在溅射沉积中，由待沉积材料制成的靶材在压力为 0.1–10 Pa 的真空室中受到惰性气体离子流（通常是氩气Argon）的物理轰击。来自靶材的原子或分子被喷射并沉积到晶圆上。溅射机台其离子激发机制各不相同，但涉及磁场、电场、射频等物理原理，都要产生一些高能或高速的粒子。典型的沉积速率为 0.1–0.3 μm/min，在某些溅射工具中铝的沉积速率可高达 1 μm/min。
几乎任何无机材料都可以溅射。溅射是MEMS领域常用的方法，用于在低温（<150℃）下沉积金属薄膜，例如铝、钛、铬、铂、钯、钨、和 合金、非晶硅、绝缘体包括玻璃和压电陶瓷（例如 PZT 和 ZnO等）。在称为反应溅射（reactive sputtering）的工艺中，在金属溅射期间添加诸如氮气或氧气的反应气体以形成诸如氮化钛或二氧化钛的化合物。
溅射工艺的方向随机性，只要靶材尺寸大于晶圆，就会产生良好的覆盖率（薄膜的均匀性），尽管拐角附近会发生一些减薄。沉积的薄膜具有非常细小的颗粒结构，并且通常处于有应力的状态之下。
沉积过程中应力水平随溅射功率和腔室压力而变化，在较低功率和较高压力下出现拉伸应力（tensile stress），在较高功率和较低压力下出现压缩应力（compressive stress）。零应力沉积的理想点很难难控制。在沉积过程中加热基底有时可以用于减少薄膜应力。
许多金属，特别是金、银和铂等惰性金属，不能很好地粘附到硅、二氧化硅或氮化硅上，在沉积后或在后续处理过程中会立即剥落。一层薄薄的（5 至 20 纳米）粘合层（adhesion layer）与底层材料及其上方的金属粘合，使惰性金属能够粘附。最常见的粘附层是 Cr、Ti 和 Ti/W 合金。惰性金属必须在真空的情况下沉积在粘合层上，因为空气中的氧气会立即氧化粘合层，使其粘合效果失效。