株式会社明電舎（以下、明電舎）と国立研究開発法人産業技術総合研究所（以下、産総研）は、これまでに開発したピュアオゾンガス^※1と水蒸気（H₂O）を用いた、化学反応性の高いOHラジカル^※2生成技術を、酸化物半導体向けインジウム酸化膜（InOₓ膜）の低温成膜プロセスに適用し、膜中の炭素不純物の低減と、電圧サイクル安定性に優れたデバイス動作特性を確認しました。

　酸化物半導体デバイスの中で電流経路となるインジウム酸化膜の原子層堆積（ALD）プロセスに、OHラジカル生成技術を適用することで、低温成膜における膜質改善とデバイス動作の安定化を実現しました。今後、酸化物半導体の実用化・量産化への貢献が期待されます。

　本研究成果の詳細は、産総研および明電ナノプロセス・イノベーション株式会社との共著により、2026年11月13日に開催される「MNC 2026」にて発表予定です。

近年、AIや高度情報処理に対応するため、半導体の高性能化および高集積化が進んでいます。
従来のシリコンでは対応が難しい低温・三次元集積プロセスに適用できる酸化物半導体は、次世代半導体として高い注目を集めています。

本開発では、反応性の高いOHラジカルが有効に働く温度帯が、InOₓ膜の低温成膜プロセスに適していることに着目しました。従来のオゾンガスを用いた手法では、低温の成膜条件では原料ガスの分解反応が十分に進まないため、InOₓ膜中に炭素不純物が大量に残留し、動作特性を不安定にさせる要因になると考えられていました。
今回、200℃での成膜において本技術を用いることで、従来のオゾンガスを用いた成膜で課題となっていた、原料由来の炭素不純物を低減できることを確認しました（図1左）。

InOₓ膜に流れる電流をゲート電圧（ストレス電圧）で制御する半導体スイッチング素子構造（図1右）では、ゲート電圧に応じて電流のON／OFF動作が得られます（図2左）。

従来のInOₓ膜では、比較的高いゲート電圧を長時間印加すると、ON／OFFの境界となるしきい値電圧Vthの変動（ΔVth）が確認されていました（図2左挿入図）。一方、本技術により形成したInOₓ膜では、ΔVthが大幅に抑制されることを確認しました（図2右）。
これにより、繰り返しスイッチング動作時にも、電流のON／OFFを安定して制御できることが期待されます。

OHラジカル生成技術をInOₓ膜の低温成膜プロセスに適用可能。
OHラジカルの高い反応性により炭素不純物を低減し、デバイスの動作安定性を向上。
OHラジカルが微細な溝の奥まで到達することで、三次元積層構造を有する酸化物半導体の製造プロセスへの適用が期待。

今回開発したInOₓ膜を基盤として、GaやZnを添加したIGZO膜（InₓGaᵧZn_zO）への技術展開を進めます。OHラジカル生成プロセスをIGZO膜の成膜に適用し、酸化物半導体デバイスの実用化に向けたプロセス技術の確立を目指します。

2026年6月23日
ピュアオゾンガスと水蒸気による新たなOH ラジカル生成技術の確立
原子層堆積プロセスへの適用に成功　～先端半導体用ゲート酸化膜の膜質向上効果を確認～
https://www.meidensha.co.jp/news/news_03/news_03_01/1266212_10499.html



*1　ピュアオゾンガス
オゾン濃度80vol％以上の高濃度ガス（一般的な他社製品は15vol％以下）。
液化蒸留によりオゾンを高濃度化する過程で、NO_x等の不純物を大幅に低減した高純度ガスであり、半導体製造プロセスに適しています。
また、本研究で使用したピュアオゾンガスは、明電ナノプロセス・イノベーション㈱が製造するピュアオゾンジェネレーターにより生成・供給されています。装置はSEMI-S2規格などの認証を取得しており、半導体製造プロセスでの運用実績があります。
製品情報：ピュアオゾンジェネレーター
https://www.meidensha.co.jp/npi/products/prod_01/

*2　ＯＨラジカル
活性酸素の1種。最も高い酸化力を有しており酸化反応後は水や二酸化炭素など無害なガスに変化します。

本件及び取材に関するお問い合わせ先

株式会社 明電舎  
コーポレートコミュニケーション推進部  広報・IR課
電話 03-6420-8100

国立研究開発法人産業技術総合研究所  
ブランディング・広報部  報道室
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