最常用的氮化钛薄膜合成方法是物理气相沉积法（PVD，通常有溅射沉积，阴极电弧沉积或电子束加热）和化学气相沉积法（CVD）。
两种方法都是将纯钛升华，并在高能量真空环境中与氮气反应。
1.通过将粉末状金属钛压缩到适当的密度，在1200℃纯氮气中由金属和气体之间的化学反应所释放的Chemicalbook热量烧结成氮化物的反应产物氮化钛粉末，如下反应式：2Ti+N2=2TiN。
2.在高温下，由四氯化钛-氮的混合气与氨-氢的混合气反应，如下反应式：6TiCl4+32NH3=6TiN+24NH4Cl+N2。3.将钛-氢-氮混合气加热到高温通过石墨，冷却后沉积在基体材料上形成膜。