JP2025041295A - 弾性波デバイス、フィルタ、マルチプレクサ、および弾性波デバイスの製造方法 - Google Patents

弾性波デバイス、フィルタ、マルチプレクサ、および弾性波デバイスの製造方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2025041295000001
【課題】下部電極と上部電極の短絡を抑制することが可能な弾性波デバイスを提供する。
【解決手段】弾性波デバイスは、下部電極１２と上部電極１６の間に少なくとも一部が挟まれ、共振領域５０に沿いかつ上面から下面にかけて貫通して下部電極１２の一部まで掘り込まれた貫通孔２２を有する圧電層１４と、下部電極１２と圧電層１４の間に設けられ、下部電極１２および上部電極１６より抵抗率が高い挿入膜１８と、上部電極１６の側面上に下部電極１２に接続して設けられ、下部電極１２の構成元素のＡｌを含む膜４４と、上部電極１６の側面と膜４４の間に設けられ、圧電層１４の構成元素のＮｂの濃度が膜４４より高い膜４２と、膜４４と膜４２の間に設けられ、挿入膜１８の構成元素であって圧電層１４の構成元素と異なるＳｉの濃度が膜４２より高くかつ圧電層１４の構成元素であって挿入膜１８の構成元素と異なるＮｂの濃度が膜４２より低い膜４３とを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、弾性波デバイス、フィルタ、マルチプレクサ、および弾性波デバイスの製造方法に関する。
携帯端末等の無線端末の高周波回路用のフィルタおよびデュプレクサとして、圧電薄膜共振器を用いたフィルタおよびデュプレクサが知られている。圧電薄膜共振器は、基板上に設けられた圧電層と、圧電層を挟んで基板上に設けられた下部電極および上部電極と、を備える。圧電層を挟み下部電極と上部電極が対向する領域は、弾性波が励振される共振領域である。圧電層にニオブ酸リチウム層またはタンタル酸リチウム層を用いることが知られている（例えば特許文献１）。また、圧電層に共振領域に沿った貫通孔を設けることで弾性波の漏洩が抑制されることが知られている（例えば非特許文献１）。
特開２００８－４２８７１号公報
Ting Wu、外４名、「Application of Free Side Edges to Thickness Shear Bulk Acoustic Resonator On Lithium Niobate for Suppression of Transverse Resonance」、弾性波素子技術コンソーシアム第２回研究会資料、令和３年３月８日
圧電層をエッチングして共振領域に沿った貫通孔を形成する場合、下部電極の一部までエッチングされる場合がある。この場合に、圧電層および下部電極のエッチングにより除去された材料が上部電極の側面上に付着することがある。下部電極のエッチング材料が上部電極の側面上に付着することで、この付着膜を介して下部電極と上部電極が短絡し、デバイス特性が劣化してしまうことがある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、下部電極と上部電極の短絡を抑制することを目的とする。
本発明は、基板と、前記基板上に設けられた下部電極と、前記下部電極上に設けられた上部電極と、前記下部電極と前記上部電極の間に少なくとも一部が挟まれて前記基板上に設けられ、平面視において前記少なくとも一部を挟んで前記下部電極と前記上部電極が重なる共振領域に沿いかつ前記下部電極の一部に接する貫通孔を有する圧電層と、前記下部電極および前記上部電極の少なくとも一方と前記圧電層との間に設けられ、前記下部電極および前記上部電極より抵抗率が高い挿入膜と、前記上部電極の側面に前記下部電極に接続して設けられ、前記下部電極の構成元素を含む第１膜と、前記上部電極の側面と前記第１膜の間に設けられ、前記圧電層の構成元素の濃度が前記第１膜より高い第２膜と、前記上部電極の側面と前記第２膜の間および前記第１膜と前記第２膜の間の少なくとも一方に設けられ、前記挿入膜の構成元素であって前記圧電層の構成元素と異なる元素の濃度が前記第２膜より高くかつ前記圧電層の構成元素であって前記挿入膜の構成元素と異なる元素の濃度が前記第２膜より低い第３膜と、を備える弾性波デバイスである。
上記構成において、前記第２膜および前記第３膜は、前記下部電極の構成元素の濃度が前記第１膜より低い構成とすることができる。
上記構成において、前記第２膜および前記第３膜は、前記下部電極の構成元素を含まない構成とすることができる。
上記構成において、前記第１膜は、前記挿入膜の構成元素の濃度が前記第３膜より低い構成とすることができる。
上記構成において、前記挿入膜は無機絶縁膜である構成とすることができる。
上記構成において、前記挿入膜は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、炭化シリコン、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、および酸化マグネシウムのうち少なくとも１種を含んで形成される構成とすることができる。
上記構成において、前記圧電層は単結晶タンタル酸リチウム層または単結晶ニオブ酸リチウム層である構成とすることができる。
上記構成において、前記下部電極および前記上部電極は前記共振領域における前記圧電層に厚みすべり振動を励振し、前記貫通孔は前記共振領域を挟んで２つ設けられ、前記厚みすべり振動の振動方向は２つの前記貫通孔が前記共振領域を挟んで対向する方向に交差する方向である構成とすることができる。
上記構成において、前記貫通孔と前記共振領域における前記圧電層との間の最大の距離は、前記共振領域における前記圧電層の厚さの３．２倍以下である構成とすることができる。
本発明は、上記に記載の弾性波デバイスを含むフィルタである。
本発明は、上記に記載のフィルタを含むマルチプレクサである。
本発明は、基板上に下部電極、圧電層、上部電極をこの順に形成し、かつ、前記下部電極と前記圧電層の間および前記圧電層と前記上部電極の間の少なくとも一方に前記下部電極および前記上部電極より抵抗率が高い挿入膜を形成する工程と、前記下部電極と前記上部電極が前記圧電層を挟んで重なる共振領域の側方における前記圧電層、前記挿入膜、および前記下部電極をエッチングし、前記下部電極のエッチングにより付着した第１膜と前記上部電極の側面との間に前記圧電層のエッチングにより付着した第２膜が形成され、前記上部電極の側面と前記第２膜の間および前記第１膜と前記第２膜の間の少なくとも一方に前記挿入膜のエッチングにより付着した第３膜が形成されるようにして、前記共振領域に沿った貫通孔を前記圧電層に形成する工程と、を備える弾性波デバイスの製造方法である。
