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申请/专利权人：无锡尚积半导体科技有限公司

摘要：本发明提供了一种高相变性能二氧化钒薄膜及其制备方法，本发明先通过反应磁控溅射制备一层氧化钒薄膜，由于溅射时设置的氧气分压偏高，此时氧化钒薄膜体系中呈现富氧状态。然后，通过通入氢气氩气混合气，其中氢气作为还原性气体，调节其流量占比，将氧化钒薄膜自上而下充分还原为二氧化钒薄膜。同时，氩气用作产生等离子体的源气体，通过施加偏置电压，氩正离子刻蚀二氧化钒薄膜表面，刻蚀除去还原过度的表层薄膜，持续通入的氩气吹去薄膜表面的残留物并被泵抽走。最后，得到相变前后薄膜方阻变化近4.8个数量级的组分纯度极高的二氧化钒薄膜。本发明的制备方法流程简单、成本低，能够克服现有技术的工艺流程复杂、条件苛刻、成本高等缺陷。

主权项：1.一种高相变性能二氧化钒薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）反应磁控溅射制备氧化钒薄膜将晶圆传输至磁控溅射真空腔体中，晶圆温度控制在350-420℃，待腔体真空度保持在6.65×10-6Pa以下时，通入反应腔室的氩气流量为15-30sccm，氧气流量为5.8-7.8sccm，调节溅射功率为100-700W，反应腔体的气压为0.25-0.40Pa，溅射时间为540-600s；（2）还原及等离子体刻蚀步骤S1、将步骤（1）的晶圆片传输至等离子体刻蚀腔体中，晶圆温度控制在350-420℃，初始通入流量为50-100sccm的氩气氢气混合气，其中，氢气流量占比为3%-5%，维持60-180s；步骤S2、将产生电感耦合等离子体的低频电源功率设定为200-300W，将高频偏置电源的功率设定为125-200W，等离子体刻蚀时间为80-100s；步骤S3、将产生电感耦合等离子体的低频和高频电源功率设定为0，通入的氩气氢气混合气中氢气流量占比为零，氩气流量为10sccm，保持10-30s，得到厚度为90-100nm的二氧化钒薄膜，所述二氧化钒薄膜具有可逆金属-半导体相变特性；步骤（1）中进行磁控溅射时采用AMAT的Centura®HPPVD设备，选用靶材纯度为99.99％的金属钒靶，靶材直径为300-302mm，靶材与晶圆之间的距离为100-150mm；进行所述溅射前，对所述靶材进行预溅射10-20min；所述晶圆采用Si、SiO2、氮化硅、蓝宝石或玻璃材质；步骤S1中所述等离子体刻蚀腔中的高频电源功率和低频电源功率均为0；步骤S2中的氩气氢气混合气的通入流量及气体的组成同步骤S1。

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