電気容量Ｃが変化するように構成されていることが、基本概念に係る音響素子の本質である。図２２（ａ）及び（ｂ）では、交差溝を導電体により形成した基本概念に係る音響素子の構造例を示したが、絶縁体であっても、高誘電体、強誘電体、半導体、半金属等により交差溝を構成しても、距離ｙの変化に応じて電気容量Ｃが変化するようにできる。これらの高誘電体、強誘電体、半導体、半金属等は、比抵抗ρが無限大と近似できる絶縁体であっても、誘電率εが１よりも充分に大きければ、図２２（ａ）及び（ｂ）と同様な交差溝を構成しても、距離ｙの変化に応じて電気容量Ｃが変化するようにできる。図２５には、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａの間の印加電圧Ｖ＝１８０Ｖの場合において、水平方向電極間距離ｄと送信ピーク音圧の関係を、シミュレーションした結果を示した。シミュレーションには、米国ワイドリンガー・アソシエイツ（Weidlinger Associates）社が開発した「圧電波動解析ソフトェアＰＺＦｌｅｘ」を用いた。シミュレーションでは、振動電極２ａの上には、シリコン酸化膜からなる厚さ５μｍの振動電極上面保護膜５６が配置され、水平方向に測った幅１２０μｍの空洞の中に、ピッチ４００ｎｍで振動側凸部と対向側凸部が配列された構造を対象とした。振動側凸部と対向側凸部は、比誘電率ε_r＝１１．９の多結晶シリコンで構成されているものとした。図２５に示すように、水平方向電極間距離ｄが減少すると、送信ピーク音圧がほぼ単調に増大する式（６）と同様な傾向を示すことが分かる。

　図２６には、段差型対向電極１ａと段差型振動電極２ａの間の印加電圧Ｖ＝１８０Ｖにおいて、送信ピーク音圧と交差溝を構成する比誘電率ε_rの関係を、圧電波動解析ソフトェアＰＺＦｌｅｘでシミュレーションした結果を示した。図２６のシミュレーションでも、図２５の場合と同一の振動電極上面保護膜５６、同一空洞幅、同一ピッチの構造を対象としたが、パラメータとして水平方向電極間距離ｄ＝２０ｎｍ，３０ｎｍ，４０ｎｍと変えた。図２３に示した比誘電率ε_r＝１の場合（比較例）は効果がないが、比誘電率ε_rを増大すると送信ピーク音圧が増大することを、図２６は示している。したがって、交差溝を構成する誘電体として、比誘電率ε_rが大きい高誘電率材料（以下において「高誘電体」という。）が、送信ピーク音圧を高くするために好ましいことが分かる。シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）の比誘電率ε_r＝３．８～４に対し、シリコン窒化物（Ｓｉ₃Ｎ₄）膜の比誘電率ε_r＝７である。シリコン酸化膜／シリコン窒化膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）／シリコン酸化膜の３層積層膜であるＯＮＯ膜で得られる比誘電率ε_r＝５～５．５同程度である。更に比誘電率ε_rが大きい誘電体として、例えば、ε_r＝６であるストロンチウム酸化物（ＳｒＯ）膜、ε_r＝８～９であるアルミニウム酸化物（Ａｌ₂Ｏ₃）膜、ε_r＝１０であるマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）膜、ε_r＝１６～１７であるイットリウム酸化物（Ｙ₂Ｏ₃）膜、比誘電率ε_r＝２１程度の酸化ランタン（Ｌａ₂Ｏ₃）、ε_r＝２２～２６であるハフニウム酸化物（ＨｆＯ₂）膜、ε_r＝２２～２５であるジルコニウム酸化物（ＺｒＯ₂）膜、ε_r＝２５～２７であるタンタル酸化物（Ｔａ₂Ｏ₅）膜、ε_r＝４０であるビスマス酸化物（Ｂｉ₂Ｏ₃）膜のいずれか１つの単層膜或いはこれらの複数を積層した複合膜が使用可能である。但し、図２６によれば、水平方向電極間距離ｄ＝３０ｎｍの場合において、比誘電率ε_r＝１６．２程度の値に、送信ピーク音圧が低下するデイップを示しているので、Ｙ₂Ｏ₃膜の採用には留意が必要である。

　又、比誘電率ε_r＝１１程度のハフニウム・アルミネート（ＨｆＡｌＯ_x）膜や比誘電率ε_r＝１１程度のケイ酸ハウニウム（ＨｆＳｉ_xＯ_ｙ）のような３元系の化合物からなる誘電体でも良い。即ち、ストロンチウム（Ｓｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）のいずれか１つの元素を少なくとも含む酸化物、又はこれらの元素を含むシリコン窒化物が、交差溝を構成する「誘電体」として使用可能である。

　交差溝を構成する「強誘電体」としては、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉＯ₃）、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ₃）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ₃）、バリウム・チタン酸ストロンチウム（ＢａＳｒＴｉＯ₃）、タンタル酸ストロンチウム・ビスマス（ＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉）等のペロブスカイト系酸化物や、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒ_xＴｉ_1-xＯ₃）等のような、これらの混晶も使用可能である。ＭｇＴｉＯ₃及びＣａＴｉＯ₃の比誘電率ε_r＝１５０～３００程度と比較的大きいが「常誘電体」である。よって、交差溝を構成する誘電体としては比誘電率ε_rの大きな常誘電体であっても構わない。

　シリコン（Ｓｉ）の比誘電率ε_r＝１１．２～１１．９程度である。又、ゲルマニウム（Ｇｅ）の比誘電率ε_r＝１６．２程度、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）の比誘電率ε_r＝１２．９程度である。したがって、これらの半導体は比抵抗ρが１ｋΩ・ｃｍ以上の半絶縁性を有している場合であっても、比誘電率ε_rが大きいので、図２２（ａ）及び（ｂ）と同様な交差溝を構成した場合において、距離ｙの変化に応じた電気容量Ｃの変化を実現できる。又、これらの半導体の比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下の低比抵抗ρであれば、導電体として、図２２（ａ）及び（ｂ）と同様な交差溝を構成して、距離ｙの変化に応じた電気容量Ｃの変化を実現できることはもちろんである。同様に、酸化スズ(ＳｎＯ₂)、インジウム(Ｉｎ)を添加した酸化スズ（ＩＴＯ）、亜鉛(Ｚｎ)を添加した酸化スズ（ＺＴＯ）、ガリウム(Ｃａ)を添加した酸化スズ（ＧＴＯ）、アルミニウム(Ａｌ)を添加した酸化スズ（ＡＴＯ）等の導電性のある誘電体も、図２２（ａ）及び（ｂ）と同様な交差溝を構成した場合において、距離ｙの変化に応じた電気容量Ｃの変化を実現できる。例えば、組成や製造法にも依存するが、低周波におけるＩＴＯの比誘電率ε_r＝９程度の値が報告されている。以下の説明において「誘電体膜」というときは、これらの高誘電体、強誘電体、常誘電体、半導体等による膜を意味するものとする。

　（送信能力のシミュレーション）
　凸部がほぼ完全な絶縁体である固体の誘電体により形成されている場合については、導電体により形成されている場合に比べ、式（１）～式（１３）等に示した近似的解析が困難である。よって、定量的検討は数値計算シミュレーションにより行うこととする。即ち、凸部がほぼ完全な絶縁体である固体の誘電体で形成されている場合について、送信能力の向上に関して、圧電波動解析ソフトェアＰＺＦｌｅｘでミュレーションした結果を図３～図５に示す。図３～図５に示したシミュレーションの比較対象である「従来技術に係る音響素子」は、図２Ｂに例示した構造のうち平板型の対向電極基部１１及び振動電極基部１２のみを有し、対向電極凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……や振動電極凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の凸部を有しない構造を意味する。図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４において点線で示した従来技術に係る音響素子は、対向電極基部１１と振動電極基部１２の間隔、即ち、初期状態における振動空洞１８の上下方向に測られる高さ（空洞高さ）は、３６０ｎｍとし、振動空洞の左右方向に測られる幅（空洞幅）は、１２０μｍとした。

　また、本発明の基本概念に係る音響素子としては、凸部がほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）である固体の誘電体の初期交差量の異なる２種類を用意した。図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４において破線で示した互いに交差する誘電体の凸部を有する音響素子は、図２Ｂに示したように、非振動時に平板状である振動電極基部１２に、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……を、振動方向に平行な平面からなる第１段差側壁を有する固体の誘電体の突起物として付加した構造である。一方、振動電極基部１２に平行に対峙する平板状の対向電極基部１１には、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……が、振動方向に平行な平面からなる第２段差側壁を有する固体の誘電体の突起物として付加されている。既に、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……及び対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……は、ほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）である固体の誘電体であっても構成可能であることを説明したが、シミュレーションにおいては、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……及び対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……が高比抵抗の多結晶シリコン（ポリシリコン）を想定し、シリコンの比誘電率εrを用いている。振動空洞の上下方向に測られる高さ（空洞高さ）は、９００ｎｍとし、図２Ｂにおいて振動空洞の左右方向に定義される空洞幅は、従来技術に係る音響素子と同様に１２０μｍとした。図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４において破線は、この空洞幅１２０μｍの中に、ピッチ４００ｎｍで、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……と振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……がギャップ２０ｎｍで入れ子状に交互に配列された構造を対象としたシミュレーションの結果を示す。

　図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４において破線で示した互いに交差する誘電体の凸部を有する音響素子は、駆動電圧印加前の初期状態における対向電極基部１１と振動電極基部１２の上下方向の交差量（初期交差）は、５０％とした。図５の初期交差５０％も同様な意味である。但し、振動電極基部１２が平行平板として一様に変位する理想的態様を仮定している。初期交差５０％ということは、交差状態を示す断面構造において、対向電極基部１１の上端部と振動電極基部１２の下端部が互いに突出部の突出量の半分だけ、初期設定として互いに噛み合っていることを意味する。互いに交差する誘電体の凸部を有する音響素子においては、互いに噛み合っている振動側凸部と段差側凸部の間に定義される対向面積が、振動電極基部１２と、対向電極基部１１の間に印加する電圧によって変化する。

　図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４に実線で示した音響素子は、対向側凸部の上端部の断面図上における水平レベルと、振動側凸部の下端部の断面図上における水平レベルが同一の場合である。図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４において実線で結果を示した対象構造も、振動電極基部１２が平行平板として一様に変位する理想的態様を仮定している。図３～図５では、対向電極基部１１が対向側凸部の上端部の断面図上における水平レベルと、振動側凸部の下端部の断面図上における水平レベルが同一の場合を「初期交差なし」と定義している。破線で示した初期交差５０％の場合の空洞高さが９００ｎｍであったのに対し、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４において実線で示した初期交差なしの音響素子では、空洞高さを７００ｎｍとしている。空洞幅は、従来技術に係る音響素子及び初期交差５０％の音響素子と同様に１２０μｍである。又、空洞幅１２０μｍの中に、ピッチ４００ｎｍで、対向側凸部と振動側凸部がギャップ２０ｎｍで入れ子状に交互に配列された構造を対象としている点は、初期交差５０％の場合と同様である。

　図３（ａ）及び図３（ｂ）の過渡応答波形に示すように、同一の印加電圧１８０Ｖのステップ入力によって生成される送信音圧の過渡応答特性である減衰振動（不足制動）に関しては、互いに交差する誘電体の凸部を有する音響素子は、従来技術に係る音響素子よりも良好な結果を得ることができることが示されている。図３（ａ）の横軸は過渡応答の時間変化を示す。図３（ａ）の左縦軸はステップ入力される印加電圧を、図３（ａ）の右縦軸はステップ入力によって発生した送信音圧を示す。図３（ａ）の一点鎖線は、時刻５μsまでの対向電極基部と振動電極基部１２の間にステップ入力される印加電圧の過渡応答波形を示す。印加電圧は時刻０μsから所定の時定数で立ち上がり、時刻２μsになり一定電圧１８０Ｖになる。そして、時刻５μsにおいてステップ入力された印加電圧を０Ｖに落とすと、実線、破線、点線の３本の線で示すように、３種類の容量型音響素子はそれぞれ、振動電極基部１２がオーバーシュートを起こした後、リンギングして減衰振動（不足制動）を発生する。電気回路のＲＬＣ直列共振回路で知られているのと同様に、３種類の音響素子の「減衰振動」は、正弦波の振動ピーク（振幅）の包絡線が指数関数的に減衰する振動である。

　微分可能なように、図３（ａ）に一点鎖線で示した印加電圧の立ち下がり波形は正弦波の１/４の時定数で急激に０Ｖとなると設定している。ステップ入力された印加電圧が急激に０Ｖとなり、振動電極基部１２が減衰振動することにより、時刻５μs以降において発生する送信音圧の過渡応答波形は、ほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）を誘電体として用いた場合であっても、誘電体の凸部が互いに交差する構造にすることにより、従来技術に係る音響素子は異なる送信音圧を示すことを、図３（ａ）は示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）の時刻５μs以降の過渡応答波形の時間軸を拡大して示す図であり、図３（ｂ）の左縦軸は音響素子が生成して送信音圧の変化を示す。

　電気回路における過渡応答理論で周知のとおり、ＲＬＣ直列共振回路の減衰振動を示す正弦波の固有角振動数（ω₀＝２πｆ）は容量Ｃに依存する。容量型の音響素子においても、減衰振動を示す正弦波の固有角振動数は、対向電極基部１１と振動電極基部１２の間の電気的な容量にも少し依存する。しかし、電気機械結合が小さいので電気的な容量の固有角振動数への寄与は無視できる。よって、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、点線で示した従来技術に係る音響素子、破線及び実線で示した２種類の交差態様の誘電体凸部を有する音響素子の周波数ｆは、いずれもｆ＝３ＭＨｚ（一定）であるとして、シミュレーションしている。図３（ｂ）から分かるように、実線で示した初期交差なしの音響素子の送信音圧の減衰振動のピーク値は、破線で示した初期交差５０％の音響素子の送信音圧の減衰振動のピーク値よりも大きい。実際の動作時の交差量（交差面積）の変化は初期交差なしの方が、初期交差５０％よりも大きくなるからである。実際の動作時には、対向側凸部の２/３の深さまで振動側凸部が交差するというシミュレーション条件である。点線で示した従来技術に係る音響素子と比較すると、実線で示した初期交差なしの音響素子の送信音圧の減衰振動のピーク値は、ほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）を誘電体として用いた場合であっても、２倍近い送信音圧の増大を得ることができることがシミュレーションできたことになる。

　また、図４に示すように、対向電極基部と振動電極基部１２の間に蓄積される電荷量に関しても、同一の印加電圧１８０Ｖに対して、２種類の交差態様の誘電体凸部を有する音響素子は、従来技術に係る音響素子よりも良好なシミュレーション結果を得ることができた。図４の横軸は過渡応答の時間変化、図４の左縦軸はステップ入力される印加電圧、図４）の右縦軸はステップ入力によって対向電極基部と振動電極基部１２の間に蓄積される電荷量を示す。即ち、送信音圧に関するシミュレーション結果と同様に、初期交差なしの誘電体凸部を有する音響素子で蓄積される電荷量は、初期交差５０％の誘電体凸部を有する音響素子で蓄積される電荷量よりも大きい。実線で示した初期交差なしの誘電体凸部を有する音響素子は、点線で示した従来技術に係る音響素子と比較すると、ほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）を誘電体として用いた場合であっても、２，５倍を超える電荷蓄積量である。又、破線で示した初期交差５０％の誘電体凸部を有する音響素子は、従来技術に係る音響素子と比較すると２倍を超える電荷蓄積量である。

　更に、図５の横軸は対向電極基部１１と振動電極基部１２の間に蓄積される電気エネルギー、図５の縦軸は送信音響エネルギーを示す。図５に示すように、送信音響エネルギー量に関しても、図５の中段の右側に示した初期交差５０％の音響素子は、図５の左下に示した従来技術に係る音響素子に比べ、蓄積電気エネルギーが大きくなる結果、ほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）を誘電体として用いた場合であっても、送信音響エネルギーも大きくなることが確認できた。また、図５の右上に示した初期交差なしの音響素子は、図５の中段の右側に示した初期交差５０％の音響素子に比べ、振動側凸部の側壁と対向側凸部の側壁の間の対向面積の変化が大きく、蓄積電気エネルギーが大きくなる。この結果、初期交差なしの音響素子は、初期交差５０％の音響素子に比べ、送信音響エネルギーも大きくなることがシミュレーションで確認できた。

　以上の、本発明の基本概念の説明及びそれに伴うシミュレーションを踏まえ、次に本発明の第１～第６実施形態を説明することにより、本発明を例示的に説明する。本発明の第１～第４実施形態は対向側凸部及び振動側凸部が導電体である場合について主なる説明を例示的にする。一方、本発明の第５実施形態は対向側凸部及び振動側凸部がほぼ完全な絶縁体（比抵抗ρ ≒ ∞）である場合について、第６実施形態は対向側凸部及び振動側凸部のいずれかが、ほぼ完全な絶縁体若しくは完全な絶縁体に等価な状況となる場合について、主なる説明を例示的にする。しかし、本発明の基本概念で説明したとおり、対向側凸部及び振動側凸部は、比抵抗ρの低い導電体であっても、ほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）、若しくは完全な絶縁体に等価な状況であっても構わないことに留意が必要である。

　以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部材の大きさの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚み、寸法、大きさ等は以下の説明から理解できる技術的思想の趣旨を参酌してより多様に判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

　又、以下に示す第１～第６実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための方法及びその方法に用いる装置等を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等、方法の手順等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、第１～第６実施形態で記載された内容に限定されず、請求の範囲に記載された請求項の発明特定事項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

　（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態に係る音響素子集積回路は、図１に示すように、素子アレイ部に、正六角形の単位セルＸ_(i-1),(j+1)，Ｘ_i,(j+1)，Ｘ_(i+1),(j+1)，…,Ｘ_(i-1),j，Ｘ_i,j，Ｘ_(i+1),j，…, Ｘ_(i-1),(j-1)，Ｘ_i,(j-1)，Ｘ_(i+1),(j-1)，…等を、同一平面上（同一曲面上）において配列して二次元マトリクスを構成した平面レイアウトである。図１に示したような同一面上に定義される２次元マトリクスを構成するセルのアレイは、それぞれのセルが単位数ｎ（ｎは１以上の正の整数）の音響素子のセットとして分配され、この単位数ｎの音響素子をセット毎にそれぞれ用意された駆動回路で一括駆動できる。つまり、第１実施形態に係る音響素子集積回路では、ｎ個の音響素子の１セットで１セルを構成し、この１セットに対してそれぞれ駆動回路を設け、単位数のセットで構成されたｎ個の音響素子を、それぞれの駆動回路で一括駆動することが可能である。しかし、以下においては、簡単化のために、単位数ｎ＝１の場合について例示的に説明する。そして、図２Ａ及び図２Ｂに例示的に示すように、以下の説明の多くの場合においては、単独の単位セルＸ_i,jに着目して、二次元マトリクス状に配列された複数の単位セルを代表させ、包括的に表現することとする。図２Ａ及び図２Ｂ等に示した単位セルＸ_i,jが、本明細書にて新たな構造を紹介する振動空洞を備えた容量型の音響素子である。単位セルＸ_i,jは、超音波信号を出力する送信用の音響素子であり、図２Ａ及び図２Ｂ等に示した送信用の音響素子を複数個、図１に示すようにマトリクス状に配列して、大出力の音響素子集積回路が構成される。

　図２Ａに例示的に示すように、第１実施形態に係る音響素子は、平面パターンが正六角形の空洞の内部に、多重同心六角環の一群をなす複数の壁状の導電体からなる振動側凸部（第１電極側凸部）１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……が等間隔のギャップを有して一定ピッチで配列されている。複数の振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……のそれぞれは、図２Ｂに示すように振動方向に平行な平面からなる第１段差側壁（垂直側壁）を有している。「振動方向」とは、複数の振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……のそれぞれが、図２Ｃ及び図２Ｄに例示したように太鼓の腹のように撓んで、下に凸の曲面をなす場合の最大振幅を定義する方向である。複数の振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……のそれぞれの間のギャップに挟まれることが可能なように、別の多重同心六角環の一群をなす複数の導電体からなる壁状の対向側凸部（第２電極側凸部）１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……が等間隔のギャップを有して一定ピッチで配列されている。複数の振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……のそれぞれと、複数の壁状の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……のそれぞれは、図２Ｃ及び図２Ｄに例示したように、断面構造における交差構造が可能なように構成されている。

