各位电子制造领域的同行们，咱今天聊个圈内超关键的技术 —— 溅射。可能刚接触的朋友会觉得这词儿有点玄乎，其实说白了，它就是给各种电子元件 “穿外衣” 的手艺，比如芯片里的导电层、显示屏的透明电极，很多都是靠溅射做出来的。接下来咱就从里到外把溅射扒明白，不管是原理、常见类型，还是实际操作步骤、日常维护，都用大白话讲清楚，保证听了就能懂，懂了就能用。
先说说溅射最核心的原理，其实一点都不复杂，就像小时候玩的 “弹珠子” 游戏。咱们先想象一个密闭的 “小房间”，这个房间就是溅射设备里的真空室，里面会充上氩气这类惰性气体。然后给房间里的两个 “极板” 通电，一个是放着目标材料的 “靶材”（比如要镀的铜、铝、ITO），另一个是要镀膜的 “工件”（比如硅片、玻璃基板）。通电后，氩气会被电离成带正电的氩离子和带负电的电子，这些氩离子就像被 “发射” 出去的弹珠子，会使劲儿撞击靶材。
等氩离子撞在靶材上，靶材表面的原子就会被 “撞下来”，这些飞出去的靶材原子就像一群小蜜蜂，会慢慢落到对面的工件表面。随着时间推移，工件表面的靶材原子越积越多，就形成了一层均匀、致密的薄膜 —— 这就是溅射的整个过程，是不是比你想象中简单多了？
一、常见的溅射类型：根据 “发力方式” 分，选对类型效率翻倍
溅射可不是 “一刀切” 的技术，根据给氩离子 “发力” 的方式不同，常见的类型主要有 3 种，咱们电子制造里用得最多的就是前两种，第三种偶尔在特殊场景会用到，咱一个个说清楚：
1. 直流溅射（DC Sputtering）：适合 “导电靶材”，简单又高效
这种是最基础、最常用的类型，就像给电路通直流电一样。它的核心要求是 “靶材必须能导电”，比如铜、铝、银这些金属靶材，都能用直流溅射。工作的时候，直接给靶材加负电压，工件那边接地或者加正电压，氩离子在电场力作用下就会直线撞击靶材。
优点特别明显：设备结构简单，成本低，镀膜速度也快，像咱们做芯片的金属互联层、PCB 板的导电层，基本都是用直流溅射。但缺点也很直接 —— 如果靶材不导电，比如氧化铟锡（ITO，做显示屏透明电极的）、氧化铝（做绝缘层的），直流溅射就没法用了，这时候就得换第二种。
2. 射频溅射（RF Sputtering）：“不挑靶材”，绝缘靶材的救星
遇到绝缘靶材，直流溅射就 “歇菜” 了，因为绝缘靶材会积累电荷，越积越多最后会把电场 “挡住”，氩离子就撞不过去了。这时候射频溅射就派上用场了，它不用直流电，而是用高频交流电（一般是 13.56MHz，这个频率是行业通用的，不会干扰其他设备）。
高频交流电的好处是，能让靶材表面的电荷 “来不及积累”—— 正半周的时候靶材带正电，负半周的时候带负电，这样不管是导电靶材还是绝缘靶材，都能被氩离子持续撞击。咱们做显示屏的 ITO 膜、传感器的绝缘保护层，基本都是用射频溅射。不过它也有小缺点：设备比直流溅射复杂一点，成本稍高，镀膜速度比直流慢一点点，但换个角度想，能处理绝缘靶材，这点牺牲完全值得。
3. 磁控溅射（Magnetron Sputtering）：“加个磁场”，效率和质量双提升
严格来说，磁控溅射不算独立类型，更像是在直流或射频溅射的基础上 “加了个 buff”—— 在靶材后面加一组磁铁，形成一个磁场。咱们都知道，带电粒子在磁场里会 “拐弯”，氩离子和电子遇到磁场后，就会在靶材表面附近做螺旋运动，而不是直接跑掉。
这样一来，有两个好处：一是电子能在磁场里多 “待一会儿”，和更多氩气分子碰撞，产生更多氩离子，镀膜速度能提升好几倍；二是电子不会直接打到工件上，能减少工件的温度升高（很多工件比如柔性屏基板，温度一高就变形了），还能减少薄膜里的缺陷。现在咱们做高端芯片、柔性显示屏，基本都用的是磁控溅射，不管是直流磁控还是射频磁控，都是行业主流。
二、溅射的完整操作流程：从准备到结束，5 个步骤别出错
不管用哪种溅射类型，实际操作的时候都得按流程来，一步错可能就会导致薄膜不均匀、附着力差，甚至直接报废工件。咱按 “先后顺序”，把 5 个关键步骤说清楚，新手照着做也不容易出问题：