上記構成において、前記圧電層、前記挿入膜、および前記下部電極のエッチングはイオンミリング法を用いる構成とすることができる。
本発明によれば、下部電極と上部電極の短絡を抑制することができる。
図１は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。 図２（ａ）は、図１のＡ－Ａ断面図、図２（ｂ）は、図１のＢ－Ｂ断面図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、圧電層がニオブ酸リチウム層またはタンタル酸リチウム層である場合における圧電層の結晶方位と厚みすべり振動の振動方向との関係を示す図である。 図４は、シミュレーションに用いたモデルＡの断面図である。 図５は、モデルＡにおける貫通孔と共振領域との間の距離に対するΔＹのシミュレーション結果である。 図６（ａ）から図６（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。 図８は、実施例１における貫通孔近傍の断面図である。 図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例１における貫通孔の形成工程を示す断面図（その１）である。 図１０（ａ）から図１０（ｃ）は、実施例１における貫通孔の形成工程を示す断面図（その２）である。 図１１は、実施例１における組成分析の実験結果を示す図である。 図１２は、実施例１の変形例１における貫通孔近傍の断面図である。 図１３は、実施例１の変形例２における貫通孔近傍の断面図である。 図１４は、比較例における貫通孔近傍の断面図である。 図１５は、比較例における組成分析の実験結果を示す図である。 図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１７は、実施例３に係るフィルタの回路図である。 図１８は、実施例４に係るデュプレクサの回路図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１は、実施例１に係る弾性波デバイス１００の平面図である。図２（ａ）は、図１のＡ－Ａ断面図、図２（ｂ）は、図１のＢ－Ｂ断面図である。図１では、主に下部電極１２、圧電層１４、および上部電極１６を図示している。また、図の明瞭化のために、図１では、共振領域５０にハッチングを付し、貫通孔２２を他より太い線で図示し、図２（ｂ）では、上部電極１６等の側面上に形成された膜については図示を省略している。圧電層１４の法線方向をＺ方向、圧電層１４の平面方向において互いに直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。
図１、図２（ａ）、および図２（ｂ）に示すように、弾性波デバイス１００は、下部電極１２と圧電層１４と上部電極１６とを備える圧電薄膜共振器である。基板１０上に音響反射膜３０が設けられ、音響反射膜３０上に圧電層１４が設けられている。圧電層１４の上面および下面は平坦面である。圧電層１４の上下に上部電極１６および下部電極１２が設けられている。圧電層１４の少なくとも一部を挟み下部電極１２と上部電極１６とが平面視において重なる領域が共振領域５０である。共振領域５０の平面形状は例えばほぼ矩形である。矩形はほぼ直線の４つの辺を有する。４つの辺のうち一対の辺はほぼＹ方向に沿って伸び、別の一対の辺はほぼＸ方向に沿って伸びている。
基板１０は、例えばシリコン基板、サファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板、ガラス基板、セラミック基板、またはＧａＡｓ基板等である。圧電層１４は、例えば単結晶ニオブ酸リチウム層または単結晶タンタル酸リチウム層である。圧電層１４の厚さは例えば２００ｎｍ～１０００ｎｍ程度である。下部電極１２および上部電極１６は、例えばルテニウム（Ｒｕ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、またはイリジウム（Ｉｒ）等の単層膜またはこれらの積層膜である。下部電極１２および上部電極１６の厚さは例えば２０ｎｍ～１５０ｎｍ程度である。下部電極１２および上部電極１６は、例えば圧電層１４の構成元素と異なる金属元素により形成されている。
下部電極１２と上部電極１６との間に高周波電力が印加されると、共振領域５０内の圧電層１４に弾性波が励振する。弾性波の波長λは圧電層１４の厚さのほぼ２倍である。圧電層１４が単結晶ニオブ酸リチウム層または単結晶タンタル酸リチウム層である場合、圧電層１４には弾性波の変位がＺ方向にほぼ直交する方向（すなわち厚さに対して歪み方向）に振動する弾性波が励振される。この振動を厚みすべり振動という。厚みすべり振動の変位の最も大きい方向（厚みすべり振動の変位方向）を厚みすべり振動の振動方向６０とする。ここでは、厚みすべり振動の振動方向６０はＹ方向である。下部電極１２および上部電極１６は、共振領域５０から厚みすべり振動の振動方向６０と同じＹ方向に引き出されている。
音響反射膜３０は、音響インピーダンスの低い膜３２と音響インピーダンスの高い膜３４とを有する。共振領域５０において音響インピーダンスの低い膜３２と高い膜３４は交互に設けられている。共振領域５０における膜３２および３４の厚さは例えばそれぞれほぼλ／４（λは弾性波の波長）である。これにより、音響反射膜３０は弾性波を反射する。膜３２と膜３４の積層数は任意に設定できる。音響反射膜３０は、音響特性の異なる少なくとも２種類の層が間隔をあけて積層されていればよい。また、基板１０が音響反射膜３０の音響特性の異なる少なくとも２種類の層のうちの１層であってもよい。例えば、音響反射膜３０は、基板１０中に音響インピーダンスの異なる膜が１層設けられている場合でもよい。平面視において、膜３２および膜３４の積層部分は共振領域５０に重なり共振領域５０と同じ大きさまたは共振領域５０より大きい。膜３２および膜３４の積層部分を平面視にて共振領域５０より大きくすることで、共振領域５０から斜め方向に漏れた弾性波を音響反射膜３０で反射させることができ、特性の劣化を抑制することができる。音響インピーダンスの低い膜３２は例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜であり、高い膜３４は例えばタングステン（Ｗ）膜である。
