NbN 原子层刻蚀工艺：顺序暴露于 O$_2$ 与 H$_2$/SF$_6$ 等离子体
材料科学
2025-09-04 v1 超导电性
摘要
NbN 是一种金属超导体，因其较高的临界温度 () 和动力学电感而广泛应用于超导电子器件。加工引起的损伤通过机制如微波表面损耗影响这些器件的性能。具有 Angstrom 级控制和低损伤特性的原子层刻蚀 (ALE) 有望解决这些问题，但目前尚无针对 NbN 的 ALE 工艺。本文报道了一种由顺序暴露于 O 等离子体和 H/SF 等离子体组成的工艺。O 等离子体而非 O 气体可实现 Nb 处于 +5 氧化态的更高比例，该氧化态随后通过与 H/SF 等离子体暴露形成 NbF 而蒸发。选择 SF:H 流速比可在循环内实现对 NbO 相对于 NbN 的选择性刻蚀。在 125 C 下使用原位椭圆测量法测得的循环刻蚀速率为 1.77 \r{A}/cycle。ALE 刻蚀薄膜的 高于相同厚度下 RIE 刻蚀薄膜的 ，突显了该工艺的低损伤特性。这些发现对于 NbN 在单光子探测器和超导微共振器的应用具有意义。
引用
@article{arxiv.2502.17745,
title = {Atomic layer etching of niobium nitride using sequential exposures of O$_2$ and H$_2$/SF$_6$ plasmas},
author = {Azmain A. Hossain and Sela Murphy and David S. Catherall and Anthony J. Ardizzi and Austin J. Minnich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.17745},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 8 figures