磁控溅射金属膜真香？讲点行内人不告诉你的事

磁控溅射这项技术是不是足够好用，这个问题的提出，可能会让不少人的第一反应就是觉得“看起来好像蛮高级的”，尤其是当大家听到像“等离子体”、“真空环境”以及“靶材”这类特定的技术词汇时，往往会下意识地觉得这项工艺是相当可靠的。确实，从技术本身来看，磁控溅射它确实是一种比较先进的工艺手段，但是一旦它真正投入到实际的应用场景当中去，它也并非像有些人想象的那样，完全可以做到神话一般无所不能。

在我们实际的工作开展当中，团队方面主要负责的是针对膜层工艺方面的开发工作，同时也为客户朋友们去提供定制化膜层的服务。所涉及到的材料种类也比较广泛，从一些相对常见的像Al、Cr、Ti这些金属，再到一些贵金属比如Pt、Au等等，甚至还有去接触并处理过一些比较复杂的靶材组合，比如NiCr、ZrTi等这样一些定制的合金材料。所以说，如果要去评价运用磁控溅射来完成金属膜的沉积工作，这个事情是真的需要去基于具体的应用场景来开展讨论的。

我们这边之前曾经接到过一个客户所委托的项目，具体是要去进行一款感应器上面的多层金属膜结构制作工作，当时客户方面提出了这样的要求：第一层需要沉积钛作为底膜层，紧接着需要在上面沉积一层铝膜，然后再覆盖上一层铜膜。这个要求在当时听起来是比较常规的。但是，主要的问题则在于客户所提供的基片是那种柔性的PI材料，这种材料的特性就是它不太耐受高温环境，要是温度稍微高一点，那就容易发生起翘变形的情况。这样一来，像传统的运用热蒸发那种工艺手段就没有办法运用起来去进行操作了，所以基于当时的具体情况，我们就向客户方面推荐了运用磁控溅射工艺。因为这种工艺可以在相对比较低的温度之下去进行沉积，同时所得到的薄膜拥有非常好的附着力，这样一来，确实得以解决了客户所面临的那个问题，而且在后续的生产过程当中，客户所达到的良率也得到了不小的提高。

不过呢，实际的情况也并非是每一个项目都能够像上面提到的那样进展得那么顺利。之前我们团队也接触过一个关于透明电极的项目，这个项目需要去进行银膜的镀制工作，把它当作导电层来使用，客户方面的目标厚度是要求在30nm以内，而且对于电阻率的要求也是非常非常高的。按照常理来分析的话，磁控溅射这种工艺是能够去胜任这项工作的，可主要的问题则在于，像薄到这种程度的银膜，它会很容易发生岛状生长的情况，这样就导致了最终形成的膜层是不连续的，最终来说，其电性根本就没有办法做到合格的标准。团队方面尝试去进行了很多次的参数调整，比如去尝试调整功率、去更换不同密度的靶材等操作，但最终来说还是不得不让客户方面接受去额外增加一层氧化 indium 锡也就是ITO，把它当作一个辅助性的导电层来使用。可能有人会问，这是否就意味着磁控溅射这种工艺手段不行呢？其实也不是这么简单去评价的，它本身也是存在其物理方面的极限的。

另外，还有一个方面是很多初次接触磁控溅射的新手朋友们可能会容易忽略掉的一个点：设备本身的参数设定以及靶材本身的品质，其对于最终膜层特性的影响会非常大。并不是所有的靶材都适宜一股脑地直接拿上去就去进行溅射操作的。在实际运用当中，我们团队之前就曾经运用过一批国产的钼靶材，因为那批靶材当中的杂质含量相对比较高，需要经过三次烧靶的操作，才能够把等离子体稳定下来，而在这个过程中，前期所生产出来的那几批膜层就全部报废掉了。客户那边因为这个情况导致生产线直接停了下来，所造成的后果也是蛮严重的。后来，在我们更换了品质更高的高纯进口靶材之后，这个问题才得以解决掉。通过这个事情，就可以非常深刻地认识到，像靶材这类材料本身的源头质量是需要去牢牢把握住的，否则的话，即便是技术再怎么先进，也是没有办法发挥出其应有的效果的。

同时，还有一点是，有不少人会说磁控溅射所制备出来的膜层非常致密且均匀，但实际情况往往也是要基于设备本身的维护情况如何来决定的。我们团队之前就曾经遇到过这样一台老旧的设备，因为存在靶与基片之间的距离没有调整到位的情况，导致磁场衰减得比较严重，这样一来，所制作出来的膜层，就会呈现出中间比较厚而边缘则比较薄的特性。当客户方面需要去进行圆片产品的生产时，如果边缘位置的膜层厚度差了一截，在进行性能测试的时候，就会表现出不合格的情况。像这类事情其实也是蛮常见的，很多时候一听就可以判断出来是设备没有得到很好的保养维护，但是呢，客户方面通常情况下并不会去关注这些细节原因，他们往往只关注最终所得到的结果。