步骤 1：工件和靶材 “预处理”—— 干净是基础，别让杂质毁了膜
这一步是 “隐形关键”，很多人容易忽略，结果后面镀膜出问题才回头找原因。首先是工件，比如硅片、玻璃基板，表面必须干干净净，不能有油污、灰尘、指纹，不然镀膜的时候这些杂质会 “夹” 在薄膜里，导致薄膜脱落或者导电不良。
预处理怎么做？一般是先用水洗（加专用清洗剂），然后用超声波清洗（把小颗粒震下来），最后用氮气吹干，再放到真空室里烘干（防止残留水分）。然后是靶材，新靶材表面可能有氧化层或者出厂时的保护剂，得先 “预溅射” 一下 —— 就是让氩离子先撞一会儿靶材，把表面的杂质去掉，等靶材表面干净了再开始给工件镀膜。
步骤 2：真空室 “抽真空”—— 空气要抽干净，不然膜会 “变味”
溅射必须在真空环境里做，因为空气里的氧气、氮气会和靶材原子反应，比如你想镀纯铜膜，结果空气里的氧气和铜反应生成氧化铜，膜就废了。所以第二步就是抽真空，一般分两步抽：
先用电离真空泵把真空室里的 “粗真空” 抽出来，把大部分空气排掉；然后用分子真空泵抽 “高真空”，把剩下的少量空气也抽干净，最终真空度要达到 10 的负 5 次方到 10 的负 7 次方帕斯卡（Pa），这个数值听起来抽象，你就记住：真空度越高，空气越少，薄膜质量越好。
步骤 3：充入惰性气体 —— 只选 “氩气”，其他气体会搞破坏
抽完真空后，不能让真空室里完全没气体，不然就没有氩离子来撞靶材了。这时候要充入惰性气体，行业里 99% 的情况都选氩气，为啥？因为氩气化学性质特别 “懒”，不会和靶材原子、工件反应，能保证薄膜的纯度。
充的时候要控制好流量，一般用质量流量控制器（MFC）来精确控制，把真空室里的氩气压力维持在 1 到 10 帕斯卡（Pa）之间 —— 压力太低，氩离子太少，镀膜慢；压力太高，氩离子会和靶材原子碰撞，导致靶材原子跑不到工件表面，膜会不均匀。
步骤 4：通电溅射 —— 控制好 “时间和功率”，膜厚均匀靠这步
一切准备好后，就可以通电开始溅射了。首先根据靶材类型选直流还是射频电源，然后设定参数：比如电源功率（一般是几百瓦到几千瓦，功率越大，氩离子撞击力度越大，镀膜越快，但功率太大容易让靶材过热）、溅射时间（根据膜厚要求来算，比如要镀 100 纳米的铜膜，功率 300 瓦的话，大概需要 5 到 10 分钟）。
溅射过程中要盯着两个数据：一个是真空室的压力（不能波动太大），另一个是靶材的电流电压（稳定就说明没问题）。如果是磁控溅射，还要检查磁铁的磁场强度，确保没问题。
步骤 5：冷却和取件 —— 别急着拿，冷却好了膜才牢
溅射结束后，不能马上打开真空室取件，因为靶材和工件在溅射过程中会发热，温度可能达到几百摄氏度，直接取件不仅容易烫伤，还会因为温度骤降导致薄膜开裂或者附着力变差。
正确的做法是：先关掉电源，让真空室里的氩气慢慢排掉，然后通入少量氮气（起到冷却和保护作用），等真空室温度降到 50 摄氏度以下（用设备上的温度传感器看），再打开真空室，用专用夹具把工件取出来，这时候的薄膜才又均匀又牢固。
三、溅射的核心应用：电子制造里到处都是它的身影，看完你就懂了
咱们聊了这么多原理和流程，最后得说说它到底在电子制造里 “干了啥”，其实你日常接触的电子设备，里面至少有 3 个部件是溅射做出来的，咱举几个最常见的例子：
1. 芯片制造：给芯片 “铺电线”，全靠溅射
芯片里有很多层 “电线”，也就是金属互联层，用来连接芯片里的晶体管。以前可能用蒸发镀膜，但现在芯片越来越小，晶体管密度越来越高，就必须用溅射了 —— 因为溅射的薄膜更致密、更均匀，能做到纳米级的厚度（比如 10 到 50 纳米），而且附着力强，不容易断。
比如现在主流的 7 纳米、5 纳米芯片，里面的铜互联层就是用直流磁控溅射做的，先镀一层薄铜，再通过电镀加厚，最后刻蚀成电线形状。如果没有溅射，芯片的性能和集成度根本达不到现在的水平。
2. 显示屏：透明电极和彩色滤光片，都离不开溅射