共振領域５０において下部電極１２と圧電層１４の間に挿入膜１８が設けられている。挿入膜１８は、平面視において共振領域５０と同じ大きさまたは共振領域５０より大きい。挿入膜１８は、下部電極１２および上部電極１６よりも体積抵抗率の高い膜であり、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜である。挿入膜１８の厚さは、例えば５ｎｍ～２０ｎｍ程度であり、例えば圧電層１４の厚さの１０％以下である。圧電層１４および上部電極１６を覆って保護膜２０が設けられている。保護膜２０は、絶縁膜であり、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜等である。
圧電層１４には、Ｘ方向において共振領域５０を挟み、Ｙ方向において共振領域５０に沿った一対の貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２は、下部電極１２の一部まで掘り込まれている。一対の貫通孔２２それぞれと共振領域５０における圧電層１４との間の距離はほぼ同じである。貫通孔２２は、例えば平面視においてほぼ矩形状をしている。貫通孔２２が設けられることで、共振領域５０に励振された弾性波が外部に漏れることが抑制される。
ここで、圧電層１４がニオブ酸リチウム層またはタンタル酸リチウム層である場合の圧電層１４の結晶方位と、厚みすべり振動の振動方向６０と、の関係について説明する。まず、オイラー角（φ、θ、ψ）の定義について説明する。右手系のＸＹＺ座標系において、圧電層１４の上面の法線方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向であって圧電層１４の上面の面方向で互いに直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向をそれぞれ結晶方位のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向とする。次に、Ｚ方向を中心に＋Ｘ方向から＋Ｙ方向に角度φ回転させる。角度φ回転後のＸ方向を中心に＋Ｙ方向から＋Ｚ方向に角度θ回転させる。角度θ回転後のＺ方向を中心に＋Ｘ方向から＋Ｙ方向に角度ψ回転させる。このように回転させたときのオイラー角は（φ、θ、ψ）となる。なお、（φ、θ、ψ）を用い表現されるオイラー角は、等価なオイラー角を含む。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、圧電層１４がニオブ酸リチウム層またはタンタル酸リチウム層である場合における圧電層１４の結晶方位と厚みすべり振動の振動方向６０との関係を示す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）における左側の破線矢印は圧電層１４の結晶軸の方位を示す。右側の実線矢印は図１、図２（ａ）、および図２（ｂ）のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に対応する。図３（ａ）に示すように、＋Ｘ方向、＋Ｙ方向、および＋Ｚ方向をそれぞれ圧電層１４の結晶方位の＋Ｘ軸方向、＋Ｙ軸方向、および＋Ｚ軸方向とする。図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）の状態から、Ｘ方向を中心にＹＺ平面上において＋Ｙ方向および＋Ｚ方向を＋Ｙ方向から－Ｚ方向に１０５°回転させる。このように回転させると、結晶方位の＋Ｚ軸方向を＋Ｙ軸方向に向かって１０５°回転させた方向が＋Ｚ方向となる。このとき、Ｙ方向が厚みすべり振動の振動方向６０となる。オイラー角では（０°、－１０５°、０°）となる。なお、上記と同様の方法によって導出されるオイラー角が（０°、－１０５°、９０°）の場合には、Ｘ方向が厚みすべり振動の振動方向６０となる。オイラー角の各角度は±５°の範囲内を許容し、±１°の範囲内であることがより好ましい。
［シミュレーション］
図４は、シミュレーションに用いたモデルＡの断面図である。図４に示すように、モデルＡは、基板１０上に音響インピーダンスの低い膜３２と高い膜３４を有する音響反射膜３０を備える。音響反射膜３０上に圧電層１４が設けられている。圧電層１４を挟むように下部電極１２と上部電極１６が設けられている。これにより、共振領域５０が形成されている。共振領域５０の側方に位置する貫通孔２２が圧電層１４に設けられている。
モデルＡに対して、貫通孔２２と共振領域５０との間の距離Ｌが異なるときのΔＹについてシミュレーションをした。ΔＹは、アドミッタンス｜Ｙ｜の周波数特性のシミュレーション結果から、共振周波数でのアドミッタンス｜Ｙ｜の絶対値と反共振周波数でのアドミッタンス｜Ｙ｜の絶対値との差を求めることで算出した。シミュレーション条件は以下である。
基板１０：シリコン基板
音響インピーダンスの低い膜３２：共振領域５０での厚さが１５０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜
音響インピーダンスの高い膜３４：共振領域５０での厚さが１１５ｎｍのタングステン（Ｗ）膜
下部電極１２：厚さ４４ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜
圧電層１４：厚さ３１０ｎｍの単結晶ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）層
上部電極１６：厚さ４４ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜
貫通孔２２の幅Ｗ：１．０μｍ
弾性波の波長λ：６２０ｎｍ
図５は、モデルＡにおける貫通孔２２と共振領域５０との間の距離Ｌに対するΔＹのシミュレーション結果である。図５に示すように、距離Ｌが１０００ｎｍ程度までは、距離Ｌが大きくなるに連れてΔＹは小さくなった。距離Ｌが１０００ｎｍを超えると、ΔＹの低下は飽和して、ΔＹはほぼ同じ大きさとなった。この結果から、デバイス特性の劣化を抑制しつつデバイスの大型化を抑制する点から、貫通孔２２は、共振領域５０からの距離Ｌが１．０μｍ以下の位置に形成されることが好ましいことが言える。言い換えると、貫通孔２２は、共振領域５０からの距離Ｌが１．６λ以下の位置に形成されることが好ましいことが言える。
［製造方法］
