[0001] 本公开总体涉及半导体处理方法和系统的领域，并且涉及集成电路制造的领域。具体而言，本文公开了存储器元件、其部件以及适于形成存储器元件和可编程逻辑器件的方法和系统。

[0002] 用于逻辑和存储器应用的下一代金属‑绝缘体‑金属(MIM)电容器受到漏电流的强烈影响。因此，减少漏电流成为能够缩小电介质上的尺寸从而实现高电容密度的关键方面。文献中已经提出了一些策略。然而，这些替代方案都有其自身缺点。因此，需要改进方法来减少MIM电容器中的漏电流。

[0003] 已记录有以下文件：

[0004] Thin Solid Films 713(2020)138368公开了一种插入了Al2O3阻挡层的ZrO2金属‑绝缘体‑金属电容器，用于改善电性能和界面性能。

[0005] Appl.Phys.Lett.92,092901(2008)公开了解释高k/金属栅极场效应晶体管阈值电压调谐的偶极模型。

[0006] ACS Appl.Electron.Mater.2019,1,1091‑1098公开了用原位原子层轰击处理的高K栅极电介质。

[0007] Popovici,M.,et al.2018IEEE International Electron Devices Meeting2
(IEDM).IEEE,2018公开了用于下一代DRAM柱状电容器的高性能(,Jg～10‑7A/cm)ALD沉积Ru\SrTiO3叠层。

[0008] Huang,AnPing,et al.Chinese Science Bulletin 57.22(2012):2872‑2878公开了用于金属栅极/高k叠层中的界面偶极工程的方法。

[0009] JP6145756B2公开了一种具有可极化界面偶极作为非易失性存储元件的MOSFET。

[0010] 本部分中阐述的任何讨论，包括对问题和解决方案的讨论，已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本发明被做出时是已知的，或者构成现有技术。

[0043] 下面提供的方法、结构、系统和装置的示例性实施例的描述仅仅是示例性的，并且仅仅是为了说明的目的；以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，对具有所述特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或者结合了所述特征的不同组合的其他实施例。例如，各种实施例被阐述为示例性实施例，并且可以在从属权利要求中叙述。除非另有说明，示例性实施例或其部件可以组合或可以彼此分开应用。

[0044] 在本公开中，“气体”可以包括在常温常压(NTP)下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以根据上下文由单一气体或气体混合物构成。除了处理气体之外的气体，即不经过气体分配组件、其他气体分配装置等引入的气体，可以用于例如密封反应空间，并且可以包括密封气体。前体和反应物可以是气体。示例性密封气体包括稀有气体、氮气等。在一些情况下，术语“前体”可以指参与产生另一种化合物的化学反应的化合物，特别是指构成膜基质或膜主骨架的化合物；术语“反应物”可以与术语前体互换使用。

[0045] 如本文所用，术语“衬底”可以指可用于形成器件、电路、层或膜或可通过根据本公开实施例的方法在其上形成器件、电路或膜的任何一种或多种底层材料。衬底可以包括块体材料，比如硅(例如单晶硅)、其他IV族材料，例如锗，或者其他半导体材料，例如II‑VI族或III‑V族半导体材料，并且可以包括覆盖或位于块体材料下面的一个或多个层。此外，衬底可以包括各种特征，例如形成在衬底层的至少一部分内或上的凹陷、凸起等。举例来说，衬底可以包括块体半导体材料和覆盖至少一部分块体半导体材料的绝缘或介电材料层。此外，术语“衬底”可以指可以使用的或可以在其上形成器件、电路或膜的任何一种或多种底层材料。“衬底”可以是连续的或非连续的；刚性的或柔性的；实心的或多孔的。衬底可以是任何形式，例如粉末、板或工件。板状衬底可以包括各种形状和尺寸的晶片。衬底可以由诸如硅、硅锗、氧化硅、砷化镓、氮化镓和碳化硅的材料制成。连续衬底可以延伸到发生沉积过程的处理室的边界之外，并且可以移动通过处理室，使得该过程继续，直到到达衬底的末端。连续衬底可以由连续衬底进给系统提供，该系统允许以任何合适的形式制造和输出连续衬底。连续衬底的非限制性示例可以包括片材、非织造膜、卷、箔、网、柔性材料、成束连续细丝或纤维(即陶瓷纤维或聚合物纤维)。连续衬底也可以包括其上安装有非连续衬底的载体或薄片。

[0046] 如本文所用，术语“膜”和/或“层”可以指任何连续或非连续的结构和材料，例如通过本文公开的方法沉积的材料。例如，膜和/或层可以包括二维材料、三维材料、纳米颗粒、部分或全部分子层或者部分或全部原子层或者原子和/或分子簇。膜或层可以包括或可以至少部分由衬底表面上的多个分散原子构成，和/或可以嵌入或可以变成嵌入衬底中和/或可以嵌入或可以变成嵌入在该衬底上制造的器件中。膜或层可以包括具有针孔和/或孤岛的材料或层。膜或层可以是至少部分连续的。膜或层可以被图案化，例如被细分，并且可被包括在多个半导体器件中。膜或层可以选择性地生长在衬底的一些部分上，而不生长在其他部分上。

[0047] 本文所用的术语“沉积过程”可以指将前体(和/或反应物)引入反应室以在衬底上沉积层。“循环沉积过程”是“沉积过程”的示例。

[0048] 术语“循环沉积过程”或“循环的沉积过程”可以指将前体(和/或反应物)顺序引入反应室以在衬底上沉积层，并且包括诸如原子层沉积(ALD)、循环化学气相沉积(循环CVD)和包括ALD分量和循环CVD分量的混合循环沉积过程的处理技术。

[0049] 术语“原子层沉积”可以指在处理室中进行沉积循环(通常是多个连续沉积循环)的气相沉积过程。这里使用的术语原子层沉积也意味着包括由相关术语指定的过程，例如化学气相原子层沉积、原子层外延(ALE)、分子束外延(MBE)、气体源MBE、有机金属MBE以及当用前体/反应气体和吹扫气体(例如惰性载气)的交替脉冲执行时的化学束外延。脉冲可以包括将衬底暴露于前体或反应物。这可以通过例如将前体或反应物引入到存在衬底的反应室中来实现。另外或可替代地，将衬底暴露于前体可以包括将衬底移动到衬底处理系统中存在反应物或前体的位置。

[0050] 通常，对于ALD过程，在每个循环期间，前体被引入到反应室中，并被化学吸附到沉积表面(例如可以包括来自先前ALD循环的先前沉积的材料或其他材料的衬底表面)上，并形成不容易与额外的前体反应的材料的单层或亚单层(即自限制反应)。此后，反应物(例如另一种前体或反应气体)可随后被引入处理室，用于将化学吸附的前体转化为沉积表面上的期望材料。反应物能够与前体进一步反应。在一个或多个循环中，例如在每个循环的每个步骤中，可以利用吹扫步骤，以从处理室中去除任何过量的前体和/或从反应室中去除任何过量的反应物和/或反应副产物。

