本申请涉及计算机存储
技术领域：
，具体而言，涉及一种mtj器件的制作方法、mtj器件及stt-mram。
背景技术：
：磁性随机存储器(magneticrandomaccessmemory，简称mram)利用材料的磁电阻效应来实现数据的存储，其核心的存储单元是磁隧道结(mtj器件)。mtj器件主要由钉扎层、绝缘势垒层和自由层组成。钉扎层也称为参考层，它的磁化方向保持不变，仅改变自由层的磁化方向使之与钉扎层同向或反向。mtj器件依靠量子隧穿效应使电子通过绝缘势垒层。极化电子的隧穿概率和钉扎层与自由层的相对磁化方向有关。当钉扎层与自由层的磁化方向相同时，极化电子的隧穿概率较高，此时，mtj器件表现为低电阻状态(rp)；而当钉扎层与自由层磁化方向相反时，极化电子的隧穿概率较低，此时，mtj器件表现为高电阻状态(rap)。mram分别利用mtj器件的rp状态和rap状态来表示逻辑状态“0”和“1”，从而实现数据的存储。遂穿磁电阻值表示为：tmr＝100％×(rap-rp)/rp。自旋转移力矩磁性随机存储器(spintransfertorquemagneticrandomaccessmemory，简称stt-mram)是一种新型非易失存储器，与传统的mram不同，stt-mram利用电流的自旋转移力矩效应(stt)对mram进行写入操作。当自旋极化电流经过一磁性薄膜时，极化电流会与磁性薄膜的局域电子发生交换相互作用，从而对磁性薄膜的局域磁矩施加一个力矩，使之倾向于与自旋极化电流的极化方向相同，这一现象称为自旋转移力矩效应(stt效应)。对磁性薄膜施加一个与之磁化方向相反的极化电流，当极化电流强度超过一定阈值时，磁性薄膜本身的磁矩即可发生翻转。利用自旋转移力矩效应可以使得mtj器件的自由层的磁化方向与钉扎层的磁化方向平行或反平行，从而实现“写”操作。目前用于stt-mram的mtj结构可以分为两类：一种是面内磁化mtj(i-mtj),其钉扎层和自由层的磁化方向位于薄膜平面内。另一种是垂直磁化mtj(p-mtj)，其钉扎层和自由层的磁化方向均垂直于薄膜平面(即各层的厚方向)。垂直磁化mtj利用垂直磁各向异性使得薄膜的易磁化轴垂直于界面。垂直磁化mtj和面内磁化mtj相比可以更进一步地缩小mtj位元尺寸，从而实现更高的存储密度，与磁化方向为面内的mtj相比，磁化方向垂直于界面的mtj所需要的临界翻转电流更小。垂直磁各向异性对于p-mtj的热稳定及读写性能有重要影响。随着工艺节点的缩小，热扰动对于mtj位元的干扰导致其热稳定性下降，mtj位元中存储的数据不能够长久保持。由于热稳定性与垂直磁各向异性正相关，因此，提高mtj结构的垂直磁各向异性就能够提高mtj位元的热稳定性，以保证芯片内存储的数据能够长久保持而不丢失。技术实现要素：本申请的主要目的在于提供一种mtj器件的制作方法、mtj器件及stt-mram，以解决现有技术中的mtj器件的热稳定性较差的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种mtj器件的制作方法，该制作方法包括：依次设置钉扎层、绝缘势垒层与自由层的第一过程，或者依次设置自由层、绝缘势垒层与钉扎层的第二过程，上述钉扎层包括至少一个第一结构层，当上述制作方法包括上述第一过程时，上述制作方法还包括：在设置上述钉扎层的过程中采用等离子体法对至少一个上述第一结构层的裸露表面进行刻蚀；当上述制作方法包括上述第二过程时，上述制作方法还包括：在设置上述钉扎层之前，采用等离子体法对设置上述绝缘势垒层的裸露表面进行刻蚀，和/或，在设置上述钉扎层的过程中采用等离子体法对至少一个上述第一结构层的裸露表面进行刻蚀。进一步地，上述自由层包括至少一个第二结构层，当上述制作方法包括上述第一过程时，上述制作方法还包括：在设置上述自由层之前，采用等离子体法对设置上述绝缘势垒层的裸露表面进行刻蚀，和/或，在设置上述自由层的过程中采用等离子体法对至少一个上述第二结构层的裸露表面进行刻蚀；当上述制作方法包括上述第二过程时，上述制作方法还包括：在设置上述自由层的过程中采用等离子体法对至少一个上述第二结构层的裸露表面进行刻蚀。