　複数の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……のそれぞれも、図２Ｂの断面図に示すように、第１段差側壁に平行な平面からなる第２段差側壁（垂直側壁）を有している。即ち、図２Ｃ及び図２Ｄに例示した断面構造において、第１段差側壁と第２段差側壁は平行平板コンデンサを構成するように対向し、ガウスの法則によりそれぞれの表面に正電荷と負電荷を真電荷として誘導することが可能である。ただし、図２Ａは説明の便宜上、同心六角環の数を減らした簡略的模式構造である。現実の構造としては、例えば、図２Ａの断面IIB-IIＢ方向を定義する方向に測られる正六角形の対向辺間長１２０μｍの中に、例えばピッチ４００ｎｍで、幅１８０ｎｍ程度の同心六角環をなす対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の１５０個程度が配置された構造が採用可能であるが、図２Ａで１５０個程度の同心六角環を描くと見えなくなるので間引きして表現している。

　現実の構造では、例えば１５１個の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……を想定すると、これに対し１５０個の同心六角環をなす幅１８０ｎｍの振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……をギャップ２０ｎｍで対向させて交互に配列して、１５０個の凹凸ペアを構成することが可能である。即ち、対向側凸部は、最外周の対向側段差側壁部１１ａ₀を側壁構造として、この側壁構造から内周側に、幅１８０ｎｍの第１対向側凸部１１ａ₁，第２対向側凸部１１ａ₂，…，第１４９対向側凸部１１ａ₁₄₉の多重同心六角環がピッチ４００ｎｍで配列できる。この場合、第１５０対向側凸部１１ａ₁₅₀は六角柱として、正六角形の単位セルＸ_i,jの振動空洞の中心に配置される。ただし同一ギャップ、同一ピッチで多重同心六角環を構成することは、常には必須ではない。多重同心六角環のギャップやピッチを不均一にすることにより、第１実施形態に係る音響素子集積回路の周波数帯域を広げることが可能である。したがって、周波数帯域を広げることを目的とする場合は、多重同心六角環のギャップやピッチを変動させてもよい。

　第１対向側凸部１１ａ₁，第２対向側凸部１１ａ₂，…，第１５０対向側凸部１１ａ₁₅₀に対応して、幅１８０ｎｍの振動側凸部が、最外周の第１振動側凸部１２ａ₁を初めとして内周側に、第２振動側凸部１２ａ₂，第３振動側凸部１２ａ₃，……，第１５０振動側凸部１２ａ₁₅₀の同心六角環が１５０個の凹凸ペアを構成するように対向する。第１５０振動側凸部１２ａ₁₅₀は、振動空洞の中心に配置された六角柱である第１５０対向側凸部１１ａ₁₅₀を外側から囲む最内周の六角環である。なお、中心の第１５０対向側凸部１１ａ₁₅₀の位置の六角柱を、第１５０振動側凸部１２ａ₁₅₀の位置まで径が太くなるように拡大し、絶縁体の対向電極側凸部としてもよい。この場合、対向する第１５０振動側凸部１２ａ₁₅₀も六角環ではなく、絶縁体で構成した振動電極側凸部として六角柱の形状として、対向電極側凸部の先端と振動電極側凸部の先端を、互いに衝突させる構成も可能であるが、対向電極側凸部と振動電極側凸部の少なくとも、どちらから一方を、絶縁体で構成すればよい。即ち、対向電極側凸部の先端と振動電極側凸部の先端を衝突させて、他の第１対向側凸部１１ａ₁～第１４９対向側凸部１１ａ₁₄₉と、これらにそれぞれ対応する他の第１振動側凸部１２ａ₁～第１４９振動側凸部１２ａ₁₅₀の接触防止のストッパとして作用させる。

　ストッパとして機能させるためには、第１対向側凸部１１ａ₁～第１４９対向側凸部１１ａ₁₄₉と、第１振動側凸部１２ａ₁～第１４９振動側凸部１２ａ₁₅₀とが十分な深さに入れ子状に交差して、互いの対向面積が最大化できるように、対向電極側凸部の先端と振動電極側凸部の高さを調整すればよい。中央の対向電極側凸部と振動電極側凸部をストッパとして機能させる場合は、第１対向側凸部１１ａ₁～第１４９対向側凸部１１ａ₁₄₉と、それぞれ対応する第１振動側凸部１２ａ₁～第１４９振動側凸部１２ａ₁₅₀の同心六角環からなる１４９個の凹凸ペアが、電極として機能する。１５０個の凹凸ペアとする場合は、第１対向側凸部１１ａ₁を外側から囲む第１振動側凸部１２ａ₁との間のギャップ、第２対向側凸部１１ａ₂を外側から囲む第２振動側凸部１２ａ₂との間のギャップ、…、第１５０対向側凸部１１ａ₁₅₀を外側から囲む第１５０振動側凸部１２ａ₁₅₀との間のギャップがそれぞれ２０ｎｍとして、交互に垂直側壁を対向させるように構成される。なお、第１５０振動側凸部１２ａ₁₅₀を振動空洞の中心に配置される六角柱として、最内周の第１５０対向側凸部１１ａ₁₅₀が第１５０振動側凸部１２ａ₁₅₀を外側から囲むようにして１５０個の凹凸ペアを構成するようにしてもよい。

　なお、図１、図２Ａ及び図６Ｃ等では、単位セルＸ_i,j等の平面パターンが正六角形の場合を例示しているが、単位セルＸ_i,j等の平面パターンは、正六角形に限定されない。例えば、図７Ａに示す正八角形、図８Ａに示す正１２角形等、平面パターンの図示を省略した正方形や正五角形を含め、種々の平面パターンが採用可能である。ただし、正五角形以下の角数の少ない正多角形は超音波振動の高調波が顕著になるので、高調波を積極的に用いるモード以外では好ましくない。

　図２Ａに示した複数の振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……のそれぞれは、非振動時に平坦な主面を有する平板状の振動電極基部（第１電極基部）１２の上（図２Ｂの表現では振動電極基部１２の下面側）に、断面が長方形の凸部として懸架されて配列されている。なお、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の断面形状は長方形に限定されず、図２２（ｂ）に示したような台形でもよい。台形の斜辺の角度は、振動方向に対し４５°以内で傾斜していることが好ましい。傾斜角θ＝４５°は、式（１３）において、sin２θ＝１となる最小値となる場合である。即ち、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……のそれぞれが呈する第１段差側壁は、振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角θの平面からなることが好ましいが、式（１２ａ），（１２ｂ）及び式（１３）等から理解出来るように傾斜角θは小さい方が好ましく、１０°以内で傾斜している平面であることがより好ましい。そして、図２Ａに示したように、振動方向に対する傾斜角θが振動方向に対し０°であるトポロジが、最も好ましいことは式（１２ａ）等から理解出来る。振動電極基部１２は金属等の導電体で構成されている。

　振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の材料には、比抵抗ρ＝３Ω・ｃｍ程度以下の低比抵抗の導電体であれば、誘電体か非誘電体を問わず、第１実施形態に係る音響素子の構造として使用できる。但し、より一般的には振動側凸部は比抵抗ρ ≒ ∞の誘電体で構わない。振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……は、例えば金属、半金属、導電体として機能する不純物を添加した半導体、導電体として機能する不純物を添加した酸化物等が第１実施形態に係る音響素子の構成に用いられる材料の一つとして使用可能である。後述する図１３等では、不純物を添加した低比抵抗ρの半導体で構成する場合を例示している。電圧を印加すると分極する材料が「誘電体」であるので、不純物を添加しない半導体は誘電体であり、不純物を添加した半導体も誘電体である。完全な導体は、比誘電率ε_ｒ＝∞の誘電体と見なすことも可能である。よって、種々の半導体材料（誘電体）や酸化物に対し不純物を添加して低比抵抗ρの導電体にすることにより、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……に使用可能である。又、不純物を添加した多結晶半導体、例えば多結晶シリコン、即ちドープド・ポリシリコン（ＤＯＰＯＳ）等も、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……に使用可能である。通常は金属部分を「電極」と呼ぶのが一般的である。本発明においてはコンデンサを構成するように２つの対向した電位の異なる領域に対して、その対向した領域の表面にそれぞれ正電荷及び負電荷が誘導される部分は、誘電体等の表面であっても、「電極」と呼ぶことにする。よって、振動電極基部１２に電気的に接続された同一電位の凸部をなす領域であって、その領域の表面にガウスの法則で真電荷（自由電荷）が誘導される部材は、誘電体等の表面であっても、「振動側凸部」と呼び、「電極」の一部を示す部材として定義できる。

　複数の振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……のそれぞれは、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……のそれぞれの凸部が定義する凹部の内部空間に挿入される凸部として配列されている。振動電極基部１２と、この振動電極基部１２の下面にぶら下がった振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の一体構造を本明細書では「段差型振動電極」と称する。「平板状」とは、非振動時において、振動電極基部１２の第１主面（上面）と第２主面（下面）共に平坦であり、互いに平行に対向した構造を意味する。図２Ｃ及び図２Ｄに例示したように、振動時（電圧バイアス時）には振動電極基部１２は太鼓の腹のように撓むので曲面となる。一方、図２Ａに示した多重同心六角環の構造は、図２Ｂの断面図では複数の長方形（矩形）の配列として模式的に示される。図２Ｂでは、図２Ａに示した複数の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……のそれぞれが対向電極基部（第２電極基部）１１の上に断面が長方形の凸部として配列されている。なお、第１実施形態に係る音響素子において振動電極基部１２を「第1電極基部１２」と称し、対向電極基部１１を「第２電極基部１１」と称している。更に対応する振動側凸部を「第1電極側凸部」、対向側凸部を「第２電極側凸部」と称しているが、説明の便宜上の単なる選択に過ぎない。第１実施形態に係る音響素子で定義した振動電極基部を「第２電極基部」と称し、対向電極基部を「第１電極基部」と称し、対応する振動側凸部を「第２電極側凸部」、対向側凸部を「第１電極側凸部」と称する名称の選択も可能である。

　なお、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の断面形状が台形であれば、図２２（ｂ）に例示した構造と同様に、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の断面形状は台形でもよい。即ち、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の第２段差側壁は、第１段差側壁と同一傾斜角θで傾斜した平面からなることが好ましい。したがって、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の台形の斜辺の角度も、振動方向に対し４５°以内で傾斜していることが好ましいが、式（１２ａ），（１２ｂ）及び式（１３）等が示すように、傾斜角θは小さい方が好ましい。第１段差側壁の傾斜角θが、振動方向に対し１０°以内で傾斜しているのであれば、第２段差側壁の傾斜角θも、振動方向に対し１０°以内で傾斜していることが好ましい。第１段差側壁及び第２段差側壁が、振動方向に対し４５°を超える傾斜になると、段差型振動電極と段差型対向電極の入れ子状の交差の密度が低くなり、面積効率が低下し、容量増大の効果が低下する。しかし、面積効率の低下を問題としないのであれば、４５°を超える傾斜角θでも構わない。図２Ａに示したように、振動方向に対する傾斜角θが振動方向に対し０°である場合が、最も面積効率が高く、最も容量増大の効果が期待できる。

　平坦な主面を有する平板状の対向電極基部１１と、この対向電極基部１１の上の複数の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……との一体構造を、本明細書では「段差型対向電極」と称する。対向電極基部１１に関しても、「平板状」とは、振動電極基部１２と同様に、対向電極基部１１の第１主面（上面）と第２主面（下面）共に平坦であり、互いに平行に対向した構造を意味する。対向電極基部１１は金属等の導電体で構成されている。対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……も、誘電体か非誘電体を問わず、比抵抗ρ＝３Ω・ｃｍ程度以下の低比抵抗導電体で、第１実施形態に係る音響素子の構造として使用できる。より一般的には対向側凸部は比抵抗ρ ≒ ∞の誘電体で構わない。例えば後述する図１６等に示すように、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……を誘電体として機能する低比抵抗ρの半導体材料で構成することもできる。上述したとおり、本発明では,コンデンサを構成するように対向した電位の異なる領域に対して、その対向した領域の表面にそれぞれ正電荷及び負電荷が誘導される部分を「電極」と定義している。よって、対向電極基部１１に電気的に接続された同一電位の凸部をなす領域であって、その凸部をなす領域の表面にガウスの法則で真電荷が誘導される場合は、誘電体等の表面であっても、その凸部である「対向側凸部」は、電極の一部の部材として定義できる。

　図２Ｃ及び図２Ｄに例示した振動電極基部１２のような大きな撓みは示さないが、対向電極基部１１も、振動電極基部１２の撓み方向とは逆に、振動電極基部１２に向かって撓むので、厳密には、対向電極基部１１に関しても非振動時に平板形状である。図２Ｂの断面図上の表現に着目すれば、段差型対向電極を構成する複数の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……と、段差型振動電極を構成する複数の振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……とは、互いに交差指構造（入れ子構造）が可能なように対向して、それぞれの第１段差側壁と対応するそれぞれの第２段差側壁で、複数の平行平板コンデンサを構成して容量を増大する。

　対向電極基部１１は、図２Ｂに示すように少なくとも最上層が絶縁体である対向電極支持層２５の上に配置されている。一方、振動電極基部１２の上には絶縁体からなる振動電極上面保護膜５６が、振動電極基部１２を覆うように配置されている。そして振動電極基部１２と対向電極基部１１に挟まれた空間を囲むように空洞側壁部２３が配置され、振動空洞が定義されている。即ち、振動空洞は、対向電極基部１１、振動電極基部１２及び空洞側壁部２３に囲まれた密閉空間である。第１実施形態に係る音響素子は、図２Ｂに示した振動空洞の内部で、対向電極基部１１と振動電極基部１２の間に電気信号を印加する容量型の音響素子である。即ち、対向電極基部１１と振動電極基部１２の間に電気信号を印加して振動空洞の内部で振動電極基部１２を撓ませることにより、超音波信号を送信できる。

　上述したとおり、図２Ａ及び図２Ｂは構造を分かり易くするための模式図であるので、断面図上で１３個の長方形で示した対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……と、１２個の長方形で示した振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……が、個数を減らした簡略構造として示されている。断面図上で１３個の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の内の中央の対向側凸部は、図２Ａの平面図から分かるように六角柱状である。そして断面図上で残りの１２個の長方形で示された対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……は、図２Ａから分かるように、中央の対向側凸部を囲む多重同心六角環をなす６枚の壁状の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……である。つまり、図２Ｂ上で１３個の長方形として表現された対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……は、紙面の奥で繋がった６枚の同心六角環とその中央の１個の六角柱の断面を示している。

　一方、断面図上で１２個の長方形で示された振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……は、図２Ａの平面図では、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……のそれぞれの凸部の間の凹部に挿入可能な厚さを有した垂直側壁を有する６枚の壁状をなす多重同心六角環であることが分かる。対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……のそれぞれの間に、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……が挿入されることにより入れ子構造が構成される。実際には対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……及び振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の数は、図２Ａ及び図２Ｂに例示した個数よりも遙かに多数とすることができ、上述したとおり、１５１個の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……と１５０個の振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の凹凸ペアを、ギャップ２０ｎｍで、交互に配列することが可能である。

　第１実施形態に係る音響素子は、図２Ｂに示したような容量型の構成において、対向電極基部１１と振動電極基部１２の間に電気信号を印加して振動電極基部１２を撓ませることにより、超音波信号を送信するものである。図２Ｃには、振動電極基部１２と、この振動電極基部１２の表面に設けられた導電体からなる振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の振動時の撓みを模式的に示す。既に説明したとおり、実際には、正六角形の対向辺間長１２０μｍの中に、例えばピッチ４００ｎｍで、導電体からなる対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……と導電体からなる振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……をギャップ２０ｎｍで入れ子状に交互に配列して、１５０個程度の凹凸ペアを構成するものである。しかし、図２Ｃでは実際の構造を約１/１０に間引いて１５個の凹凸ペアで表現して、振動電極基部１２と振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の振動時の撓みを、簡略化して模式的にそのイメージを示している。図２Ｃの縦軸に示した変位量の単位はｎｍであるのに対し、図２Ｃの横軸に示した位置座標の単位はμｍである。したがって、図２Ｃの縦と横の比率は１００倍程度異なり、縦軸の変位量が実際の比率よりも誇張されている点に注意が必要である。例えば縦横比を１：１にすると、周辺部の振動側凸部は約７～８°外側に傾く態様になるが、図２Ｃに示した縦横比では外側への傾斜は見えない。

　図２Ｃから分かるように振動電極基部１２の振動時の変位量は振動空洞の中央部で大きく、周辺部で小さい。このため、図２Ｃにおいては振動空洞の中央部では、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……と振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……が交差しているが、周辺部では交差していない場合を例示している。図２Ｃの例示構造は、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の高さ及び振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の高さを１５０ｎｍと低く設定した場合であるため、周辺部が交差していない。しかし、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の高さ及び振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の高さを、それぞれ３００ｎｍ以上に高くすることにより、周辺部での交差も可能になる。図２Ｄには、図２Ｃの円で囲んだ交差部の一部IIＤの拡大図を示す。図２Ｄでは、対向側凸部１１ａ_d-1，１１ａ_d，……と振動側凸部１２ａ_u-1，１２ａ_u，１２ａ_u+1，……が交差して、それぞれの第１段差側壁と対向する第２段差側壁の間に、横方向コンデンサC_udhが構成されてコンデンサ容量C_udhが増大していることを示している。横方向コンデンサC_udhは、水平方向に電気力線が延びていることを意味している。更に、図２Ｄでは、振動側凸部１２ａ_u-1の頂部と対向側凸部１１ａ_d-1の側壁の間に斜め方向のコンデンサＣ_udsが形成され、振動側凸部１２ａ_u+1の頂部と対向側凸部１１ａ_dの側壁の間に斜め方向のコンデンサＣ_udsが形成されることが示されている。又、対向側凸部１１ａ_d-1の頂部と振動側凸部１２ａ_uの側壁の間、及び対向側凸部１１ａ_dの頂部と振動側凸部１２ａ_uの側壁の間にも斜め方向のコンデンサＣ_udsが形成され、コンデンサ容量C_udsが増大していることが、模式的に示されている。斜め方向のコンデンサＣ_udsは、斜め方向に電気力線が延びていることを意味している。

　図２Ｅは振動空洞の周辺部側の構造に着目した第１実施形態に係る音響素子の断面構造を示す。即ち、側壁構造となる最外周の対向側段差側壁部１１ａ₀と第１対向側凸部１１ａ₁が構成する凹部の間に、最外周の第１振動側凸部１２ａ₁が挿入され、第１対向側凸部１１ａ₁の内周側の凹部に第２振動側凸部１２ａ₂が挿入されて縦方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2及び横方向コンデンサC_udhの容量が増大していることを示している。即ち、対向側段差側壁部１１ａ₀の表面及び第１対向側凸部１１ａ₁の表面、並びに第１振動側凸部１２ａ₁の表面及び第２振動側凸部１２ａ₂の表面に、ガウスの法則により振動空洞１８の電気力線の起点及び終点となる真電荷が誘導されて縦方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2及び横方向コンデンサC_udhが構成されている。縦方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2は、第1電極基部（振動電極基部）１２と第２電極基部（対向電極基部）１１の主面の法線方向に電気力線が延びていることを意味しており、本明細書では以後、縦方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2を「法線方向コンデンサ」と称する。一方、横方向コンデンサC_udhは、第1及び第２電極基部の主面の法線方向に伸びる電気力線に直交する方向に電気力線が延びていることを意味している。本明細書では以後、第1電極基部（振動電極基部）１２と第２電極基部（対向電極基部）１１の主面の法線方向から傾斜した電気力線に、少なくとも一部が依拠したコンデンサを「非法線方向コンデンサ」と称する。図２Ｃに示した構造の周辺部の状況と異なるが、製造プロセス段階での初期設定としての対向側段差側壁部１１ａ₀及び第１対向側凸部１１ａ₁と、第１振動側凸部１２ａ₁の間隔や交差の設定条件が異なる。図２Ｃに示した構造では、周辺部では段差型振動電極と段差型対向電極とが入れ子状の交差をしていない。しかし、図２Ｅは、段差型振動電極と段差型対向電極のそれぞれが段差構造を有していれば、入れ子状の交差をしていなくても、法線方向コンデンサ容量Ｃ_udv1，C_udv2及び非法線方向コンデンサ容量C_udhに寄与する面積が増大することを示している。即ち、第１実施形態に係る音響素子においては、すべての段差型振動電極と段差型対向電極とが入れ子状に交差している必要はなく、少なくとも一部が入れ子状に交差していればよい。