[0051] 如本文所用，术语“吹扫”可以指在彼此反应的两个气体脉冲之间向反应室提供惰性或基本惰性气体的过程。例如，可以在前体脉冲和反应物脉冲之间提供吹扫，例如使用稀有气体，从而避免或至少最小化前体和反应物之间的气相相互作用。应当理解，吹扫可以在时间上或空间上进行，或者两者都进行。例如，在时间吹扫的情况下，吹扫步骤可以例如以向反应室提供第一前体、向反应室提供吹扫气体和向反应室提供第二前体的时间顺序使用，其中其上沉积层的衬底不移动。例如，在空间吹扫的情况下，吹扫步骤可以采取以下形式：将衬底从连续供应第一前体的第一位置通过吹扫气幕移动到连续供应第二前体的第二位置。

[0052] 如本文所用“, 前体”包括可变成气态并可由化学式表示的气体或材料，该化学式包括可在本文所述的沉积过程中引入的元素。

[0053] 术语“氧反应物”可以指能够变成气态并可由包含氧的化学式表示的气体或材料。在某些情况下，化学式包括氧和氢。

[0054] 此外，在本公开中，变量的任何两个数字可以构成该变量的可行范围，并且所指示的任何范围可以包括或不包括端点。此外，所指出的变量的任何值(不管它们是否用“约”表示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且可以指平均值、中间值、代表性值、多数值等。

[0055] 如本文所用，术语“包括”表示包括某些特征，但它不排除其他特征的存在，只要它们不会使权利要求或实施例不可行。在一些实施例中，术语“包含”包括“由…组成”。如本文所用，术语“由…组成”表示除了所述术语后面的特征之外，在设备/方法/产品中不存在其他特征。当术语“由…组成”用于指化合物时，它表示该化合物仅包含所列出的成分。

[0056] 如本文所用，“远端”可指结构靠近衬底的一侧，而“近端”可指结构远离衬底的一侧。

[0057] 在本公开中，任何定义的含义在一些实施例中不一定排除普通和习惯的含义。

[0058] 本文描述了一种结构。在一些实施例中，结构包括近端材料层。结构还包括邻近近端材料层的近端偶极层。结构还包括与近端偶极层相邻的高k电介质层。结构还包括邻近高k电介质的远端偶极层。结构还包括邻近远端偶极层的远端材料。

[0059] 因此，这里描述的结构可以包括高k电介质，也称为高k电介质层，其夹在两个偶极层之间：近端偶极层和远端偶极层。近端偶极层和远端偶极层分别由近端材料层和远端材料层接触。

[0060] 在一些实施例中，高k电介质可以是铁电层。在一些实施例中，铁电层可以具有萤石结构。

[0061] 这里描述的结构和方法有利地允许获得具有低泄漏电流的金属‑绝缘体‑金属电容器。

[0062] 在一些实施例中，这里描述的结构可以用作金属‑绝缘体‑金属电容器、铁电随机存取存储器、铁电场效应晶体管和铁电隧道结，或者作为它们的一个或多个构成部分。

[0063] 在一些实施例中，电势朝向高k电介质降低。换句话说，电势可以通过近端偶极层朝向高k电介质降低，并通过远端偶极层朝向高k电介质降低。这种结构在图1c)中示出。与没有偶极层的结构相比，这种结构导致远端材料层和近端材料层之间的电子势垒增加和空穴势垒减小。在经典的电子能带图中，这种结构的特征是朝向高k电介质向上能带弯曲。在这种结构中，近端和远端偶极层中的偶极矩指向高k电介质。在这样的实施例中，近端和远端偶极层可以合适地是n型偶极层。

[0064] 合适的n型偶极层可以包括选自镁(Mg)、铒(Er)、锶(Sr)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)和铈(Ce)的元素。这种偶极层可以包括氧化钪、氧化钇、氧化镧和氧化铈中的一种或多种。在一些实施例中，近端偶极层和远端偶极层包括选自镁(Mg)、铒(er)、锶(Sr)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)和铈(Ce)的元素。

[0065] 合适的p型偶极层可以包括镍(Ni)、镓(Ga)、铌(Nb)、钼(Mo)、钒(V)、铝(Al)和锡(Sn)。这种偶极层可以包括氧化镍、氧化镓、氧化铌、氧化钼、氧化铝、氧化钒和氧化锡中的至少一种。在一些实施例中，近端偶极层和远端偶极层包括选自镍(Ni)、镓(Ga)、铌(Nb)、钼(Mo)、铝(al)、锡(Sn)和钒(V)的元素。

[0066] 在一些实施例中，电势朝向高k电介质增加。换句话说，电势可以通过近端偶极层朝向高k电介质增加，并通过远端偶极层朝向高k电介质增加。这种结构在图1d)中示出。不希望被任何特定的理论或操作模式所束缚，据信相对于没有偶极层的结构，这种结构导致远端材料层和近端材料层之间的空穴势垒增加和电子势垒降低。在经典的电子能带图中，这种结构的特征在于朝向高k电介质的向下能带弯曲。在这种结构中，近端和远端偶极层中的偶极矩指向远离高k电介质。在这样的实施例中，近端和远端偶极层可以合适地是p型偶极层。

[0067] 在一些实施例中，远端材料层和近端材料层中的至少一个包括半导体。在一些实施例中，远端材料层包括半导体。在一些实施例中，近端材料层包括半导体。在一些实施例中，远端材料层和近端材料层包括半导体。

[0068] 合适的半导体包括半导体氧化物。半导体氧化物可以是退化的或非退化的。半导体氧化物可以表现出n型导电性或p型导电性。在一些实施例中，半导体氧化物包括掺杂或未掺杂的铟镓锌氧化物。在一些实施例中，半导体氧化物选自氧化钒、氧化铟和氧化铟锡。应当理解，铟镓锌氧化物可以指包括镓、锌、铟、氧以及可选的其他元素比如掺杂元素的材料。应当理解，氧化铟锡可以指包括铟、锡、氧以及可选的其他元素比如掺杂元素的材料。在一些实施例中，半导体氧化物包括氧化钌。

[0069] 在一些实施例中，远端材料层和近端材料层中的至少一个包括金属。在一些实施例中，远端材料层包括金属。在一些实施例中，近端材料层包括金属。在一些实施例中，远端材料层和近端材料层包括金属。合适的金属包括钌、钴、铱、铂、钨和钼。