进一步地，控制上述刻蚀的速率小于0.02nm/s。进一步地，上述绝缘势垒层和/或上述第一结构层被刻蚀的厚度在0.01～1nm之间。进一步地，上述第二结构层被刻蚀的厚度在0.01～1nm之间。进一步地，控制上述刻蚀的时间在0.1s～60s之间。进一步地，控制上述刻蚀的温度在25～250℃之间。进一步地，控制上述刻蚀的压力在50～150mtorr之间。进一步地，上述等离子体法采用的刻蚀气体包括ne、ar、kr与xe中的一种。进一步地，上述等离子体法采用的辅助气体包括he、n2、h2与o2中的一种。进一步地，上述第一结构层包括叠置的种子层、第一铁磁层、第一非磁金属层与第二铁磁层，上述钉扎层的设置过程包括：依次设置上述种子层、上述第一铁磁层、上述第一非磁金属层与上述第二铁磁层，其中，上述第一铁磁层与上述第二铁磁层通过上述第一非磁金属层呈反铁磁耦合状态。进一步地，上述钉扎层的设置过程还包括：采用上述等离子体法对上述种子层的裸露的表面进行刻蚀、采用上述等离子体法对上述第一铁磁层的裸露表面进行刻蚀和/或采用上述等离子体法对上述第二铁磁层的裸露表面进行刻蚀。进一步地，上述第一结构层还包括设置在上述第二铁磁层的表面上且依次远离上述第二铁磁层的第二非磁金属层与第三铁磁层，上述钉扎层的设置过程包括：依次设置上述种子层、上述第一铁磁层、上述第一非磁金属层、上述第二铁磁层、上述第二非磁金属层与上述第三铁磁层，其中，上述第二铁磁层与上述第三铁磁层通过上述第二非磁金属层呈铁磁耦合状态。进一步地，上述钉扎层的设置过程还包括：采用上述等离子体法对上述第三铁磁层的裸露的表面进行刻蚀。进一步地，上述第二结构层包括叠置的第四铁磁层、第三非磁金属层与第五铁磁层，上述自由层的设置过程包括：。进一步地，依次设置上述第四铁磁层、上述第三非磁金属层与上述第五铁磁层，其中，上述第四铁磁层与上述第五铁磁层通过上述第三非磁金属层呈铁磁耦合状态。进一步地，上述自由层的设置过程还包括：采用上述等离子体法对上述第四铁磁层的裸露的表面进行刻蚀，和/或采用等离子体法对上述第五铁磁层的裸露的表面进行刻蚀。进一步地，上述制作方法还包括：设置衬底层，当上述制作方法包括上述第一过程时，上述钉扎层设置在上述衬底层的表面上；当上述制作方法包括上述第二过程时，上述自由层设置在上述衬底层的表面上。进一步地，上述制作方法还包括：设置保护层，当上述制作方法包括上述第一过程时，上述保护层设置在上述自由层的远离上述绝缘势垒层的表面上；当上述制作方法包括上述第二过程时，上述保护层设置在上述钉扎层的远离上述绝缘势垒层的表面上。进一步地，采用磁控溅射法或分子束外延法沉积上述钉扎层、绝缘势垒层和/或上述自由层。根据本申请的另一方面，提供了一种mtj器件，该mtj器件采用上述制作方法制作而成。根据本申请的再一方面，提供了一种stt-mram，包括mtj器件，该mtj器件为上述的mtj器件。应用本申请的技术方案，当制作过程包括第一过程时，在设置上述钉扎层的过程中采用等离子体法对至少一个上述第一结构层的裸露表面进行刻蚀；当制作过程包括第二过程时，在设置绝缘势垒层后，对绝缘势垒层的裸露表面进行等离子体刻蚀处理，和/或在设置第一结构层后，对该第一结构层的裸露表面进行等离子体刻蚀处理。通过对绝缘势垒层和/或一个第一结构层的裸露表面的刻蚀改变了对应的裸露表面的粗糙度、应力与晶化状态，使得裸露表面所在的界面处的磁各向异性更好，进而保证了自由层的磁化方向不会因为热扰动而改变，从而增强mtj器件结构的热稳定性，使得该器件具有高可靠性。等离子体刻蚀过程还使得mtj器件的隧道磁电阻(tmr)等性能都有所提高。