　図２Ｂに示した対向電極支持層２５は、図２Ｅにおいては、例えば、シリコン基板等の素子基板５１と、素子基板５１上のシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）等の下地絶縁膜５２と、下地絶縁膜５２の上のシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）等の対向電極下面保護膜５３との積層構造で構成されている。そして、対向電極下面保護膜５３上には、対向電極基部１１が配置される。振動電極基部１２を接地電位Ｖ_ss＝０Ｖとし、対向電極基部１１に対して駆動電位Ｖ_drを印加すると、段差型振動電極（１２; １２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……）の第１段差側壁と段差型対向電極（１１；１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……）の第２段差側壁の２つの垂直側壁の間に定義される対向面積が、駆動電位Ｖ_drによって変化する。駆動電位Ｖ_drは、例えばＶ_dr＝３０Ｖ以上とすることができる。対向電極基部１１は、タングステン（Ｗ）等の導電体から構成することができる。対向電極基部１１の上に配置され、対向電極基部１１から上方へ突出する構造を構成する対向側段差側壁部１１ａ₀及び第１対向側凸部１１ａ₁もＷ等の金属で構成することができる。

　図２Ｅに例示するように、対向側段差側壁部１１ａ₀の振動空洞１８側の表面及び第１対向側凸部１１ａ₁の表面、並びに対向側段差側壁部１１ａ₀と第１対向側凸部１１ａ₁が配置されていない箇所の対向電極基部１１の上面は、シリコン窒化膜等の誘電体膜からなる対向側誘電体層５４で被覆されている。同様に、第１振動側凸部１２ａ₁及び第２振動側凸部１２ａ₂の表面並びに第１振動側凸部１２ａ₁及び第２振動側凸部１２ａ₂が配置されていない箇所の振動電極基部１２の下面は、シリコン窒化膜等の誘電体膜からなる振動側誘電体層５５により覆われている。対向側誘電体層５４及び振動側誘電体層５５は、冒頭の基本概念の説明の後段で述べた種々の高誘電体、強誘電体、常誘電体等の薄膜が使用可能である。振動電極基部１２上には、例えば、シリコン酸化膜等の振動電極上面保護膜５６が配置されている。既に、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……及び対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……は、金属や低比抵抗ρの誘電体等の導電体で構成可能であることを説明した。

　特に、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……及び対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……を金属で構成する場合は、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の表面を振動側誘電体層５５で被覆し、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，…………の表面を対向側誘電体層５４で被覆する必要がある。振動側誘電体層５５や対向側誘電体層５４による被覆がないと、裸の状態の金属製振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……と金属製対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……とが互いに接触して、金属同士が電気的に短絡するからである。

　更に、対向側誘電体層５４及び振動側誘電体層５５は容量を増大させる効果も有する。よって、対向側誘電体層５４及び振動側誘電体層５５の側壁部に位置する部分の厚さを、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……及び対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の幅（図２２（ａ）に定義した凸部の幅x₀参照。）に比して、相対的に厚くしてもよい。図２Ｂに示した空洞側壁部２３は、図２Ｅの例示構造では、シリコン酸化膜等の側壁絶縁膜下地層２１と、この側壁絶縁膜下地層２１の上に堆積されたシリコン酸化膜等の側壁絶縁膜２２の複合構造で構成されている。側壁絶縁膜下地層２１は、対向電極基部１１を埋め込むような態様で下地絶縁膜５２の上面に堆積され、側壁絶縁膜２２は対向電極基部１１の端部の上面を含んで側壁絶縁膜下地層２１の上に堆積されている。

　＝第１実施形態に係る音響素子の製造方法＝
　本発明の第１実施形態に係る音響素子の製造方法を、図６Ａ～図６Ｈを参照しつつ以下に説明する。まず、図６Ａに示すように、化学的気相堆積（ＣＶＤ）法等の膜形成方法を用いて、例えば、単結晶シリコン基板等の素子基板５１上に、シリコン酸化膜等の下地絶縁膜５２を１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。続けて、ＣＶＤ法等を用いて、下地絶縁膜５２の上に、シリコン窒化膜等の対向電極下面保護膜５３を５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。また、ＣＶＤ法等を用いて、対向電極下面保護膜５３の上に、シリコン酸化膜等の側壁絶縁膜下地層２１を１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。

　そして側壁絶縁膜下地層２１の上に第１フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第１フォトレジスト膜を、対向電極基部１１を埋め込む第１ダマシン用溝部のパターンを開口するように露光・現像して形成する。第１フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチング技術を用いて側壁絶縁膜下地層２１を対向電極下面保護膜５３の上面が露出するまで選択エッチングして第１ダマシン用溝部を形成する。対向電極下面保護膜５３をシリコン窒化膜、側壁絶縁膜下地層２１をシリコン酸化膜としておけば、対向電極下面保護膜５３がエッチストップ層として機能する。

　そして、第１ダマシン用溝部を埋め込むように、ＣＶＤ法等の膜形成方法によりＷ等の第１導電膜を形成した後、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等の膜研磨方法を用いて、側壁絶縁膜下地層２１の上面が露出するまで平坦化することにより、第１ダマシン用溝部の内部に第１導電膜を埋め込む。第１ダマシン用溝部の内部に埋め込まれた第１導電膜は、平坦な主面を有する平板状の対向電極基部１１となる。

　次に、ＣＶＤ法等を用いて、側壁絶縁膜下地層２１及び対向電極基部１１の上にシリコン酸化膜等の側壁絶縁膜２２を、２５０～９００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。そして側壁絶縁膜２２の上に第２フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第２フォトレジスト膜を、図６Ｃの平面パターンに灰色で図示したような対向側凸部のパターンを埋め込む第２ダマシン用溝部のパターンを開口するように露光・現像して形成する。第２フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術を用いて側壁絶縁膜２２を対向電極基部１１の上面が露出するまで選択エッチングして、図６Ｃに灰色で図示したような第２ダマシン用溝部を形成する。対向電極基部１１がエッチストップ層として機能する。

　そして、第２ダマシン用溝部を埋め込むように、ＣＶＤ法等の膜形成方法によりＷ等の第２導電膜を形成する。第１導電膜と第２導電膜とは、同一の導電性材料であっても構わない。その後、ＣＭＰ法等の膜研磨方法を用いて、側壁絶縁膜２２の上面が露出するまで平坦化することにより、図６Ｂにその一部の断面構造を例示するように、第２ダマシン用溝部の内部に第２導電膜が埋め込まれる。第２ダマシン用溝部の内部に埋め込まれた第２導電膜は、図６Ｂに示した周辺部の断面構造に着目すれば、最外周の側壁構造を構成する対向側段差側壁部１１ａ₀及び対向側段差側壁部１１ａ₀から内周側の第１層目の六角環である第１対向側凸部１１ａ₁となる。

　実際には、図６Ｃに平面パターンを示すように、平坦な主面を有する平板状の対向電極基部１１の上に、多重同心六角環をなすように対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……のパターンが周期的に繰り返し接続された段差型対向電極の構造が構成される。図６Ｃにおいて留意すべきは、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……のそれぞれのパターンは連続した完全な六角環ではなく、切れ目（切り欠き部）のある断続的な六角環であることである。即ち対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……のそれぞれの六角環の平面パターンの切り欠き部は放射状に連続し、３本の腐食媒体流路（カナル）を構成している。図６Ｃでは２点鎖線で、３本の腐食媒体流路（カナル）１５１，１５２，１５３を、模式的に表現しているが、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の空隙部のパターンとカナル部のパターンに差異があることを意味する図ではない。「腐食媒体流路」は、後述する犠牲膜を除去する工程において、エッチング液（腐食媒体）を導入する媒体経路である。このため、腐食媒体が液体である場合において、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……が４００ｎｍピッチで１５０本程度構成される微細集積化構造においては、腐食媒体流路（カナル）１５１，１５２，１５３の本数は３本では足らなくなる可能性があるので、その場合は蜘蛛の巣状にカナルが放射状に形成される。腐食媒体が気体である場合には、腐食媒体流路１５１，１５２，１５３は省略可能である。

　更に、側壁絶縁膜２２及び対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の上に、第３フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第３フォトレジスト膜を、側壁構造となる最外周の対向側段差側壁部１１ａ₀と、対向側段差側壁部１１ａ₀の外周側に位置する側壁絶縁膜２２の上面を保護するパターンとなるように露光・現像して形成する。第３フォトレジスト膜のパターンは、周辺部となるカナル端部１４１，１４２，１４３及び側壁側においてカナル端部１４１，１４２，１４３に側壁絶縁膜２２を貫通して連続する腐食媒体流路１５１，１５２，１５３の上面側も覆うように形成する。そして、第３フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、例えば、ウェットエッチング技術によってエッチング選択比を利用して、対向電極基部１１の上面が露出するまでエッチングして犠牲膜埋め込み溝部を形成する。ただし、エッチング選択比が担保できるのであれば、ウェットエッチングでなくてもよい。このエッチング選択比を利用したエッチングの結果、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の表面、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……が設けられていない対向電極基部１１の表面が露出する。更に、図６Ｃに示した腐食媒体流路１５１，１５２，１５３に対応する対向電極基部１１の表面及び腐食媒体流路１５１，１５２，１５３によって切られた対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の切断箇所における、六角環の壁面に垂直方向（放射方向）となる端部も露出する。

　続いて、側壁絶縁膜２２及び対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の上に、第４フォトレジスト膜を犠牲膜埋め込み溝部を埋め込むように全面にスピン塗布し、図６Ｃに示したカナル端部１４１，１４２，１４３を開口するパターン及びこのカナル端部１４１，１４２，１４３に側壁絶縁膜２２を貫通して連続する腐食媒体流路（カナル）１５１，１５２，１５３を開口するパターンを周辺部に形成するように露光・現像する。そして、第４フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術によって側壁絶縁膜２２を選択エッチングすることにより、縦穴状（井戸状）のカナル端部１４１，１４２，１４３及びカナル端部１４１，１４２，１４３に側壁絶縁膜２２を水平方向に貫通して犠牲膜埋め込み溝部側から連続する腐食媒体流路１５１，１５２，１５３のＵ字型溝部を形成する。

　この後、ＣＶＤ法等を用いて、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の表面、及び犠牲膜埋め込み溝部の底部に露出する対向電極基部１１の表面を被覆するように、シリコン窒化膜等の誘電体膜からなる対向側誘電体層５４を、５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。対向側誘電体層５４は、図６Ｃに示した腐食媒体流路１５１，１５２，１５３に対応する対向電極基部１１の表面及び腐食媒体流路１５１，１５２，１５３によって切られた対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の切断箇所の端部も被覆する。更に、カナル端部１４１，１４２，１４３となる縦穴状のパターンの内壁や底面、並びにカナル端部１４１，１４２，１４３に犠牲膜埋め込み溝部側から連続する腐食媒体流路１５１，１５２，１５３のＵ字型溝部の内壁や底面も、対向側誘電体層５４で被覆する。

　続けて、ＣＶＤ法等を用いて、対向側誘電体層５４を介して、例えば、Ｗ等の犠牲エッチ適性を有する材料膜からなる犠牲膜１６を２０～１００ｎｍ程度の厚さで犠牲膜埋め込み溝部の側面形状に沿うように全面に形成し、犠牲膜埋め込み溝部を埋める。犠牲膜１６は、縦穴（井戸）であるカナル端部１４１，１４２，１４３及び、対応するカナル端部１４１，１４２，１４３にそれぞれ連続するＵ字型溝部である腐食媒体流路１５１，１５２，１５３の内部も埋める。続いて、犠牲膜１６の上に、第５フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、周辺部の側壁絶縁膜２２の上面側の位置を選択的に露出するように露光・現像する。そして、第５フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術によって犠牲膜１６を選択エッチングすることにより、周辺部の側壁絶縁膜２２の上面に位置する対向側誘電体層５４の上面を露出させる。周辺部の側壁絶縁膜２２の上面に位置する対向側誘電体層５４の上面を露出させる工程により、犠牲膜１６がカナル端部１４１，１４２，１４３及び、対応するカナル端部１４１，１４２，１４３にそれぞれ連続する腐食媒体流路１５１，１５２，１５３の内部にも埋め込まれた犠牲膜プラグとなる。

　更に、ＣＶＤ法等を用いて、図６Ｄに示すように、シリコン窒化膜等の誘電体膜からなる振動側誘電体層５５を犠牲膜１６及び対向側誘電体層５４の上に５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。図６Ｄに示すように、対向側誘電体層５４，振動側誘電体層５５及び犠牲膜１６は、対向側段差側壁部１１ａ₀、対向電極基部１１、第１対向側凸部１１ａ₁等が構成する犠牲膜埋め込み溝部が周期的に連続する凹凸の形状に沿って形成される。そのため、対向側誘電体層５４，振動側誘電体層５５及び犠牲膜１６の断面形状は、段差型対向電極を構成する対向側段差側壁部１１ａ₀、第１対向側凸部１１ａ₁等の多重六角環の間に周期的に繰り返す凹凸形状を有するものとなる。

　次に、ＣＶＤ法等を用いて、振動側誘電体層５５上に、振動側誘電体層５５の凹部を埋め込むようにＷ膜等の第３導電膜を１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。続いて、図６Ｅに示すようにＣＭＰを用いて、第３導電膜を振動側誘電体層５５の凹部を完全に埋め込む。あるいはＣＭＰの代わりに、第３導電膜の上を覆うように、第６フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、周辺部の側壁絶縁膜２２の上面側の位置を選択的に露出するように露光・現像する。そして、第６フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術によって第３導電膜を選択エッチングすることにより、周辺部の側壁絶縁膜２２の上面に位置する振動側誘電体層５５の上面を露出させる。第６フォトレジスト膜の除去後、この第３導電膜をエッチバックする。エッチバックにより、図６Ｅに示すように、第１振動側凸部１２ａ₁及び第２振動側凸部１２ａ₂のパターンを形成する。第１振動側凸部１２ａ₁及び第２振動側凸部１２ａ₂のパターンは、図６Ｅに示すように、振動側誘電体層５５を介して犠牲膜１６が周期的に繰り返す凹凸形状に沿った形状の凹部内に、断面が長方形となる形状に埋め込まれる。

　図６Ｅは振動空洞の周辺部に着目した部分的な断面図であるので、最外周の第１振動側凸部１２ａ₁と内周側の第２振動側凸部１２ａ₂の２個の凸部の長方形の断面が示されている。図６Ｅの左側には、犠牲膜１６と振動側誘電体層５５が構成する段差部の角部に埋まった第３導電膜の残滓１２ａ₂も三角形のパターンとして残っている。全体の構造としては、図２から理解できるように、例えば４００ｎｍのピッチで、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……となる六角環のパターンが周期的に、例えば１５０個の繰り返しとして構成される。第３導電膜のパターニング後、ＣＶＤ法等を用いて、振動側誘電体層５５の上、並びに第１振動側凸部１２ａ₁と内周側の第２振動側凸部１２ａ₂の上に、Ｗ膜等の第４導電膜を１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。第３導電膜と第４導電膜とは同一の導電性材料であっても構わない。

　続いて、第４導電膜の上を覆うように、第７フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、周辺部の側壁絶縁膜２２の上面側の位置を選択的に露出するように露光・現像する。そして、第７フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術によって第４導電膜を選択エッチングすることにより、周辺部の側壁絶縁膜２２の上面に位置する振動側誘電体層５５の上面を露出させる。この結果、図６Ｆに示すように、第１振動側凸部１２ａ₁の上端部及び第２振動側凸部１２ａ₂の上端部にそれぞれ接続された非振動時に平坦な主面を有する平板状の振動電極基部１２が形成される。

　図６Ｆは振動空洞の周辺部に着目した部分的な断面図であるので、最外周の第１振動側凸部１２ａ₁と内周側の第２振動側凸部１２ａ₂の２個の凸部が振動電極基部１２の下面に接続された断面構造が示されている。図６Ｆの左側には、犠牲膜１６と振動側誘電体層５５が構成する段差部の左側に垂直側面を構成するように、第３導電膜の残滓１２ａ₂と連続した第４導電膜のエッチング端部が示されている。図６Ｆの左側に示された第３導電膜と第４導電膜からなるエッチング端部の垂直側壁は、図２に示した正六角形の外径を構成する。全体の構造としては、図２から理解できるように、例えば４００ｎｍのピッチで、非振動時に平坦な主面を有する平板状の振動電極基部１２の下面に、例えば１５０個の振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……が、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の間に挿入されるように、それぞれぶら下がった構造の段差型振動電極が構成される。

　次に、ＣＶＤ法等を用いて、振動側誘電体層５５上及び振動電極基部１２上に、シリコン酸化膜等の振動電極保護膜下地層を５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。振動電極保護膜下地層を覆うように、第８フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、空洞形成用穴１６１，１６２，１６３のパターンを、図６Ｇに示すようにカナル端部１４１，１４２，１４３のパターンにマスク合わせして露光・現像する。そして、第８フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術によって振動電極保護膜下地層、振動側誘電体層５５及び対向側誘電体層５４を貫通させる選択エッチングする。選択エッチングにより、カナル端部１４１，１４２，１４３にプラグ状に埋め込まれた犠牲膜１６の表面に到達する空洞形成用穴１６１，１６２，１６３が図６Ｇに示すように開口される。

　そして、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）溶液等の腐食媒体を図６Ｇに示した空洞形成用穴１６１，１６２，１６３からエッチング液として導入すると、対応するカナル端部１４１，１４２，１４３を経由して、対応する腐食媒体流路１５１，１５２，１５３のそれぞれの内部に腐食媒体が導入される。この結果、図６Ｄ～図６Ｆに周期的な凹凸形状として断面形状が示された犠牲膜１６が、腐食媒体（エッチング液）によってエッチング除去される。犠牲膜１６がエッチング除去されると、図６Ｈに示すように対向電極基部１１、駆動側壁対向電極１１ａ₀及び第１対向側凸部１１ａ₁と振動電極基部１２，第１振動側凸部１２ａ₁及び第２振動側凸部１２ａ₂の間に振動空洞１８が形成される。

　図６Ｈは振動空洞１８の周辺部に着目した一部分を示す断面図であるので、側壁構造となる最外周の対向側段差側壁部１１ａ₀と第１対向側凸部１１ａ₁が構成する凹部の空間に対し、上方から挿入される第１振動側凸部１２ａ₁との間に波形に蛇行する振動空洞１８が例示されている。更に、図６Ｈの紙面の右側に示した、第１対向側凸部１１ａ₁の内周側に構成する凹部の空間に対し、上方から挿入される第２振動側凸部１２ａ₂との間に波形に蛇行する振動空洞１８の一部が例示されている。全体の構造としては、図２から理解できるように、隣接する対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の間に構成される凹部の中に、対応する振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……が挿入される入れ子の構成において、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……と振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の間に、蛇腹状に蛇行する振動空洞１８が形成される。

　エッチング媒体が過酸化水素溶液等の液体の場合には、犠牲膜１６の除去工程が終了すると、洗浄液を用いてエッチング媒体洗浄の工程に移る。エッチング媒体洗浄の工程が終了したら、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気乾燥等で洗浄液を乾燥させる。洗浄液の乾燥の後、減圧ＣＶＤ法等を用いて、振動電極保護膜下地層の上に、振動電極上面保護膜５６の残余の一部となる主保護層を１５０～１０００ｎｍ程度の厚さで全面に堆積する。減圧下において主保護層を振動電極保護膜下地層の上に堆積することにより、空洞形成用穴１６１，１６２，１６３の入り口に栓が設けられ、振動空洞１８の真空封止がされる。例えば、振動空洞１８の内部を、約１ｋＰａ程度の減圧状態とした状態で、Ｈｅガスをキャリアガスの主成分とする減圧ＣＶＤで主保護層を堆積して、空洞形成用穴１６１，１６２，１６３の入り口に栓をすることにより、振動空洞１８の内部が減圧状態になる。振動電極保護膜下地層と主保護層の複合膜で図６Ｈに示す振動電極上面保護膜５６が構成され、第１実施形態に係る音響素子が完成する。