[0070] 在一些实施例中，远端材料层和近端材料层中的至少一个包括金属氮化物。合适的金属氮化物包括过渡金属氮化物，例如氮化钛。

[0071] 在一些实施例中，远端材料层包括金属，近端材料层包括半导体。合适的半导体包括半导体氧化物。合适的半导体氧化物包括铟镓锌氧化物、铟锡氧化物、氧化镍和氧化亚铜。

[0072] 在一些实施例中，远端材料层和近端材料层中的至少一个包括过渡金属氮化物。合适的过渡金属氮化物包括氮化钛和氮化钽。

[0073] 在一些实施例中，远端偶极层具有与近端偶极层不同的成分。

[0074] 在一些实施例中，远端偶极层和近端偶极层具有相同的成分。

[0075] 在一些实施例中，远端偶极层和近端偶极层中的至少一个包括选自氧化钪、氧化锶、氧化镧、氧化铈和氧化钇的材料。这些可被描述为电介质偶极层。包含这种材料的偶极层可以有利地用作n型偶极层。由于这些材料是电介质层，它们的使用可能会导致等效氧化物厚度(EOT)增加。但因为偶极的功能仅仅是在高k电介质和它的电极(即材料层)之间的界面上产生电负性的差异，所以可以使用极薄的层。它们可以使用本领域已知的ALD过程来沉积。甚至几个ALD循环(1‑5个循环)就已经可以产生足够强的偶极来引起一些能带移动。此外，许多这些层具有接近20或甚至更高的介电常数，这允许避免/减少等效氧化物厚度(EOT)增加的缺点。

[0076] 在一些实施例中，远端偶极层和近端偶极层中的至少一个包括选自氧化铝、氧化钒、氧化锡和氧化镍的材料。包含这种材料的偶极层可以有利地用作p型偶极层。有利地，这些材料中的一些是导电氧化物，其可以允许能带移动而没有等效氧化物厚度增加，特别是在金属‑绝缘体‑金属电容器的情况下，其中远端和近端电极都是金属的。它们可以使用本领域已知的ALD过程来沉积。

[0077] 本文进一步描述了一种形成结构的方法。在一些实施例中，该结构是如本文所述的结构。该方法包括向反应室提供衬底。衬底包括远端材料层。该方法还包括在远端材料层上形成远端偶极层。该方法还包括在远端偶极层上形成高k电介质。该方法还包括在高k电介质上形成近端偶极层。

[0078] 偶极层可以是导电的或电介质的。因此，在一些实施例中，近端偶极层和远端偶极层中的至少一个是导电的。另外或可替代地，近端偶极层和远端偶极层中的至少一个可以是电介质层。

[0079] 在一些实施例中，形成远端偶极层和近端偶极层中的至少一个包括执行循环沉积过程。合适的循环沉积过程包括原子层沉积(ALD)。

[0080] 在一些实施例中，形成远端偶极层包括执行远端偶极循环沉积过程。远端偶极循环沉积过程包括一个或多个远端偶极循环。远端偶极循环包括连续执行远端偶极前体脉冲和远端偶极氧化剂脉冲。远端偶极前体脉冲包括将衬底与远端偶极前体接触。远端偶极氧化剂脉冲包括使衬底与远端偶极氧化剂接触。

[0081] 在一些实施例中，形成近端偶极层包括执行近端偶极循环沉积过程。近端偶极循环沉积过程包括一个或多个近端偶极循环。近端偶极循环包括连续执行近端偶极前体脉冲和近端偶极氧化剂脉冲。近端偶极前体脉冲包括使衬底与近端偶极前体接触。近端偶极氧化剂脉冲包括使衬底与近端偶极氧化剂接触。

[0082] 远端和近端偶极循环沉积过程可以相同，也可以不同。它们可以是任何合适的循环数，例如至少1到至多1000个循环，或至少1到至多5个循环，或至少5到至多20个循环，或至少20到至多100个循环，或至少100到至多500个循环，或至少500到至多1000个循环。在一些实施例中，近端和远端循环偶极过程具有多于一个且少于十个循环。

[0083] 在一些实施例中，远端偶极循环沉积过程包括至少3到至多5个远端偶极循环。

[0084] 在一些实施例中，近端偶极循环沉积过程包括至少3到至多5个近端偶极循环。

[0085] 在一些实施例中，形成远端偶极层、形成高k电介质层和形成近端偶极层在同一个反应室中完成。可替代地，远端偶极层和近端偶极层可以在第一反应室中形成，而高k电介质层可以在第二反应室中形成。应当理解，第一反应室和第二反应室包含在相同的真空系统中，反应室之间的衬底输送可以通过机械臂或其他装置进行，并且在第一和第二反应室之间的输送期间真空不会被破坏，即在两个反应室之间的输送期间衬底保持在真空环境中。

[0086] 在一些实施例中，高k电介质层可以具有从至少0.5nm到至多10.0nm，或者至少1.0nm到至多8.0nm，或者至少2.0nm到至多6.0nm，或者至少3.0nm到至多4.0nm的厚度。

[0087] 在一些实施例中，近端偶极层和远端偶极层中的至少一个具有至少0.1nm到至多0.5nm的厚度。

[0088] 在一些实施例中，形成高k电介质层包括执行多个高k电介质沉积循环。高k电介质沉积循环可以包括一个或多个高k电介质前体脉冲和一个或多个氧反应物脉冲。高k电介质前体脉冲包括将衬底暴露于前体。氧反应物脉冲包括将衬底暴露于氧反应物。因此，形成了高k电介质层。

[0089] 在一些实施例中，高k电介质沉积循环包括将衬底暴露于以铪前体脉冲的铪前体和以氧反应物脉冲的氧反应物。因此，可以形成包含氧化铪的高k电介质。

[0090] 在一些实施例中，高k沉积循环包括将衬底暴露于以铪前体脉冲的铪前体，将衬底暴露于以锆前体脉冲的锆前体，以及将衬底暴露于以氧反应物脉冲的氧反应物。因此，可以形成包含铪锆氧化物的高k电介质层。

[0091] 在一些实施例中，远端偶极前体和近端偶极前体中的至少一个选自镁前体、铒前体、锶前体、钪前体、镧前体、铈前体和钇前体。因此，可以形成包含钪、镧、铈和钇中的至少一种的远端和近端偶极层。这些偶极层可以适当地用作n型偶极层。

[0092] 在一些实施例中，远端偶极前体和近端偶极前体中的至少一个选自钒前体、铝前体、镍前体和锡前体。因此，可以制造包含钒、铝、镍和锡中的至少一种的远端和近端偶极层。这种偶极层可以适当地用作p型偶极层。

