使用分子氧与 SF$_6/$H$_2$ 等离子体的顺序暴露对超导 TiN 薄膜的各向同性等离子热原子层刻蚀
介观与纳米尺度物理
2023-10-26 v1 材料科学
超导电性
摘要
超导氮化钛（TiN）薄膜中的微波损耗归因于各种界面中的双能级系统，部分由氧化和微加工引起的损伤所致。原子层刻蚀（ALE）是一种新兴的减材制造方法，能够以埃级刻蚀深度控制并潜在地减少损伤进行刻蚀。然而，尽管已有 TiN 的 ALE 工艺报道，它们要么采用 HF 蒸气，带来实际复杂性；要么刻蚀速率缺乏所需控制。此外，刻蚀薄膜的超导特性尚未被表征。在此，我们报道了一种各向同性等离子热 TiN ALE 工艺，其由依次暴露于分子氧和 SF/H 等离子体组成。对于某些 SF:H 流速比，我们观察到 TiO 相对于 TiN 的选择性刻蚀，从而在一个周期内实现自限制刻蚀。使用非原位椭偏仪测得刻蚀速率从 150 C 时的 1.1 \r{A}/周期变化到 350 C 时的 3.2 \r{A}/周期。我们证明刻蚀薄膜的超导临界温度未超出由薄膜厚度减小所预期值的下降，凸显了该工艺的低损伤特性。这些发现与 TiN 在微波动力学电感探测器和超导量子比特中的应用相关。
引用
@article{arxiv.2307.02821,
title = {Isotropic plasma-thermal atomic layer etching of superconducting TiN films using sequential exposures of molecular oxygen and SF$_6/$H$_2$ plasma},
author = {Azmain A. Hossain and Haozhe Wang and David S. Catherall and Martin Leung and Harm C. M. Knoops and James R. Renzas and Austin J. Minnich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.02821},
year = {2023}
}
备注
17 pages, 7 figures