【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT0130
利用課題名 / Title
酸化物半導体デバイスに関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
ALD,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,エレクトロデバイス/ Electronic device,赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,光リソグラフィ/ Photolithgraphy
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
芳本 祐樹
所属名 / Affiliation
株式会社KOKUSAI ELECTRIC
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
住友 誠明
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
増田 賢一
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-063：分光エリプソメータ
AT-102：原子層堆積装置_3〔FlexAL〕
AT-103：原子層堆積装置_3付帯ＸＰＳ装置（アルバック・ファイ）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年、原子層堆積法 (ALD) により成膜された酸化物半導体の報告例が急増している。ALDでは段差被覆性・膜厚制御・組成制御性に優れるため複雑化・高層化する半導体デバイスへの適用が期待されている。そこで、本研究ではALD装置 (AT102) を用い、ALD法によるInGaZnO等酸化物半導体に関し成膜評価を実施し組成制御手法の確立を試みた。
実験 / Experimental
Fig.1に今回実施したInGaZnO ALDのシーケンスを示す。各酸化物成膜サイクル数をInOx：X、GaOx：Y、ZnOx：ZとしX, Y, Zの比率をX:Y:Z=7:1:1およびX:Y:Z=11:1:1で変化させ成膜を行った。それぞれの薄膜についてALD装置付帯のXPS装置 (AT103) にて組成分析を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.2(a)にX:Y:Z=7:1:1で成膜したInGaZnO膜のXPS深さ方向組成分析結果、Fig.2(b)にX:Y:Z=11:1:1で成膜したInGaZnO膜のXPS測定結果を示す。本結果から何れの成膜サイクル比においてもIn、Ga、Znを含む酸化物、即ちInGaZnO薄膜が成膜できていることが分かる。また、ラインプロファイルにおいてフラットな部分のIn:Ga:Zn比を算出すると、下記の通りとなった。X:Y:Z=7:1:1のときIn：Ga：Zn比は7.4：1：1.9となり、X:Y:Z=11:1:1のとき、In：Ga：Zn比は 12.3：1：2となった。In：Ga比は概ねサイクル比通りとなり、Zn比率のみGaの2倍となった。これは、InOxおよびGaOxの分光エリプソメータ (AT063) により求めたサイクルレートが概ね1.0Å/cycleであるのに対しZnOxは概ね2.0Å/cycleであることに起因していると考えられる。 上記評価により、成膜サイクル比とサイクルレートにより組成を制御できることが明らかとなり、様々な組成を有するInGaZnO膜の成膜が可能となった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 Sequence of InGaZnO ALD
Fig.2(a) XPS result of InGaZnO film with X:Y:Z=7:1:1
Fig.2(b) XPS result of InGaZnO film with X:Y:Z=11:1:1
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
なし
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- C. -T. Chen, Y. Yoshimoto, W. H. Chang, T. Irisawa, and T. Maeda, "Impact of in-situ AlOx passivation on 2-nm-thick InOx for performance and stability improvement", 第85回日本応用物理学会秋季学術講演会, (新潟), 2024.9.18.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件