　以上の一連の製造工程において、例えば、対向側誘電体層５４の厚さを５０ｎｍ、振動側誘電体層５５の厚さを５０ｎｍ、側壁絶縁膜２２の厚さを２５０ｎｍ、犠牲膜１６の厚さを１００ｎｍと仮定すると、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……と対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の初期交差量は５０％になる。しかしながら、図３～図５に示したように、初期交差０％の音響素子の方が、初期交差５０％の音響素子に比べ、蓄積電気エネルギーが大きく、送信音響エネルギーも大きくなる。

　上記で説明した一連の製造工程による構造を一部に用いて、初期交差０％の音響素子にするためには、振動電極上面保護膜５６の内部に、更に第２振動空洞を設け、第２振動空洞の上部に振動電極基部１２に平行に対向する振動電極吸引電極を設け、上方に撓ませる方法がある。振動電極吸引電極に例えば－９０Ｖ～－１８０Ｖを印加して、接地電位の振動電極基部１２を第２振動空洞の内部で上方に撓ませれば、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……を、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……から振動方向に沿って引き抜いて、初期交差０％とした状態を初期状態とすることができる。そして、この初期状態を基準として、対向電極基部１１に９０Ｖ～１８０Ｖを印加するようにしてもよい。なお、別の手法として製造工程終了の段階で初期交差０％となるようにする製造方法もある。この製造方法に関しては、第２実施形態の変形例の段落で説明する。

　第１実施形態に係る音響素子の平面パターンは正六角形に限定されないことは既に述べた。図７Ａには複数の対向側凸部７１ａ_p-1，７１ａ_p，７１ａ_p+1，……に着目した対向電極側の多重同心八角環で構成された第１実施形態の第１変形例に係る音響素子の構造を例示する。対応する断面図の図示は省略するが、図２Ｂの断面図に示した例と同様に、複数の対向側凸部７１ａ_p-1，７１ａ_p，７１ａ_p+1，……はそれぞれ垂直側壁を有し、その断面は長方形（矩形）になる。図７Ａでは対向電極基部の図示も省略しているが、複数の同心八角環をなす対向側凸部７１ａ_p-1，７１ａ_p，７１ａ_p+1，……のそれぞれは対向電極基部の上に断面が長方形の凸部として配列される。平坦な主面を有する平板状の対向電極基部と、この対向電極基部の上の複数の対向側凸部７１ａ_p-1，７１ａ_p，７１ａ_p+1，……との一体構造で、段差型対向電極が構成される。図７Ａでは図示を省略した複数の同心八角環からなる振動側凸部のそれぞれは、対向側凸部７１ａ_p-1，７１ａ_p，７１ａ_p+1，……が定義する凹部の内部空間に挿入される凸部として配列され、互いに入れ子構造が可能なような多重同心八角環の構造が構成されている。

　図７Ａは構造を分かり易くするため多重同心八角環の数を間引いて表現した模式図である。一番外側の側壁構造となる対向側段差側壁部を１個の八角環とすると、図７Ａでは６個の八角環が、中央の１個の八角柱を同心八角環として囲んだ構造として簡略化して示している。しかし、図２Ａに示した多重同心六角環の場合と同様に、例えば、１５１個の対向側凸部７１ａ_p-1，７１ａ_p，７１ａ_p+1，……と１５０個の振動側凸部の凹凸ペアが、ギャップ２０ｎｍで、交互に配列される構造をモデル的に説明する簡略化表現である。

　図７Ａにおいて留意すべきは、対向側凸部７１ａ_p-1，７１ａ_p，７１ａ_p+1，……のそれぞれのパターンは連続した完全な八角環ではなく、切り欠き部のある断続的な八角環であることである。即ち対向側凸部７１ａ_p-1，７１ａ_p，７１ａ_p+1，……のそれぞれの八角環の平面パターンの切り欠き部は放射状に連続し、４本の腐食媒体流路を構成した場合を例示している。腐食媒体流路は、図６Ｈで示した犠牲膜を除去して振動空洞を形成する工程において、エッチング液（腐食媒体）を導入する媒体経路である。４本の腐食媒体流路は、それぞれ周辺部に縦穴状（井戸状）の構造として設けられたカナル端部１４４，１４５，１４６，１４７に接続されるように放射状に配列されている。腐食媒体が気体である場合には、腐食媒体流路は省略可能である。

　図７Ａに例示的に示した第１実施形態の第１変形例に係る音響素子を、素子アレイ部に配列すると、図７Ｂに示すように、正八角形の単位セルＸ_(i-1),(j+1)，Ｘ_i,(j+1)，Ｘ_(i+1),(j+1)，…,Ｘ_(i-1),j，Ｘ_i,j，Ｘ_(i+1),j，…, Ｘ_(i-1),(j-1)，Ｘ_i,(j-1)，Ｘ_(i+1),(j-1)，…を敷き詰めることができる。しかし、正八角形の場合は、同一平面上（同一曲面上）に、平面充填（テセレーション）が出来ない。即ち、図７Ｂに示すように正八角形の間に四角形Ｙ_(i-2),(j+1)，Ｙ_(i-1),(j+1)，Ｙ_i,(j+1)，Ｙ_(i+1),(j+1)，…の隙間が発生して面積効率が悪い。例えば、正八角形の単位セルＸ_(i-1),(j+1)，Ｘ_i,(j+1)，Ｘ_(i+1),(j+1)，…,Ｘ_(i-1),j，Ｘ_i,j，Ｘ_(i+1),j，…, Ｘ_(i-1),(j-1)，Ｘ_i,(j-1)，Ｘ_(i+1),(j-1)，…を送信セルに用い、隙間の四角形Ｙ_(i-2),(j+1)，Ｙ_(i-1),(j+1)，Ｙ_i,(j+1)，Ｙ_(i+1),(j+1)，…を受信セルとした音響素子集積回路を構成することが可能である。又逆に、正八角形の単位セルＸ_(i-1),(j+1)，Ｘ_i,(j+1)，Ｘ_(i+1),(j+1)，…,Ｘ_(i-1),j，Ｘ_i,j，Ｘ_(i+1),j，…, Ｘ_(i-1),(j-1)，Ｘ_i,(j-1)，Ｘ_(i+1),(j-1)，…を受信セルとして用い、隙間の四角形Ｙ_(i-2),(j+1)，Ｙ_(i-1),(j+1)，Ｙ_i,(j+1)，Ｙ_(i+1),(j+1)，…を送信セルとしてもよい。面積効率は悪いが、四角形Ｙ_(i-2),(j+1)，Ｙ_(i-1),(j+1)，Ｙ_i,(j+1)，Ｙ_(i+1),(j+1)，…を送信セルの中に多重六角環や多重八角環を配列してもよい。

　図８Ａには複数の対向側凸部７２ａ_p-1，７２ａ_p，７２ａ_p+1，……に着目した対向電極側の多重同心１２角環で構成された第１実施形態の第２変形例に係る音響素子の構造を例示する。図示は省略するが、図２Ｂの断面図に示した例と同様に、複数の対向側凸部７２ａ_p-1，７２ａ_p，７２ａ_p+1，……はそれぞれ垂直側壁を有し、その断面は長方形（矩形）になる。複数の同心１２角環をなす対向側凸部７２ａ_p-1，７２ａ_p，７２ａ_p+1，……のそれぞれは図示を省略した対向電極基部の上に断面が長方形の凸部として配列される。

　図８Ａから分かるように１２角環は、ほぼ円環に近い。マスクレベルで１２角環のパターンを構成しても、フォトリソグラフィーやエッチング等の工程を経た仕上がりではほとんど円に近いパターンになる。したがって、同心１５角環や同心２０角環等の正１２角形よりも角数の多い正多角形は、円で近似できる。平坦な主面を有する平板状の対向電極基部と、この対向電極基部の上の複数の対向側凸部７２ａ_p-1，７２ａ_p，７２ａ_p+1，……との一体構造で、段差型対向電極が構成される。そして、図示を省略した複数の同心１２角環からなる振動側凸部のそれぞれが、対向側凸部７２ａ_p-1，７２ａ_p，７２ａ_p+1，……が定義する凹部の内部空間に挿入される凸部として配列され、互いに入れ子構造が可能なような多重同心１２角環の構造が構成される。

　図８Ａは構造を分かり易くするため多重同心１２角環の数を間引いて表現した模式図である。一番外側の側壁構造となる対向側段差側壁部を１個の１２角環とすると、図８Ａでは６個の１２角環が、中央の１個の１２角柱を同心１２角環として囲んだ構造として簡略化して示している。しかし、図２Ａに示した多重同心六角環の場合と同様に、例えば、１５１個の対向側凸部７２ａ_p-1，７２ａ_p，７２ａ_p+1，……と１５０個の振動側凸部の凹凸ペアが、ギャップ２０ｎｍで、交互に配列される構造をモデル的に説明する簡略化表現である。

　図８Ａに示すように、対向側凸部７２ａ_p-1，７２ａ_p，７２ａ_p+1，……のそれぞれのパターンは連続した完全な１２角環ではなく、切り欠き部のある断続的な１２角環である。即ち対向側凸部７２ａ_p-1，７２ａ_p，７２ａ_p+1，……のそれぞれの１２角環の平面パターンの切り欠き部は放射状に連続した３本の腐食媒体流路を構成した場合を例示している。３本の腐食媒体流路は、それぞれ周辺部に井戸状の構造として設けられたカナル端部１４４，１４５，１４６，１４７に接続されるように放射状に配列されている。腐食媒体が気体である場合には、腐食媒体流路は省略可能である。

　図８Ａに例示的に示した第１実施形態の第２変形例に係る音響素子を、素子アレイ部に配列すると、図８Ｂに示すように、正１２角形の単位セルＸ_(i-1),(j+1)，Ｘ_i,(j+1)，Ｘ_(i+1),(j+1)，…,Ｘ_(i-1),j，Ｘ_i,j，Ｘ_(i+1),j，…, Ｘ_(i-1),(j-1)，Ｘ_i,(j-1)，Ｘ_(i+1),(j-1)，…を敷き詰めることができる。しかし、正１２角形の場合は、同一平面上に、平面充填が出来ない。即ち、図８Ｂに示すように正１２角形の間に凹八角形Ｙ_(i-1),(j+1)，Ｙ_i,(j+1)，…，Ｙ_(i-1),jＹ_i,j，…の隙間が発生して面積効率が悪い。例えば、正１２角形の単位セルＸ_(i-1),(j+1)，Ｘ_i,(j+1)，Ｘ_(i+1),(j+1)，…,Ｘ_(i-1),j，Ｘ_i,j，Ｘ_(i+1),j，…, Ｘ_(i-1),(j-1)，Ｘ_i,(j-1)，Ｘ_(i+1),(j-1)，…を送信セルに用い、隙間の凹八角形Ｙ_(i-1),(j+1)，Ｙ_i,(j+1)，…，Ｙ_(i-1),jＹ_i,j，…を受信セルとした音響素子集積回路を構成することが可能である。又逆に、正１２角形の単位セルＸ_(i-1),(j+1)，Ｘ_i,(j+1)，Ｘ_(i+1),(j+1)，…,Ｘ_(i-1),j，Ｘ_i,j，Ｘ_(i+1),j，…, Ｘ_(i-1),(j-1)，Ｘ_i,(j-1)，Ｘ_(i+1),(j-1)，…を受信セルに用い、隙間の凹八角形Ｙ_(i-1),(j+1)，Ｙ_i,(j+1)，…，Ｙ_(i-1),jＹ_i,j，…を送信セルとしてもよい。面積効率は悪いが、凹八角形Ｙ_(i-1),(j+1)，Ｙ_i,(j+1)，…，Ｙ_(i-1),jＹ_i,j，…の中に多重六角環、多重八角環、多重１２角環を配列してもよい。

　振動空洞を作製する際の腐食媒体が液体である場合、図２Ａに示した対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……が空洞幅１２０μｍの中に４００ｎｍピッチで１５０本程度構成される微細集積化構造においては、腐食媒体流路（カナル）１５１，１５２，１５３の本数は３本では足らなくなる可能性がある。同様に図７Ａに示すように正八角形の場合、腐食媒体流路の本数は４本では足らなくなり、図８Ａに示すように正１２角形の場合、腐食媒体流路の本数は３本では足らなくなる。この場合、腐食媒体流路を、蜘蛛の巣状に放射状に追加形成する必要がある。蜘蛛の巣形状において、放射状の追加本数が増えてくると、互いに対向する段差型振動電極の第１段差側壁と段差型対向電極の第２段差側壁との間の対向長が長くとれなくなり、対向面積を大きく出来なくなる。更に蜘蛛の巣状の平面パターンでは、蜘蛛の巣の網目に鋭角部分が発生し、かつ中途半端なサイズの網目部分ができるので、基本セルＸ_ij内での蜘蛛の巣状パターンの面積効率が悪くなる。

　第１実施形態の第３変形例に係る音響素子においては、図９Ａに示したような格子形状を有する格子状の段差型振動電極７４の下向き突起部分と、図９Ｂに示した対向電極側の四角柱針７４ａ_ijの上向き突起部分が、互いに上下方向に入れ子で交差するような構造を有している。図９Ｂでは周辺の側壁絶縁膜の位置に縦穴としてカナル端部１７１，１７２，１７３が構成されている。図９Ａでは、カナル端部１７１，１７２，１７３の位置に対応して、周辺の側壁絶縁膜の位置に空洞形成用穴１８１，１８２，１８３が構成され、空洞形成用穴１８１，１８２，１８３から液体の腐食媒体が導入可能なように構成されている。格子状の段差型振動電極７４は、図示を省略した平坦な主面を有する平板状の振動電極基部の下面に配置されている。図９Ｂに示した四角柱針７４ａ_ijは図示を省略した対向電極基部の上に剣山のように配列されて段差型対向電極を構成している。振動電極側の格子の凹部がなす空間に、段差型対向電極を構成する剣山状の四角柱針７４ａ_ijが入れ子で挿入されることにより、段差型対向電極と段差型振動電極の対向面積を最大限に増やすことができる。よって、第１実施形態の第３変形例に係る音響素子によれば、１つの基本セルＸ_ijにおいて、同一駆動電圧での超音波信号の送信出力を大きくすることができる。

　（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態に係る音響素子集積回路は、第１実施形態の図１と同様に、素子アレイ部に、正六角形の単位セルＸ_(i-1),(j+1)，Ｘ_i,(j+1)，Ｘ_(i+1),(j+1)，…,Ｘ_(i-1),j，Ｘ_i,j，Ｘ_(i+1),j，…, Ｘ_(i-1),(j-1)，Ｘ_i,(j-1)，Ｘ_(i+1),(j-1)，…等を、同一平面上（同一曲面上）において配列して二次元マトリクスを構成した平面レイアウトを基本としている。図１０に例示的に示すように、第２実施形態に係る音響素子の段差型対向電極は、平面パターンが正六角形の空洞の内部に、多重同心六角環をなす複数の壁状の導電体からなる対向側凸部（第２電極側凸部）１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……が等間隔のギャップを有して一定ピッチで配列されている。しかし、例示であって、同一ギャップ、一定ピッチで多重同心六角環を構成することは、常には必須ではない。多重同心六角環のギャップやピッチを不均一にすることにより、第２実施形態に係る音響素子集積回路の周波数帯域を広げることが可能である。したがって、周波数帯域を広げることを目的とする場合は、多重同心六角環のギャップやピッチを変動させてもよい。複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p+1，……のそれぞれは、図１２に示した対向側凸部１３ａ_pや図１３に示した対向側段差側壁部１３ａ₀及び第１対向側凸部１３ａ₁の断面構造と同様に、垂直側壁を有している。

　図１１に段差型対向電極に着目した平面図を示すように、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……のそれぞれが、３分割された第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３の上に配列され、互いに電気的に連結された構造である特徴が、図２Ａ及び図２Ｅ等に示した第１実施形態に係る音響素子の、単一の対向電極基部１１を備える構造とは異なる。なお、第２実施形態に係る音響素子では、３分割され電気的に同一電位の平坦な主面を有する平板状の３枚の第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３と、この３枚の第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３の上に接続された複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……の一体構造を「段差型対向電極」と呼ぶ。

　ただし３分割に限定されず、２分割や４分割以上の他分割でも構わない。図１０に示すように、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……のそれぞれの間のギャップに挟まれるように、別の多重同心六角環をなす複数の壁状の導電体からなる振動側凸部（第１電極側凸部）１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……が等間隔のギャップを有して一定ピッチで配列され、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……と断面構造における交差構造をなしている点では第１実施形態に係る音響素子の構造と同様である。複数の振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……のそれぞれも図１２に示した構造と同様に、垂直側壁を有している。

　第１実施形態に係る音響素子では、振動空洞を形成する際の腐食媒体導入する腐食媒体流路１５１，１５２，１５３が、複数の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……と同一水平レベルに構成された平屋構造であった。これに対し、第２実施形態に係る音響素子では、図１１及び図１２に示したように腐食媒体を導入する腐食媒体流路１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂが、３分割され同一電位の平坦な主面を有する平板状の３枚の第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３と同一水平レベルとなる地下ピットに構成された立体構造であることが、第１実施形態に係る音響素子とは異なる。

　３次元構造となるように腐食媒体流路１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂを振動空洞１８の下の地下ピットに構成することにより、腐食媒体流路１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂの本数を増やして緻密な蜘蛛の巣状に配列した場合においても、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……と振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……との間の多重６角環同士の対向長の減少を避けることができる。即ち、空洞幅１２０μｍの中に、ピッチ４００ｎｍで対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……及び振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……が配列される微細構造であっても、地下ピットに構成する腐食媒体流路１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂの本数と流体経路の断面積を増やすことにより、蛇腹状の振動空洞を効率良く形成し、且つ対向長の減少を避けることができる。

　図２Ｅや図６Ｃに示した第１実施形態に係る音響素子では、対向側誘電体層３１が対向電極基部１１の表面及び対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……の表面を被覆していた。これに対し、第２実施形態に係る音響素子では、図１２及び図１３に示したように、対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……を不純物添加半導体等の低比抵抗の誘電体で構成し、対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……の表面を振動空洞１８の内部に露出させている点も、図２Ｅ等に示した構造とは異なる特徴である。上述したとおり、本発明では,対向した電位の異なる領域の表面にガウスの法則により振動空洞内の電気力線の起点となる正電荷及び振動空洞内の電気力線の終点となる負の真電荷が誘導される部分を「電極」と定義している。図２Ｅで表現した法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2及び非法線方向コンデンサC_udhのシンボルマークの図示を省略しているが、図２Ｅと同様に、図１３に示す断面構造において、対向側段差側壁部１１ａ₀の表面及び第１対向側凸部１１ａ₁の表面、並びに第１振動側凸部１２ａ₁の表面及び第２振動側凸部１２ａ₂の表面に、ガウスの法則により振動空洞１８の電気力線の起点及び終点となる真電荷が誘導されて法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2及び非法線方向コンデンサC_udhが構成されている。法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2は、第1電極基部（振動電極基部）１２と第２電極基部（対向電極基部）１１の主面の法線方向に電気力線が延びていることを意味している。図１３では、非法線方向コンデンサC_udhは、第1及び第２電極基部の主面の法線方向に伸びる電気力線に直交する方向に電気力線が延びている。

　即ち、第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３に電気的に接続された同一電位の凸部をなす低比抵抗誘電体の表面は、ガウスの法則により真電荷が誘導されるので、「対向側凸部」は電極の一部をなす部材として機能する。図１３に示したように、第３対向電極基部１１３の表面は対向側誘電体層３１で被覆されている。振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……は金属で構成されている。振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……を金属で構成し、対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……を固体の誘電体で構成した場合において、対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……の長さを振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……より長く設定しておくことにより、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……と対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……との金属電極同士の短絡を防止できる。