[0093] 在一些实施例中，铪前体包括+4氧化态的铪。

[0094] 在一些实施例中，铪前体包括选自以下中的一种或多种配体：烷基酰胺基配体、烷氧基配体、环戊二烯基配体、β‑二酮配体、烷基配体、脒基配体和卤化物配体。

[0095] 在一些实施例中，铪前体可以包括烷基酰胺基配体和二烷基酰胺基配体中的至少一种。合适的烷基胺铪包括四(二甲基氨基)铪、四(二乙基氨基)铪和四(乙基甲基氨基)铪。

[0096] 在一些实施例中，铪前体包括卤化铪，例如氯化铪、溴化铪或碘化铪。合适的氯化铪包括HfCl4。合适的溴化铪包括HfBr4。合适的碘化铪包括HfI4。

[0097] 在一些实施例中，铪前体包括杂配型铪前体。在一些实施例中，杂配型铪前体包括未取代的或烷基取代的环戊二烯基铪配体。在一些实施例中，铪前体包括一个或多个烷基酰胺基配体。在一些实施例中，铪前体包括烷基酰胺基配体和未取代的或烷基取代的环戊二烯基配体。合适的铪前体包括HfCp(NMe2)3，即三(二甲基氨基)环戊二烯基铪。

[0098] 在一些实施例中，锆前体包括+4氧化态的锆。

[0099] 在一些实施例中，锆前体包含以下中的一种或多种配体，选自烷基酰胺基配体、烷氧基配体、环戊二烯基配体、烷基环戊二烯基配体、β‑二酮配体、烷基配体、脒基配体和卤化物配体。

[0100] 在一些实施例中，锆前体可以包括烷基酰胺基配体和二烷基酰胺基配体中的至少一种。合适的烷基锆胺包括四(二甲基氨基)锆、四(二乙基氨基)锆和四(乙基甲基氨基)锆。

[0101] 在一些实施例中，锆前体包括杂配型锆前体。在一些实施例中，杂配型锆前体包含未取代的或烷基取代的锆环戊二烯基配体。在一些实施例中，锆前体包含一个或多个烷基酰胺基配体。在一些实施例中，锆前体包含烷基酰胺基配体和未取代的或烷基取代的环戊二烯基配体。合适的锆前体包括ZrCp(NMe2)3，即三(二甲基氨基)环戊二烯基锆。

[0102] 在一些实施例中，偶极前体包括可由式M(RCp)x(L)y表示的化合物，其中M是稀土金属，其中R选自H、Me、Et、iPr和tBu，并且其中L选自N,N’‑二异丙基乙脒、N,N’‑二叔丁基乙脒、N,N’‑二异丙基甲脒和N,N’‑二叔丁基甲脒。

[0103] 应当理解，Me代表甲基，iPr代表异丙基，iPr‑amd代表N,N’‑二异丙基乙脒，Et代表乙基，Cp代表环戊二烯基。

[0104] 合适的稀土金属包括镧、铈和镱。

[0105] 在一些实施例中，镧前体包括+4氧化态的镧。

[0106] 在一些实施例中，镧前体包括一个或多个取代或未取代的环戊二烯基配体。另外或可替代地，镧前体包含选自烷基甲硅烷基胺、二氮杂二烯和脒基的一种或多种配体。

[0107] 在一些实施例中，镧前体包括杂配型前体。合适的杂配型前体包括含有一个或多个烷基取代的环戊二烯基配体和一个或多个脒基配体的前体，例如两个烷基取代的环戊二烯基配体和一个脒基配体。示例性杂配型镧前体包括La(MeCp)2(iPr‑amd)、La(EtCp)2(iPr‑amd)、La(iPrCP)2(iPr‑amd)。

[0108] 在一些实施例中，镧前体包括选自以下中的一种或多种配体：烷基酰胺基配体、烷氧基配体、环戊二烯基配体、烷基环戊二烯基配体、β‑二酮配体、烷基配体、脒基配体和卤化物配体。

[0109] 在一些实施例中，镧前体包括可由式La(RCp)2(L)表示的化合物，其中R选自H、Me、Et、iPr和tBu，并且其中L选自N,N’‑二异丙基乙脒、N,N’‑二叔丁基乙脒、N,N’‑二异丙基甲脒和N,N’‑二叔丁基甲脒。

[0110] 在一些实施例中，镧前体包括脒基镧。

[0111] 在一些实施例中，镧前体包括三(异丙基环戊二烯基)镧。在一些实施例中，镧前体包括取代或未取代的环戊二烯基配体。在一些实施例中，镧前体选自La(Cp)3、La(EtCp)3、La(MeCp)3、La(nPrCp)3和La(nBuCp)3。应当理解，Cp代表环戊二烯基，Et代表乙基，Me代表甲基，nPr代表正丙基，nBu代表正丁基。

[0112] 在一些实施例中，偶极前体比如近端偶极前体和远端偶极前体中的至少一个包括铈前体。

[0113] 在一些实施例中，铈前体包括+4氧化态的铈。

[0114] 在一些实施例中，铈前体包括+3氧化态的铈。

[0115] 在一些实施例中，铈前体包含选自以下中的一种或多种配体：烷基酰胺基配体、二烷基酰胺基配体、环戊二烯基配体、烷基环戊二烯基配体、脒基配体、β‑二酮配体和醇盐配体。

[0116] 在一些实施例中，铈前体包括可由式Ce(RCp)2(L)表示的化合物，其中R选自H、Me、Et、iPr和tBu，并且其中L选自N,N’‑二异丙基乙脒、N,N’‑二叔丁基乙脒、N,N’‑二异丙基甲脒和N,N’‑二叔丁基甲脒。

[0117] 在一些实施例中，偶极前体比如近端偶极前体和远端偶极前体中的至少一个包括钪前体。

[0118] 在一些实施例中，钪前体包括+4氧化态的钪。

[0119] 在一些实施例中，钪前体包括+3氧化态的钪。

[0120] 在一些实施例中，钪前体包括选自以下中的一种或多种配体：烷基酰胺基配体、二烷基酰胺基配体、环戊二烯基配体、烷基环戊二烯基配体、脒基配体、β‑二酮酸酯配体和醇盐配体。

[0121] 在一些实施例中，钪前体包括环戊二烯基配体，例如三(环戊二烯基)钪。

[0122] 在一些实施例中，钪前体包括阳离子钪酰胺络合物。这种前体的示例是Sc[N(SiHMe2)2]3(THF)，其中Me代表甲基，THF代表四氢呋喃。

[0123] 在一些实施例中，钪前体包括脒基和未取代的或烷基取代的环戊二烯基配体。这iPr iPr iPr种前体的示例包括Sc(Cp)2(N  Me‑amd)、Sc(EtCp)2(N  Me‑amd)和Sc(iPrCp)2(N  Me‑iPr
amd)。应当理解，Cp代表环戊二烯基，iPr代表异丙基，Me代表甲基，amd代表脒基，N 表示氮键合的异丙基。在公开号为US 2016/0315168Al的美国专利申请中解释了这种前体命名，并公开了生产这种前体的方法。

