薄膜的沉積，是一連串涉及原子的吸附、吸附原子在表面的擴散及在適當的位置下聚結，以漸漸形成薄膜并成長的過程。薄膜的生成質量以及膜厚檢測在半導體制造中有很高的重要性。
半導體技術中薄膜的沉積方式有以下分類：
化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition）——CVD
反應氣體發生化學反應，并且生成物沉積在晶片表面。
物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition）——PVD
蒸 鍍（Evaporation）
利用被蒸鍍物在高溫（近熔點）時，具備飽和蒸汽壓，來沉積薄膜的過程。
濺 鍍（Sputtering）
利用離子對濺鍍物體電極（Electrode）的轟擊（Bombardment）使氣相中具有被鍍物的粒子（如原子），沉積薄膜。
化學氣相沉積 (Chemical Vapor Deposition；CVD)
用高溫爐管來進行二氧化硅層的成長，至于其它如多晶硅 (poly-silicon)、氮化硅 (silicon-nitride)、鎢或銅金屬等薄膜材料，要如何成長堆棧至硅晶圓上？ 基本上仍是采用高溫爐管，只是因著不同的化學沉積過程，有著不同的工作溫度、壓力與反應氣體，統稱為「化學氣相沉積」。
既是化學反應，故免不了「質量傳輸」與「化學反應」兩部分機制。由于化學反應隨溫度呈指數函數變化，故當高溫時，迅速完成化學反應，對于化學氣相沉積來說，提高制程溫度，容易掌握沉積的速率或制程的重復性。
高溫制程有幾項缺點：
1．高溫制程環境所需電力成本較高。
2．安排順序較后面的制程溫度若高于前者，可能破壞已沉積材料。 3．高溫成長的薄膜，冷卻至常溫后，會產生因各基板與薄膜間熱脹縮程度不同的殘留應力 (residual stress)。
所以，低制程溫度仍是化學氣相沉積追求的目標之一，如此一來，在制程技術上面臨的問題及難度也跟著提高。
按著化學氣相沉積的研發歷程，分別簡介「常壓化學氣相沉積」、「低壓化學氣相沉積」及「電漿輔助化學氣相沉積」：
1． 常壓化學氣相沉積 (Atmospheric Pressure CVD；APCVD)
早研發的CVD系統，是在一大氣壓環境下操作，設備外貌也與氧化爐管相類似。欲成長材料化學蒸氣自爐管上游均勻流向硅晶，至于何以會沉積在硅晶表面，可簡單地以邊界層 (boundary layer) 理論作定性說明：
當具黏性的化學蒸氣水平吹拂過硅芯片時，硅芯片與爐管壁一樣，都是固體邊界，因靠近芯片表面約1mm的邊界層內速度變化(由邊界層外緣蒸氣速度減低到芯片表面速度為零)，會施予一拖曳外力，拖住化學蒸氣分子；同時因硅芯片表面溫度高于邊界層外緣蒸氣溫度，芯片將釋出熱量，來供給被拖住的化學蒸氣分子在芯片表面完成薄膜材質解離析出所需的能量。所以基本上，化學氣相沉積就是大自然「輸送現象」(transport phenomena) 的應用。
常壓化學氣相沉積速度頗快，但成長薄膜的質地較為松散。另外若晶圓不采水平擺放的方式 (太費空間)，薄膜厚度均勻性 (thickness uniformity)不佳。
2．低壓化學氣相沉積 (Low Pressure CVD；LPCVD)
為進行50片或更多晶圓批次量產，爐管內晶圓勢必要垂直密集地豎放于晶舟上，這明顯衍生沉積薄膜的厚度均勻性問題；因為平板邊界層問題的假設已不合適，化學蒸氣在經過片晶圓后，黏性
半導體技術－薄膜沉積
流場立即進入分離 (separation) 的狀態，逆壓力梯度 (reversed pressure gradient) 會將下游的化學蒸氣帶回上游，而一團混亂。