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了根据本申请的一种典型实施方式提供的mtj器件的结构示意图；图2示出了本申请的一种实施例提供的mtj器件的结构示意图；图3示出了本申请的另一种实施例提供的mtj器件的结构示意图；图4示出了本申请的实施例1提供的mtj器件的结构示意图；图5示出了本申请的实施例2提供的mtj器件的结构示意图；图6示出了本申请的实施例4提供的mtj器件的结构示意图；图7示出了本申请的实施例6提供的mtj器件的结构示意图；以及图8示出了本申请的实施例9提供的mtj器件的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、衬底层；20、钉扎层；30、绝缘势垒层；40、自由层；21、种子层；22、第一铁磁层；23、第一非磁金属层；24、第二铁磁层；25、第二非磁金属层；26、第三铁磁层；41、第四铁磁层；42、第三非磁金属层；43、第五铁磁层；50、保护层。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
技术领域：
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
背景技术：
所介绍的，现有技术中的热扰动对于mtj位元的影响越来越大，导致mtj位元的热稳定性降低。而mtj位元的热稳定性与其垂直磁各向异性成正比，随着工艺节点的降低，要求mtj具有足够大的垂直磁各向异性，以保证器件的热稳定性。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种mtj器件的制作方法、mtj器件及stt-mram。发明人通过研究发现，钉扎层及绝缘势垒层的界面结构，包括粗糙度和显微结构等与垂直磁各向异性密切相关，因此，提出了一种mtj器件的制作方法，该制作方法包括：依次设置钉扎层20、绝缘势垒层30与自由层40的第一过程，或者依次设置自由层40、绝缘势垒层30与钉扎层20的第二过程，上述钉扎层20包括至少一个第一结构层。当上述制作方法包括上述第一过程时，上述制作方法还包括：在设置上述钉扎层20的过程中采用等离子体法对至少一个上述第一结构层的裸露表面进行刻蚀；当上述制作方法包括上述第二过程时，上述制作方法还包括：在设置上述钉扎层20之前，采用等离子体法对设置上述绝缘势垒层30的裸露表面进行刻蚀，和/或，在设置上述钉扎层20的过程中采用等离子体法对至少一个上述第一结构层的裸露表面进行刻蚀，形成图1所示的结构。上述的制作方法中，当制作过程包括第一过程时，在设置上述钉扎层的过程中采用等离子体法对至少一个上述第一结构层的裸露表面进行刻蚀；当制作过程包括第二过程时，在设置绝缘势垒层后，对绝缘势垒层的裸露表面进行等离子体刻蚀处理，和/或在设置第一结构层后，对该第一结构层的裸露表面进行等离子体刻蚀处理。通过对绝缘势垒层和/或一个第一结构层的裸露表面的刻蚀改变了对应的裸露表面的粗糙度、应力与晶化状态，使得钉扎层的界面磁各向异性能更高，进而保证了钉扎层的磁化方向不会由于热扰动的影响而变化，从而提高mtj器件的热稳定性和可靠性。等离子体刻蚀过程还使得mtj器件隧道磁电阻(tmr)等性能都有所提高。本申请中的“刻蚀”在没有特殊说明的情况下，均是指广义的刻蚀，是指直接对裸露的表面进行刻蚀，并非需要先通过光刻工艺的狭义刻蚀。本申请中的等离子体法刻蚀过程可以在一个专用腔体中进行，也可在各层的沉积腔体中进行。本申请中的一种实施例中，上述自由层包括至少一个第二结构层，当上述制作方法包括上述第一过程时，上述制作方法还包括：在设置上述自由层之前，采用等离子体法对设置上述绝缘势垒层的裸露表面进行刻蚀，和/或，在设置上述自由层的过程中采用等离子体法对至少一个上述第二结构层的裸露表面进行刻蚀；当上述制作方法包括上述第二过程时，上述制作方法还包括：在设置上述自由层的过程中采用等离子体法对至少一个上述第二结构层的裸露表面进行刻蚀。这样通过对绝缘势垒层和/或一个第二结构层的裸露表面的刻蚀改变了对应的裸露表面的粗糙度、应力与晶化状态，使得裸露表面所在的界面处的磁各向异性更好，进而保证了自由层的磁化方向不会因为热扰动而改变，从而进一步增强mtj器件结构的热稳定性，使得该器件具有高可靠性。等离子体刻蚀过程还使得mtj器件的隧道磁电阻(tmr)等性能都有所提高。本领域技术人员可以根据实际情况选择现有技术中的任何可以满足衬底层的性能要求的材料作为衬底层的材料。