　振動電極基部（第１電極基部）１２の表面は振動側誘電体層５５で被覆されているが、仮に振動側誘電体層５５が破壊されたとしても、誘電体と金属との間には大きな接触抵抗が存在し、誘電体も抵抗を有しているからである。このため、固体の誘電体で構成した対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……がストッパとして機能できる。なお、第１実施形態で説明した構成と同様に、振動電極側の中心に絶縁体の振動電極側凸部を設け、対向電極側の中心に絶縁体の対向電極側凸部を設け、対向電極側凸部の先端と振動電極側凸部の先端を、互いに衝突させストッパとして作用させてもよい。この場合、対向電極側凸部と振動電極側凸部の少なくとも、どちらから一方を絶縁体で構成すればストッパとして機能できる。又、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……を金属で構成し、対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……を固体の誘電体で構成した場合において、撓みの大きな振動空洞の中心近傍の対向側凸部の長さのみを、局所的に振動側凸部より長く設定しても、ストッパとして機能させることができる。

　図１２は腐食媒体流路１５２ｂに直交する方向（図１１のＸII－ＸII方向）に沿った部分断面図に対応する。図１２に示す部分断面の構造は、単結晶シリコン基板等の素子基板５１上にシリコン酸化膜等の下地絶縁膜５２が堆積され、更に下地絶縁膜５２の上に、シリコン窒化膜等の対向電極下面保護膜５３が堆積された３層構造を基礎としている。３層構造の最上層となる対向電極下面保護膜５３の両側に、３分割電極のうちの２枚である第２対向電極基部１１２と第３対向電極基部１１３が離間して埋め込まれている。そして、図１１の平面図から分かるように、第２対向電極基部１１２と第３対向電極基部１１３の間において、腐食媒体流路１５２ｂが図１２の紙面に垂直方向に流れている。分離形成された第２対向電極基部１１２と第３対向電極基部１１３の上を対向側誘電体層３１が被覆している。この対向側誘電体層３１を介して両側の第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３の上に対向側凸部１３ａ_pが架橋されている。対向側誘電体層３１に設けられたコンタクトホールを介して、対向側凸部１３ａ_pが第２対向電極基部１１２と第３対向電極基部１１３に電気的に接続され、段差型対向電極の一部をなす部分構造（１３ａ_p，１１２，１１３）が構成されている。図１２では、対向側凸部１３ａ_pの下面には、対向側凸部１３ａ_pの下面に存在していた選択除去用膜３３の残滓が不定形で残っていることを模式的に表現している。選択除去用膜３３の残滓は、設計上不要な構造物であり無視できる。

　図１３は振動空洞の周辺部側の構造に着目した第２実施形態に係る音響素子の断面構造を示す。即ち、図１２と同様に、素子基板５１上に下地絶縁膜５２が堆積され、更に下地絶縁膜５２の上に、対向電極下面保護膜５３が堆積された３層構造を基礎としている。第１実施形態に係る音響素子の側壁構造となる最外周の対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁が構成する凹部の間に、最外周の第１振動側凸部１２ａ₁が挿入され、第１対向側凸部１３ａ₁の内周側の凹部に第２振動側凸部１２ａ₂が挿入されて法線方向コンデンサ容量Ｃ_udv1，C_udv2及び非法線方向コンデンサ容量C_udhが増大していることを示している（Ｃ_udv1，C_udv2及び量C_udhの表示は図２Ｅ参照。）。

　そして、対向電極下面保護膜５３上には、３分割電極の１枚である第３対向電極基部１１３が配置され、他の第１対向電極基部１１１及び第２対向電極基部１１２と共に第３対向電極基部１１３に対して共通の駆動電位Ｖ_drが印加される。駆動電位Ｖ_drは、例えば、Ｖ_dr＝３０Ｖ以上とすることができる。第３対向電極基部１１３は、Ｗ等の導電体から構成することができる。第３対向電極基部１１３の上に配置され、第３対向電極基部１１３から上方へ突出する構造を構成する対向側段差側壁部１３ａ₀及び第１対向側凸部１３ａ₁は、ＤＯＰＯＳ膜のような低比抵抗誘電体で構成されている。なお、第２実施形態に係る音響素子は、導電体の凸部を有する構造を例示するものである。しかし、より一般的には対向側段差側壁部１３ａ₀及び第１対向側凸部１３ａ₁等は、第６実施形態で説明するように、比抵抗ρ ≒ ∞の絶縁体としての誘電体で構わない。

　図１３に例示するように、対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁が配置されていない箇所の第３対向電極基部１１３の上面は、シリコン酸化膜等の対向側誘電体層３１で被覆されている。同様に、第１振動側凸部１２ａ₁及び第２振動側凸部１２ａ₂の表面並びに第１振動側凸部１２ａ₁及び第２振動側凸部１２ａ₂が配置されていない箇所の振動電極基部１２の下面は、シリコン窒化膜等の誘電体膜からなる振動側誘電体層５５により覆われている。対向側誘電体層５４及び振動側誘電体層５５は、冒頭の基本概念の説明の後段で述べた種々の高誘電体、強誘電体、常誘電体等が使用可能である。振動電極基部１２上には、例えば、シリコン酸化膜等の振動電極上面保護膜５６が配置されている。空洞の側壁部は、図１３の例示構造では、シリコン酸化膜等の側壁絶縁膜下地層２１と、この側壁絶縁膜下地層２１の上に堆積されたシリコン酸化膜等の側壁絶縁膜２２の複合構造で構成されている。側壁絶縁膜下地層２１は、第３対向電極基部１１３を埋め込むような態様で下地絶縁膜５２の上面に堆積され、側壁絶縁膜２２は第３対向電極基部１１３の端部の上面を含んで側壁絶縁膜下地層２１の上に堆積されている。

　図１３は振動空洞１８の周辺部に着目した一部分を示す模式的な断面図であるので、側壁構造となる最外周の対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁が構成する凹部の空間に対し、上方から挿入される第１振動側凸部１２ａ₁との間に波形に蛇行する振動空洞１８が例示されている。更に、図１３の紙面の右側に示した、第１対向側凸部１３ａ₁の内周側に構成する凹部の空間に対し、上方から挿入される第２振動側凸部１２ａ₂との間に波形に蛇行する振動空洞１８の一部が例示されている。全体の構造としては、図２から理解できるように、隣接する対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……の間に構成される凹部の中に、対応する振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……が挿入される入れ子の構成において、対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……と振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の間に、蛇腹状に蛇行する振動空洞１８が形成される。

　＝第２実施形態に係る音響素子の製造方法＝
　本発明の第２実施形態に係る音響素子の製造方法を、図１４Ａ～図１４Ｉを参照しつつ以下に説明する。まず、ＣＶＤ法等を用いて、例えば、単結晶シリコン基板等の素子基板５１上に、シリコン酸化膜等の下地絶縁膜５２を１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。続けて、ＣＶＤ法等を用いて、下地絶縁膜５２の上に、シリコン窒化膜等の対向電極下面保護膜５３を５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。また、ＣＶＤ法等を用いて、対向電極下面保護膜５３の上に、シリコン酸化膜等の側壁絶縁膜下地層２１を１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。そして側壁絶縁膜下地層２１の上に第１フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第１フォトレジスト膜を、第３対向電極基部１１３を埋め込む第１ダマシン用溝部のパターンを開口するように露光・現像して形成する。第１フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術を用いて側壁絶縁膜下地層２１を所望の深さまで選択エッチングして第１ダマシン用溝部を形成する。

　そして、第１ダマシン用溝部を埋め込むように、ＣＶＤ法等の膜形成方法によりＷ等の第１導電膜を形成した後、ＣＭＰ法等の膜研磨方法を用いて、対向電極下面保護膜５３の上面が露出するまで平坦化することにより、図１４Ａに示すように第１ダマシン用溝部の内部に第１導電膜を埋め込む。第１ダマシン用溝部の内部に埋め込まれた第１導電膜は、平坦な主面を有する平板状の第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３となる。図１４Ａでは図示を省略しているが他の位置に３分割された残りの１枚の対向電極基部１１１が、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３と同時に埋め込まれる。

　次に、ＣＶＤ法等を用いて、側壁絶縁膜下地層２１及び第３対向電極基部１１３の上にシリコン酸化膜等の対向側誘電体層３１を、図１４Ｂに示すように５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。そして対向側誘電体層３１の上に第２フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第２フォトレジスト膜を、第２ダマシン用溝部のパターンを開口するように露光・現像して形成する。第２フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術を用いて対向側誘電体層３１を所望の深さまで選択エッチングして、図１４Ｃに示したような第２ダマシン用溝部５９を形成する。

　そして、図１４Ｄに示すように第２ダマシン用溝部５９を埋め込むように、ＣＶＤ法等の膜形成方法によりＷ等の第２導電膜３２を形成する。第１導電膜と第２導電膜３２とは、同一の導電性材料であっても構わない。その後、ＣＭＰ法等の膜研磨方法を用いて、対向側誘電体層３１の上面が露出するまで平坦化し、更に図１４Ｅに示すようにエッチバックする。次に、ＣＶＤ法等を用いて、対向側誘電体層３１とは特定のエッチング液に対してエッチング選択比の異なる選択除去用膜３３を、図１４Ｆに示すように１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。対向側誘電体層３１がシリコン酸化膜の場合は、選択除去用膜３３としてシリコン窒化膜が採用できる。

　ＣＭＰ法等の膜研磨方法を用いて対向側誘電体層３１の表面が露出するまで平坦化することにより、図１４Ｇに示すように、第２ダマシン用溝部５９に埋め込まれたＷ膜の上面に選択除去用膜３３が埋め込まれる。次に、ＣＶＤ法等を用いて、対向側誘電体層３１及び選択除去用膜３３の上にシリコン酸化膜等の側壁絶縁膜２２を、２５０～９００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。そして側壁絶縁膜２２の上に第３フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第３フォトレジスト膜を、図１０に示したように周辺部に側壁絶縁膜２２を残すパターンを開口するように露光・現像して形成する。第３フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術を用いて側壁絶縁膜２２を対向側誘電体層３１の上面が露出するまで選択エッチングする。

　そして対向側誘電体層３１の上に第４フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３に対するコンタクトホールとなるパターンを形成するように第４フォトレジスト膜を露光・現像する。第４フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術を用いて対向側誘電体層３１を選択エッチングして、第２対向電極基部１１２と第３対向電極基部１１３の表面の一部を露出するコンタクトホールを形成する。

　次に、ドーピングＣＶＤ法等によりＤＯＰＯＳ膜等の誘電体膜を全面に厚さ２５０ｎｍ～１０００ｎｍで堆積する。そして誘電体膜の上に第５フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第５フォトレジスト膜を、対向側凸部のパターンを形成するように露光・現像して形成する。第５フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術を用いて誘電体膜を所望の深さまで選択エッチングして、図１４Ｈに示したような対向側凸部１３ａ_pを形成する。対向側凸部１３ａ_pは、対向側誘電体層３１に設けられたコンタクトホールを介して第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３に電気的に接続されることができる。図１４Ｈに示した対向側凸部１３ａ_pのパターンと同時に、紙面の奥等他の部分において、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p+1，……等他のパターンも形成され、対向側誘電体層３１に設けられたコンタクトホールを介して対応する第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３に電気的に接続される。

　そして、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p+1，……、対向側誘電体層３１及び側壁絶縁膜２２の上に第６フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第６フォトレジスト膜を、図１０及び図１１に示した腐食媒体流路１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂの上部の領域を選択的に開口する窓部を形成するマスクとする。第６フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術を用いて対向側誘電体層３１の一部に、選択除去用膜３３の上面のパターンが露出する窓部が形成されるまで選択エッチングする。更に、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p+1，……及び側壁絶縁膜２２の上に第７フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第７フォトレジスト膜を、図１０に示したカナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂの開口パターンを有するマスクとする。

　第７フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術を用いて側壁絶縁膜２２を選択除去用膜３３の上面が露出するまで選択エッチングする。次に熱リン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）溶液を用いて全面エッチすると、第２ダマシン用溝部５９に埋め込まれた選択除去用膜３３が選択的に除去され、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……のパターンの間に、第２ダマシン用溝部５９の内部に埋め込まれた第２導電膜３２の表面が露出する。第６フォトレジスト膜を用いたフォトリソグラフィー工程で多少のマスク合わせのずれがあっても、選択除去用膜３３による選択的除去工程を用いることにより、腐食媒体流路１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂの上部の所望の領域が選択的に開口できる。又、カナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂの底部に露出した選択除去用膜３３が選択的に除去される。

　続けて、ＣＶＤ法等を用いて、Ｗ等の犠牲エッチ適性を有する材料膜からなる犠牲膜１６を２０～２００ｎｍ程度の厚さで全面に堆積し、図６Ｄに示したのと同様に、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……のパターンの垂直側壁に沿ってステップカバレージする。図１４Ｉも対向側凸部の垂直側壁に沿って犠牲膜１６が堆積された態様を模式的に示している。犠牲膜１６の全面堆積により、周辺部の側壁絶縁膜２２に開口されたカナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂの井戸もプラグ状に埋められる。

　更に、ＣＶＤ法等を用いて、図６Ｄに示したのと同様に、シリコン窒化膜等の誘電体膜からなる振動側誘電体層５５を犠牲膜１６の上に５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。次に、ＣＶＤ法等を用いて、振動側誘電体層５５上に、振動側誘電体層５５の凹部を完全に埋め込むようにＷ膜等の第３導電膜を１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。続いて、第３導電膜の上を覆うように、第８フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、周辺部の対向側誘電体層３１の上面側の位置を選択的に露出するように露光・現像する。そして、第８フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術によって第３導電膜を選択エッチングすることにより、周辺部の対向側誘電体層３１の上面に位置する振動側誘電体層５５の上面を露出させる。第８フォトレジスト膜の除去後、この第３導電膜をエッチバックする。エッチバックにより、図１Ｅに示した構造と同様に、第１振動側凸部１２ａ₁及び第２振動側凸部１２ａ₂のパターンを形成する。

　エッチバックの後、ＣＶＤ法等を用いて、振動側誘電体層５５の上、並びに第１振動側凸部１２ａ₁と内周側の第２振動側凸部１２ａ₂の上に、Ｗ膜等の第４導電膜を１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。続いて、第４導電膜の上を覆うように、第９フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、周辺部の対向側誘電体層３１の上面側の位置を選択的に露出するように露光・現像する。そして、第９フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術によって第４導電膜を選択エッチングすることにより、周辺部の対向側誘電体層３１の上面に位置する振動側誘電体層５５の上面を露出させる。この結果、図１３に示すように、第１振動側凸部１２ａ₁の上端部及び第２振動側凸部１２ａ₂の上端部にそれぞれ接続された非振動時に平坦な主面を有する平板状の振動電極基部１２が形成される。

　次に、ＣＶＤ法等を用いて、振動側誘電体層５５上及び振動電極基部１２上に、シリコン酸化膜等の振動電極保護膜下地層を５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。振動電極保護膜下地層を覆うように、第１０フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、空洞形成用穴のパターンを、図１０に示すようにカナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂのパターンにマスク合わせして露光・現像する。そして、第１０フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術によって振動電極保護膜下地層、振動側誘電体層５５を貫通させる選択エッチングする。選択エッチングにより、カナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂにプラグ状に埋め込まれた犠牲膜１６の表面に到達する空洞形成用穴が図１０に示すように開口される。

　そして、過酸化水素溶液等の腐食媒体を空洞形成用穴からエッチング液として導入すると、図１０に示したカナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂを経由して、対応して３次元構造で下層に設けられた腐食媒体流路１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂのそれぞれの内部に腐食媒体が導入される。この結果、犠牲膜１６が腐食媒体（エッチング液）によってエッチング除去される。犠牲膜１６がエッチング除去されると、図１２及び図１３に示すように第３対向電極基部１１３、駆動側壁対向電極１３ａ₀及び第１対向側凸部１３ａ₁と振動電極基部１２，第１振動側凸部１２ａ₁及び第２振動側凸部１２ａ₂の間に振動空洞１８が形成される。

　エッチング媒体が過酸化水素溶液等の液体の場合には、犠牲膜１６の除去工程が終了すると、洗浄液を用いてエッチング媒体の洗浄工程に移る。洗浄工程が終了したら、ＩＰＡ蒸気乾燥等で洗浄液を乾燥させる。洗浄液の乾燥の際に、真空中での熱処理を併用して、対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……と第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３の間でのシリサイド化や合金化を進行させるようにしてもよい。洗浄液の乾燥が終了したら、減圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤや真空蒸着等の減圧下における膜堆積技術を用いて、振動電極保護膜下地層の上に、振動電極上面保護膜５６の残余の一部となる主保護層を１５０～１０００ｎｍ程度の厚さで全面に堆積する。減圧下において主保護層を振動電極保護膜下地層の上に堆積することにより、空洞形成用穴の入り口に栓が設けられ、振動空洞１８の真空封止がされる。例えば、振動空洞１８の内部を、約１ｋＰａ程度の減圧状態とした状態で、Ｈｅガスをキャリアガスの主成分とする減圧ＣＶＤで主保護層を堆積して、空洞形成用穴の入り口に栓をすることにより、振動空洞１８の内部が減圧状態になる。振動電極保護膜下地層と主保護層の複合膜で図１３に示す振動電極上面保護膜５６が構成され、第２実施形態に係る音響素子が完成する。

　＜第２実施形態の変形例＞
第２実施形態に係る音響素子の説明において、図３～図５に示したように、初期交差０％の音響素子の方が、初期交差５０％の音響素子に比べ、蓄積電気エネルギーが大きく、送信音響エネルギーも大きくなる。図６Ａ～６Ｈに示した第１実施形態に係る音響素子の製造方法では、製造工程終了の段階での構造は、初期交差が５０％以上になってしまう課題があった。以下の第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法では、製造工程終了の段階で初期交差０％とすることが可能な製造方法について、上述した図１４Ｇに示した第２ダマシン用溝部５９にＷ膜と選択除去用膜３３が埋め込まれた工程以降について説明する。

　即ち、図１５Ａは、図１４Ｇに示した工程の後、第４フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用いて、対向側誘電体層３１に３分割対向電極基部の一つである第１対向電極基部１１１の上面の一部を露出するコンタクトホール３１ｃが開口された状態を示す。図１５Ｂは、コンタクトホール３１ｃを介してＤＯＰＯＳ膜等の誘電体膜１３ｐが、第１対向電極基部１１１の上面の一部に電気的に接続されるようにして、対向側誘電体層３１の上に誘電体膜１３ｐが、全面に堆積された状態を示す。

　第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法では、図１５Ｃに示すように、誘電体膜１３ｐの上に、更にＣＶＤ法等の膜形成方法により、Ｗ等の犠牲エッチ適性を有する第１犠牲膜１６ａを、垂直嵩上高ｈ₁で全面に堆積する。そして、第１犠牲膜１６ａの上に第５フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術を用い、第５フォトレジスト膜を、対向側凸部（第２電極側凸部）のパターンを形成するように露光・現像する。第５フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等の指向性の高いドライエッチング技術を用いて、第１犠牲膜１６ａ及び誘電体膜１３ｐを対向側誘電体層３１の上面が露出するまでエッチングし、図１５Ｄに示すように、垂直側壁を有した対向側凸部１３ａ_p-2，１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……のパターンを形成する。第５フォトレジスト膜を用いた選択エッチングにおいては、周辺部の側壁絶縁膜の上の第１犠牲膜１６ａ及び誘電体膜１３ｐも除去される。

　そして、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p+1，……、対向側誘電体層３１及び側壁絶縁膜２２の上に第６フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術で第６フォトレジスト膜を、図１０及び図１１に示した腐食媒体流路１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂの上部を開口するマスクとする。第６フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ＲＩＥ等のドライエッチング技術を用いて対向側誘電体層３１を選択除去用膜３３の上面が露出する開口部が選択的に開孔されるまでエッチングする。更に、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p+1，……、対向側誘電体層３１及び側壁絶縁膜２２の上に第７フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、フォトリソグラフィー技術で第７フォトレジスト膜を、図１０に示したカナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂの開口パターンを有するマスクとする。第７フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ドライエッチング技術を用いて、選択除去用膜３３の上面が露出するまで側壁絶縁膜２２を選択エッチングし、側壁絶縁膜２２を貫通するカナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂの縦穴（井戸）が掘り込まれる。

