本发明公开了一种利用磁控溅射在硅衬底上制备金属锆薄膜的方法，包括：1对硅衬底进行高温烘烤；2降低硅衬底温度，通入溅射气体，在第一反溅射功率下对硅衬底进行反溅射干式清洗；3在第二溅射功率下对金属锆靶材进行射频磁控溅射预处理；4在第三溅射功率下采用射频磁控溅射在硅衬底表面预沉积薄金属锆层；5通入混合气体，在第四反溅射功率下采用反溅射形成薄氮化锆成核层；6在第五溅射功率下采用直流磁控溅射进行薄氮化锆阻挡层沉积生长；7通入溅射气体，在第六溅射功率下采用射频磁控溅射沉积金属锆薄膜；8停止通入气体，对金属锆薄膜高温退火；9将硅衬底温度降至室温。该方法能够在硅衬底上实现金属锆薄膜单一择优取向高结晶质量制备。