[0124] 在一些实施例中，钪前体包括可由式Sc(RCp)2(L)表示的化合物，其中R选自H、Me、Et、iPr和tBu，并且其中L选自N,N’‑二异丙基乙脒、N,N’‑二叔丁基乙脒、N,N’‑二异丙基甲脒和N,N’‑二叔丁基甲脒。

[0125] 在一些实施例中，锡前体包括锡烷基，例如三甲基锡、三乙基锡或三异丙基锡。

[0126] 在一些实施例中，锶前体包括烷基取代的环戊二烯基配体，例如双(甲基环戊二烯基)锶(II)、双(乙基环戊二烯基)锶(II)或双(异丙基环戊二烯基)锶(II)。

[0127] 在一些实施例中，钒前体包括卤化钒，例如四氯化钒、溴化钒或二氧化钒。

[0128] 在一些实施例中，钒前体包含一种或多种烷基氨基配体。示例性钒前体包括四(二甲基氨基)钒和四(二乙基氨基)钒。

[0129] 在一些实施例中，氧反应物包括H2O,H2O2,O2,O3,N2O,NO和NO2中的一种或多种。

[0130] 在一些实施例中，这里描述的方法还包括在近端偶极层上形成近端材料层的步骤。材料层可以通过任何合适的方法适当地形成，例如通过循环气相沉积方法，例如原子层沉积(ALD)。

[0131] 在本文公开的方法中，衬底可以保持在任何合适的压力下。例如，衬底可以保持在小于760托或在0.2托和760托之间、约1托和100托之间或约1托和10托之间或约0.5托和10托之间或小于3托或小于2托或小于1托的压力下。

[0132] 在一些实施例中，该方法还包括对衬底进行退火的步骤。

[0133] 在一些实施例中，可以在至少200℃到至多500℃的温度下，或者在至少300℃到至多400℃的温度下，例如在325℃、350℃或375℃的温度下，对衬底进行退火。

[0134] 退火可以在例如惰性气氛或氧化气氛中进行。合适的惰性气氛包括稀有气体，例如Ar和He。合适的氧化气氛包括包含含氧气体比如O3和O2的气体或气体混合物。

[0135] 在一些实施例中，形成近端材料层的步骤之前是退火衬底。因此，高k电介质层和偶极层的材料质量可以得到改善，而无需对近端材料层进行相同的热处理。

[0136] 示例性退火可以进行至少5分钟到至多20分钟的持续时间，例如10或15分钟。

[0137] 在一些实施例中，形成偶极层、形成高k电介质层和退火步骤可以在同一处理室中进行。这样做可以有利地提高产量和材料质量中的至少一个。

[0138] 在一些实施例中，在包括第一处理室和第二处理室的系统中实施本文所述的方法。在这样的实施例中，形成偶极层、形成高k电介质层以及退火这些层的后续步骤可以在第一处理室中进行。然后，近端材料层可以在第二处理室中形成。

[0139] 在一些实施例中，在包括第一处理室、第二处理室和第三处理室的系统中执行本文所述的方法。在这样的实施例中，形成偶极层和高k电介质层可以在第一处理室中进行，退火步骤可以在第二处理室中进行，形成近端材料层的步骤可以在第三处理室中进行。可选地，远端材料层也可以在第三处理室或第四处理室中形成。合适地，远端材料层可以在形成偶极层和高k电介质层之前形成。合适地，该系统可以包括机器人传送系统，其布置成在处理室之间传送衬底，而没有任何中间真空中断。

[0140] 在一些实施例中，衬底可以在低于800℃的温度下退火。例如，在本公开的一些实施例中，退火可以在约20℃和约800℃之间、约100℃和约500℃之间、约150℃和约450℃之间或约200℃和约400℃之间或约200℃和约250℃之间或约250℃和约300℃之间或约300℃和约350℃之间或约350℃和约400℃之间的温度下进行。

[0141] 在一些实施例中，可以在形成近端偶极层之前和形成高k电介质层之后对衬底进行退火。在一些实施例中，可以在形成近端偶极层之后和形成近端材料层之前对衬底进行退火。在一些实施例中，可以在形成近端材料层之后对衬底进行退火。

[0142] 还描述了一种系统，其包括一个或多个处理室、包含铪前体的铪前体源、包含锆前体的锆前体源、包含偶极前体的偶极前体源、包含氧反应物的氧反应物源和控制器。控制器配置为控制进入一个或多个处理室的气流，并通过本文描述的方法处理衬底。

[0143] 在一些实施例中，远端偶极层、形成高k电介质和形成近端偶极层在单个反应室中完成，没有任何中间真空中断。例如，远端偶极层、高k电介质和近端偶极层都可以通过诸如原子层沉积的循环沉积技术来形成。

[0144] 图1a)至1d)示出了图中的四个能带图。具体地，图1a)示出了理想金属‑绝缘体‑金属(MIM)结构110的能带图，图1b)示出了绝缘体包括体缺陷的MIM结构120的能带图，图1c)示出了包括n型偶极层134、135的MIM结构130的能带图，图1d)示出了包括p型偶极层144、145的MIM结构140的能带图。应当理解，根据本领域的惯例，能带图是根据电子能级给出的。

[0145] 图2示意性地示出了产生图1的能带图的物理结构。特别地，在图2a)至2d)示出了四种结构。图2a)示出了理想MIM结构210，图2b)示出了非理想MIM结构220，其中绝缘体包括体缺陷，图2c)示出了包括n型偶极层234、235的MIM结构230，图2d)示出了包括p型偶极层244、245的MIM结构240。

[0146] 理想MIM结构210包括远端触点212和近端触点213。远端触点212和近端触点213可以具有相同或基本相同的成分。可替代地，远端触点212和近端触点213可以具有不同的成分。理想MIM结构210还包括电介质层211。电介质层211在不包括任何陷阱的意义上是理想的。电介质层211位于远端触点212和近端触点213之间。在一些实施例中，远端触点和近端触点中的至少一个选自氮化钛、钴、钌、钼、钨、铱、铂和氧化钌。