不过呢，要是从正面的角度来说，磁控溅射这项工艺，在那些需要去进行多层膜沉积、对于膜层界面需要严格控制、以及对于膜层厚度精度要求非常高的项目当中，确实是能够拥有非常好的运用价值的。它所带来的那种在层层控制方面的特性是让人比较青睐的，它就像是在玻璃基片上，能够让你一层又一层地去进行精细的“绘画”工作，而且可以随时去进行参数的调整，即便是其中的一层厚度只有5nm，也是能够得以稳定控制出来的。在我们去进行红外反射膜制作的时候，我们经常会去进行多层膜的叠加操作，比如Ti/Ag/TiN这样的结构，并且对每一层的厚度都能够去进行精准的控制，这样最终所得到的膜层，其光学性能也会恰好契合客户的要求。要是依靠别的工艺手段，可能确实就没有那么容易来实现这一点了。

当然了，相对来说，它也是存在成本较高的特性的。这一点主要体现在靶材成本高、电能消耗高以及沉积速度相对慢等方面，尤其是在需要去进行贵金属膜沉积的时候，像材料方面的费用是会让人觉得非常心疼的。之前我们就曾经接到一个需要去进行Pt膜沉积的项目，客户方面提出了需要达到100nm的厚度，同时还需要确保在4寸的晶圆片上，膜层的均匀性能够控制在±3%的范围之内，这个工艺窗口是非常狭窄的。为了满足客户所提出的这个要求，团队方面需要去进行连续48小时的设备运行，并尝试去调整5套不同的参数方案，才能够把这个项目最终完成掉。最后客户方面对于结果是感到满意的，不过对于团队来说，这项工作确实也是非常辛苦的。

在我们实际的工作开展过程中，以及在设备选型以及与众多设备厂家进行沟通交流的过程当中，可以发现并不是所有的项目都必须要去采用磁控溅射这种工艺手段的。比如对于一些相对低端的装饰镀应用，或者仅仅只是追求导电性而对于附着力没有太高要求的场景，可能运用热蒸发、甚至化学镀这类工艺会显得更加划算一些。虽然磁控溅射本身是项很好的技术，但是它是一个需要精工细作来开展的工作，只有把它运用到比较合适的应用场景当中去，才能够真正体现出它的价值来。

还有一个方面是值得去提一下的，那就是磁控溅射所制备出来的膜层，其和后续所需要去进行的一些工艺流程，拥有非常好的兼容性。我们团队之前也接触过不少MEMS器件相关的项目，在完成了膜层沉积之后，往往还需要去进行像刻蚀、光刻以及封装等后续工艺的操作，而磁控溅射所制备的膜层通常情况下不会出现什么太大的问题，因为它拥有比较高的表面洁净度以及比较低的针孔率。对于后面所需要去开展的各项工艺工作来说，无疑是一个加分项。

所以可以比较直观地总结一下，磁控溅射金属膜它并非是一种万能的工艺手段，但是，在很多关键性的工艺环节当中，它又往往是无法被替代掉的。想要去掌握并运用好它，其技术门槛主要体现在设备、参数设定、靶材材料选用以及实际操作经验等方面，这几者当中任何一个环节都是缺一不可的。至于说它到底值不值得去运用，这个其实主要还是要去看看客户方面有没有足够的预算，有没有特定的工艺需求，同时也要看看客户那边是不是有能够把这台机器调控好的人才。

当我们接到新的项目委托时，我们团队通常不会一上来就立即去推荐使用磁控溅射工艺。而是需要首先去深入了解客户方面的具体需求、所使用的基片种类以及对于膜层性能方面的各项指标要求。在某些情况之下，我们自身也是会去推荐客户方面考虑使用其他更为适宜的工艺手段，这样做也是为了避免客户去花费一些不必要的成本。毕竟，在这个行业当中，重要的并非仅仅是拥有先进的设备或者去炫耀技术本身，最终来看还是要去关注它所能够带来的实际结果。

总的来说，我们作为一家提供靶材以及膜层相关服务的公司，自然是希望客户能够将我们的技术运用得顺畅，并且能够得到比较好的结果。磁控溅射这项技术本身是比较成熟的，但是其在实际应用当中的灵活性也是非常重要的。它究竟算不算是一种好的工艺，其关键还是在于你具体是怎么样去运用它的。