使用钛种子层在不含氮化硅界面的硅衬底上生长氮化钛的方法与流程

技术特征：
1.一种方法，包括：直接在衬底的表面上由钛ti源形成ti种子层，所述表面基本上不含氧化物和氮化物；以及从氮等离子体源引入反应性氮物质并从所述ti源引入附加的ti，所述氮等离子体：(a)与所述ti种子层反应以形成tin，以及(b)与所述附加的ti反应以形成附加的tin，所述tin和所述附加的tin共同形成直接接触所述衬底的所述表面的tin超导层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底基本上不含氮和钛两者。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述ti种子层具有在0.5nm与1nm之间的厚度。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述ti种子层具有在0.5nm与1nm之间的第一厚度，并且所述方法还包括：将所述衬底的温度升高到100℃以上，以及将所述tin层的厚度从所述第一厚度增加到第二厚度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二厚度在以下范围内：1nm-2000nm。6.一种器件，包括：衬底；以及tin超导层，其覆盖所述衬底并与所述衬底接触，其中所述衬底基本上不含ti和氮两者，以及其中所述tin超导层通过以下步骤形成：直接在衬底的表面上由钛ti源形成ti种子层，所述表面基本上不含氧化物和氮化物；以及从氮等离子体源引入反应性氮物质并从所述ti源引入附加的ti，所述氮等离子体：(a)与所述ti种子层反应以形成tin，以及(b)与所述附加的ti反应以形成附加的tin，所述tin和所述附加的tin共同形成直接接触所述衬底的所述表面的tin超导层。7.根据权利要求6所述的器件，其中，所述器件是由所述tin超导层形成的超导谐振器的一部分，其中所述超导谐振器的品质因数在100,000与十亿之间。8.一种方法，包括：将钛ti沉积到底层的表面上以在其上形成ti层，其中所述表面被选择为基本上不含氧化物和氮化物；以及在反应性氮物质的存在下，朝向所述ti层引导附加的ti以形成与所述底层的所述表面接触的tin超导层，所述氮与所述附加的ti和所述ti层两者反应，从而形成与所述底层的所述表面接触的所述tin超导层。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述底层的所述表面基本上不含氮和钛两者。10.根据权利要求8至9中任一项所述的方法，其中，所述ti层具有在0.5nm与1nm之间的厚度。11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，在氮的存在下，所述引导附加的ti包括：形成具有在0.5nm与2nm之间的第一厚度的所述tin层；以及将所述底层的温度升高到100℃以上，以及将所述tin超导层的厚度从所述第一厚度增加到第二厚度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二厚度在以下范围内：2nm-2000nm。13.一种方法，包括：直接在衬底的表面上由钛ti源形成ti种子层，所述表面基本上不含氧化物和氮化物；从氮等离子体源引入反应性氮物质并从所述ti源引入附加的ti，所述氮等离子体：(a)与所述ti种子层反应以形成tin，以及(b)与所述附加的ti反应以形成附加的tin，所述tin和所述附加的tin共同形成直接接触所述衬底的所述表面的具有第一厚度的tin超导层；以及将所述衬底的温度升高到100℃以上，同时将所述tin层的厚度增加到第二厚度。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述衬底基本上不含氮和钛两者。15.根据权利要求13至14中任一项所述的方法，其中，所述ti种子层具有在0.5nm与1nm之间的厚度。16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述第一厚度在1nm至2nm之间。17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，所述第二厚度在2nm与2000nm之间。18.一种方法，包括：直接在衬底的表面上由金属源形成种子层，所述源选自以下中的任一者：钛(ti)、钒(v)、锆(zr)、钨(w)、钽(ta)和钼(mo)，所述表面基本上不含氧化物和氮化物；以及从氮等离子体源引入反应性氮物质并从所述金属源引入附加的金属，所述氮等离子体：(a)与所述种子层反应以形成氮化物，以及(b)与从钛(ti)、钒(v)、锆(zr)、钨(w)、钽(ta)和钼(mo)中选出的所述附加的金属反应以形成附加的氮化物，所述氮化物和所述附加的氮化物共同形成直接接触所述衬底的所述表面的氮化物超导层。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述衬底基本上不含氮和所述源。20.根据权利要求18至19中任一项所述的方法，其中，所述种子层具有在0.5nm与1nm之间的厚度。21.根据权利要求18至19中任一项所述的方法，其中，所述种子层具有在0.5nm与1nm之间的第一厚度，以及所述方法还包括：将所述衬底的温度升高到100℃以上，同时将所述氮化物层的厚度从所述第一厚度增加到第二厚度。22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述氮化物层的所述厚度增加到以下范围内：2nm-2000nm。23.一种器件，包括：衬底；以及tin超导层，其覆盖所述衬底并与所述衬底接触，其中所述衬底基本上不含ti和氮两者，以及其中所述tin超导层通过以下步骤形成：直接在衬底的表面上由钛ti源形成ti种子层，所述表面基本上不含氧化物和氮化物；以及从氮等离子体源引入反应性氮物质并从所述ti源引入附加的ti，所述氮等离子体：(a)与所述ti种子层反应以形成tin，以及(b)与所述附加的ti反应以形成附加的tin，所述tin和所述附加的tin共同形成直接接触所述衬底的所述表面的tin超导层，以及
其中所述tin超导层已被蚀刻以形成超导谐振器，以及其中所述超导谐振器的品质因数在100,000与十亿之间。24.根据权利要求23所述的器件，其中，所述ti种子层的厚度为5埃-7埃。25.根据权利要求23所述的器件，其中，所述ti种子层的厚度小于8埃。26.根据权利要求23所述的器件，其中，所述ti种子层的厚度小于1nm。

技术总结
直接在衬底(Si)的表面上由钛Ti源形成Ti种子层，该表面基本上不含氧化物和氮化物。之后，从氮等离子体源引入反应性氮物质并从Ti源引入附加的Ti，以使得氮等离子体与Ti种子层反应并与附加的Ti反应以形成直接接触衬底的表面的TiN超导层。方法同样适用于形成钼、钽、钨、钒或锆的氮化物。钒或锆的氮化物。钒或锆的氮化物。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：国际商业机器公司
技术研发日：2020.11.05
技术公布日：2022/6/15