本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种反铁电神经形态器件及其制备方法。
背景技术：
1、对于构建神经网络和人工智能应用的人工突触器件，需要具有可变积累且非易失的极化特性，以模拟生物神经元之间的突触连接，实现学习和记忆功能。
2、氧化铪(hfo2)基铁电材料是一种具有铁电性质的材料，以氧化铪为主要成分。铁电性是指在一定温度范围内，材料具有自发极化，并且自发极化的方向可以在外电场的作用下发生反转。这种极化反转的特性使得氧化铪基铁电材料在非易失性存储器和神经形态计算等领域具有广泛的应用前景。
3、氧化铪(hfo2)基铁电材料由于cmos完全兼容性、nm尺度铁电性、极化开关速度快和功耗低等优点在新兴的非易失性存储器和神经形态计算应用中备受关注，但是同时也面临着关键性挑战，其主要体现为由于其高铁电翻转势垒和“独立翻转”的偶极子翻转模式，使基于该铁电材料的器件具有高矫顽场，导致器件工作电压与先进技术节点不兼容、擦写次数受限等问题。
4、作为hfo2基铁电材料的延伸，hzo反铁电材料具有强大的耐用性、电场循环下最小的增量漏电流和较低的功耗(由于ec较低)，是hfo2基铁电材料的另一新兴体系。
5、但是，由于反铁电神经形态器件制备过程过于复杂，导致生产成本高，而且传统工艺无法制备反铁电神经形态器件，导致现有的反铁电神经形态器件无法满足需求，限制了反铁电神经形态器件领域的发展，且在使用时难以实现包括配对脉冲促进、兴奋性突触后电流和长期增强/抑制等神经突触形态学特征与功能，使其无法满足新兴突触器件的要求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于实现铪锆氧化物反铁电材料的非易失性，能够实现包括配对脉冲促进、兴奋性突触后电流和长期增强和抑制等神经突触形态学特征与功能的一种反铁电神经形态器件及其制备方法。
2、第一方面，本发明提出了一种反铁电神经形态器件的制备方法，包括：提供衬底；在衬底上生成第一金属层，作为第一电极；在第一金属层上形成铪锆氧化物薄膜；在铪锆氧化物薄膜上形成第二金属层；通过快速热处理使铪锆氧化物薄膜结晶并产生反铁电性；去除第二金属层；在铪锆氧化物薄膜上形成第三金属层；在第三金属层上形成第四金属层，作为第二电极，其中，所述第一电极对应的第一金属层与第二电极对应的第三金属层和第四金属层的功函数不同。
3、本发明的方法有益效果为：通过提供衬底；在衬底上生成第一金属层，作为第一电极；在第一金属层上形成铪锆氧化物薄膜；在铪锆氧化物薄膜上形成第二金属层；对第二金属层进行刻蚀工艺处理；在铪锆氧化物薄膜上形成第三金属层；在第三金属层上形成第四金属层，作为第二电极，其中，所述第一电极对应的第一金属层与第二电极对应的第三金属层和第四金属层的功函数不同，降低了生产成本，简化工艺，实现了高性能反铁电神经形态器件的制备，满足新兴突触器件的需求。
4、可选的，在铪锆氧化物薄膜上形成第三金属层包括:使用物理气相沉积在铪锆氧化物薄膜上沉积10nm第三金属层，所述第三金属层为钛金属。
5、可选的，在第三金属层上形成第四金属层，作为第二电极，包括:使用物理气相沉积在第三金属层上沉积70nm第四金属层，所述第四金属层为金金属。
6、可选的，提供衬底包括：对衬底进行rca清洗工艺清洗，之后用氮气对衬底进行吹干。
7、可选的，在衬底上形成第一金属层，作为第一电极，包括：使用物理气象沉积法沉积第一金属层，所述第一金属层厚度为80nm。
8、可选的，在第一金属层上形成铪锆氧化物薄膜包括：使用等离子体原子层沉积法沉积铪锆氧化物薄膜，反应温度为250℃的情况下，沉积速率是每一轮循环沉积0.1nm。
9、可选的，使用等离子体原子层沉积法沉积铪锆氧化物薄膜，包括：在沉积过程中，每引入一次铪源气体进行一个沉积周期后，接下来会连续引入九次锆源气体进行沉积周期，铪锆氧化物薄膜沉积厚度为6nm。
10、可选的，在铪锆氧化物薄膜上形成第二金属层，包括；使用物理气象沉积法沉积第二金属层，第二金属层沉积的厚度为80nm，使用物理气象沉积法沉积第二金属层之后，通过快速热处理技术将反铁电神经形态器件在550℃下进行处理30秒。
