電漿鞘層是指電漿與腔壁、電極、晶圓等物體接觸的邊界所形成、電子少而正離子多的薄層，也簡稱為鞘層（sheath）。電漿本體幾乎呈電中性，但鞘層中有強電場，從電漿到物體之間存在很大的電位差。電漿蝕刻之所以能將離子垂直打入晶圓，正是因為有這個鞘層電場。
鞘層之所以形成，是因為電子比離子輕得多、容易移動。物體表面首先會有大量電子射入而帶負電，當該電位開始推回電子、吸引離子時，電子流與離子流便達到平衡。離子在鞘層電場中被加速，幾乎垂直地入射表面。鞘層厚度隨電位差與電漿密度而變，從電漿中電荷的屏蔽距離（德拜長度）的數倍，到施加射頻偏壓的晶圓上可達數mm左右。改變射頻偏壓的功率與頻率，鞘層的電位差就會改變，進而能控制入射晶圓的離子能量及其分布。
鞘層的狀態對蝕刻形貌影響很大。在晶圓邊緣，鞘層邊界會彎曲，離子斜向入射使孔洞或溝槽傾斜，因此會在晶圓周圍放置聚焦環，使鞘層保持平坦。聚焦環消耗而高度改變時，鞘層會彎曲，因此需要更換或調整高度。此外，在高深寬比孔洞的深處，由於垂直入射的離子與斜向入射的電子到達難易度不同，底部與側壁會帶電（充電效應，charge-up），造成形貌異常或缺口（notching）。對鞘層的理解，是蝕刻與電漿CVD條件設計的基礎。