不管是手机的 OLED 屏，还是电脑的 LCD 屏，都有溅射的功劳。首先是透明电极，比如 OLED 屏需要在玻璃或塑料基板上镀一层能导电又透明的膜，这就是 ITO 膜，必须用射频磁控溅射来做 —— 因为 ITO 是绝缘靶材，而且要求膜又薄又透明（一般几十纳米），溅射能精准控制厚度，保证透光率在 90% 以上。
另外，LCD 屏里的彩色滤光片，也需要用溅射镀一层金属保护层，防止滤光材料被腐蚀，这时候一般用直流溅射镀铬或者镍，膜厚控制在 100 纳米左右，既能保护又不影响透光。
3. 传感器：绝缘层和导电层，溅射是 “主力军”
现在很多电子设备里都有传感器，比如手机的指纹传感器、汽车的压力传感器，这些传感器的核心部件就是薄膜，而大部分薄膜都是溅射做的。比如指纹传感器里的电容层，需要先镀一层绝缘膜（比如二氧化硅），再镀一层导电膜（比如铟），绝缘膜用射频溅射，导电膜用直流溅射，两层膜的厚度误差要控制在 5 纳米以内，不然传感器的灵敏度就会下降。
还有汽车里的氧传感器，需要镀一层稳定的金属氧化物膜（比如氧化锆），这时候也得用射频溅射，因为氧化锆是绝缘材料，而且要求膜在高温下（汽车发动机附近温度能到 200 摄氏度）不会开裂，溅射的膜致密性好，正好能满足这个要求。
四、溅射设备的日常维护：3 个关键点别忽视，设备耐用膜才好
溅射设备不算便宜，一台磁控溅射设备可能要几十万甚至上百万，日常维护做好了，不仅设备能用更久，镀膜质量也能稳定，不会经常出问题。咱总结 3 个最关键的维护点，都是一线操作人员常遇到的：
1. 靶材的 “定期检查和更换”：别等靶材用完了才换
靶材在溅射过程中会慢慢被消耗，表面会形成一个 “凹陷”，如果靶材用得太狠，凹陷太深，就会导致磁场不均匀（磁控溅射），或者氩离子撞击角度变了，最后膜就会不均匀。所以要定期检查靶材的厚度，一般当靶材消耗到原来厚度的 1/3 时，就该换了，别等到完全用完。
换靶材的时候要注意：新靶材要和靶座接触紧密，不能有缝隙，不然会漏气；而且换完后一定要做 “预溅射”，把靶材表面的氧化层和杂质去掉，不然第一次镀膜会有缺陷。
2. 真空室的 “清洁和检漏”：真空度差，膜就差
真空室是溅射的核心，里面如果有油污、灰尘，不仅会影响真空度，还会污染薄膜。所以每次换工件或者靶材后，都要简单清洁真空室内部，用酒精擦一擦内壁，然后用氮气吹干。另外，每月要做一次 “检漏”，检查真空室的密封件（比如 O 型圈）有没有老化，接口处有没有漏气，一旦发现漏气，要及时换密封件，不然真空度上不去，镀膜速度慢，膜还会有气泡。
还有真空泵，也要定期换油（分子泵一般半年换一次油），油脏了会影响抽真空的速度和真空度，这点很多人容易忘，结果设备抽真空越来越慢，还以为是设备坏了，其实换个油就好了。
3. 电源和磁场的 “定期校准”：参数准，膜才准
溅射的电源（直流或射频电源）和磁控溅射的磁铁，用久了参数可能会漂移，比如电源的功率不准了，或者磁铁的磁场强度下降了，这些都会影响镀膜质量。所以每季度要校准一次电源，用专用仪器测一下实际输出的功率和电压，和设定值对比，差太多就调整；磁铁的磁场强度也要每半年测一次，一般用高斯计测，要是磁场强度下降了 10% 以上，就该换磁铁了，不然镀膜速度会变慢，膜的附着力也会下降。
另外，设备的冷却系统也要注意，因为靶材和电源在工作时会发热，冷却系统如果出问题，温度太高会导致靶材变形，甚至电源损坏。所以要定期检查冷却水管有没有堵塞，冷却液够不够，一般用去离子水做冷却液，每月要换一次，防止水垢堵塞水管。
以上就是关于溅射的全部内容了，从原理到类型，从操作流程到应用，再到日常维护，都是咱们电子制造领域里最实用的知识。其实溅射技术看着复杂，只要把核心逻辑搞懂，再结合实际操作，很快就能上手。如果在实际应用中遇到具体问题，比如某个靶材怎么选参数，或者设备出了某个故障，咱们还可以再深入聊，毕竟实践中遇到的问题才是最需要解决的。
免责声明：文章内容来自互联网，本站仅提供信息存储空间服务，真实性请自行鉴别，本站不承担任何责任，如有侵权等情况，请与本站联系删除。