　次に熱リン酸溶液を用いて全面エッチは、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……がなす凹部パターンの底の対向側誘電体層３１の一部に設けられた開口部に露出された選択除去用膜３３を選択的に除去する。そして、選択除去用膜３３が選択的に除去された結果、第２ダマシン用溝部５９の内部に埋め込まれた第２導電膜３２の表面が、複数の対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……がなす凹部パターンの底の一部に露出する。選択除去用膜３３の上面を露出させるフォトリソグラフィー工程で多少のマスク合わせのずれがあっても、選択除去用膜３３による選択的除去工程を用いることにより、腐食媒体流路１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂの上部の所望の領域が選択的に開口できる。又、カナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂの底部に露出した選択除去用膜３３が選択的に除去される。

　次に超高真空電子ビーム蒸着や分子線蒸着等の指向性の高い膜堆積技術を用い、図１５Ｅに示すように、対向側凸部１３ａ_p-2，１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……の垂直側壁に付着しないようにして、対向側凸部１３ａ_p-2と対向側凸部１３ａ_p-1の間の溝の底、対向側凸部１３ａ_p-1と対向側凸部１３ａ_pの間の溝の底、対向側凸部１３ａ_pと対向側凸部１３ａ_p+1の間の溝の底、……のそれぞれに、第２犠牲膜１６ｂを指向性垂直堆積する。第１犠牲膜１６ａと第２犠牲膜１６ｂは同一のエッチング液に対し、ほぼ同一のエッチング特性を有する材料膜である必要がある。図１５Ｅに示す高指向性垂直堆積技術においては、対向側凸部１３ａ_p-2，１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……の上端に庇（オーバーハング）が形成されると、断面図における溝の底の堆積形状が台形になる問題がある。庇の形成は堆積物への電荷蓄積が一つの要因であるので、第２対向電極基部１１２を接地して堆積物が帯電しないようにする。又、バックエッチを併用しながら、庇が形成されないようにする。側壁絶縁膜２２を貫通するカナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂの縦穴の内部にも第２犠牲膜１６ｂが堆積するが、カナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂの内部の堆積物の断面形状は台形でも構わない。

　図１５Ｅに示した高指向性垂直堆積技術を、庇除去プロセスを繰り返しながら実施し、図１５Ｆに示すように、対向側凸部１３ａ_p-2と対向側凸部１３ａ_p-1の間の溝の底、対向側凸部１３ａ_p-1と対向側凸部１３ａ_pの間の溝の底、対向側凸部１３ａ_pと対向側凸部１３ａ_p+1の間の溝の底、……に、第２犠牲膜１６ｂを、垂直嵩上高ｈ₂で指向性堆積する。対向側凸部１３ａ_p-2，１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……の上端にも、第２犠牲膜１６ｂが垂直嵩上高ｈ₂で堆積されるので、設計された垂直嵩上高ｈ₂まで到達したら、ＣＭＰ等の手法で、対向側凸部１３ａ_p-2，１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……の上端の堆積物を除去する。その後、減圧ＣＶＤ等のステップカバレージの良好な膜形成方法を用い、第３犠牲膜１６ｃを、図１５Ｇに示すようにギャップ厚Δ＝２０～１００ｎｍで全面に堆積する。

　ギャップ厚Δは、対向側凸部１３ａ_p-2，１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……と、これらにそれぞれ対向する振動側凸部（第１電極側凸部）１２ａ_q-2，１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……との間のギャップを決める寸法である。第１犠牲膜１６ａ、第２犠牲膜１６ｂ及び第３犠牲膜１６ｃは、堆積技術は異なっても、同一のエッチング液に対し、ほぼ同一のエッチング選択性を示す化学的特性を有する材料膜である必要がある。第３犠牲膜１６ｃの全面堆積により、周辺部の側壁絶縁膜２２に開口されたカナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂの井戸の上部もプラグ状に埋められる。

　更に、ＣＶＤ法等を用いて、図１５Ｇに示すようにシリコン窒化膜等の誘電体膜からなる振動側誘電体層５５を第３犠牲膜１６ｃの上に５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。引き続き、ＣＶＤ法等を用いて、振動側誘電体層５５上に、振動側誘電体層５５の凹部を完全に埋め込むようにＷ膜等の第３導電膜を１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。更に第３導電膜の上を覆うように、第８フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、周辺部の対向側誘電体層３１の上面側の位置を選択的に露出するように露光・現像する。そして、第８フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ドライエッチング技術によって第３導電膜を選択エッチングすることにより、周辺部の対向側誘電体層３１の上面に位置する振動側誘電体層５５の上面を露出させる。第８フォトレジスト膜の除去後、この第３導電膜をエッチバックする。

　エッチバックの後、ＣＶＤ法等を用いて、振動側誘電体層５５の上、並びに第３導電膜の上に、Ｗ膜等の第４導電膜を１００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。更に、第９フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ドライエッチング技術によって第４導電膜を選択エッチングすることにより、周辺部の対向側誘電体層３１の上面に位置する振動側誘電体層５５の上面を露出させる。この結果、図１５Ｉに示すような段差型振動電極１２ｐの構造が完成する。段差型振動電極１２ｐは、図１５Ｊに示すように、板状の振動電極基部（第１電極基部）１２と、この振動電極基部１２の下面にぶら下がった複数の振動側凸部１２ａ_q-2，１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……で構成されている。続いて、段差型対向電極１２ｐの上を覆うように、第１０フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、周辺部の対向側誘電体層３１の上面側の位置を選択的に露出するように露光・現像する。

　次に、ＣＶＤ法等を用いて、振動側誘電体層５５上及び振動電極基部１２上に、シリコン酸化膜等の振動電極保護膜下地層を５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。振動電極保護膜下地層を覆うように、第１０フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、空洞形成用穴のパターンを、図１０に示すようにカナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂのパターンにマスク合わせして露光・現像する。そして、第１０フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ドライエッチング技術によって振動電極保護膜下地層、振動側誘電体層５５を貫通させる選択エッチングする。選択エッチングにより、カナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂに埋め込まれた第３犠牲膜１６ｃの表面に到達する空洞形成用穴が図１０に示すように開口される。

　そして、過酸化水素溶液等の腐食媒体を空洞形成用穴からエッチング液として導入すると、図１０に示したカナル端部１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂを経由して、対応する腐食媒体流路１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂのそれぞれの内部に、腐食媒体が導入される。この結果、第１犠牲膜１６ａ、第２犠牲膜１６ｂ、第３犠牲膜１６ｃが腐食媒体（エッチング液）によってエッチング除去される。第１犠牲膜１６ａ、第２犠牲膜１６ｂ、第３犠牲膜１６ｃがエッチング除去されると、図１５Ｊに示すように第１対向電極基部１１１、対向側凸部１３ａ_p-2，１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……と振動電極基部１２，振動側凸部１２ａ_q-2，１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の間に振動空洞１８が形成される。この後の工程は既に説明したとおりであるので重複した説明を省略する。

　上記のような第２実施形態の変形例に係る音響素子の製造方法によれば、図１５Ｊに示すように、第１犠牲膜１６ａの垂直嵩上高ｈ₁、第２犠牲膜１６ｂの垂直嵩上高ｈ₂及び第３犠牲膜１６cのギャップ厚Δを調整することにより、製造工程終了の段階で初期交差０％とすることが可能となる。製造工程終了の段階での構造の初期交差の量を小さくすることにより、蓄積電気エネルギーを大きくし、送信音響エネルギーを大きくすることが可能になる。

　（第３実施形態）
　本発明の第３実施形態に係る音響素子集積回路は、第１実施形態で説明した図１の平面図と同様に、素子アレイ部に、正六角形の単位セルＸ_(i-1),(j+1)，Ｘ_i,(j+1)，Ｘ_(i+1),(j+1)，…,Ｘ_(i-1),j，Ｘ_i,j，Ｘ_(i+1),j，…, Ｘ_(i-1),(j-1)，Ｘ_i,(j-1)，Ｘ_(i+1),(j-1)，…等を、同一平面上（同一曲面上）において配列して二次元マトリクスを構成したレイアウトを基本としている。図１７Ａには例示的に段差型振動電極に着目した構造を示すように、第３実施形態に係る音響素子の段差型振動電極は、平面パターンが正六角形の空洞の内部に、多重同心六角環をなす複数の壁状の振動側凸部（第１電極側凸部）１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q-1，……が等間隔のギャップを有して一定ピッチで配列されている場合である（図１７Ａでは、振動側凸部１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q-1，……の符号の表示を省略している。）。しかし、例示であって、同一ギャップ、一定ピッチで多重同心六角環を構成することは、常には必須ではない。多重同心六角環のギャップやピッチを不均一にすることにより、第３実施形態に係る音響素子集積回路の周波数帯域を広げることが可能である。複数の振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q-1，……のそれぞれは、図１６の側壁絶縁膜２２の近傍の構造に着目した断面図に示した最外周の第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂の断面構造と同様に、振動方向に平行な垂直側壁を有している。

　図１７Ａに示すように、複数の振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……のそれぞれが３分割された第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７の下に懸架されて電気的に連結するように配列された構造である特徴が、図２Ｂ等に示した第１実施形態に係る音響素子が単一の振動電極基部１２に設けられていた構造とは異なる。なお、第３実施形態に係る音響素子では、３分割され電気的に同一電位で、平坦な主面を有する平板状の３枚の第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７と、この３枚の第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７の下面に懸架されて接続された複数の振動側凸部１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……の一体構造を「段差型振動電極」と呼ぶ。ただし３分割は単なる例示に過ぎず、２分割や４分割以上の他分割でも構わない。

　図１７Ａに示すように、複数の振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……のそれぞれの間のギャップに挟まれるように、別の多重同心六角環をなす複数の壁状の対向側凸部（第２電極側凸部）１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……が等間隔のギャップを有して一定ピッチで配列され、複数の振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……と断面構造における交差構造をなしている点では第１実施形態に係る音響素子の構造と同様である（図１７Ａは段差型振動電極に着目した模式図であるので、対向側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……図示を省略している。）。図１６の断面図には、最外周の対向側段差側壁部１４ａ₀と、その内周側の第１対向側凸部１４ａ₁を示しているが、他の対向側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_p-1，１４ａ_q，１４ａ_p+1，……のそれぞれの構造も、図１６の側壁絶縁膜２２の近傍の構造と同様に、振動方向に平行な垂直側壁を有している。

　第１実施形態に係る音響素子では、振動空洞を形成する際の腐食媒体導入する腐食媒体流路１５１，１５２，１５３が、複数の対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……と同一水平レベルに構成された、いわば平屋構造であった。これに対し、第３実施形態に係る音響素子では、図１６、図１７Ａ及び図１７Ｂに示したように腐食媒体を導入する３本の第１腐食媒体流路１７５ｂ、第２腐食媒体流路１７６ｂ及び第３腐食媒体流路１７７ｂが、第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７と同一水平レベルとなる、振動空洞１８の天井裏に構成された立体構造であることが、第１実施形態に係る音響素子とは異なる。３分割された３枚の第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７は、電気的に同一電位であり、それぞれ平坦な主面を有する平板状の形状を有している。

　３次元構造となるように３本の第１腐食媒体流路１７５ｂ、第２腐食媒体流路１７６ｂ及び第３腐食媒体流路１７７ｂを振動空洞１８の上の天井裏に構成することにより、第１腐食媒体流路１７５ｂ、第２腐食媒体流路１７６ｂ及び第３腐食媒体流路１７７ｂの本数を４本以上に増やし、流体のコンダクタンスを増大させることが可能である。又、緻密な蜘蛛の巣状に配列した場合においても、複数の振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……と対向側凸部１４ａ_p-1，１４ａ_p，１４ａ_p+1，……との間の多重６角環同士の対向長の減少を避けることができる。即ち、空洞幅１２０μｍの中に、ピッチ４００ｎｍで振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……及び対向側凸部１４ａ_p-1，１４ａ_p，１４ａ_p+1，……が配列される微細構造であっても、天井裏に構成する第１腐食媒体流路１７５ｂ、第２腐食媒体流路１７６ｂ及び第３腐食媒体流路１７７ｂの本数と流体経路の断面積を増やすことにより、蛇腹状の振動空洞を効率良く形成し、且つ対向長の減少を避けることができる。

　図２Ｅや図６Ｃに示した第１実施形態に係る音響素子では、振動側誘電体層５５が振動電極基部１２の表面及び振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_p+1，……の表面を被覆していた。これに対し、第３実施形態に係る音響素子では、図１６及び図１７Ｂに示したように、振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……を不純物添加半導体等の低比抵抗誘電体で構成し、振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……の表面を振動空洞１８の内部に露出させている点も、図２Ｅ等に示した構造とは異なる特徴である。なお、第３実施形態に係る音響素子は、導電体の凸部を有する構造を例示するものであるが、より一般的には、振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……等は、第６実施形態で説明するように、比抵抗ρ ≒ ∞の絶縁体としての誘電体で構わない。

　図１６には法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2及び非法線方向コンデンサC_udhのシンボルマークの図示を省略しているが、図２Ｅと同様に、対向側段差側壁部１１ａ₀の表面及び第１対向側凸部１１ａ₁の表面、並びに第１振動側凸部１４ａ₁の表面及び第２振動側凸部１４ａ₂の表面に、ガウスの法則により振動空洞１８の電気力線の起点及び終点となる真電荷が誘導されて法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2及び非法線方向コンデンサC_udhが構成される。法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2は、第1電極基部（振動電極基部）１２と第２電極基部（対向電極基部）１１の主面の法線方向に電気力線が延びていることを意味しておいる。図１６では、非法線方向コンデンサC_udhは、第1及び第２電極基部の主面の法線方向に伸びる電気力線に直交する方向に電気力線が延びている。

　即ち、本発明では,対向した電位の異なる領域の表面にガウスの法則により正電荷及び負の真電荷が誘導される部分が「電極」と定義されるのは既に述べたとおりである。よって、第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７にそれぞれ電気的に接続された同一電位の凸部をなす低比抵抗誘電体の表面は、ガウスの法則により真電荷が誘導されるので、「振動側凸部」は電極の一部として機能する部材に相当する。図示を省略しているが、対向側凸部１１ａ_p-2，１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……は金属で構成されている。振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……を固体の誘電体で構成し、対向側凸部１１ａ_p-2，１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……を金属で構成した場合において、振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……の長さを対向側凸部１１ａ_p-2，１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……より長く設定しておくことにより、振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……と対向側凸部１１ａ_p-2，１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……との金属電極同士の短絡を防止できる。

　対向電極基部（第２電極基部）１１の表面は対向側誘電体層５４で被覆されているが、仮に対向側誘電体層５４が破壊されたとしても、誘電体と金属との間には大きな接触抵抗が存在し、誘電体も抵抗を有している。このため、固体の誘電体で構成した振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……がストッパとして機能することができる。なお、第１及び第２実施形態で説明した構成と同様に、振動電極側の中心に絶縁体の振動電極側凸部を設け、対向電極側の中心に絶縁体の対向電極側凸部を設け、対向電極側凸部の先端と振動電極側凸部の先端を、互いに衝突させストッパとして作用させてもよい。この場合、対向電極側凸部と振動電極側凸部の少なくとも、どちらから一方を絶縁体で構成すればストッパとして機能できる。又、振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……を固体の誘電体で構成し、対向側凸部１１ａ_p-2，１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……を金属で構成した場合において、撓みの大きな振動空洞の中心近傍の振動側凸部の長さのみを、局所的に対向側凸部より長く設定してもストッパとして機能させることができる。

　図１６は振動空洞の周辺部側の構造に着目した第３実施形態に係る音響素子の断面構造を示す。即ち、側壁構造となる最外周の対向側段差側壁部１１ａ₀と第１対向側凸部１１ａ₁が構成する凹部の間に、最外周の第１振動側凸部１４ａ₁が挿入され、第１対向側凸部１１ａ₁の内周側の凹部に第２振動側凸部１４ａ₂が挿入されて法線方向コンデンサ容量Ｃ_udv1，C_udv2及び非法線方向コンデンサ容量C_udhが増大していることを示している（Ｃ_udv1，C_udv2及び量C_udhの表示は図２Ｅ参照。）。図１６に例示するように、対向側段差側壁部１１ａ₀の振動空洞１８に露出している箇所の表面及び第１対向側凸部１１ａ₁の表面、並びに対向側段差側壁部１１ａ₀と第１対向側凸部１１ａ₁が配置されていない箇所の対向電極基部１１の上面は、シリコン窒化膜等の誘電体膜からなる対向側誘電体層５４で被覆されている。

　一方、固体の誘電体で構成された第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂の表面は露出しているが、第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂が配置されていない箇所の第３振動電極基部１８７の下面は、シリコン窒化膜等の誘電体膜からなる振動側誘電体層５５により覆われている。対向側誘電体層５４及び振動側誘電体層５５は、冒頭の基本概念の説明の後段で述べた種々の高誘電体、強誘電体、常誘電体等が使用可能である。第３振動電極基部１８７上には、例えば、シリコン酸化膜等の振動電極上面保護膜５６が配置されている。側壁絶縁膜下地層２１は、対向電極基部１１を埋め込むような態様で下地絶縁膜５２の上面に堆積され、側壁絶縁膜２２は対向電極基部１１の端部の上面を含んで側壁絶縁膜下地層２１の上に堆積されている。図１６は第３振動電極基部１８７に着目した図であるが、図１６で図示されていない領域においても、図１７Ａ、図１７Ｂから分かるように、第１振動電極基部１８５及び第２振動電極基部１８６下面は、振動側誘電体層５５で被覆されている。

　図１７Ｂは第２腐食媒体流路１７６ｂに直交する方向（図１７ＡのＸVIIＢ－ＸVIIＢ方向）に沿った部分断面図に対応する。即ち図１７Ｂは、第ｑ振動側凸部１４ａ_qに着目した断面図に対応する。図１７Ａにおいて、第ｑ振動側凸部１４ａ_qの六角環を、平面図の図示を省略している第ｑ対向側凸部１１ａ_ｑが同心六角環として囲んでいる。図１７Ｂの断面図では、紙面の下側に第ｑ振動側凸部１４ａ_qを囲む第ｑ対向側凸部１１ａ_ｑが示されている。紙面から外れるが、第ｑ対向側凸部１１ａ_ｑの更に下側には、図１６に示したように、素子基板５１、下地絶縁膜５２及び対向電極下面保護膜５３が堆積された３層構造が設けられている。図１６では、第ｑ対向側凸部１１ａ₀及び第１対向側凸部１４ａ₁の上面を、対向側誘電体層５４で被覆する構造が示されているが、図１７Ｂでは、紙面の下側の両側に分割して表示された第ｑ対向側凸部１１ａ_ｑの上面が、対向側誘電体層５４で被覆されている。両側に分割して表示された２つの第ｑ対向側凸部１１ａ_ｑは、図１７Ｂの紙面の手前側で連結した一体構造である。

　振動空洞１８に収納された第ｑ振動側凸部１４ａ_qの上には、３本の媒体流路のうちの１本である第２腐食媒体流路１７６ｂが構成されている。この第２腐食媒体流路１７６ｂと同一水平レベルにおいて、第２腐食媒体流路１７６ｂの両側に３分割された振動電極基部の内の第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７が離間して示されている。そして、図１７Ａの平面図から分かるように、第２振動電極基部１８６と第３振動電極基部１８７の間において、第２腐食媒体流路１７６ｂが図１７Ｂの紙面に垂直方向に流れている。分離形成された第２振動電極基部１８６と第３振動電極基部１８７の下面を振動側誘電体層５５が被覆している。図１７Ａから推定できるように、第ｑ振動側凸部１４ａ_qは、図１７Ｂの紙面の奥において、両側の第２振動電極基部１８６と第３振動電極基部１８７の下面に架橋されている。第ｑ振動側凸部１４ａ_qは、第２振動電極基部１８６と第３振動電極基部１８７の下面を覆う振動側誘電体層５５に設けられたコンタクトホールを介して、第２振動電極基部１８６と第３振動電極基部１８７の下面と電気的に接続されている。したがって、第ｑ振動側凸部１４ａ_q、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７によって、段差型振動電極の一部を構成する部分構造（１４ａ_q，１８６，１８７）が構成されている。

