Canal N
Historiquement, le processus à canal N et ses avantages étaient bien connus au moment où les premiers dispositifs à canal P ont été fabriqués avec succès, mais il était beaucoup plus difficile de produire un canal N. Une des raisons principales était que la polarité des charges intrinsèques dans les matériaux se combinait de telle sorte qu'un transistor était à OV et avait un VT de seulement quelques dixièmes de volt (positif). Ainsi, le transistor fonctionnait comme un dispositif en mode d'appauvrissement marginal, sans plage de polarisation marche / arrêt bien définie. Les tentatives d'augmenter VT en variant l'épaisseur d'oxyde de grille, en augmentant le dopage du substrat et en biaisant le substrat, ont créé d'autres résultats désagréables et ce n'est qu'après la recherche des matériaux, avec l'intégration ionique, les portes en silicium et d'autres améliorations que le canal N est devenu pratique pour les circuits à haute densité.
Le processus de canal N a gagné sa force seulement après que le processus de canal P, l'intégration d'ions, et la porte de silicium étaient déjà bien développés. Le canal N est entré dans les productions de volume avec l'arrivée de la RAM dynamique de 4 Ko et du microprocesseur, ayant exigé de la vitesse et de la haute densité. Parce que les processus de canal P étaient proches de leurs limites dans ces 2 domaines, le canal N est devenu la réponse logique.
Le processus du canal N est structurellement différent de l'un quelconque des processus décrits jusqu'à présent, en ce sens que la source, le drain et le canal sont tous du silicium de type N, alors que le corps du substrat est du type P. La conduction dans le canal N s'effectue au moyen d'électrons plutôt que de trous.
Le principal avantage du processus à canal N est que la mobilité des électrons est environ 3 fois supérieure à celle des trous et, par conséquent, les transistors à canal N sont plus rapides que les canaux à canal P. De plus, la mobilité accrue permet un flux de courant plus important dans un canal de n'importe quelle taille donnée, et par conséquent les transistors à canal N peuvent être rendus plus petits. La tension de grille positive permet à un transistor à canal N d'être complètement compatible avec TTL.
Bien que des processus à canal N à grille métallique aient été utilisés, le processus prédominant à canal N est un processus à grille de silicium. Parmi les avantages de la porte en silicium, il y a la possibilité d'une couche enterrée de lignes d'interconnexion, en plus des interconnexions en aluminium normales déposées sur la surface de la puce. Cela donne au concepteur de circuit plus de latitude dans la mise en oeuvre et permet souvent la réduction de la taille totale de la puce. Du fait que l'électrode de grille en polysilicium est déposée dans une étape séparée, une fois que la couche d'oxyde épais est en place, le dépôt simultané de lignes d'interconnexion en polysilicium supplémentaires est seulement une question de masquage.
Une limitation mineure associée aux lignes d'interconnexion enterrées est leur emplacement. Comme les diffusions de source et de drain sont effectuées après le dépôt du polysilicium, les lignes d'interconnexion ne peuvent pas être situées au-dessus de ces régions de diffusion. Un 2ième avantage d'une porte en silicium est associé à la réduction du chevauchement entre la grille et à la fois la source et le drain. Cela réduit la capacité parasite à chaque emplacement et améliore la vitesse, ainsi que les caractéristiques de consommation d'énergie. Alors que dans le processus de grille métallique, la diffusion de source et de drain de région P doit être faite avant le dépôt de l'électrode de grille, dans le processus de grille de silicium, l'électrode est en place pendant la diffusion. Par conséquent, aucun chevauchement prévu à des fins de tolérance de fabrication n'est nécessaire et la porte est dite auto-alignée. Le seul chevauchement se produisant est dû à l'extension latérale normale des régions de source et de drain pendant le processus de diffusion.
Le processus de porte de silicium produit des dispositifs étant plus compacts que la porte en métal, et sont légèrement plus rapides en raison de la capacité réduite de chevauchement de porte. Parce que le processus de base de la porte en silicium est relativement simple, il est également économique. C'est un processus polyvalent étant utilisé dans les dispositifs de mémoire et la plupart des autres circuits.