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这些系统通常用于多晶硅、二氧化硅和氮化硅薄膜的沉积，典型厚度均匀性为±5%。主要沉积变量是温度、压力、气体流量、气体分压和晶片间距。这些变量根据每种沉积工艺进行仔细平衡。沉积速率比AP系统稍低（100到500埃/分钟），但由于垂直晶片装载密度可以接近每批次200片晶片，因此生产率得到提高。
超高真空CVD
低温沉积是理想的，因为它可以最小化晶体损伤并降低热预算，从而减少掺杂区域的横向扩散。一种方法是在超高真空条件下进行硅和硅锗（SiGe）的CVD。降低压力可以保持较低的沉积温度。超高真空CVD（UHV-CVD）在管式炉中进行，首先将压力降低到1到5乘10的-9次方毫巴（mbar）。沉积压力在10的-3次方 mbar范围内。
等离子体增强化学气相沉积（PECVD）
用二氧化硅钝化层替换为氮化硅，导致了等离子体增强（PECVD）技术的发展。大约660°C的热二氧化硅沉积温度会导致铝互连层与硅表面的不可接受的合金化。解决这一问题的方法是通过等离子体增强沉积能量。增加的能量允许在低于450°C的最大水平温度下进行沉积，覆盖铝层。等离子体增强系统在物理上类似于等离子体刻蚀系统。它们采用平行板腔室，在低压下运行。射频感应辉光放电或其他等离子体源被用来在沉积气体中诱导等离子体场。低压和低温的结合提供了良好的薄膜均匀性和吞吐量。
PECVD反应器还具备使用等离子体进行刻蚀和清洁晶片的能力，以准备沉积步骤之前的表面。这一步与之前章节中描述的干法刻蚀过程相同。这种原位清洁准备了沉积表面，消除了在装载过程中可能沾染的额外污染物问题。
水平垂直流PECVD
该系统遵循底部加热的圆盘垂直流CVD的设计（见下面的图中所示）。通过射频（RF）馈电到电极或其他等离子体源，在腔室顶部产生等离子体区域。晶片加热来自安装在晶片支架下方的辐射加热器，形成一个冷壁沉积系统。对于PECVD系统，除了标准LPCVD反应器中的控制参数外，还有几个额外的关键参数需要控制，包括RF功率密度、RF频率和占空比。薄膜沉积速度通常会增加，但需要加以控制，以防止薄膜应力和/或开裂。
另一种设计（由Novellus开发）将晶片放置在一系列电阻加热的支架上。晶片在腔室内被索引移动，薄膜以增量方式逐渐堆积。
单片腔室PECVD系统（见下面的图中所示）的腔室较小，每一片晶片都暴露在相同的条件下，满足了大部分控制需求。单片系统通常比批量处理过程更慢。与大型腔室批量机器相比，生产率的权衡在于快速的晶片传输机制，以及真空的建立和释放速度。通过在前室中移动晶片，将其抽真空至所需压力，然后在沉积腔室可用时将晶片移入，负载锁定系统提高了生产率。系统设计包括固定和旋转晶片支架。单片多腔系统提供了更高的生产率。
