【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.21】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24AT0224

利用課題名 / Title

酸化物を用いた高性能半導体の研究

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

デバイス・センサー関連材料,センサ/ Sensor,エレクトロデバイス/ Electronic device,集束イオンビーム/ Focused ion beam,スパッタリング/ Sputtering

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)

工藤 晃哉

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所　先端半導体研究センター

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

飯竹 昌則

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-034：集束イオンビーム加工観察装置(FIB)

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

結晶性酸化インジウム膜の光センサや半導体デバイスでの低抵抗電極としての応用を目指して、Ceドープ水素化酸化インジウム(ICO:H)薄膜のスパッタ成膜条件の最適化を行った。具体的には、成膜時の酸素濃度を0%から1.0％の範囲で変化させたとき固相結晶化後の移動度が最大となる条件を検討した。事前に行ったHall測定により、移動度に酸素濃度依存性があることがわかっており、この要因を検討するためにFIB装置を用いて走査イオン顕微鏡像(SIM像)を撮影し、結晶粒サイズを評価した。

実験 / Experimental

DCスパッタ法によりICO:H膜を酸素濃度0%から1.0％の範囲で変化させて成膜した。その後N₂中250℃で30分間アニールし固相結晶化させた。そして、各酸素濃度においてAs depo膜とSPC膜のSIM像を撮影して表面を観察し、結晶粒サイズを観察した。

結果と考察 / Results and Discussion

As depo膜のSIN像の結果から、酸素濃度0%では微結晶が生成していることが確認された。しかし、酸素濃度が増加し0.3%になると非晶質化していることがわかった。さらに酸素濃度が増加するとわずかに微結晶が生成していることが確認された。SPC膜については、酸素濃度増加とともに結晶粒サイズが増加し、0.3％で0.５~1.5μmで最大となっていた。さらに酸素濃度が増加すると結晶粒サイズは減少していた。移動度のHall測定結果と結晶粒サイズを比較すると、移動度の増減と結晶粒サイズの増減に相関があり、移動度が最大化している酸素濃度0.3%で結晶粒サイズも最大化していた。そのため、この移動度の増減は結晶粒サイズの増減にともなう粒界散乱の強弱に起因すると考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1  (a). SIM images of as-deposited films at various oxygen ratios. (b) SIM images of SPC films at various oxygen ratios.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

SIM 像の撮影にご協力いただきました産業技術総合研究所ナノ プロセシング施設の飯竹昌則さんに感謝いたします。

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.

1. 工藤晃哉 他、電子デバイス界面テクノロジー研究会ー材料・プロセス・デバイス特性の物理ー（第30回）、2025年1月23日

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