　＝第３実施形態に係る音響素子の製造方法＝
図１８Ａは第１実施形態に係る音響素子の製造方法の説明において図６Ｄに示した工程の段階、即ち、対向側誘電体層５４の上に犠牲膜１６が２０～１００ｎｍ程度の厚さ全面に堆積された状態を示す。図１８Ａに示すように、対向側誘電体層５４及び犠牲膜１６は、対向側凸部１１ａ_p等のパターンが構成する凹凸の形状に沿って形成され、両側の対向側凸部１１ａ_pのパターンに挟まれて凹部が構成される。第１実施形態に係る音響素子の製造方法と同様にその後、第５フォトレジスト膜を用いたフォトリソグラフィー工程及びドライエッチング技術によって、周辺部の側壁絶縁膜２２の上面に位置する対向側誘電体層５４の上面を露出させた後、ドーピングＣＶＤ法等を用いて、図１８Ｂに示すように、ＤＯＰＯＳ膜等の誘電体膜１９を、犠牲膜１６及び対向側誘電体層５４の上に２５０ｎｍ～１０００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。図１８Ｂに示すように、対向側誘電体層５４，犠牲膜１６及び誘電体膜１９は、対向側凸部１１ａ_p等のパターンが構成する凹凸の形状に沿って中央部が凹んだ形状で形成され、両側の対向側凸部１１ａ_pのパターンに挟まれた凹部に誘電体膜１９が埋め込まれる。

　その後、ＣＭＰ等の手法により、犠牲膜１６の表面が露出するまで平坦化すると、犠牲膜１６が構成する凹部の中に、誘電体膜１９が埋め込まれ振動側凸部１４ａ_qのパターンが切り出される。図示を省略しているが、他の振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q+1，……等のパターンも同様に形成される。次に、ＣＶＤ法等を用いて、図１８Ｃに示すように、振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……のパターンを覆うように、シリコン窒化膜等の等の振動側誘電体層５５を、５０ｎｍ程度の厚さで犠牲膜１６の上に全面に形成する。図１８Ｃに示す工程断面図の段階は、第１実施形態に係る音響素子の製造方法で説明した図６Ｄに示した断面図の状態に対応する。

　続いて、振動側誘電体層５５の上を覆うように、第６フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、腐食媒体流路とコンタクトホールを形成するパターンを露光・現像する。そして、第６フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ドライエッチング技術によって振動側誘電体層５５を選択エッチングすることにより、図１８Ｄに示すように、振動側凸部１４ａ_qの上面の一部を選択的に露出させる。図１８Ｄでは図示されない他の振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q+1，……の上面についても、同様に上面の一部が選択的に露出される。図１８Ｄでは示されていないが、紙面の奥の方で振動側凸部１４ａ_qの上面に位置する振動側誘電体層５５に、コンタクトホールが開孔される。第６フォトレジスト膜の除去後、図１８Ｅに示すように、Ｗ膜等の第３導電膜１９１を１００～１０００ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。図１８Ｄでは示されていないが、紙面の奥の方で振動側誘電体層５５に開孔されたコンタクトホールを介して、第３導電膜１９１が振動側凸部１４ａ_qの上面に電気的に接続される。

　続いて、第３導電膜１９１の上を覆うように、第７フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、図１７Ａに示したように３つの第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７と、これらに挾まれた３本の第１腐食媒体流路１７５ｂ、第２腐食媒体流路１７６ｂ及び第３腐食媒体流路１７７ｂのパターンに、第３導電膜１９１を分離するように露光・現像する。そして、第７フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ドライエッチング技術によって第３導電膜１９１を選択エッチングすることにより、図１８Ｆに示すように、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７と、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７の間に挾まれた第２腐食媒体流路形成パターン１９２に分離する。

　次に、ＣＶＤ法等を用いて、図１８Ｇに示すように、誘電体膜１９上及び第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７上に、シリコン酸化膜等の振動電極保護膜下地層を５０ｎｍ程度の厚さで全面に形成する。振動電極保護膜下地層は、その後の工程で複合膜として、振動電極上面保護膜５６を構成する絶縁膜である。振動電極保護膜下地層を覆うように、第８フォトレジスト膜を全面にスピン塗布し、空洞形成用穴のパターンをマスク合わせして露光・現像する。そして、第８フォトレジスト膜のパターンをエッチングマスクとして用い、ドライエッチング技術によって振動電極保護膜下地層を開孔して第２腐食媒体流路形成パターン１９２の上面の一部を露出させ、空洞形成用穴を開口する。

　そして、過酸化水素溶液等の腐食媒体を空洞形成用穴からエッチング液として導入すると、第２腐食媒体流路形成パターン１９２がエッチング除去され、第２腐食媒体流路１７６ｂが形成される。図１８Ｇの紙面の奥の方では、同様に第１腐食媒体流路１７５ｂ及び第３腐食媒体流路１７７ｂが形成される。第２腐食媒体流路１７６ｂが形成されると、第２腐食媒体流路１７６ｂを経由して犠牲膜１６がエッチング除去され、図１７Ｂに示すように振動空洞１８が形成される。

　エッチング媒体が液体の場合には、犠牲膜１６の除去工程が終了すると、洗浄液を用いてエッチング媒体洗浄の工程に移る。エッチング媒体洗浄の工程が終了したら、洗浄液の気化をする。洗浄液の気化の後、ＣＶＤ法等を用いて振動電極保護膜下地層の上に、振動電極上面保護膜５６の残余の一部となる主保護層を１５０～１０００ｎｍ程度の厚さで全面に堆積する。減圧下において主保護層を振動電極保護膜下地層の上に堆積することにより、空洞形成用穴の入り口に栓が設けられ、振動空洞１８の真空封止がされる。振動電極保護膜下地層と主保護層の複合膜で図１８Ｈに示す振動電極上面保護膜５６が構成され、図１７Ｂの断面構造で例示したような、第３実施形態に係る音響素子が完成する。

（第４実施形態）
　冒頭で説明したとおり、本発明の第４実施形態は対向側凸部及び振動側凸部が導電体である場合について主に説明をする。図１９は振動空洞の周辺部側の構造に着目した第４実施形態に係る音響素子の断面構造を示す。即ち、図２Ｅ，図１３及び図１６等と同様に、素子基板５１上に下地絶縁膜５２が堆積され、更に下地絶縁膜５２の上に、対向電極下面保護膜５３が堆積された３層構造を基礎としている。第４実施形態に係る音響素子の側壁構造となる最外周の対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁は、ＤＯＰＯＳ膜のような低比抵抗誘電体で構成されている。そして、対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁が構成する凹部の間に、最外周の第１振動側凸部１４ａ₁が挿入され、第１対向側凸部１３ａ₁の内周側の凹部に第２振動側凸部１４ａ₂が挿入されているが、第１振動側凸部１４ａ₁と第２振動側凸部１４ａ₂もＤＯＰＯＳ膜のような低比抵抗誘電体で構成されている。

　図１９には法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2及び非法線方向コンデンサC_udhのシンボルマークの図示を省略しているが、図２Ｅと同様に、対向側段差側壁部１３ａ₀の表面及び第１対向側凸部１３ａ₁の表面、並びに第１振動側凸部１４ａ₁の表面及び第２振動側凸部１４ａ₂の表面に、ガウスの法則により振動空洞１８の電気力線の起点及び終点となる真電荷が誘導されて法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2及び非法線方向コンデンサC_udhが構成される。法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2は、第1電極基部（振動電極基部）１２と第２電極基部（対向電極基部）１１の主面の法線方向に電気力線が延びていることを意味している。図１９では、非法線方向コンデンサC_udhは、第1及び第２電極基部の主面の法線方向に伸びる電気力線に直交する方向に電気力線が延びている。

　図１９に例示するように、対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁の表面は露出しているが、対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁が配置されていない箇所の対向電極基部１１の上面は、シリコン酸化膜等の対向側誘電体層５４で被覆されている。又、固体の誘電体で構成された第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂の表面は露出しているが、第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂が配置されていない箇所の振動電極基部１２の下面は、シリコン窒化膜等の誘電体膜からなる振動側誘電体層５５により覆われている。振動電極基部１２上には、シリコン酸化膜等の振動電極上面保護膜５６が配置されている。空洞の側壁部は、シリコン酸化膜等の側壁絶縁膜下地層２１と、この側壁絶縁膜下地層２１の上に堆積されたシリコン酸化膜等の側壁絶縁膜２２の複合構造である。

　既に述べたとおり、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……及び対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……を金属で構成する場合は、金属電極同士の短絡の恐れがあるので、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の表面を振動側誘電体層５５で被覆し、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，…………の表面を対向側誘電体層５４で被覆する必要があった。図１９に示すように、対向側段差側壁部１３ａ₀、第１対向側凸部１３ａ₁、第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂を固体の低比抵抗誘電体で構成する場合は、低比抵抗誘電体の表面を振動空洞１８に露出させることが可能である。

　第１及び第２実施形態の説明においては、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……や対向側凸部１３ａ_p-1，１３ａ_p，１３ａ_p+1，……が比抵抗ρ≦３Ω・ｃｍ程度の誘電体を導電体として用いる場合を説明した。又、第１及び第３実施形態の説明においては、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……や振動側凸部１４ａ_q-2，１４ａ_q-1，１４ａ_q，１４ａ_q+1，……が比抵抗ρ≦３Ω・ｃｍ程度の誘電体を導電体として用いる場合を説明した。第４実施形態に係る音響素子は、対向側段差側壁部１３ａ₀、第１対向側凸部１３ａ₁、第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂のすべてが、比抵抗ρ≦３Ω・ｃｍ程度の誘電体を導電体として用いる場合の例示である。

　即ち、第４実施形態に係る音響素子を、第１電極基部と、この第１電極基部に設けられ、振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角の平面からなる第１段差側壁を有する誘電体からなる凸部と、第１電極基部にコンデンサを構成するように対向し、第１段差側壁と同一傾斜角で傾斜した平面からなる第２段差側壁を有する導電体からなる凸部と、この導電体からなる凸部を配置し、第１電極基部に対向する第２電極基部を主要な構成要素とすることができる。第１電極基部は上述した振動電極基部１２や第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７であってもよく、逆に対向電極基部１１や第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３であってもよい。

　第４実施形態に係る音響素子において、第１電極基部が、振動電極基部１２や第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７の場合は、第２電極基部が、対向電極基部１１や第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３となる。逆に第１電極基部が、対向電極基部１１や第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３の場合は、第２電極基部が振動電極基部１２や第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７となる。そして、第１電極基部と第２電極基部の間に印加する電圧によって、第１電極基部又は第２電極基部が、振動方向に振動する。

　更に図１に例示したように、容量型の音響素子をそれぞれ単位数で分配した複数個のセルを、同一曲面上において２次元に配列した音響素子集積回路に上述したであっても、凸部を比抵抗ρ≦３Ω・ｃｍ程度の誘電体で構成された送信用セルを、特定の単位数で分配することが可能である。複数個の送信用セルのそれぞれは、第１電極基部と、この第１電極基部に設けられ、振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角の平面からなる第１段差側壁を有する比抵抗ρ≦３Ω・ｃｍ程度の誘電体からなる凸部と、第１電極基部にコンデンサを構成するように対向し、第１段差側壁と同一傾斜角で傾斜した平面からなる第２段差側壁を有する比抵抗ρ≦３Ω・ｃｍ程度の誘電体からなる凸部と、この誘電体からなる凸部を配置し、第１電極基部に対向する第２電極基部を備える。第４実施形態に係る音響素子集積回路の送信用セルのそれぞれにおいて、第１電極基部と第２電極基部の間に印加する電圧によって、第１電極基部又は第２電極基部が、振動方向に振動する。

（第５実施形態）
　本発明の基本概念で説明したとおり、振動側凸部（第１電極側凸部）及び対向側凸部（第２電極側凸部）は、比抵抗ρの低い導電体であっても、ほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）であっても構わない。このため、冒頭で説明したとおり、本発明の第１～第４実施形態は対向側凸部及び振動側凸部が導電体である場合について主に説明をしたが、本発明の第５実施形態は対向側凸部及び振動側凸部がほぼ完全な絶縁体である場合を主に、例示的に説明する。図３～図５のシミュレーションの対象としたように、振動側凸部及び対向側凸部は、低比抵抗ρ ≒ ∞のほぼ完全な絶縁体で構成することもできる。

　図１９は振動空洞の周辺部側の構造に着目した第４実施形態に係る音響素子で参照した断面構造であるが、対向側凸部及び振動側凸部がほぼ完全な絶縁体である第５実施形態に係る音響素子でも、対向側凸部及び振動側凸部の材料が異なるだけであるので、共通に参照して説明する。なお、第５実施形態に係る音響素子は、図２Ｅに例示した構造において、対向側誘電体層５４及び振動側誘電体層５５の側壁部に位置する部分の厚さを厚くし、振動側凸部及び対向側凸部の幅（図２２（ａ）に定義した凸部の幅x₀参照。）を極限まで狭くした構造にも対比できる。即ち、図２Ｅ，図１３及び図１６等の導電体の凸部を有する構造の場合と同様に、第５実施形態に係る音響素子は、図１９に示すように、素子基板５１上に下地絶縁膜５２が堆積され、更に下地絶縁膜５２の上に、対向電極下面保護膜５３が堆積された３層構造を基礎としている。しかしながら、第５実施形態に係る音響素子の側壁構造となる最外周の対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁は、低比抵抗ρ ≒ ∞のほぼ完全な絶縁体で構成されている点が、第４実施形態に係る音響素子とは異なる。そして、対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁が構成する凹部の間に、最外周の第１振動側凸部１４ａ₁が挿入され、第１対向側凸部１３ａ₁の内周側の凹部に第２振動側凸部１４ａ₂が挿入されているが、第１振動側凸部１４ａ₁と第２振動側凸部１４ａ₂も低比抵抗ρ ≒ ∞のほぼ完全な絶縁体で構成されている。

　図１９には法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2のシンボルマークの図示を省略しているが、図２Ｅと同様に、対向側段差側壁部１３ａ₀の表面及び第１対向側凸部１３ａ₁の表面、並びに第１振動側凸部１４ａ₁の表面及び第２振動側凸部１４ａ₂の表面に、ガウスの法則により振動空洞１８の電気力線の起点及び終点となる真電荷が誘導されて法線方向コンデンサＣ_udv1，C_udv2が構成される。対向側段差側壁部１３ａ₀、第１対向側凸部１３ａ₁、第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂の比誘電率をε_１とし、振動空洞１８の比誘電率をε₂とすると、基本概念で説明したとおり、ε₂≪ε_１であれば、対向側段差側壁部１３ａ₀、第１対向側凸部１３ａ₁、第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂の内部で電界がε_１/ε₂のだけ弱められ、等電位線の分布プロファイルが歪む。

　ε₂≪ε_１で且つ、対向側段差側壁部１３ａ₀と第１振動側凸部１４ａ₁の間、第１対向側凸部１３ａ₁と第１振動側凸部１４ａ₁の間、あるいは第１対向側凸部１３ａ₁と第２振動側凸部１４ａ₂の間のギャップが狭い場合は、等電位線の分布プロファイルが歪んだ結果、比誘電率ε₂のギャップにおける等電位線の傾きは垂直方向に近い急な傾斜のプロファイルになる。電束は等電位線の法線方向になるので、対向側段差側壁部１３ａ₀と第１振動側凸部１４ａ₁の間、第１対向側凸部１３ａ₁と第１振動側凸部１４ａ₁の間、あるいは第１対向側凸部１３ａ₁と第２振動側凸部１４ａ₂の間に、水平方向に近い方向に向かって傾斜した電束及び電気力線が発生し、電束及び電気力線が曲がる。即ち、対向側段差側壁部１３ａ₀と第１振動側凸部１４ａ₁の間、第１対向側凸部１３ａ₁と第１振動側凸部１４ａ₁の間、あるいは第１対向側凸部１３ａ₁と第２振動側凸部１４ａ₂の間に発生する、斜めに傾斜した電気力線を含むように、対向側段差側壁部１３ａ₀及び第１対向側凸部１３ａ₁を透過し、振動空洞に出て、第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂の内部に至る経路で、電気力線が曲がる。即ち、第５実施形態に係る電力素子では、振動空洞の内部で、第1電極基部及び第２電極基部の主面の法線方向に対して曲がった電気力線に依拠した非法線方向コンデンサが形成される。第５実施形態に係る電力素子で形成される非法線方向コンデンサが備える電気力線の傾きの一部は、ほぼ図２Ｅに示した導電体の場合の非法線方向コンデンサの電気力線の傾きに近い事情になる。したがって、図３～図５を用いて説明したように、ほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）の場合であっても、非法線方向コンデンサを含む振動空洞内の静電エネルギーを増大させて、引力を増大させることができるので、第１～第４実施形態に係る導電体の凸部を用いた音響素子と同様に送信音圧の増大をすることが可能である。

　図１９に例示するように、対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁の表面は露出しているが、対向側段差側壁部１３ａ₀と第１対向側凸部１３ａ₁が配置されていない箇所の対向電極基部（第２電極基部）１１の上面は、シリコン酸化膜等の対向側誘電体層５４で被覆されている。又、固体の誘電体で構成された第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂の表面は露出しているが、第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂が配置されていない箇所の振動電極基部（第１電極基部）１２の下面は、シリコン窒化膜等の誘電体膜からなる振動側誘電体層５５により覆われている。振動電極基部１２上には、シリコン酸化膜等の振動電極上面保護膜５６が配置されている。空洞の側壁部は、シリコン酸化膜等の側壁絶縁膜下地層２１と、この側壁絶縁膜下地層２１の上に堆積されたシリコン酸化膜等の側壁絶縁膜２２の複合構造である。なお、第５実施形態に係る音響素子において振動電極基部１２を「第1電極基部１２」と称し、対向電極基部１１を「第２電極基部１１」と称し、振動側凸部を「第1電極側凸部」、対向側凸部を「第２電極側凸部」と称しているが、説明の便宜上の単なる選択に過ぎない。第５実施形態に係る音響素子で定義した振動電極基部を「第２電極基部」と称し、対向電極基部を「第１電極基部」と称し、振動側凸部を「第２電極側凸部」、対向側凸部を「第１電極側凸部」と称する名称の選択も可能である。

　第１～第４実施形態で説明したとおり、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……及び対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……を金属で構成する場合は、金属電極同士の短絡の恐れがあるので、振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……の表面を振動側誘電体層５５で被覆し、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，…………の表面を対向側誘電体層５４で被覆する必要があった。図１９に示すように、対向側段差側壁部１３ａ₀、第１対向側凸部１３ａ₁、第１振動側凸部１４ａ₁及び第２振動側凸部１４ａ₂を固体の誘電体で構成する場合は、固体の誘電体の表面を振動空洞１８に露出させることが可能である。

　更に図１に例示したように、容量型の音響素子をそれぞれ単位数で分配した複数個のセルを、同一曲面上において２次元に配列した音響素子集積回路であっても、凸部を構成する誘電体が、ほぼほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）で構成された送信用セルを、特定の単位数で分配することが可能である。複数個の送信用セルのそれぞれは、振動電極基部と、この振動電極基部に設けられ、振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角の平面からなる第１段差側壁を有する誘電体からなる振動側凸部と、振動電極基部にコンデンサを構成するように対向し、第１段差側壁と同一傾斜角で傾斜した平面からなる第２段差側壁を有する誘電体からなる対向側凸部と、この対向側凸部を配置し、振動電極基部に対向する対向電極基部を備える。

　ここで第１段差側壁を有する誘電体からなる振動側凸部、及び第２段差側壁を有する誘電体からなる対向側凸部は、それぞれほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）であっても構わない。第５実施形態に係る音響素子集積回路の送信用セルのそれぞれにおいて、第１電極基部と第２電極基部の間に印加する電圧によって、第１電極基部又は第２電極基部が、振動方向に振動する。

（第６実施形態）
　本発明の第６実施形態に係る音響素子の例示的説明では、対向側凸部及び振動側凸部のいずれかが、ほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）、若しくは完全な絶縁体に等価な状況となる場合について主に述べる。即ち構造としては図１３に示した対向側凸部又は図１６に示した振動側凸部がほぼ完全な絶縁体に置き換わった場合、若しくは図１３に示した対向側凸部又は図１６に示した振動側凸部が、完全な絶縁体に等価な状況となる電気的接続の場合について主に述べる。図１６に示した振動側凸部が完全な絶縁体に置き換わった場合は冒頭で説明した図２３の構造に対応する。