在晶圓豎放于晶舟已不可免的情況下，降低化學蒸氣環境壓力，是一個解決厚度均勻性的可行之道。原來依定義黏性流特性的雷諾數 觀察，動力黏滯系數ν隨降壓而變小，雷諾數激增，使化學蒸氣流動由層流 (laminar flow) 進入紊流 (turbulent flow)。紊流不易分離，其為一亂中有序的流動，故盡管化學蒸氣變得稀薄，使沉積速度變慢，但其經過數十片重重的晶圓后，仍無分離逆流的現象，而保有厚度均勻，甚至質地致密的優點。
3．電漿輔助化學氣相沉積 (Plasma Enhanced CVD；PECVD)
盡管LPCVD已解決厚度均勻的問題，但溫度仍太高，沉積速度也不夠快。為了先降低沉積溫度，必須尋找另一能量來源，供化學沉積之用。由于低壓對于厚度均勻性的必要性，開發低壓環境電漿能量輔助 (電漿只能存在于10~0.001 Torr 下)，恰好補足低溫環境下供能不足的毛病，使沉積速率高過LPCVD。
PECVD 與 RIE 兩機臺運作原理極為相似，前者用電漿來輔助沉積，后者用電漿去執行蝕刻。不同之處在于使用不同的電漿氣源，工作壓力與溫度也不相同。
物理氣相沉積 (Physical Vapor Deposition；PVD)
又稱金屬鍍膜 (Metal Deposition)，依原理分為蒸鍍(evaporation) 與濺鍍 (sputtering) 兩種。PVD基本上都需要抽真空：前者在10-6~10-7Torr的環境中蒸著金屬；后者則須在激發電漿前，將氣室內殘余空氣抽除，也是要抽到10-6~ 10-7Torr的程度。 一般的機械式真空泵，只能抽到10-3Torr的真空度，之后須再串接高真空泵 (機械式泵當作接觸大氣的前級泵)，如：擴散式泵 (diffusion pump)、渦輪式泵 (turbo pump)、或致冷式泵 (cryogenic pump)，才能達到10-6 ~10-7Torr的真空程度。當然，不同的真空泵涉及不同原理的壓力計、管路設計、與價格。
1．蒸鍍 蒸鍍就加熱方式差異，分為電阻式 (thermal coater) 與電子槍式 (E-gun evaporator) 兩類機臺。前者在原理上較容易，就是直接將準備熔融蒸發的金屬以線材方式掛在加熱鎢絲上，一旦受熱熔融，因液體表面張力之故，會攀附在加熱鎢絲上，然后徐徐蒸著至四周 (包含晶圓)。因加熱鎢絲耐熱能力與供金屬熔液攀附空間有限，僅用于低熔點的金屬鍍，如鋁，且蒸著厚度有限。
電子槍式蒸鍍機則是利用電子束進行加熱，熔融蒸發的金屬顆粒全擺在石墨或鎢質坩堝 (crucible) 中。待金屬蒸氣壓超過臨界限度，也開始徐徐蒸著至四周 (包含晶圓)。電子槍式蒸鍍機可蒸著熔點較高的金屬，厚度也比較不受限制。
蒸鍍法基本上有所謂階梯覆披 (step coverage) 不佳的缺點，也就是說在起伏較劇烈的表面，蒸著金屬斷裂不連續。另外，多片晶圓的大面積鍍也存在厚度均勻的問題。為此，芯片承載臺加上公自轉的機構，便用于上述兩問題的改善。
2． 濺鍍
濺鍍雖是物理鍍膜的方法，但與蒸發毫無關系。就如同將石頭丟入一灘泥沼中，會噴濺出許多泥漿般，濺鍍利用氬氣電漿，高速沖擊受鍍靶材 (target)，因而將靶材表面附近材質噴濺出來，落至晶圓之上。由于靶材是一整面而不是一點接受轟擊，所以噴濺出來的材質，也有可能填塞到芯片表面階梯死角的部位，而比較沒有斷線不連續或所謂階梯披覆的問題。
濺鍍也依電漿受激之能量源不同，分為直流 (DC) 與射頻 (RF) 兩種。基本上，兩種濺鍍機都可鍍著金屬薄膜。但后者特別可以針對非金屬薄膜，如壓電(piezoelectric) 或磁性材料，具有「絕緣、熔點高、成份復雜、對堆棧方式相當敏感」等智能型薄膜之鍍著特征 。