[0147] 在形成这种结构的示例性方法中，远端触点212形成在衬底218上，电介质层211形成在远端触点212上，近端触点213形成在电介质层211上。

[0148] 理想MIM结构210的能带图110示于图1的图a)中。能带图110是在没有偏压的情况下示出的，因此远端触点112的费米能级和近端触点113的费米能级相等。电介质层具有带隙111。对于所示的情况，导带偏移小于价带偏移。因此，就热离子发射、Fowler‑Nordheim隧穿和直接隧穿而言，电介质对电子形成的势垒不如对空穴有效，使得在这种结构中，电子对漏电流的贡献大于空穴。

[0149] 非理想MIM结构220类似于其理想对应物210：如前所述，它也包括远端触点222、近端触点223和电介质层221。尽管如此，电介质层221在它包括陷阱的意义上是非理想的。

[0150] 非理想MIM结构220可以与理想MIM结构210相同的方式形成。

[0151] 非理想MIM结构220的能带图120在图1b)中示出。能带图120是在没有偏压的情况下示出的，因此远端触点122的费米能级和近端触点123的费米能级是相等的。电介质层具有带隙121。同样在该示例中，导带偏移小于价带偏移。因此，就电介质势垒上的热离子发射和穿过电介质势垒的直接隧穿而言，电介质对电子形成的势垒不如对空穴有效，使得在这种结构中，电子对漏电流的贡献大于空穴。此外，在电介质的带隙121中存在陷阱129。这些陷阱在电介质的禁带区域中产生额外的状态，这又产生进一步的漏电流机制，特别是Poole‑Frenkel发射和陷阱辅助隧穿。在所示的示例中，缺陷态位于电介质层的带隙的上部，使得它们对通过电介质层的电子泄漏电流的贡献大于对通过电介质层的空穴泄漏电流的贡献。因此，对于所示的情况，通过电介质层的漏电流由电子流支配。

[0152] 包括n型偶极层234、235的MIM结构230在图2c)中示出。相应的能带图130在图1c)中示出。图2c)的MIM结构230特别包括衬底238、远端触点232、近端触点233和电介质层231。如前所述，电介质层231位于远端触点232和近端触点233之间。尽管如此，在电介质层231和触点232、233之间提供n型偶极层234、235。特别地，远端n型偶极层234设置在电介质层231和远端触点232之间，近端n型偶极层235设置在电介质层231和近端触点233之间。n型偶极层234、235各自包含偶极。偶极定向成使得它们产生指向电介质层的电偶极场，即使得电势朝向电介质层降低。这导致电介质层231的能带结构相对于触点232向上移动，如图1c)所示。

[0153] 图1c)示出了根据图2c)的结构230在电子能级方面的能带结构130。在所示的实施例中，近端和远端触点的费米能级132、133相等，这对应于零施加偏压。与图1b)的结构120相比，电介质层的带131向上移动。这是由n型偶极层及其内置电场的存在引起的。n型偶极层的带134、135向电介质层上升。结果，通过电介质层的漏电流减小，因为通过电介质的电子漏电流由于n型偶极引起的向上能带弯曲而减小。不希望被任何特定的理论或操作模式所束缚，据信这种漏电流的减少是由电子的直接电子隧穿、福勒‑诺德海姆电子隧穿、陷阱辅助电子隧穿、热离子发射和普尔‑弗伦克尔发射中的一种或多种的减少引起的。

[0154] 包括p型偶极层244、245的MIM结构230在图2c)中示出。相应的能带图140在图1d)中示出。图2c)的MIM结构240特别包括衬底248、远端触点242、近端触点243和电介质层241。如前所述，电介质层241位于远端触点242和近端触点243之间。尽管如此，p型偶极层244、
245设置在电介质层241和触点242、243之间。特别地，远端p型偶极层244设置在电介质层
241和远端触点242之间，近端p型偶极层245设置在电介质层241和近端触点243之间。p型偶极层244、245各自包含偶极。偶极定向成使得它们产生指向远离电介质层的电偶极场，即使得电势朝向电介质层增加。这导致电介质层241的能带结构相对于触点242向下移动，如图
1d)所示。

[0155] 图1d)示出了根据图2d)的结构240在电子能级方面的能带结构140。在所示的实施例中，近端和远端触点的费米能级142、143相等，这对应于零施加偏压。与图1b)的结构120相比，电介质层的带141向下移动。这是由p型偶极层及其内置电场的存在引起的。n型偶极层的带144、145向电介质层下降。结果，通过电介质层的漏电流增加，因为通过电介质的电子漏电流由于p型偶极引起的向下能带弯曲导致的势垒高度降低而增加。当该结构用于电容器时，这种情况是不希望的。尽管如此，当近端触点和远端触点中的至少一个包括半导体时，这种结构可以用作载流子选择性触点，特别是电子选择性触点。载流子选择性触点可用于少数载流子器件，比如太阳能电池。

[0156] 尽管图1c)和2c)示出了导带偏移小于价带偏移的电介质的结构和能带结构，但可以采用类似的结构来减小或改变具有价带偏移小于导带偏移的电介质的结构的漏电流。在这种情况下，p型偶极可以有利地用于增加价带偏移以减少漏电流，这对于制造电容器是有用的。此外，导致向上能带弯曲的n型偶极可以与包括半导体的远端电极和近端电极中的至少一个结合，有益地用于制造载流子选择性触点，特别是空穴选择性衬底，这可以用于制造少数载流子器件，例如太阳能电池。

[0157] 在示例性实施例中，根据图2c)的实施例的结构可以如下形成：p型单晶硅用作衬底238。远端电极232可以包括邻近衬底的60nm钨和钨上的5nm氮化钛。可以采用诸如氧化铪的高k电介质层231。电介质层的厚度可以是约1.9nm。远端n型偶极层234可以位于远端电极232和电介质层231之间。近端n型偶极层234可以位于电介质层的近端侧(即图2c中的电介质层的顶部)。近端电极233可以包括邻近近端n型偶极层234的5nmTiN。近端电极233可以进一步包括TiN层上的60nm钨。可以使用CVD或ALD来沉积钨。可以使用ALD或CRD来沉积TiN。可以使用ALD来沉积n型偶极层。可以使用ALD来沉积电介质层。

[0158] 图3示出了在没有偶极层的结构上(较浅曲线i)和在具有n型偶极层的结构上(较深曲线ii))即在根据图2c)的一般形式的结构上获得的实验电流‑电压(IV)特性。两种结构都是金属‑绝缘体‑金属(MIM)电容器。具体而言，用于测量ii)的结构包括包含氮化钛的远端电极，该远端电极形成在氧化硅晶片即衬底上。氧化镧远端偶极层形成在远端电极上，铪锆氧化物电介质形成在氧化镧偶极层上。氧化镧近端偶极层形成在电介质层上，氮化钛层电极形成在氧化镧近端偶极层上。有利地，与没有偶极层的情况相比，当使用n型偶极层时，通过电容器的漏电流减少。透射电子显微镜测量(TEM)有利地表明，与没有n型偶极层的结构相比，具有n型偶极层的结构的绝缘体厚度没有增加。