11、可选的，去除第二金属层包括：使用湿法刻蚀工艺对二金属层进行刻蚀，湿法刻蚀溶液的组成比例如下：
12、nh4h2o∶h2o2∶h2o＝1∶2∶5。
13、可选的，所述第一金属层厚度为80nm，所述铪锆氧化物薄膜厚度为6nm，所述第三金属层的厚度为10nm，所述第四金属层的厚度为70nm。
14、第二方面，在一些实施例中还提出了一种反铁电神经形态器件，利用如上述实施例提出的所述方法制得，包括自下至上依次形成的衬底、第一金属层、铪锆氧化物薄膜、第三金属层和第四金属层。
15、本发明的有益效果在于：采用功函数不同的第一电极和第二电极，能够构建内建场，内建电场的存在会影响材料中的电荷分布，从而改变材料的极化特性，使极化强度-电压回线偏移，从而实现铪锆氧化物(hzo)反铁电材料的非易失性，也即非易失性是指在外加电场撤去后，材料能够保持其极化状态；在非易失性基础上，能够实现包括配对脉冲促进、兴奋性突触后电流和长期增强/抑制的神经突触形态学特征与功能，有望将铪锆氧化物(hzo)反铁电新兴材料应用于神经形态计算领域。
16、附图说明
17、图1为本发明在提供衬底状态下结构示意图；
18、图2为本发明生成第一金属层状态下的结构示意图；
19、图3为本发明第一金属层上形成铪锆氧化物薄膜状态下的结构示意图；
20、图4为本发明在铪锆氧化物薄膜上形成第二金属层状态下的结构示意图；
21、图5为本发明在对第二金属层进行刻蚀工艺处理状态之后的结构示意图；
22、图6为本发明在铪锆氧化物薄膜上形成第三金属层状态之后的结构示意图；
23、图7为本发明在第三金属层上形成第四金属层状态下的结构示意图；
24、图8为本发明制备方法流程示意图。
1.一种反铁电神经形态器件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在铪锆氧化物薄膜上形成第三金属层包括:
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第三金属层上形成第四金属层，作为第二电极，包括:
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供衬底包括：对衬底进行rca清洗工艺清洗，之后用氮气对衬底进行吹干。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在衬底上形成第一金属层，作为第一电极，包括：使用物理气象沉积法沉积第一金属层，所述第一金属层厚度为80nm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一金属层上形成铪锆氧化物薄膜包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用等离子体原子层沉积法沉积铪锆氧化物薄膜，包括：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在铪锆氧化物薄膜上形成第二金属层，包括；
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过快速热处理技术将反铁电神经形态器件在550℃下进行处理30秒。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，去除第二金属层包括：
11.一种反铁电神经形态器件，其特征在于，包括自下至上依次形成的衬底、第一金属层、铪锆氧化物薄膜、第三金属层和第四金属层。
12.根据权利要求10所述的反铁电神经形态器件，其特征在于，所述第一金属层厚度为80nm，所述铪锆氧化物薄膜厚度为6nm，所述第三金属层的厚度为10nm，所述第四金属层的厚度为70nm。
13.根据权利要求11所述的反铁电神经形态器件，其特征在于，所述衬底为二氧化硅/硅材质，所述第三金属层为钛金属，所述第四金属层为金金属。
