一种在硅基底上制备高电阻变化率二氧化钒薄膜的方法

摘要

本发明提供一种在硅基底上制备高质量VO₂薄膜的方法，用以提高VO₂薄膜电阻变化率。选用双面抛光的Si基底，首先清洗硅基底，然后采用原子层沉积法在Si基底上沉积Al₂O₃缓冲层，最后采用反应磁控溅射法以制备有Al₂O₃缓冲层的Si基底为衬底，溅射制备VO₂薄膜。本发明工艺简单，易于实现；制备的Si基VO₂薄膜具有极强的择优取向，成膜质量高，也更接近于金红石型VO₂；通过Al₂O₃缓冲层的引入，减小了相变弛豫时间，也极大的提高了电阻变化率，本发明引入的Al₂O₃缓冲层厚度仅为25nm，并不会造成Si基VO₂薄膜在作为电致开关或者电致存储器件时其阈值电压过大；本发明对推进VO₂薄膜在半导体器件中的应用具有重大意义。

主权项

一种在硅基底上制备高电阻变化率二氧化钒薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.清洗硅基底：选用双面抛光的Si基底清洗干净，用氮气吹干备用；步骤2.沉积Al₂O₃缓冲层：采用原子层沉积法在Si基底上沉积Al₂O₃缓冲层，将Si基底放入原子沉积装置沉积腔中，加热沉积腔至80～120℃，通入氧气与氩气，控制氧气流量为2～20sccm、氩气流量10～20sccm，并保持腔体气压为50～100毫托，打开射频源开关，设置射频功率为180W，通入三甲基铝，沉积得厚度为20～50nm的Al₂O₃缓冲层；步骤3.溅射制备VO₂薄膜：采用反应磁控溅射技术，以金属钒为靶材，以高纯氧气和氩气为反应气体和溅射气体，抽真空至本底真空2×10^‑4～7×10^‑4Pa，通入氩气至工作气压0.8～1.2Pa，进行预溅射，预溅射完成后通入氧气，保持氧分压为4～5％，以经步骤2制备有Al₂O₃缓冲层的Si基底为衬底，在450～550℃衬底温度条件下进行反应溅射，溅射功率为180～200W，溅射时间为20～40min，溅射完成后关闭氧气流，自然降温即制备得Si基VO₂薄膜。