其物理沉积机制通常依赖于低压化学气相沉积（LPCVD），即硅前驱体（如硅烷）发生热分解，从而在晶圆上沉积硅 。由于薄膜沉积在非晶态二氧化硅层上，其初始结构状态为非晶态或多晶态，这在很大程度上取决于所选的沉积温度 。砷（As）被引入薄膜中作为施主杂质，使材料进行重度 n 型掺杂，并将其费米能级推向与硅导带紧密对齐的位置 。这种简并掺杂状态为 n 型栅极建立了约 4.05 eV 的有效功函数 。
此外，物理上必须保持高浓度的活性掺杂剂，以抑制多晶硅耗尽效应（poly-depletion effect）——这是一种栅极内部能带弯曲形成寄生串联电容并导致总反型电容降低的现象 。选择砷而非其他 n 型掺杂剂是因为它在硅中的溶解度极高，能够实现高速器件运行所需的超低薄层电阻 。虽然磷（P）是另一种可行的 n 型掺杂剂，但砷具有更高的原子质量和更低的体扩散率，这使得在随后的热循环过程中能够更精确地控制垂直方向的掺杂分布 。尽管体扩散率较低，但砷在高温步骤中仍能沿多晶硅晶界快速重分布，从而确保在整个栅极体积内实现均匀掺杂 。