HOME > Profile > NABATAME, Toshihide
- Specially Appointed Researcher, Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA)
- Distinguished Research Fellow, Thin Film Electronics Group, Semiconductor Materials Field, Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA)
- Distinguished Research Fellow, Semiconductor Materials Collaborative Hub, Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA)
- Address
- 305-0044 1-1 Namiki Tsukuba Ibaraki JAPAN [Access]
Research
- Keywords
半導体CMOS、電子デバイス、ナノ薄膜形成技術、材料物性評価
PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.
Research papers
- Wipakorn Jevasuwan, Toshihide Nabatame, Tomomi Sawada, Hiromi Miura, Takashi Onaya, Kazuhito Tsukagoshi, Naoki Fukata. Subnanometer silicon oxide growth on n-Si(100), (111), and (110) using ozonized water treatment. Materials Science in Semiconductor Processing. 216 (2026) 111056 10.1016/j.mssp.2026.111056
- NABATAME, Toshihide. Characteristics of Several High-k Gate Insulators for GaN Power Device. ECS Transactions. (2019) 109-117 10.1149/09204.0109ecs
- Masahiro Hara, Toshihide Nabatame, Yoshihiro Irokawa, Tomomi Sawada, Manami Miyamoto, Hiromi Miura, Tsunenobu Kimoto, Yasuo Koide. A three-step surface treatment and its impacts on electrical properties of c- and m-face GaN/Al2O3 MOS structures. Materials Science in Semiconductor Processing. 196 (2025) 109606 10.1016/j.mssp.2025.109606 Open Access
Books
Proceedings
- Toshihide Nabatame, Tomomi Sawada, Yoshihiro Irokawa, Yasuo Koide, Kazuhito Tsukagoshi. (Invited) Characteristics of GaN/High-k Capacitors Under Positive Bias Stress. ECS Transactions. 112 [1] (2023) 109-117 10.1149/11201.0109ecst
- Kazunori Kurishima, Toshihide Nabatame, Takashi Onaya, Kazuhito Tsukagoshi, Akihiko Ohi, Naoki Ikeda, Takahiro Nagata, Atsushi Ogura. Suppression of threshold voltage shift on In-Si-O-C Thin-Film Transistor with an Al2O3 Passivation Layer under Negative and Positive Gate-Bias Stress. Electron Devices Technology and Manufacturing Conference (EDTM). (2019) 10.1109/edtm.2019.8731167
- Toshihide Nabatame. Trapping mechanism of charge trap capacitor with Al2O3/High-k/Al2O3 multilayer. ECS transactions. (2017) 131-138 10.1149/07901.0131ecst
Presentations
- NABATAME, Toshihide. Hetero interface of ionic/covalent oxides for Nano-electronics. ULSI vs. TFT 5. 2015 Invited
- NABATAME, Toshihide. Trapping mechanism of charge trap capacitor with Al2O3/High-k/Al2O3 multilayer. ULSI vs. TFT6. 2017 Invited
- 森田 行則, 川那子 高暢, 神岡 武文, 三谷 祐一郎, 生田目 俊秀, 女屋 崇, 深田 直樹, ジェバスワン ウイパコーン, 塚越 一仁, 星井 拓也, トープラサートポン カシディット, 田村 敦史, 喜多 浩之, 岡田 直也, 間部 謙三, 水林 亘, 太田 裕之, 松川 貴, 右田 真司. 2nm以細技術ノードに向けたhigh-k/メタルゲートスタックのCETスケーリング：展望と課題. シリコン材料・デバイス研究専門委員会（Silicon Devices and Materials: SDM）. 2026 Invited
Misc
- Fumikazu MIZUTANI, Nobutaka TAKAHASHI, Toshihide NABATAME. Atomic Layer Deposition of Polycrystalline Tin Dioxide Thin Films Using Liquid Bis（ethylcyclopentadienyl）tin. Journal of The Surface Finishing Society of Japan. 76 [12] (2025) 598-602 10.4139/sfj.76.598 Open Access
- 津谷 大樹, 渡辺 英一郎, 生田目 俊秀. NIMSが提供するマスクレス露光プロセス技術. 金属. 87 [12] (2017) 1033-1038
- DAO, Duy Thang, CHEN, Kai, ISHII, Satoshi, OHI, Akihiko, NABATAME, Toshihide, KITAJIMA, Masahiro, NAGAO, Tadaaki. Aluminum Infrared Plasmonic Perfect Absorbers Fabricated by Colloidal Lithography. Proceedings of CLEO-PR 2015. (2015) 25E3_7-1-25E3_7-2
Society memberships
応用物理学会, Institute of Electrical and Electronics Engineers
Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA)
原子層堆積法による新ナノ薄膜・半導体デバイス
原子層堆積法，ナノラミネート，HfO系強誘電体膜，InO系酸化物半導体膜，HfO系アモルファス絶縁膜，ZrO<span class="CharOverride-5" lang="">2</span>低温度結晶成長，SiO<span class="CharOverride-5" lang="">2</span>選択成長
Overview
半導体デバイスは、３次元構造で、絶縁膜及び電極共にナノメーターの膜厚で作製されています。原子層堆積法（ALD)は、飽和表面吸着反応の特徴を有しており、3次元構造のホール内壁にも均質な膜を形成できます。半導体デバイスとして、DRAM、強誘電体デバイス、GaNパワーデバイス及び酸化物半導体トランジスタがあり、各々で、期待されている材料、膜厚及び構造が異なります。このニーズに答えるように、幅広い材料探索、ALD原料の選択、ALD成膜条件を、作製したデバイスの電気特性をフィードバックさせて、研究を進めています。
Novelty and originality
ALDメカニズムの新提案及びユニークなアイデアによるALD作製技術で、下記を達成しました。
● ALDによるSiO2膜成長が、下地基板の酸素の電気陰性度で決まるメカニズムを初めて見出した。
● 新規Hf/Zrカクテル原料を用いる事で、HfZrO系強誘電体薄膜の300℃低温度形成に成功した。
● 高誘電率でアモルファスなHfSiO及びHfAlO絶縁膜を、GaNパワーデバイスの絶縁膜として提案した。
Details
酸化膜として８元素、酸化物半導体膜として4元素及び金属膜として2元素のALD成膜を実施した20年以上に亘るデータの蓄積を基に、半導体デバイスの要求に対応しています。その中で、Si原料を用いたALD成膜で、ALD成長でSi原料の正電荷のSi原子が下地基板の負電荷の酸素に吸着しますが、この吸着が下地基板のMetal-Oの電気陰性度の差で決定されることを初めて見出しました。これは、下地材料を変えることでSiO2膜の選択成長ができる事を示しています。この様にALDメカニズムを理解して、GaNパワーデバイスではアモルファスなHfSiO膜、DRAMではZrO2/Al2O3/ZrO2スタック構造膜を形成しています。
Summary
ALD法は、既に、半導体デバイスの量産プロセスにも使われており、研究レベルで得られたALDデータが、そのまま技術移管がスムーズに進むメリットがあります。