　例えば、図１３に示した構造では、低比抵抗誘電体からなる対向側凸部がコンタクトホールを介して分割電極の一つである第３対向電極基部１１３に電気的に接続されていた（図１６の紙面の外若しくは裏側で、他の分割電極である第１対向電極基部１１１及び第２対向電極基部１１２にも六角環構造の振動側凸部が共通に接続されていることを想定している）。これに対し、「完全な絶縁体に等価な状況」とは、対向側凸部を電気的に接続するコンタクトホールがない状況、即ち低比抵抗誘電体が浮遊状態である場合等を意味する。同様に、図１６に示した構造では、低比抵抗誘電体からなる振動側凸部がコンタクトホールを介して分割電極の一つである第１振動電極基部１８５に電気的に接続されていたが、振動側凸部を電気的に接続するコンタクトホールがなく、低比抵抗誘電体が浮遊状態である場合等を意味する（図１６の紙面の外若しくは裏側で、他の分割電極である第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７にも、六角環構造の振動側凸部が共通に接続されていることを想定している）。即ち、低比抵抗誘電体であっても、電気的に浮遊状態であれば絶縁体と等価な振る舞いを示す。又、低比抵抗誘電体の場合は、内部に電界が生じないか極めて小さいので、実効的にこの分距離が狭くなったことと等価になる。但し、絶縁体と等価な振る舞いを示すためには、対向側凸部や振動側凸部となる誘電体の比抵抗ρは１ｋΩ・ｃｍ以上の比較的高い比抵抗である方が、誘電分極しやすいので、より望ましい。

　第６実施形態に係る音響素子は、第１電極基部と、この第１電極基部に設けられ、振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角の平面からなる第１段差側壁を有する誘電体からなる第１電極側凸部と、第１電極基部にコンデンサを構成するように対向し、第１段差側壁と同一傾斜角で傾斜した平面からなる第２段差側壁を有する導電体からなる第２電極側凸部と、この導電体からなる第２電極側凸部を配置し、第１電極基部に対向する第２電極基部を主要な構成要素とすることができる。即ち、第１電極側凸部となる振動側凸部又は対向側凸部のいずれか一方が低比抵抗ρ ≒ ∞のほぼ完全な絶縁体で、対峙する第２電極側凸部が導電体からなる構造の場合を対象とする。

　図２３に示すように、振動側凸部１２ｃ_ijが絶縁体の凸部として形成されている場合には、段差型対向電極１ａの凸部（対向側凸部）の側壁から振動側凸部１２ｃ_ijの内部に電束が通り、振動電極基部１２に到達する。図２３はε_１≒ε₂の場合であるが、対向側凸部の側壁から振動側凸部１２ｃ_ijを介して振動電極基部１２に到達する電束が認められる。ε₂≪ε_１の場合は、振動側凸部１２ｃ_ijの内部での等電位線が縦方向に引き延ばされて、等電位線の分布プロファイルが歪む。等電位線の分布プロファイルが歪むことにより、対向側凸部の側壁から振動側凸部１２ｃ_ijを介して振動電極基部１２に到達する電束が増え、比誘電率ε₂のギャップ間に存在する電束の傾きが水平に近くなる。即ち、対向側凸部の側壁と振動側凸部１２ｃ_ijの側壁の間に斜め方向の電気力線が発生する。

　図２３に示した振動電極基部１２と対向側凸部の頂部との間の法線方向コンデンサＣ_udv1と、段差型対向電極１ａの凹部と振動電極基部１２の間に挿入された絶縁体である振動側凸部１２ｃ_ijを介した法線方向コンデンサＣ_udv2の他に、法線方向に対して斜め方向に傾斜した電気力線に少なくとも一部が依拠した非法線方向コンデンサが構成される。図２３と同様に、図１３に示した対向側凸部が完全な絶縁体に置き換わった場合では、対向電極基部と振動側凸部の頂部との間の法線方向コンデンサと、段差型振動電極の凹部と対向電極基部の間に挿入された絶縁体である対向側凸部を介した法線方向コンデンサの他に、対向側凸部の側壁と振動側凸部の側壁の間に発生する斜め方向の電気力線に少なくとも一部が依拠した非法線方向コンデンサが構成され、静電エネルギーが増大する。静電エネルギーが増大すると振動電極基部と対向電極基部との間の引力が増大して、送信圧力が増大する。

　なお、第６実施形態に係る音響素子において、第１電極基部は第１実施形態に係る音響素子で説明した単一の振動電極基部１２であっても、第３実施形態に係る音響素子で説明した第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７の分割構造であってもよい。但し、図１３では、分割電極である第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３が示されていたが、単一の一枚の対向電極基部であっても構わない。又、対向電極基部は、第１実施形態に係る音響素子で説明した単一の対向電極基部１１であっても、第３実施形態に係る音響素子で説明した第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３の分割構造であってもよい。但し、図１６に示した構造では、分割電極である第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７に電気的に接続されていたが、単一の一枚の振動電極基部であっても構わない。

　第６実施形態に係る音響素子において、第１電極基部が、振動電極基部１２や第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７の場合は、第２電極基部が、対向電極基部１１や第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３となる。逆に第１電極基部が、対向電極基部１１や第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３の場合は、第２電極基部が振動電極基部１２や第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７となる。そして、第１電極基部と第２電極基部の間に印加する電圧によって、第１電極基部又は第２電極基部が、振動方向に振動する。

　更に図１に例示したように、容量型の音響素子をそれぞれ単位数で分配した複数個のセルを、同一曲面上において２次元に配列した音響素子集積回路に上述したであっても、凸部を構成する誘電体が、ほぼほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）で構成された送信用セルを、特定の単位数で分配することが可能である。複数個の送信用セルのそれぞれは、第１電極基部と、この第１電極基部に設けられ、振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角の平面からなる第１段差側壁を有する誘電体からなる凸部と、第１電極基部にコンデンサを構成するように対向し、第１段差側壁と同一傾斜角で傾斜した平面からなる第２段差側壁を有する導電体からなる凸部と、この導電体からなる凸部を配置し、第１電極基部に対向する第２電極基部を備えるが、第１段差側壁を有する誘電体からなる凸部はほぼ完全な絶縁体（ρ ≒ ∞）であっても構わない。第６実施形態に係る音響素子集積回路の送信用セルのそれぞれにおいて、第１電極基部と第２電極基部の間に印加する電圧によって、第１電極基部又は第２電極基部が、振動方向に振動する。

（その他の実施の形態）
　上記のように、本発明は第１～第６実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

　図２Ｃ及び図２Ｄに示したように、段差型振動電極の振動方向への撓み形状のプロファイルは一様ではない。よって、図２Ｄに示したような振動空洞１８の中心の近傍の範囲では、段差型振動電極と段差型対向電極との間で十分な対向面積を有した交差のトポロジが実現できるが、撓み量の少ない周辺部においては、十分な対向面積が得られない。「断面２次モーメントＩ」は、断面を無数の微小断面積dAに分割し、その各々について、ある回転軸からの距離の２乗y²を掛けてそれらを全て足し合わせて（Ｉ＝Σ（y²ｄＡ）計算され、長さの４乗の次元を持つ。「ある回転軸」とは、棒が曲がるときその断面はわずかに回転するが、その時の中心軸を意味する。この断面２次モーメントは曲げに関して、幾何学的意味での変形しにくさを表していることになる。周知のように、幅ｂ、厚さｈの直方体の断面形状を有する材料の断面2次モーメントは
　Ｉ＝ｂｈ³／１２　　　………（１４）
と厚さｈの３乗に反比例する形式で表される。一方、ヤング率Ｙは力学的な意味での変形のしにくさを表している。

　梁の場合の撓み（曲げ）は、中立面半径ρを使って計算することにより求められる。中立面半径が大きいと撓みは小さくなるので、ＹIが大きいほど撓みにくい梁であることを意味する。そのためＹIは梁の曲げ剛性Ｋとも呼ばれる。
　Ｋ＝ＹＩ＝Ｙｂｈ³／１２　　　………（１５）
となる。平板の変形は撓み（曲げ）、伸び（圧縮）及びせん断（ねじり）に分類される。平板の場合の曲げ剛性Ｋも、ポアソン比σを用いて、
　Ｋ＝ＹＩ＝Ｙｈ³／１２(1－σ²)　　　………（１６）
と表されるので、曲げ荷重に対する剛性Ｋは、ヤング率Ｙと板厚の３乗（ｈ³）の積に比例することが分かる。

　そこで、αを比例定数とすると、種々の材料について、
　ｋ／ｈ³＝α（Y/(1－σ²)）　　　………（１７）
が成立する。即ち、段差型振動電極側の構造体のバネ定数ｋの主体は、式（１６）に示す曲げ剛性である。ポアソン比σは理論的には０．５以下の値しかとりえない。表1に一部を例示するように、多くの材料のポアソン比σは、0．3～0．4程度の範囲に収まっており、ポアソン比σを２乗（σ²)すると０．０９～０．１６程度となる。シリコン酸化膜のヤング率（縦弾性係数）Ｙ＝６６～６８ＧＰａ程度に対し、シリコン窒化膜のヤング率Ｙ＝２１０～３１０ＧＰａ程度なので、シリコン窒化膜はシリコン酸化膜に比して高い剛性を示す。

　式（１６）からヤング率Ｙの大きなシリコン窒化膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）が、平板の高い曲げ剛性Ｋを有していることが分かる。したがって、振動電極上面保護膜５６をシリコン窒化膜で構成し、シリコン窒化膜の中央部の厚さを厚くすることで剛性強化が可能になる。

　図２０（ａ）及び（ｂ）の破線は、図２Ｃ及び図２Ｄと同様な振動電極基部１２の振動方向への撓みのプロファイルを示している。図２０（ａ）の縦軸は、振動電極基部１２の変位量（絶対量）を示し、図２０（ｂ）の縦軸は、図２０（ａ）の最大変位量を－１と規格化したときの振動電極基部１２の変位量の相対値を示している。図２０（ａ）及び（ｂ）の横軸は、振動空洞内の水平方向の位置座標である

　上述した図２Ｅ等に示した例においても、振動電極上面保護膜５６を一様な板厚のシリコン窒化膜で構成した構造を示したので、シリコン窒化膜を用いることにより多少の剛性強化がされている。しかし、図２０（ａ）及び（ｂ）において、破線で示した「剛性強化なし」とした音響素子の構造は、振動電極上面保護膜５６を５μｍ程度の一様な板厚を有する平板状のシリコン窒化膜で構成した構造を意味している。これに対し、図２０（ａ）及び（ｂ）において、実線で示した「剛性強化あり」の音響素子の構造は、振動電極上面保護膜５６を、１３．８μｍ程度の厚い板厚のシリコン窒化膜を有する中央部と、この中央部を３．８μｍ程度の薄い板厚のシリコン窒化膜の周辺部が同心状に囲む、厚みに変化を持たせた構造である。

　図２０（ａ）及び（ｂ）に実線で示したように「剛性強化あり」の構造では、撓みプロファイルの平坦化が出来ていることが分かる。図２０（ｃ）に示した送信能力に関するシミュレーションでは、図２０（ａ）及び（ｂ）に破線で示した剛性強化なしの構造及び実線で示した剛性強化ありの構造の空洞幅は、同一の１２０μｍとした。又、剛性強化ありの構造については、振動電極上面保護膜５６の中央部の厚い板厚の部分の幅を６０μｍとした。音響素子の送信エネルギーは、図２０(ｃ)に示す送信音圧分布の径方向座標の積分値で与えられる。即ち、図２０(ｃ)に示す送信音圧分布の曲線が、曲線の下側に囲む面積が送信エネルギーになる。図２０(ｃ)から実線で示した剛性強化ありの音響素子の面積は、破線で示した剛性強化なしの音響素子の面積よりも大きい。図２０(ｃ)に示す曲線がその下側に囲む面積を比較すると、破線で示した剛性強化なしの音響素子の面積は５８％（積分値）であったのに対して、実線で示した剛性強化ありの音響素子の面積は、６２％（積分値）であるので、段差型振動電極の周辺構造において中央部の剛性を強化することにより、音響素子の送信エネルギーを向上できることが分かる。

　音響素子の段差型振動電極側の撓み形状のプロファイルを一様にする手法は他にもいろいろある。例えば、シリコン酸化膜の比誘電率ε_r＝３．９～４．５に対し、シリコン窒化膜の比誘電率ε_r＝７．０～７．８であるので、振動空洞１８の側壁の材料にシリコン窒化膜を用いて、周辺部の電界を強化してもよい。周辺部の電界を強化するために用いる電界強化層としては、シリコン窒化膜の他に、ＨｆＳｉ_xＯ_ｙ等の冒頭で紹介した高誘電体が採用可能である。更に、周辺部電界強化構造と、振動電極上面保護膜５６の中央部を厚くする剛性強化構造の両方を同時に併用してもよい。

　図１７Ａでは、第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７に３分割した振動電極基部の構造を示したが、図２１に示すように、第１中央振動電極基部１８５ｉ、第２中央振動電極基部１８６ｉ、第３中央振動電極基部１８７ｉ、第１周辺振動電極基部１８５ｏ、第２周辺振動電極基部１８６ｏ及び第３周辺振動電極基部１８７ｏの６分割の振動電極側の構造も撓みプロファイルの平坦化に効果がある。即ち、第１中央振動電極基部１８５ｉ、第２中央振動電極基部１８６ｉ及び第３中央振動電極基部１８７ｉに用いる導電性材料の剛性を、第１周辺振動電極基部１８５ｏ、第２周辺振動電極基部１８６ｏ及び第３周辺振動電極基部１８７ｏに用いる導電性材料の剛性よりも強くすれば、撓みプロファイルを平坦化することができる。あるいは、第１中央振動電極基部１８５ｉ、第２中央振動電極基部１８６ｉ及び第３中央振動電極基部１８７ｉ側に印加する駆動電圧を、第１周辺振動電極基部１８５ｏ、第２周辺振動電極基部１８６ｏ及び第３周辺振動電極基部１８７ｏ側に印加する駆動電圧より低くなるようにして、撓みプロファイルを平坦化することもできる。

　又、第２実施形態に係る音響素子では、対向側凸部が、分割電極である第１対向電極基部１１１、第２対向電極基部１１２及び第３対向電極基部１１３に接続される例を説明したが、例示に過ぎない。エッチング媒体の流路等の製造技術上の問題を問わなければ、第１実施形態に係る音響素子と同様に、３枚の分割電極は、単一の一枚の連続した対向電極基部であっても構わない。同様に、第３実施形態に係る音響素子では、振動側凸部が、分割電極である第１振動電極基部１８５、第２振動電極基部１８６及び第３振動電極基部１８７に電気的に接続されていたが、例示に過ぎない。エッチング媒体の流路の問題は問わなければ、第１実施形態に係る音響素子と同様に、３枚の分割電極は連続した一枚の振動電極基部であっても構わない。

　対向側凸部のそれぞれは均一の高さである必要はなく、振動側凸部は均一の高さである必要はない。例えば、図２Ｃに例示した断面における交差構造では、振動空洞の中央部では、対向側凸部１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，……と振動側凸部１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，……が交差しているが、周辺部では交差していない。図２Ｃに例示した周辺部で交差が困難になる状況を鑑み、対向側凸部若しくは振動側凸部の高さを中央部より周辺部を高くしても構わない。

　このように、本発明は、上述の第１～第６実施形態の説明に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲の記載に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

　１１…対向電極基部（第２電極基部）、１１ａ_p-1，１１ａ_p，１１ａ_p+1，…対向側凸部（第２電極側凸部）、１１１…第１対向電極基部、１１２…第２対向電極基部、１１３…第３対向電極基部、１２…振動電極基部（第１電極基部）、１２ａ_q-1，１２ａ_q，１２ａ_q+1，…振動側凸部（第１電極側凸部）、１３ｐ…誘電体膜、１４１，１４２，１４３，１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂ，１４４，１４５，１４６，１４７，１７１，１７２，１７３…カナル端部、１５１，１５２，１５３，１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂ…腐食媒体流路、１６…犠牲膜、１６ａ…第１犠牲膜、１６ｂ…第２犠牲膜、１６ｃ…第３犠牲膜、１６１，１６２，１６３，１８１，１８２，１８３…空洞形成用穴、１７５ｂ…第１腐食媒体流路、１７６ｂ…第２腐食媒体流路、１７７ｂ…第３腐食媒体流路、１８…振動空洞、１８５…第１振動電極基部、１８５ｉ…第１中央振動電極基部、１８５ｏ…第１周辺振動電極基部、１８６…第２振動電極基部、１８６ｉ…第２中央振動電極基部、１８６ｏ…第２周辺振動電極基部、１８７…第３振動電極基部、１８７ｉ…第３中央振動電極基部、１８７ｏ…第３周辺振動電極基部、１９…誘電体膜、１９１…第３導電膜、１９２…第２腐食媒体流路形成パターン、２１…側壁絶縁膜下地層、２２…側壁絶縁膜、２３…空洞側壁部、２５…対向電極支持層、３１，５４…対向側誘電体層、３１ｃ…コンタクトホール、３２…第２導電膜、３３…選択除去用膜、５１…素子基板、５２…下地絶縁膜、５３…対向電極下面保護膜、５５…振動側誘電体層、５６…振動電極上面保護膜、５９…第２ダマシン用溝部

Claims

　平坦な主面を有する平板状の第１電極基部と、
　前記第１電極基部に平行に対向する平坦な主面を有する平板状の第２電極基部と、
　前記第１電極基部に設けられ、振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角の平面からなる第１段差側壁を有する第１電極側凸部と、
　前記第２電極基部に設けられ、前記第１電極側凸部に少なくとも一部が交差するように対向し、前記第１段差側壁と同一傾斜角で傾斜した平面からなる第２段差側壁を有する第２電極側凸部と、
　を備え、前記第１電極基部と前記第２電極基部の間に印加する電圧によって、前記第１電極基部又は第２電極基部が前記振動方向に振動し、前記第１段差側壁と前記第２段差側壁の間の電気力線に少なくとも一部が依拠したコンデンサが生成され、前記第１電極基部と前記第２電極基部が挟む振動空洞内の静電エネルギーが増大することを特徴とする音響素子。
　前記第１電極基部の主面と前記第２電極基部の主面の法線方向に対し、前記第１段差側壁と前記第２段差側壁の間の前記電気力線が傾いていることを特徴とする請求項１に記載の音響素子。
　前記第１電極側凸部及び前記第２電極側凸部の、少なくとも一方が導電体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の音響素子。
　前記第１電極側凸部及び前記第２電極側凸部の、少なくとも一方が誘電体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の音響素子。
　前記傾斜角は前記振動方向に対し１０°以内で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の音響素子。
　前記傾斜角は前記振動方向に対し０°であり、前記第１段差側壁と前記第２段差側壁の対向面積が前記段差型振動電極と前記段差型対向電極の間に印加する電圧によって変化することを特徴とする請求項１に記載の音響素子。
　容量型の音響素子をそれぞれ単位数で分配した複数個のセルを、同一曲面上において２次元に配列した音響素子集積回路であって、
　特定の単位数で分配された複数個のセルのそれぞれは、
　平坦な主面を有する平板状の第１電極基部と、
　前記第１電極基部に平行に対向する平坦な主面を有する平板状の第２電極基部と、
　前記第１電極基部に設けられ、振動方向に対し４５°以内で傾斜した傾斜角の平面からなる第１段差側壁を有する第１電極側凸部と、
　前記第２電極基部に設けられ、前記第１電極側凸部に少なくとも一部が交差するように対向し、前記第１段差側壁と同一傾斜角で傾斜した平面からなる第２段差側壁を有する第２電極側凸部と、
　を備える送信用セルであり、該送信用セルのそれぞれにおいて、前記第１電極基部と前記第２電極基部の間に印加する電圧によって、前記第１電極基部又は第２電極基部が前記振動方向に振動し、前記第１段差側壁と前記第２段差側壁の間の電気力線に少なくとも一部が依拠したコンデンサが生成され、前記第１電極基部と前記第２電極基部が挟む振動空洞内の静電エネルギーが増大することを特徴とする音響素子集積回路。
　他の特定の単位数で分配された複数個のセルが受信用のセルであることを特徴とする請求項７に記載の音響素子集積回路。