図６（ａ）から図７（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイス１００の製造方法を示す断面図である。図６（ａ）から図７（ｂ）は、図１のＢ－Ｂ間に相当する箇所の断面図である。図６（ａ）に示すように、圧電層１４として圧電基板を準備する。圧電層１４上に挿入膜１８と下部電極１２を形成する。挿入膜１８および下部電極１２は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて成膜した後、例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて所望の形状にパターニングすることで形成する。挿入膜１８および下部電極１２はリフトオフ法を用いて形成してもよい。
図６（ｂ）に示すように、圧電層１４上に挿入膜１８および下部電極１２を覆って音響反射膜３０を形成する。音響反射膜３０は、音響インピーダンスの低い膜３２と高い膜３４を交互に成膜し、音響インピーダンスの高い膜３４に関しては所望の形状にパターニングすることにより形成する。音響インピーダンスの低い膜３２と高い膜３４の成膜は例えばスパッタリング法またはＣＶＤ法を用い、パターニングは例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いる。その後、音響反射膜３０の上面を例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用い平坦化する。
図６（ｃ）に示すように、音響反射膜３０を基板１０に接合させる。接合には例えば表面活性化法を用いる。基板１０と音響反射膜３０との間にシリコン膜等の接合層を設けてもよい。次いで、圧電層１４を所望の厚さに薄膜化する。薄膜化には、例えば研削法および／またはＣＭＰ法を用いる。例えば研削法を用いて圧電層１４をほぼ所望の厚さとし、ＣＭＰ法を用いて上面を平坦化する。これにより、圧電層１４の上面は製造誤差程度に平坦面となる。
図７（ａ）に示すように、圧電層１４上に上部電極１６および保護膜２０を形成する。上部電極１６および保護膜２０は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、またはＣＶＤ法を用いて成膜した後、例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて所望の形状にパターニングすることで形成する。上部電極１６はリフトオフ法を用いて形成してもよい。圧電層１４の少なくとも一部を挟んで下部電極１２と上部電極１６が平面視にて重なる共振領域５０が形成される。
図７（ｂ）に示すように、共振領域５０の側方における圧電層１４を除去して、共振領域５０に沿った貫通孔２２を圧電層１４に形成する。圧電層１４の除去は例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いる。例えば、圧電層１４の除去は、ドライエッチング法により行い、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたイオンミリング法により行う。このときに、圧電層１４を貫通する貫通孔２２が確実に形成されるようにオーバーエッチングをする。このため、挿入膜１８および下部電極１２もエッチングされる。以上により、実施例１に係る弾性波デバイス１００が形成される。
［貫通孔近傍］
図８は、実施例１における貫通孔２２近傍の断面図である。図８に示すように、保護膜２０の側面上に保護膜２０の材料を含む膜４０が形成されている。上部電極１６の側面上から膜４０の側面上にかけて上部電極１６の材料を含む膜４１が形成されている。圧電層１４の側面上から膜４１の側面上にかけて圧電層１４の材料を含む膜４２が形成されている。挿入膜１８の側面上から膜４２の側面上にかけて挿入膜１８の材料を含む膜４３が形成されている。下部電極１２の側面上から膜４３の側面上にかけて下部電極１２の材料を含む膜４４が形成されている。膜４０、４１、４２、４３、４４は、貫通孔２２を形成するときに付着した付着膜であるため、規則的な結晶構造状態を取らない、つまりアモルファスの割合が多く含まれる。
貫通孔２２と共振領域５０における圧電層１４との間の最大の距離Ｌは１．０μｍ以下となっている。これにより、図５のように、デバイス特性の劣化を抑制しつつデバイスの大型化を抑制することができる。デバイス特性の劣化を抑制する点から、距離Ｌは０．８μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以下がより好ましく、０．２μｍ以下が更に好ましい。
膜４０、４１、４２、４３、および４４が形成される過程について図を用いて説明する。図９（ａ）から図１０（ｃ）は、実施例１における貫通孔２２の形成工程を示す断面図である。図９（ａ）に示すように、上部電極１６上にフォトレジストからなるマスク層７０を形成する。マスク層７０は、上部電極１６の端よりも内側に位置して形成される。
図９（ｂ）に示すように、マスク層７０をマスクとして保護膜２０および上部電極１６をエッチングする。エッチングは、ドライエッチング法を用い、例えばＡｒガスを用いたイオンミリング法を用いる。保護膜２０のエッチングの際に除去された材料が保護膜２０の側面およびマスク層７０の側面に付着し、保護膜２０の材料を含む膜４０が保護膜２０の側面上からマスク層７０の側面上にかけて形成される。また、上部電極１６のエッチングの際に除去された材料が上部電極１６の側面および膜４０の側面に付着し、上部電極１６の材料を含む膜４１が上部電極１６の側面上から膜４０の側面上にかけて形成される。
図１０（ａ）に示すように、保護膜２０および上部電極１６のエッチングに続いて、マスク層７０をマスクとして圧電層１４をエッチングする。エッチングは、上述のように、ドライエッチング法を用い、例えばＡｒガスを用いたイオンミリング法を用いる。圧電層１４のエッチングの際に除去された材料が圧電層１４の側面および膜４１の側面に付着し、圧電層１４の材料を含む膜４２が圧電層１４の側面上から膜４１の側面上にかけて形成される。
図１０（ｂ）に示すように、圧電層１４のエッチングに続いて、マスク層７０をマスクとして挿入膜１８をエッチングする。エッチングは、上述のように、ドライエッチング法を用い、例えばＡｒガスを用いたイオンミリング法を用いる。挿入膜１８のエッチングの際に除去された材料が挿入膜１８の側面および膜４２の側面に付着し、挿入膜１８の材料を含む膜４３が挿入膜１８の側面上から膜４２の側面上にかけて形成される。
図１０（ｃ）に示すように、挿入膜１８のエッチングに続いて、マスク層７０をマスクとして下部電極１２をエッチングする。下部電極１２までエッチングをするのは、貫通孔２２が圧電層１４を貫通していない場合ではデバイス特性が劣化するため、貫通孔２２が圧電層１４を確実に貫通するようにオーバーエッチングをするためである。エッチングは、上述のように、ドライエッチング法を用い、例えばＡｒガスを用いたイオンミリング法を用いる。下部電極１２のエッチングの際に除去された材料が下部電極１２の側面および膜４３の側面に付着し、下部電極１２の材料を含む膜４４が下部電極１２の側面上から膜４３の側面上にかけて形成される。