例如可以选择ta、ti、tan、tin、cu、ag、au、al、ir、ru、rh、zr、hf、mgo、pt、pd、nicr、nial与nita中的一种或几种，厚度在1～20nm之间。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料作为衬底层的材料。本领域技术人员可以根据实际情况选择现有技术中的任何可以满足钉扎层的性能要求的材料作为钉扎层的材料。例如可以选择co、ni、fe、cofe、coni、nife、cofeni、cob、feb、cofeb、nifeb、pt、pd、ptpd、ir、re、rh、b、zr、v、nb、ta、mo、w与hf中的一种或几种，钉扎层通常是多层膜结构，需要调节各层薄膜的种类和厚度使其磁化方向垂直于其界面。本领域技术人员可以根据实际情况选择现有技术中的任何可以满足绝缘势垒层的性能要求的材料作为绝缘势垒层的材料。例如可以选择mgo、alox、mgalox、tiox、taox、gaox与feox中的一种或几种。实际制备过程中这些氧化物的氧含量是有波动的，所以用x表示表示一个分子里氧原子与其他原子的个数比。本领域技术人员可以根据实际情况将绝缘势垒层设置为合适的厚度，一种实施例中，绝缘势垒层的厚度在0.2～2nm之间。这样可以实现较低的mtj结电阻(ra)同时保证高的tmr值。本领域技术人员可以根据实际情况选择现有技术中的任何可以满足自由层的性能要求的材料作为自由层的材料。例如可以选择co、fe、ni、cob、feb、nib、cofe、nife、coni、cofeni、cofeb、nifeb、conib、cofenib、fept、fepd、copt、copd、cofept、cofepd、feptpd、coptpd与cofeptpd中的一种或几种。为了可以较精确地控制被刻蚀的量，进而能够较高效地将裸露表面所在的界面的磁各向异性调节为较好的状态。本申请的一种实施例中，控制上述等离子体刻蚀的速率小于0.02nm/s。本申请的一种实施例中，上述绝缘势垒层和/或上述第一结构层被刻蚀的厚度在0.01～1nm之间。由于绝缘势垒层与第一结构层的厚度本身较小，将被刻蚀的厚度控制在这个范围内，不仅能够进一步保证第一结构层和/或绝缘势垒层的表面所在的界面处的磁各向异性较强，并且，还能够进一步避免由于被刻蚀去除的厚度太大而导致等离子体刻蚀影响第一结构层和/或绝缘势垒层的本身性能的问题。本申请的另一种实施例中，上述等离子法刻蚀的时间在0.1s～60s之间。这样能够有效地改善界面结构，同时避免过量刻蚀。为了更好地控制等离子体法刻蚀各个薄膜的过程，并且避免刻蚀速率过快，本申请优选上述刻蚀的温度在25～250℃之间。本申请的再一种实施例中，上述刻蚀的压力在50～150mtorr之间。这样可以维持稳定的等离子体，同时有效地控制刻蚀速率和刻蚀过程的均匀性。本申请中的等离子体包括刻蚀气体，刻蚀气体包括ne、ar、kr与xe中的一种或几种，等离子体还可以包括he、n2、h2或o2等辅助气体。但并不限于上述的这些气体，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的等离子体与辅助气体。在mtj器件的制造过程中，随着mtj体积逐渐减小，钉扎层所产生的散磁场会对自由层产生影响，不利于mtj器件的稳定性和自由层的写入效率。为降低散磁场的不利影响，本申请的一种实施例中，如图3与图5所示，上述第一结构层包括叠置的种子层21、第一铁磁层22、第一非磁金属层23与第二铁磁层24，上述钉扎层的设置过程包括：依次设置种子层21、第一铁磁层22、上述第一非磁金属层23与上述第二铁磁层24，其中，上述第一铁磁层22与上述第二铁磁层24通过上述第一非磁金属层23呈反铁磁耦合状态，即两者磁化方向相反，第一铁磁层和第二铁磁层的散磁场相互抵消，提高了mtj器件的稳定性和自由层40的写入效率。本申请的另一种实施例中，上述钉扎层的设置过程还包括：采用上述等离子体法对上述种子层的裸露的表面进行刻蚀。