化学气相沉积是一种添加工艺，将在晶圆表面沉积一层薄膜层。高温化学气相沉积（CVD）过程包括外延硅沉积、选择性外延工艺、多晶硅沉积和低压化学气相（LPCVD）氮化硅沉积。
外延硅是一种单晶硅层，通过高温过程沉积于单晶硅晶圆的表面。双载流子晶体管、双载流子互补型金属氧化物半导体晶体管（BiCMOS）IC芯片，以及高速先进金属氧化物半导体晶体管（CMOS）IC芯片均需要使用外延硅层。
硅烷（SiH4）、二氯硅烷（DCS，SiH2C12）和三氯硅烷（TCS，SiHC13）是硅外延生长中最常使用的三种气体。硅外延生长的化学反应如下：
通过将掺杂气体如三氢化砷（AsH3）、三氢化磷（PH3）和二硼烷（B2H6）与硅的来源气体注入反应室，就能在薄膜生长过程的同时对外延硅掺杂，这三种掺杂气体都是有毒、可燃及易爆性气体。整面全区外延硅的沉禹常在IC生产之外的晶圆制造厂中完成。外延工艺曾在之前讨论过。
通过图形化硅氧化或氮化硅掩蔽薄膜生长，可以在掩蔽膜和硅暴露的位置生长外延层。这个过程称为选择性外延生长（SEG）。下图显示了利用SEGSiC形成NMOS拉伸应变沟道，以及利用SEGSiGe形成PMOS压缩应变沟道。
自从20世纪70年代中期离子注入被引入IC生产中作为硅掺杂工艺后，多晶硅就作为栅极材料使用，同时也广泛用于DRAM芯片的电容器电极。下图显示了多晶硅在先进DRAM芯片上的应用。