［実験］
実施例１において、音響インピーダンスの低い膜３２、下部電極１２、挿入膜１８、圧電層１４、上部電極１６、および保護膜２０を以下の材料および膜厚で形成し、Ａｒガスを用いたイオンミリング法によって貫通孔２２を形成した。貫通孔２２を形成する際のオーバーエッチングによって下部電極１２は２２ｎｍ程度掘り込まれるようにした。
音響インピーダンスの低い膜３２：酸化シリコン膜
下部電極１２：厚さが４４ｎｍのアルミニウム膜
挿入膜１８：厚さが２０ｎｍの酸化シリコン膜
圧電層１４：厚さが３１０ｎｍのニオブ酸リチウム層
上部電極１６：厚さが４４ｎｍのアルミニウム膜
保護膜２０：厚さが２０ｎｍの酸化シリコン膜
このときに、図８の矢印Ａで示す箇所における膜４１、４２、４３、４４の組成分析を行った。組成分析はエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）によって行った。
図１１は、実施例１における組成分析の実験結果を示す図である。図１１において、横軸は上部電極１６の側面の位置を原点０としたときの矢印Ａの方向における上部電極１６の側面からの距離であり、縦軸は濃度である。表１は、実施例１における組成分析の実験結果を示す表である。
Figure 2025041295000002
図１１および表１に示すように、膜４１はアルミニウム（Ａｌ）を含んでいる。このことから、膜４１は、上部電極１６のエッチングの際に除去された材料が付着したものであることが分かる。なお、炭素（Ｃ）はフォトレジストからなるマスク層７０がエッチングされたことで取り込まれたものと考えられる。酸素（Ｏ）は保護膜２０および圧電層１４のエッチングの際に除去された材料を含む膜４０、４２に含まれる酸素が入り込んだものと考えられる。シリコン（Ｓｉ）は膜４０に含まれるシリコンが入り込んだものと考えられる。アルゴン（Ａｒ）はイオンミリング法で用いたガスが取り込まれたものと考えられる。ニオブ（Ｎｂ）は膜４２に含まれるニオブが入り込んだものと考えられる。
膜４２は、アルミニウムを含まず、ニオブの濃度が他の膜４１、４３、４４より高くかつシリコンの濃度が膜４３より低くなっている。例えば、膜４２のニオブの濃度は、膜４４のニオブの濃度の１．３倍以上であり、また１．５倍以上となっている。このことから、膜４２は、圧電層１４のエッチングの際に除去された材料が付着したものであることが分かる。なお、炭素はマスク層７０がエッチングされることで取り込まれたものと考えられる。酸素は圧電層１４がエッチングされた際に圧電層１４の構成元素である酸素が取り込まれたために濃度が高くなっていると考えられる。シリコンは膜４３に含まれるシリコンが入り込んだものと考えられる。アルゴンはイオンミリング法で用いたガスが取り込まれたものと考えられる。なお、膜４２に圧電層１４の構成元素であるリチウム（Ｌｉ）が含まれていなかったのは、リチウムは軽いために取り込まれ難かったためと考えられる。
膜４３は、アルミニウムを含まず、シリコンの濃度が他の膜４１、４２、４４より高くかつニオブの濃度が膜４２より低くなっている。例えば、膜４３のシリコンの濃度は、膜４２のシリコンの濃度の１．８倍以上であり、また２．０倍以上となっている。膜４３のニオブの濃度は、膜４２のニオブの濃度の０．８倍以下であり、また０．７倍以下となっている。このことから、膜４３は、挿入膜１８のエッチングの際に除去された材料が付着したものであることが分かる。なお、炭素はマスク層７０がエッチングされることで取り込まれたものと考えられる。酸素は挿入膜１８がエッチングされた際に挿入膜１８の構成元素である酸素が取り込まれたために濃度が高くなっていると考えられる。アルゴンはイオンミリング法で用いたガスが取り込まれたものと考えられる。ニオブは膜４２に含まれるニオブが入り込んだものと考えられる。
膜４４はアルミニウムを含んでいる。このことから、膜４４は、下部電極１２のエッチングの際に除去された材料が付着したものであることが分かる。なお、炭素はマスク層７０がエッチングされることで入り込んだものと考えられる。酸素およびシリコンは音響インピーダンスの低い膜３２がエッチングされることで取り込まれたものと、膜４３に含まれる酸素が入り込んだものと考えられる。アルゴンはイオンミリング法で用いたガスが取り込まれたものと考えられる。ニオブは膜４２、４３に含まれるニオブが入り込んだものと考えられる。
膜４１、４２、４３、および４４の厚さは、例えば上部電極１６、圧電層１４、挿入膜１８、および下部電極１２のエッチング量に対応する。例えば、圧電層１４が上部電極１６、挿入膜１８、および下部電極１２より厚い場合、膜４２は膜４１、４３、および４４より厚くなる。上部電極１６の厚さが挿入膜１８の厚さおよび下部電極１２の掘り込み量より大きい場合、膜４１は膜４３および膜４４より厚くなる。挿入膜１８の厚さと下部電極１２の掘り込み量が同程度の大きさである場合、膜４３と膜４４の厚さはほぼ同じになる。
［変形例］
図１２は、実施例１の変形例１における貫通孔２２近傍の断面図である。図１２に示すように、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイス１１０では、共振領域５０において、下部電極１２と圧電層１４の間に挿入膜１８は設けられてなく、代わりに、圧電層１４と上部電極１６の間に挿入膜１８ａが設けられている。挿入膜１８ａは、平面視において共振領域５０と同じ大きさまたは共振領域５０より大きい。このため、挿入膜１８ａの側面上から膜４１の側面上にかけて挿入膜１８ａの材料を含む膜４３ａが形成されている。圧電層１４の材料を含む膜４２は、圧電層１４の側面上から膜４３ａの側面上にかけて形成されている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。
図１３は、実施例１の変形例２における貫通孔２２近傍の断面図である。図１３に示すように、実施例１の変形例２に係る弾性波デバイス１２０では、共振領域５０において、下部電極１２と圧電層１４の間に挿入膜１８が設けられていることに加え、圧電層１４と上部電極１６の間に挿入膜１８ａが設けられている。このため、挿入膜１８ａの側面上から膜４１の側面上にかけて挿入膜１８ａの材料を含む膜４３ａが形成されている。圧電層１４の材料を含む膜４２は、圧電層１４の側面上から膜４３ａの側面上にかけて形成されている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。
