一种小型椭球式等离子反应腔及其设计方法，包括腔体、设置在腔体内的沉积室以及同轴天线，腔体为下部切边的椭球状金属腔体，椭球状金属腔体的长轴直径Z＝430～440mm，短轴半径R＝160～170mm，沉积室是由沉积基台与石英钟罩组成，其中沉积基台与椭球体短轴平行，密封设置在腔体的下部切边位置，石英钟罩同轴罩盖在沉积基台上方，同轴天线采用圆柱状铜材料，设置于腔体的上端缺口处，等离子反应腔内的微波耦合方式为天线耦合，微波谐振模式为TM033。使用本发明的等离子反应腔的微波等离子体CVD装置与传统的“TM036”式装置有着相同的微波聚焦能力，但体积是传统“TM036”椭球式装置体积的一半，具有结构合理紧凑、成本低、加工难度低的优点，具有较好的应用前景。