等离子体化学性质存在差异，可用于多种晶圆制造工艺。
相比传统的 CVD 设备，PECVD 设备在相对较低的反应温度下形成高致密度、高 性能薄膜，不破坏已有薄膜和已形成的底层电路，实现更快的薄膜沉积速度，是 芯片制造薄膜沉积工艺中运用最广泛的设备种类。 该技术在低气压下，利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上产生辉光放电，并利 用辉光放电使晶圆升温到预定温度。然后通入适量的工艺气体，这些气体经一系 列化学反应和等离子体反应，最终在晶圆表面形成固态薄膜。在反应过程中，反 应气体从进气口进入炉腔，逐渐扩散至晶圆表面，在射频电源激发的电场作用下 分解成电子、离子和活性基团等。
具体而言：PECVD 一般在真空腔中进行，腔内放置平行且间距若干英寸的托盘。 硅片置于托盘上，上电极施加 RF 功率。当原气体流过气体主机和沉积中部时会 产生等离子体，多余的气体通过下面电极的周围排出。有时，反应气体从下部电 极周边引入，从电极中部排出。 射频功率越大离子轰击能量越大，有利于淀积膜质量的改善。功率增加可增强气 体中自由基浓度，提高沉积速率，当功率增加到一定程度，反应气体完全电离， 自由基达到饱和，淀积速率则趋于稳定。
在等离子体刻蚀设备中，刻蚀气体（通常为一种或几种卤族化合物分子如 CF4， SF6，Cl2，HBr）通过气路系统通入反应腔室后，被射频电源产生的高频率电场 电离产生辉光放电，完成从气体分子到离子的转变，形成等离子体，提高气体反 应活性。气相中 F 原子属于一种有效的硅刻蚀剂，气相 F 原子与固相表面的 Si 原子发生反应生成挥发性的刻蚀反应产物，而后被真空系统抽走完成刻蚀。刻蚀 主要分为干法刻蚀和湿法刻蚀，目前主流刻蚀工艺是干法刻蚀，等离子体刻蚀是 利用干法刻蚀的设备。
射频电源可改变电子密度，轰击离子流量密度，增强各向异性刻蚀。没有离子轰 击时刻蚀各向同性，即刻蚀速率在各方向是相同的，意味着无法适用于高深可比 刻蚀。此外，在大部分刻蚀设备中，射频电源会和 DC 直流电源配合使用，以分 别控制离子的密度和能量大小，轰击表面的离子流量密度增加，会增强各向异性 刻蚀。由于电场的加速效应，离子通常以物理和化学两种形式对晶圆进行刻蚀。
等离子体刻蚀设备常用的射频系统配置组合为固定频率射频电源和可调的匹配 器。在刻蚀工艺发生过程中，匹配器会自主调节内部的可调电容，使电源本身的 输出阻抗和反应负载阻抗相互匹配，以达到射频电源的满功率输出。在理想的匹 配状态下，所有射频信号均能传到负载位置，并减少其能量的反射功率。当负载 阻抗和射频电源输出的阻抗没有处于匹配状态时，少部分输入信号会在负载端反 射回射频源，射频电源的输出功率并没有被完全使用，降低了刻蚀反应发生的效 率。
按照等离子体的生成方式，可以分为电容性耦合等离子体（CCP）和电感性耦合 等离子体（ICP）。由于等离子体产生的方式不同，刻蚀机的结构、性能和特点也 存在较大差异。CCP 和 ICP 两类技术并非相互取代，而是相互补充的关系。电 容性等离子体刻蚀主要是以高能离子在较硬的介质材料上，刻蚀高深宽比的深 孔、沟槽等微观结构；而电感性等离子体刻蚀主要是以较低的离子能量和极均匀 的离子浓度刻蚀较软的或较薄的材料。
CCP 等离子体发生器是由接地电极和引入的驱动电极作为耦合元件。真空腔室 的平行电极通常由功率为 1kw，频率为 13.56MHz 的射频电源驱动，等离子体 密度为 1015~1016m-3。需刻蚀的衬底置于射频驱动电极，接地电极离子轰击效应 弱，加在驱动电极的射频功率大小决定轰击衬底离子流密度及离子能量，但存在 缺乏对离子流量与离子能量独立控制的缺陷。双频驱动放电系统引入，增加的射 频波形是两个可独立控制射频分量的叠加，意味着可用于部分特定台阶的刻蚀。
ICP 等离子体是射频电流经由匹配电路传输给感应线圈后产生电磁场激发气体 而产生的。ICP 放电系统通常使用两个射频功率源，第一个是 source RF，射频 功率源驱动线圈，一般外置且由介质窗口与等离子体隔离开。射频电流流过线圈 时会在线圈附近的等离子体中产生一个衰减距离为几厘米的扰动波，其扰动可在 等离子体中感应出射频电流，将电磁场能量传递给电子，即驱动线圈的射频功率 控制等离子体密度。第二个是 bias RF，射频功率源加在基板上，产生的直流偏 压可将离子吸引至晶圆上，作为偏压电源可以独立控制等离子体密度和离子轰击 基板的能量。两个 RF 电源搭配可以实现更高的蚀刻速率、更大的工艺窗口，提 高良率水平。
低温等离子体为重要的表面改性技术，将电浆物理、电浆化学及气固相界面反应 等综合，可以有效去除材料表面有机污染物与氧化层，该方法属于干法清洗，优 点是环境友好、低磨损，但成本高，控制精度要求高，只在少量特定工艺环节中 采用。
真空腔负压与射频高压交变电场协同实现清洗。射频等离子清洗设备工艺原理是 利用真空腔体产生真空负压，在真空状态下，工艺气体压力越来越小，分子间间 距越来越大，分子间力越来越小。在 5~10Pa 气压范围内利用频率为 13.56MHZ、 1000W 功率(功率范围)的射频电源产生的高压交变电场将 O2、Ar2、H2或 CF4等 工艺气体的分子之间化学键打断，激荡成具有高活性或高能量的离子团，该等离 子团动能高，可与有机污染物、微颗粒污染物或金属氧化层反应或碰撞形成易挥 发性物质，然后通过真空泵产生的负压管道气体流将挥发性物质抽出，从而达到 持续高精密清洁、活化器件表面的目的。
等离子体去胶机属于等离子清洗的一种，只是去胶的操作对象是光刻胶。是通过 氧原子与光刻胶在等离子体环境中发生反应，从而去除光刻胶。原子氧通过微波 或 RF 能量分解氧分子而产生，也常常加入 N2或 H2来提高去胶性能并加强对残 留聚合物的去除。氧原子可以很快与光刻胶反应生成挥发性的一氧化碳、二氧化 碳和水等，并被真空系统抽走。