这样可以通过对种子层的表面的刻蚀，增强了该表面所在的界面的磁各向异性，提高了mtj器件的热稳定性。为了提高第一铁磁层的磁各向异性，进而提高mtj器件的热稳定性。上述钉扎层的设置过程还包括：采用上述等离子体法对上述第一铁磁层的裸露表面进行刻蚀。本申请的再一种实施例中，上述钉扎层的设置过程还包括：采用上述等离子体法对上述第二铁磁层的裸露表面进行刻蚀。通过对第二铁磁层的等离子处理，增强了该表面所在的界面的磁各向异性，提高了mtj器件的热稳定性。为了进一步提高mtj器件的热稳定性以及提高其隧道磁电阻(tmr)，如图6至图8所示，本申请的一种实施例中，上述第一结构层还包括设置在上述第二铁磁层24的表面上且依次远离上述第二铁磁层24第二非磁金属层25与第三铁磁层26，上述钉扎层的设置过程包括：依次设置上述种子层21(可以增强第一铁磁层的晶体取向)、上述第一铁磁层22、上述第一非磁金属层23、上述第二铁磁层24、上述第二非磁金属层25与上述第三铁磁层26，其中，上述第二铁磁层24与上述第三铁磁层26通过上述第二非磁金属层25呈铁磁耦合状态，即第二铁磁层24与第三铁磁层26的磁化方向相同，这样增加了钉扎层的磁性材料的体积，由于磁性材料的体积与mtj的热稳定性是正相关的，因此，这样的钉扎层的热稳定性更好，且该结构中，在两个磁性材料层之间设置第一非磁金属层23，保证了每个磁性材料层的磁化方向垂直与界面，这样的钉扎层的结构缓解了磁化方向(每个磁性材料层必须较薄，才能保证其磁化方向垂直与界面)与热稳定性的矛盾，且第三铁磁层26的设置有利于提高钉扎层的电子极化率，从而提高mtj器件的tmr。本申请的又一种实施例中，上述钉扎层的设置过程还包括：采用上述等离子体法对上述第三铁磁层的裸露的表面进行刻蚀。通过对第三铁磁层的等离子体处理，增强了该表面所在的界面的磁各向异性，进一步提高了mtj器件的热稳定性。本申请中的mtj的制备过程中，可以采用等离子体法对钉扎层中的任意一层或多层第一结构层进行处理，本领域技术人员可以根据实际情况对合适的第一结构层进行等离子体法处理。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的种子层的材料，例如可以选择ta、ti、tan、tin、cu、ag、au、al、ir、ru、rh、zr、hf、mgo、pt、pd、nicr、nial或nita中的一种或几种，厚度在1nm～10nm之间。同样地，本领域技术人员可以根据实际情况分别选择合适的材料制作第一铁磁层与第二铁磁层，且第一铁磁层与第二铁磁层均可以是一个材料层或多个材料层,每个材料层的材料可以选自co、ni、fe、cofe、coni、nife、cofeni、cob、feb、cofeb、nifeb、pt、pd、ptpd、ir,、re、rh、b、zr、v、nb、ta、mo、w或hf，每个材料层的厚度0.1～2nm之间。上述第一非磁金属层的材料可以选自ru、rh、ir、re、cu、ag、au、cr与crmo中的一种或几种，第一非磁金属层的厚度在0.2～1.2nm之间。上述第二非磁金属层的材料可以包括mo、w、ta、nb、v、b、hf、zr、ti、cr、中的一种或几种，但是并不限于上述的材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料制作第二非磁金属层，本申请的第二非磁金属层的厚度优选在0.2～1nm之间。上述第三铁磁层可以是fe层、co层、cofe层、feb层、cob层、cofeb层、cofeal层、cofealb层、cofesi层、cofesib层中的一个或多个，但是并不限于上述提到的材料层，本领域技术人员可以根据实际情况将第三铁磁层设置为合适的材料层，本申请中，每个第三铁磁层的厚度范围均为0.1～2nm。本申请中的另一种实施例中，如图8所示，上述第二结构层包括第四铁磁层41、第三非磁金属层42与第五铁磁层43，上述自由层的设置过程包括：依次设置第四铁磁层41、上述第三非磁金属层42与上述第五铁磁层43，其中，上述第四铁磁层41与上述第五铁磁层43通过上述第三非磁金属层42呈铁磁耦合状态，即两者磁化方向相同。