[0159] 没有偶极层的样品包括以下步骤：通过使用原子层沉积来沉积铪锆氧化物而形成高k电介质。原子层沉积过程包括多个循环。每个循环包括铪前体脉冲，接着是氧反应物脉冲，接着是锆前体脉冲，接着是氧反应物脉冲。铪前体是四(乙基甲基氨基)铪。锆前体是四(乙基甲基氨基)锆。

[0160] 具有偶极层的样品如下制备：远端偶极层使用氧化镧的原子层沉积制备，其包括3个ALD循环。每个ALD循环包括镧前体脉冲和氧反应物脉冲。所用的镧前体是杂配型镧前体，包括两个烷基取代的异丙基配体和一个N,N’‑二异丙基乙脒配体，如本文别处所述。高k电介质通过使用原子层沉积来沉积铪锆氧化物而形成。原子层沉积过程包括多个循环。每个循环包括铪前体脉冲，接着是氧反应物脉冲，接着是锆前体脉冲，接着是氧反应物脉冲。铪前体是四(乙基甲基氨基)铪。锆前体是四(乙基甲基氨基)锆。使用氧化镧的原子层沉积来制造近端偶极层，其包括3个ALD循环。每个ALD循环包括镧前体脉冲和氧反应物脉冲。对于每一层，臭氧被用作氧反应物。近端和远端材料层包括氮化钛。

[0161] 图4示出了在没有偶极层的结构(较浅曲线i)上和在具有n型偶极层的结构(较深曲线ii)上即在根据图2c)的一般形式的结构上获得的实验电流‑电压(IV)特性。两种结构都是金属‑绝缘体‑金属(MIM)电容器。用于图4测量ii)的结构具有与用于图3的测量ii)的结构相同的结构，除了用于图4测量ii)的结构包括氧化铈(CeO2)偶极层而不是氧化镧(La2O3)偶极层。氧化铈和氧化镧偶极层是n型偶极层的示例。同样，与没有偶极层的情况相比，当使用n型偶极层时，通过电容器的泄漏电流有利地减少。透射电子显微镜测量(TEM)有利地表明，与没有n型偶极层的结构相比，具有n型偶极层的结构的绝缘体厚度没有增加。

[0162] 没有偶极层的样品以与在图3的实施例的上下文中解释的相同方式制造。

[0163] 具有偶极层的样品如下制备：远端偶极层使用氧化铈的原子层沉积制备，其包括3个ALD循环。每个ALD循环包括铈前体脉冲和氧反应物脉冲。铈前体是三(异丙基环戊二烯基)铈(III)。高k电介质通过使用原子层沉积来沉积铪锆氧化物而形成。原子层沉积过程包括多个循环。每个循环包括铪前体脉冲，接着是氧反应物脉冲，接着是锆前体脉冲，接着是氧反应物脉冲。铪前体是四(乙基甲基氨基)铪。锆前体是四(乙基甲基氨基)锆。如同远端偶极层一样，近端偶极层使用氧化铈的原子层沉积制备，并包括3个ALD循环。每个ALD循环包括铈前体脉冲和氧反应物脉冲。对于每一层，臭氧被用作氧反应物。

[0164] 分别用La2O3和Ce2O3偶极层进行的图3和4所示的实验示出，当偶极层集成到TiN/偶极/HfZrO2/偶极/TiN MIMCAP结构中时，泄漏减少了约10倍。TiN/La2O3/HfZrO2/La2O3/TiN的介电常数高达62。进行TEM以评估厚度增加，并且在有或没有偶极的样品中观察到完全相同的厚度。这意味着偶极层不会导致任何厚度增加，并且有效地充当零厚度界面工程层。在具有La偶极的样品上放大880k的能量分散x射线分析(EDX)也没有检测到任何La信号，进一步支持偶极层的厚度为零。

[0165] 在示例性实施例中，参考图5。图5示出了这里描述的方法的实施例。该方法包括向第一处理室提供衬底的步骤511。然后，该方法包括在衬底上连续形成远端偶极层、高k电介质层和近端偶极层的步骤512。在进一步的步骤513中，衬底经受退火步骤。例如，衬底可以在包含稀有气体的基本惰性的退火环境中退火。其他合适的退火环境包括含氧环境，例如含O2环境。合适地，退火可以在至少300℃到至多500℃或至少350℃到至多450℃的退火温度下进行，例如在约400℃的温度下。退火之后，衬底可被转移514到第二处理室。第二处理室可以是专用处理室，或者是另一个室，例如装载锁。合适地，第一处理室和第二处理室可以包含在同一真空系统中，使得可以在第一处理室和第二处理室中的衬底上执行过程，而没有任何中间真空中断，即可以在第一处理室和第二处理室中处理过程，而不会在第一处理室和第二处理室中的过程之间将衬底暴露于大气中。在第二处理室中，在进一步的步骤515中，可以在衬底上形成近端材料层。合适的近端材料层可以例如使用原子层沉积过程形成，并且包括半导体氧化物，例如铟镓锌氧化物(IGZO)、铟锡氧化物(ITO)、氧化镍(NiO)和氧化亚铜(Cu2O)。因此，可以对偶极层和高k电介质层进行热处理以改善其性能，而不对顶部电极进行可能损害其性能的热处理。在形成近端材料层的步骤515之后，该方法结束516，并且如果需要，衬底可以经受进一步的处理步骤。

[0166] 图6示意性地示出了如本文所述的用于形成偶极层或用于形成高k电介质的方法的实施例的过程流程。该方法包括将衬底定位在衬底支撑件上的步骤611。然后，该方法包括执行612氧反应物脉冲。氧反应物脉冲包括将衬底暴露于氧反应物。在氧反应物脉冲期间，可以使用本文所述的任何合适的氧反应物。合适的氧反应物包括含氧反应物比如O2和O3、含氧和氢的反应物比如H2O和H2O2以及含氧和氮的反应物比如N2O、NO和NO2。可选地，然后进行后氧反应物吹扫613。后氧反应物吹扫613包括将衬底暴露于氧反应物。然后，该方法包括执行614前体脉冲。前体脉冲包括将衬底暴露于前体的步骤。取决于是否形成远端偶极层、高k电介质层或近端偶极层，前体可以是远端偶极前体、高k电介质前体或近端偶极前体。本文描述了合适的前体。在前体脉冲614之后，该方法可选地包括执行615后前体吹扫。氧反应物脉冲612、前体脉冲614以及它们各自可选的吹扫613、615可选地重复620一次或多次，直到已经沉积具有期望厚度的材料。在已经沉积具有期望厚度的材料之后，该方法结束
618。