［比較例］
図１４は、比較例における貫通孔２２近傍の断面図である。図１４に示すように、比較例に係る弾性波デバイス５００では、下部電極１２と圧電層１４の間に挿入膜１８は設けられていない。このため、圧電層１４の側面上から膜４１の側面上にかけて形成された圧電層１４の材料を含む膜４２に接して下部電極１２の側面上から膜４２の側面上にかけて下部電極１２の材料を含む膜４４が形成されている。すなわち、膜４２と膜４４の間に、挿入膜１８の材料を含む膜４３は形成されていない。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。
［実験］
比較例において、音響インピーダンスの低い膜３２、下部電極１２、圧電層１４、上部電極１６、および保護膜２０を以下の材料および膜厚で形成し、Ａｒガスを用いたイオンミリング法によって貫通孔２２を形成した。貫通孔２２を形成する際のオーバーエッチングによって下部電極１２は２２ｎｍ程度掘り込まれるようにした。
音響インピーダンスの低い膜３２：酸化シリコン膜
下部電極１２：厚さが４４ｎｍのアルミニウム膜
圧電層１４：厚さが３１０ｎｍのニオブ酸リチウム層
上部電極１６：厚さが４４ｎｍのアルミニウム膜
保護膜２０：厚さが２０ｎｍの酸化シリコン膜
このときに、図１４の矢印Ａで示す箇所の膜４１、４２、４４の組成分析を行った。組成分析はエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）によって行った。
図１５は、比較例における組成分析の実験結果を示す図である。図１５において、横軸は上部電極１６の側面の位置を原点０としたときの矢印Ａの方向における上部電極１６の側面からの距離であり、縦軸は濃度である。表２は、比較例における組成分析の実験結果を示す表である。
Figure 2025041295000003
図１５および表２に示すように、膜４１はアルミニウムを含んでいる。このことから、膜４１は、上部電極１６のエッチングの際に除去された材料が付着したものであることが分かる。膜４２は、アルミニウムを含まず、ニオブの濃度が膜４１、４４より高くなっている。このことから、膜４２は、圧電層１４のエッチングの際に除去された材料が付着したものであることが分かる。膜４４はアルミニウムを含んでいる。このことから、膜４４は、下部電極１２のエッチングの際に除去された材料が付着したものであることが分かる。
比較例では、図１４のように、膜４４は膜４２に接して設けられている。膜４１は上部電極１６のエッチングの際に除去された材料が付着したものであることから導電性を有する。膜４４は下部電極１２のエッチングの際に除去された材料が付着したものであることから導電性を有する。膜４２は、圧電層１４のエッチングの際に除去された材料が付着したものであるが、例えばアモルファスとなっていて膜質が悪いために絶縁性が低い。このため、膜４２の薄い箇所において膜４１と膜４４が電気的に接続し、下部電極１２と上部電極１６が膜４１、４２、４４を介して短絡することがある。短絡が生じるとデバイス特性が劣化してしまう。なお、膜４２が厚くなれば絶縁性は高くなるが、膜４２は圧電層１４の膜厚に対応していて、圧電層１４の膜厚は所望の弾性波の波長により決まることから、膜４２を厚くするのは難しい。
一方、実施例１およびその変形例では、図８、図１２、および図１３のように、下部電極１２および上部電極１６の少なくとも一方と圧電層１４との間に下部電極１２および上部電極１６より抵抗率が高い挿入膜１８、１８ａが設けられている。このため、膜４４と膜４２の間、および、上部電極１６の側面と膜４２の間、の少なくとも一方に、挿入膜１８、１８ａのエッチングの際に除去された材料が付着した膜である膜４３、４３ａが形成されている。膜４４（第１膜）は、下部電極１２のエッチングの際に除去された材料が付着した膜であるため、下部電極１２に接続していて、図１１および表１のように、下部電極１２の構成元素であるＡｌを含んでいる。膜４２（第２膜）は、圧電層１４のエッチングの際に除去された材料が付着した膜であるため、圧電層１４の構成元素であるＮｂの濃度が膜４４より高くなっている。膜４３、４３ａ（第３膜）は、挿入膜１８、１８ａのエッチングの際に除去された材料が付着した膜であるため、挿入膜１８、１８ａの構成元素であって圧電層１４の構成元素でないＳｉの濃度が膜４２より高くかつ圧電層１４の構成元素であって挿入膜１８、１８ａの構成元素でないＮｂの濃度が膜４２より低くなっている。膜４３、４３ａは、下部電極１２および上部電極１６より抵抗率が高い挿入膜１８、１８ａのエッチング時に除去された材料が付着した膜であることから、上部電極１６のエッチング時に除去された材料が付着した膜である膜４１および下部電極１２のエッチング時に除去された材料が付着した膜である膜４４よりも絶縁性が高い。したがって、このような膜４３および膜４３ａの少なくとも一方が、膜４１と膜４４の間に設けられることで、膜４１と膜４４の電気的な接続が抑制される。よって、下部電極１２と上部電極１６の短絡を抑制することができる。
また、実施例１およびその変形例の製造方法では、図７（ａ）のように、基板１０上に下部電極１２と圧電層１４と上部電極１６をこの順に形成し、かつ、下部電極１２と圧電層１４の間および圧電層１４と上部電極１６の間の少なくとも一方に挿入膜１８、１８ａを形成する（図１２、図１３も参照）。図７（ｂ）および図９（ａ）から図１０（ｃ）のように、共振領域５０の側方における圧電層１４、挿入膜１８、１８ａ、および下部電極１２をエッチングして、貫通孔２２を圧電層１４に形成する。このときに、下部電極１２のエッチングにより付着した膜４４（第１膜）と上部電極１６の側面との間に圧電層１４のエッチングにより付着した膜４２（第２膜）が形成され、上部電極１６の側面と膜４２の間および膜４４と膜４２の間の少なくとも一方に挿入膜１８、１８ａのエッチングにより付着した膜４３、４３ａ（第３膜）が形成されるようにする（図１２、図１３も参照）。これにより、膜４３および膜４３ａの少なくとも一方が膜４１と膜４４の間に設けられるため、膜４１と膜４４の電気的な接続が抑制され、下部電極１２と上部電極１６の短絡を抑制することができる。
