用于超导器件的氮化钛等离子体增强原子层沉积
超导电性
2023-12-18 v1 材料科学
摘要
本研究全面调查了通过等离子体增强原子层沉积 (PEALD) 在平面和复杂三维 (3D) 结构上获得的氮化钛 (TiN) 的优异超导特性。我们引入了额外的衬底偏压周期以使薄膜致密化并去除配体残留，从而在最小化杂质的同时增强其特性。虽然反应溅射 TiN 薄膜表现出高质量，但我们的技术通过在 6 英寸晶圆上始终如一地保持大于 95% 的期望方阻一致性，确保了卓越的均匀性，这对于制造大规模超导器件阵列和优化晶圆良率至关重要。此外，我们的薄膜表现出与传统反应溅射薄膜异常的相似性，在约 40 nm 厚度下始终达到 4.35 K 的临界温度 (Tc)。与先前报道的基于 ALD 的超导 TiN 相比，这是一项显著成就。使用与平面薄膜相同的工艺，我们获得了深宽比从 2 到 40 的 Tc，并观察到深宽比在 2 到 10.5 之间时 Tc 约为 2 K。我们阐明了导致这些复杂 3D 结构上超导特性受限与退化的机制。我们的结果与当前及下一代超导技术完美契合，满足了薄膜限制、大规模沉积、保形性、3D 集成方案和良率优化的严格标准。
关键词
引用
@article{arxiv.2312.09984,
title = {Plasma-enhanced atomic layer deposition of titanium nitride for superconducting devices},
author = {John Femi-Oyetoro and Sasha Sypkens and Henry LeDuc and Matthew Dickie and Andrew Beyer and Peter Day and Frank Greer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.09984},
year = {2023}
}