[0167] 图7示意性地示出了根据本文所述方法的另一实施例的过程流程。图7具体示出了如何形成包含铪、锆和氧的高k电介质。该方法包括将衬底定位在衬底支撑件上的步骤711。

[0168] 然后，该方法包括执行712第一氧反应物脉冲。第一氧反应物脉冲包括将衬底暴露于第一氧反应物。在第一氧反应物脉冲期间，可以使用本文所述的任何合适的氧反应物。然后，该方法包括执行713第一前体脉冲。第一前体脉冲包括将衬底暴露于第一前体的步骤。合适的第一前体包括本文所述的铪前体或锆前体。氧反应物脉冲712和第一前体脉冲713形成第一子循环719，其可以可选地重复719一次或多次。

[0169] 然后，图7的实施例的方法包括执行714第二氧反应物脉冲。第二氧反应物脉冲714包括将衬底暴露于第二氧反应物。在第二氧反应物脉冲期间，可以使用本文所述的任何合适的氧反应物。然后，该方法包括执行715第二前体脉冲。第二前体脉冲715包括将衬底暴露于第二前体的步骤。

[0170] 合适的第二前体包括本文所述的铪前体和锆前体。应当理解，第一前体和第二前体是不同的。第一氧反应物和第二氧反应物可以相同或不同。第二氧反应物脉冲714和第二前体脉冲715形成第二子循环720，其可以可选地重复720一次或多次。

[0171] 一个或多个第一子循环719和一个或多个第二子循环720一起形成沉积循环718。沉积循环718可以可选地重复一次或多次。然后，可以执行可选的掺杂剂前体脉冲716。掺杂剂前体脉冲716包括将衬底暴露于掺杂剂前体。合适的掺杂剂前体可以包括如本文所述的n型或p型偶极前体。另外或可替代地，掺杂剂前体可以包括包含在材料层中的元素。注意，可选地，可以在图7的当前描述的方法的实施例中执行的一个或多个脉冲之后执行吹扫。

[0172] 一个或多个沉积循环718和可选的掺杂剂前体脉冲716一起形成超级循环721。可选地，超级循环721重复一次或多次。在已经执行了适当数量的超级循环721之后，该方法结束717。

[0173] 图8示出了根据本公开的示例性实施例的系统800。系统800可以配置成执行如本文所述的方法和/或形成如本文所述的结构或装置部分。

[0174] 在图示的示例中，系统800包括一个或多个反应室802、高k介电前体气体源804、偶极前体气体源806、氧反应物气体源808、排气装置810和控制器812。在一些实施例中，该系统还包括第二高k电介质前体气体源(未示出)和第二偶极前体气体源(未示出)中的一个或多个。反应室802可以包括ALD反应室。

[0175] 第一前体气体源804可以包括容器和本文所述的一种或多种前体—单独或与一种或多种载气(例如稀有气体)混合。掺杂剂前体气体源806可以包括容器和一种或多种如本文所述的掺杂剂前体—单独或与一种或多种载气混合。氧反应物气体源808可以包括一种或多种如本文所述的氧反应物。

[0176] 尽管示出了四个气体源804‑808，但系统800可以包括任何合适数量的气体源。气体源804‑808可以通过管线814‑818联接到反应室802，管线814‑818可以各自包括流量控制器、阀、加热器等。排气装置810可以包括一个或多个真空泵。

[0177] 控制器812包括电子电路和软件，以选择性地操作系统800中包括的阀、歧管、加热器、泵和其他部件。这种电路和部件用于从相应源804‑808引入前体、反应物和吹扫气体。

[0178] 控制器812可以控制气体脉冲序列的定时、衬底和/或反应室的温度、反应室内的压力以及各种其他操作，以提供系统800的正确操作。控制器812可以包括控制软件，以电动或气动地控制阀来控制前体、反应物和吹扫气体流入和流出反应室802。控制器812可以包括执行某些任务的模块，例如软件或硬件部件，例如FPGA或ASIC。模块可以有利地配置为驻留在控制系统的可寻址存储介质上，并且配置为执行这里描述的一个或多个过程。

[0179] 系统800的其他配置也是可能的，包括不同数量和种类的前体和氧反应物源，并且可选地还包括吹扫气体源。此外，应当理解，有许多阀、导管、前体源和吹扫气体源的布置可用于实现选择性地将气体供给到反应室802中的目标。此外，作为系统的示意性表示，为了简化说明，已经省略了许多部件，并且这些部件可以包括例如各种阀、歧管、净化器、加热器、容器、通风口和/或旁路。

[0180] 在系统800的操作期间，诸如半导体晶片(未示出)的衬底从例如衬底处理系统转移到反应室802。一旦衬底被转移到反应室802，来自气体源804‑808的一种或多种气体比如前体、反应物、载气和/或吹扫气体被引入反应室802。

[0181] 在另一示例中，参考图9。图9示意性地示出了包括第一处理室910、第二处理室920和第三处理室930的系统900。第一处理室910可以布置用于形成远端材料层和近端材料层中的至少一个。第二处理室920可以布置用于在衬底上形成远端偶极层、高k电介质层和近端偶极层。第三处理室930可以包括一个或多个加热元件，例如电阻加热器和红外灯。

[0182] 在一些实施例中，根据图9的系统可用于形成如本文所述的结构。

[0183] 在退火之后，在第三处理室930中在近端偶极层上形成近端材料层。合适地，近端材料层可以使用诸如原子层沉积的循环沉积过程来形成。近端材料层可以包括金属或半导体。例如，近端材料层可以包括半导体氧化物。合适的材料层在本文别处有所描述。在一些实施例中，第三处理室930可以另外或可替代地用作装载锁。例如，第三处理室930可以包括机器人臂。因此，可以在最小化系统占地面积的同时提高产量。

[0184] 本文呈现的图示并不意味着是任何特定材料、结构或设备的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施例的理想化表示。

[0185] 所示出和描述的特定实施方式是对本发明及其最佳模式的说明，并不旨在以任何方式限制这些方面和实施方式的范围。实际上，为了简洁起见，系统的传统制造、连接、准备和其他功能方面可能没有详细描述。此外，各图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。许多替代或附加的功能关系或物理连接可以存在于实际系统中，和/或在一些实施例中可以不存在。

[0186] 应当理解，这里描述的配置和/或方法本质上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。这里描述的特定例程或方法可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个。因此，所示出的各种动作可以所示出的顺序、以其他顺序来执行，或者在某些情况下被省略。

[0187] 本公开的主题包括各种过程、系统和配置的所有新颖和非显而易见的组合和子组合，以及在此公开的其他特征、功能、动作和/或属性，及其任何和所有等同物。