また、実施例１およびその変形例では、圧電層１４、挿入膜１８、１８ａ、および下部電極１２のエッチングにイオンミリング法を用いている。これにより、圧電層１４の種類によらず、圧電層１４に貫通孔２２を形成することができる。イオンミリング法を用いる場合、エッチングの際に除去された材料が上部電極１６等の側面上に付着して付着膜が形成され易い。このとき、比較例のように、挿入膜１８、１８ａが設けられていない場合では下部電極１２と上部電極１６に短絡が生じることがある。したがって、イオンミリング法を用いる場合では、下部電極１２と圧電層１４の間および圧電層１４と上部電極１６の間の少なくとも一方に挿入膜１８、１８ａを形成することが好ましい。
また、実施例１およびその変形例では、膜４２は、圧電層１４のエッチングの際に除去された材料が付着した膜であるため、図１１および表１のように、下部電極１２の構成元素であるＡｌの濃度が膜４４より低く、例えばＡｌを含んでいない。膜４３、４３ａは、挿入膜１８、１８ａのエッチングの際に除去された材料が付着した膜であるため、下部電極１２の構成元素であるＡｌの濃度が膜４４より低く、例えばＡｌを含んでいない。これにより、膜４１と膜４４の電気的な接続が抑制され、下部電極１２と上部電極１６の短絡を抑制することができる。膜４２および膜４３のＡｌの濃度は、膜４４のＡｌの濃度の０．１倍以下が好ましく、０．０２倍以下がより好ましく、０．０１倍以下が更に好ましい。また、膜４４は、下部電極１２のエッチングの際に除去された材料が付着した膜であるため、挿入膜１８、１８ａの構成元素であるＳｉの濃度が膜４３、４３ａより低く、例えば０．９倍以下である。
また、実施例１およびその変形例では、挿入膜１８、１８ａは、Ｓｉの酸化物である酸化シリコン膜である。この場合、挿入膜１８、１８ａのエッチング時に除去された材料が付着した膜である膜４３、４３ａの絶縁性を高めることができる。よって、膜４１と膜４４の電気的な接続が抑制され、下部電極１２と上部電極１６の短絡を抑制することができる。挿入膜１８、１８ａは、下部電極１２および上部電極１６よりも抵抗率が高ければ、金属元素の酸化物の他に、金属元素の窒化物または炭化物でもよい。具体的には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化バナジウム（ＶＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化クロム（ＣｒＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、炭化モリブデン（ＭｏＣ）、炭化ハフニウム（ＨｆＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、および炭化タングステン（ＷＣ）のうちの少なくとも１種を含んで形成される場合でもよい。ここで、本明細書では、ホウ素（Ｂ）、シリコン（Ｓｉ）、およびゲルマニウム（Ｇｅ）等の半金属元素も金属元素とする。なお、挿入膜１８、１８ａは、下部電極１２および上部電極１６よりも抵抗率が高ければ、金属膜である場合でもよい。
挿入膜１８、１８ａは、膜４３、４３ａの絶縁性を高める点から、無機絶縁膜である場合が好ましい。具体的には、挿入膜１８、１８ａは、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のうち少なくとも１種を含んで形成される場合が好ましい。ここで、絶縁膜とは、抵抗率が１０８Ω・ｃｍ以上の膜である。
また、実施例１およびその変形例では、圧電層１４は単結晶タンタル酸リチウム層または単結晶ニオブ酸リチウム層である。この場合、圧電層１４に貫通孔２２を形成するときに一般的にイオンミリング法が用いられる。このため、エッチングの際に除去された材料が上部電極１６等の側面上に付着して付着膜が形成され易くなる。したがって、圧電層１４が単結晶タンタル酸リチウム層または単結晶ニオブ酸リチウム層である場合では、下部電極１２と圧電層１４の間および圧電層１４と上部電極１６の間の少なくとも一方に挿入膜１８、１８ａを形成することが好ましい。なお、圧電層１４は、単結晶タンタル酸リチウム層および単結晶ニオブ酸リチウム層以外であってもよく、例えば窒化アルミニウム層、酸化亜鉛層、チタン酸ジルコン酸鉛層、またはチタン酸鉛層であってもよい。
また、実施例１およびその変形例では、下部電極１２および上部電極１６は共振領域５０における圧電層１４に厚みすべり振動を励振する。図１のように、貫通孔２２は共振領域５０を挟んで２つ設けられ、厚みすべり振動の振動方向６０は２つの貫通孔２２が共振領域５０を挟んで対向する方向（例えばＸ方向）に交差する方向（例えばＹ方向）である。これにより、共振領域５０からの弾性波の漏洩を抑制することができる。
また、実施例１およびその変形例では、貫通孔２２と共振領域５０における圧電層１４との間の最大の距離Ｌ（図８参照）は１．６λ以下、すなわち圧電層１４の厚さの３．２倍以下である。これにより、図５のように、デバイス特性の劣化を抑制しつつデバイスの大型化を抑制することができる。デバイス特性の劣化を抑制する点から、距離Ｌは圧電層１４の厚さの２．６倍以下が好ましく、１．６倍以下がより好ましく、０．７倍以下が更に好ましい。
図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、実施例２に係る弾性波デバイス２００の断面図である。図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、実施例２に係る弾性波デバイス２００では、音響反射膜３０の代わりに空隙３６が設けられている。空隙３６は、例えば基板１０上に設けられた絶縁膜３８に形成され、貫通孔２２に連通している。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。
弾性波デバイスは、実施例１およびその変形例のように、下部電極１２下に弾性波を反射する音響反射膜３０が設けられたＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）でもよいし、実施例２のように、下部電極１２下に空隙３６が設けられたＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）でもよい。
図１７は、実施例３に係るフィルタ３００の回路図である。図１７に示すように、実施例３に係るフィルタ３００は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１または複数の直列共振器Ｓ１～Ｓ４が直列に接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に、１または複数の並列共振器Ｐ１～Ｐ３が並列に接続されている。直列共振器Ｓ１～Ｓ４および並列共振器Ｐ１～Ｐ３の少なくとも１つに実施例１、実施例１の変形例、および実施例２に係る弾性波デバイスを用いてもよい。直列共振器および並列共振器の個数等は適宜設定できる。フィルタとしてラダー型フィルタを例に示したが、フィルタは多重モード型フィルタでもよい。
