原子層沉積與普通的化學沉積有相似之處。但在原子層沉積過程中，新一層原子膜的化學反應是直接與之前一層相關聯(lián)的，這種方式使每次反應只沉積一層原子。
原子層沉積是通過將氣相前驅(qū)體脈沖交替地通入反應器并在沉積基體上化學吸附并反應而形成沉積膜的一種方法(技術)。當前驅(qū)體達到沉積基體表面，它們會在其表面化學吸附并發(fā)生表面反應。在前驅(qū)體脈沖之間需要用惰性氣體對原子層沉積反應器進行清洗。由此可知沉積反應前驅(qū)體物質(zhì)能否在被沉積材料表面化學吸附是實現(xiàn)原子層沉積的關鍵。氣相物質(zhì)在
基體材料的表面吸附特征可以看出，任何氣相物質(zhì)在材料表面都可以進行物理吸附，但是要在材料表面的化學吸附必須具有一定的活化能，因此能否實現(xiàn)原子層沉積，選擇合適的反應前驅(qū)體物質(zhì)是很重要的。
原子層沉積的表面反應具有自限制性，實際上這種自限制性特征正是原子層沉積技術的基礎。不斷重復這種自限制反應就形成所需要的薄膜。
原子層沉積的自限制特征 :根據(jù)沉積前驅(qū)體和基體材料的不同，原子層沉積有兩種不同的自限制機制，即化學吸附自限制(CS)和順次反應自限制(RS)過程。
化學吸附自限制沉積過程中，反應前驅(qū)體輸入到基體材料表面并通過化學吸附(飽和吸附)保持在表面。當?shù)诙N前驅(qū)體通入反應器，起就會與已吸附于基體材料表面的一前驅(qū)體發(fā)生反應。兩個前驅(qū)體之間會發(fā)生置換反應并產(chǎn)生相應的副產(chǎn)物，直到表面的一前驅(qū)體*消耗，反應會自動停止并形成需要的原子層。因此這是一種自限制過程，而且不斷重復這種反應形成薄膜。
與化學吸附自限制過程不同，順次反應自限制原子層沉積過程是通過活性前驅(qū)體物質(zhì)與活性基體材料表面化學反應來驅(qū)動的。這樣得到的沉積薄膜是由于前驅(qū)體與基體材料間的化學反應形成的。
對于順次反應自限制過程，一方面基體材料表面必須先經(jīng)過表面活化，另一方面，這種沉積反應實際是半反應⑵和⑶的組合。每個半反應完成后材料表面的功能基團都會發(fā)生變化，并且一個原子層沉積完成時，材料表面要恢復到初的活化基團狀態(tài)。這種恢復特點以及材料表面原始活性狀態(tài)是區(qū)分上述兩種不同的自限制反應沉積過程的主要因素。
