在半导体产业中，芯片（集成电路，IC）是核心载体，其本质是通过精密设计将数十亿甚至上万亿个半导体器件（如晶体管）集成在一小块半导体材料上，实现信息的计算、存储、传输、控制等核心功能。它是电子设备 “智能化” 的基础，从手机、电脑到航天器、人工智能服务器，几乎所有电子系统的核心功能都由芯片支撑。普雷斯等离子处理技术在芯片制造中扮演着关键角色，通过高能离子的物理轰击和化学反应，实现纳米级精度的表面改性、清洗和刻蚀。

工作原理

设备通过等离子发生器产生高频高压电场，使通入的气体(如氧气、氩气、氮气等)电离形成等离子体。等离子体中的高活性粒子(如离子、电子、自由基等)与芯片表面的污染物发生物理和化学反应。物理作用包括离子轰击，将污染物从芯片表面剥离:化学反应则是活性粒子与污染物发生反应，将其分解为气态产物，从而达到去除有机物、油污、光刻胶残留等污染物的目的。同时，等离子体处理还能在芯片表面引入活性基团，提高芯片表面的润湿性和粗糙度，增强后续工艺中材料与芯片表面的附着力。

等离子体是物质的第四态，由电子、离子和自由基等活性粒子组成。在芯片制造中，等离子处理通过射频或微波能量激发气体（如氧气、氩气、CF₄等）产生等离子体，实现三大核心功能：

微观清洁：离子轰击去除晶圆表面的有机物、金属离子和纳米级颗粒，清洁精度可达原子级。

表面活化：引入羟基（-OH）、羧基（-COOH）等活性基团，提升材料表面能 30%-50%，增强后续薄膜沉积或键合的结合力。

精准刻蚀：通过控制等离子体参数（如气体成分、功率、温度），实现对硅、介质层或金属的定向蚀刻，深宽比可达 50:1 以上

相较于传统湿法工艺，等离子处理具有无化学残留、高均匀性、低损伤等优势，尤其适合先进制程（如 3nm 及以下）和复杂结构（如 FinFET、GAA 晶体管）的精细化处理。

结构组成

等离子发生系统:包括等离子发生器和气体输送管路等，产生等离子体并将其输送到处理区域。

真空系统:通常由真空泵等组成，用于营造低压环境，确保等离子体的稳定产生和有效作用，因为等离子清洗通常在低压下进行。

自动化输送系统:采用机械臂、传送带或其他自动化传输装置，实现芯片的自动上料、下料以及在设备内的传输，可与生产线或实验设备无缝连接。

控制系统:集成先进的 PLC 控制系统和触摸屏，用户可通过触摸屏设置清洗时间、气体流量、电压、功率等参数，精确控制处理过程，确保每次处理都能达到最佳效果，

处理腔体:是芯片进行等离子处理的空间，内部设有电极等部件，保证等离子体均匀分布并与芯片表面充分接触。

技术挑战与行业趋势

均匀性与精度控制：随着制程微缩至 3nm 以下，等离子处理需实现纳米级均匀性（偏差＜3%）。解决方案包括多频射频电源和原位监测技术（如 OES 光谱分析）。

材料兼容性：针对二维半导体、碳纳米管等新型材料，需开发低损伤等离子工艺。例如，北京大学团队通过软等离子体掺杂避免了对 MoS₂的结构破坏。

环保与成本优化：等离子处理可减少 90% 以上的化学废液，且设备投资回收期短（如某大型厂商首月即覆盖 180 万元设备成本）。

未来，普雷斯等离子处理技术将向智能化（AI 驱动工艺优化）和多样化（大气等离子、低温等离子等多技术路线）发展，持续赋能 3nm 以下制程、Chiplet 封装和量子芯片等前沿领域。