なお、実施例３では、実施例１、実施例１の変形例、および実施例２に係る弾性波デバイスをフィルタに用いる場合を例に示したが、この場合に限られるわけではない。例えば、インクジェットを用いたマイクロポンプ、ＲＦ－ＭＥＭＳスイッチ、または光ミラー等のアクチュエータ、もしくは、加速度、ジャイロ、またはエナジーハーベスト等のセンサに用いてもよい。
図１８は、実施例４に係るデュプレクサ４００の回路図である。図１８に示すように、実施例４に係るデュプレクサ４００は、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ８０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ８２が接続されている。送信フィルタ８０は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ８２は、共通端子Ａｎｔから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ８０および受信フィルタ８２の少なくとも一方を実施例２のフィルタとしてもよい。マルチプレクサとしてデュプレクサを例に示したが、トリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。
以上、本願発明の実施形態について詳述したが、本願発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本願発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０…基板、１２…下部電極、１４…圧電層、１６…上部電極、１８、１８ａ…挿入膜、２０…保護膜、２２…貫通孔、３０…音響反射膜、３２…音響インピーダンスの低い膜、３４…音響インピーダンスの高い膜、３６…空隙、３８…絶縁膜、４０…膜、４１…膜、４２…膜、４３、４３ａ…膜、４４…膜、５０…共振領域、６０…厚みすべり振動の振動方向、７０…マスク層、８０…送信フィルタ、８２…受信フィルタ、１００、１１０、１２０、２００、５００…弾性波デバイス、３００…フィルタ、４００…デュプレクサ

Claims (13)

  1. 基板と、
    前記基板上に設けられた下部電極と、
    前記下部電極上に設けられた上部電極と、
    前記下部電極と前記上部電極の間に少なくとも一部が挟まれて前記基板上に設けられ、平面視において前記少なくとも一部を挟んで前記下部電極と前記上部電極が重なる共振領域に沿いかつ前記下部電極の一部に接する貫通孔を有する圧電層と、
    前記下部電極および前記上部電極の少なくとも一方と前記圧電層との間に設けられ、前記下部電極および前記上部電極より抵抗率が高い挿入膜と、
    前記上部電極の側面に前記下部電極に接続して設けられ、前記下部電極の構成元素を含む第１膜と、
    前記上部電極の側面と前記第１膜の間に設けられ、前記圧電層の構成元素の濃度が前記第１膜より高い第２膜と、
    前記上部電極の側面と前記第２膜の間および前記第１膜と前記第２膜の間の少なくとも一方に設けられ、前記挿入膜の構成元素であって前記圧電層の構成元素と異なる元素の濃度が前記第２膜より高くかつ前記圧電層の構成元素であって前記挿入膜の構成元素と異なる元素の濃度が前記第２膜より低い第３膜と、を備える弾性波デバイス。
  2. 前記第２膜および前記第３膜は、前記下部電極の構成元素の濃度が前記第１膜より低い、請求項１に記載の弾性波デバイス。
  3. 前記第２膜および前記第３膜は、前記下部電極の構成元素を含まない、請求項１または２に記載の弾性波デバイス。
  4. 前記第１膜は、前記挿入膜の構成元素の濃度が前記第３膜より低い、請求項１または２に記載の弾性波デバイス。
  5. 前記挿入膜は無機絶縁膜である、請求項１または２に記載の弾性波デバイス。
  6. 前記挿入膜は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、炭化シリコン、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、および酸化マグネシウムのうち少なくとも１種を含んで形成される、請求項５に記載の弾性波デバイス。
  7. 前記圧電層は単結晶タンタル酸リチウム層または単結晶ニオブ酸リチウム層である、請求項１または２に記載の弾性波デバイス。
  8. 前記下部電極および前記上部電極は前記共振領域における前記圧電層に厚みすべり振動を励振し、
    前記貫通孔は前記共振領域を挟んで２つ設けられ、
    前記厚みすべり振動の振動方向は２つの前記貫通孔が前記共振領域を挟んで対向する方向に交差する方向である、請求項７に記載の弾性波デバイス。
  9. 前記貫通孔と前記共振領域における前記圧電層との間の最大の距離は、前記共振領域における前記圧電層の厚さの３．２倍以下である、請求項８に記載の弾性波デバイス。
  10. 請求項１または２に記載の弾性波デバイスを含むフィルタ。
  11. 請求項１０に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
  12. 基板上に下部電極、圧電層、上部電極をこの順に形成し、かつ、前記下部電極と前記圧電層の間および前記圧電層と前記上部電極の間の少なくとも一方に前記下部電極および前記上部電極より抵抗率が高い挿入膜を形成する工程と、
    前記下部電極と前記上部電極が前記圧電層を挟んで重なる共振領域の側方における前記圧電層、前記挿入膜、および前記下部電極をエッチングし、前記下部電極のエッチングにより付着した第１膜と前記上部電極の側面との間に前記圧電層のエッチングにより付着した第２膜が形成され、前記上部電極の側面と前記第２膜の間および前記第１膜と前記第２膜の間の少なくとも一方に前記挿入膜のエッチングにより付着した第３膜が形成されるようにして、前記共振領域に沿った貫通孔を前記圧電層に形成する工程と、を備える弾性波デバイスの製造方法。
  13. 前記圧電層、前記挿入膜、および前記下部電極のエッチングはイオンミリング法を用いる、請求項１２に記載の弾性波デバイスの製造方法。
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