通过将自由层设置为包括两个磁性材料层与二者之间的非磁金属层的结构，增加了自由层中磁性材料的体积，由于磁性材料的体积与mtj的热稳定性是正相关的，因此，这样的自由层的热稳定性更好，且该结构中，在两个磁性材料层之间设置非磁金属层，保证了每个磁性材料层的磁化方向垂直与界面，这样的自由层的结构缓解了磁化方向(每个磁性材料层必须较薄，才能保证其磁化方向垂直与界面)与热稳定性的矛盾。在实际的制作过程中，可以采用等离子体法对自由层中的任何一个第二结构层或多个第二结构层进行处理，本领域技术人员可以根据实际情况对合适的第二结构层进行等离子体法处理。比如可以采用等离子体法对第四铁磁层进行处理，也可以采用等离子体法对第五铁磁层进行处理，也可以同时对第四铁磁层与第五铁磁层进行处理。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的第四铁磁层的材料，第四铁磁层可以仅包括一个材料层，也可以包括多个叠置的材料层，其中，各材料层的材料可以选择co、fe、ni、cob、feb、nib、cofe、nife、coni、cofeni、cofeb、nifeb、conib、cofenib、fept、fepd、copt、copd、cofept、cofepd、feptpd、coptpd与cofeptpd中的任意一种。本领域技术人员可以根据实际情将第四铁磁层设置为合适的厚度，一种实施例中，每个第四铁磁层中的材料层的厚度在0.2～3nm之间。这样可以保证其磁化方向垂直于界面。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的第三非磁金属层的材料，第三非磁金属层可以仅包括一个材料层，也可以包括多个叠置的材料层，其中，各材料层的材料可以选择b、ta、ti、mo、hf、zr、nb、w、tan、tin、nbn、tab、tib、mob、hfb、zrb、nbn与wb中的一种。一种实施例中，每个第三非磁金属层中的材料层的厚度范围为0.2～1nm。这样可以使得第四铁磁层和第五铁磁层之间实现有效地铁磁交换耦合。第五铁磁层可以仅包括一个材料层，也可以包括多个叠置的材料层，其中，各材料层的材料为co、fe、ni、cob、feb、nib、cofe、nife、coni、cofeni、cofeb、nifeb、conib、cofenib、fept、fepd、copt、copd、cofept、cofepd、feptpd、coptpd与cofeptpd中的一种，但并不限于上述的材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料作为第五铁磁层的材料。一种实施例中，上述第五铁磁层中的各材料层的厚度范围为0.2～3nm。这样可以保证其磁化方向垂直于界面。为了更好地控制钉扎层20或自由层40的晶体取向，本申请的一种实施例中，上述制作方法还包括设置上述衬底层10，当上述制作方法包括上述第一过程时，如图2至图6所示，上述钉扎层20设置在上述衬底层10的表面上；当上述制作方法包括上述第二过程时，如图7所示，上述自由层40设置在上述衬底层10的表面上。本申请的再一种实施例中，上述制作方法还包括设置保护层50，当上述制作方法包括上述第一过程时，如图4至图6所示，在设置了自由层40后，上述保护层50设置在上述自由层40的远离上述绝缘势垒层30的表面上；当上述制作方法包括上述第二过程时，在设置钉扎层20之后，上述保护层50设置在上述钉扎层20的远离上述绝缘势垒层30的表面上，上述绝缘势垒层30设置在上述自由层40的远离上述保护层50的表面上，形成图7所示的结构。保护层50用于保护自由层40或者钉扎层20避免其氧化，同时其与自由层40或者钉扎层20的界面效应还能够增强自由层40的垂直磁各向异性，进一步提高了mjt器件的热稳定性。本申请中的保护层的材料可以是ta、ti、tan、tin、cu、ag、au、al、ir、ru、rh、zr、hf、mgo、pt、pd、ptpd、fept、nicr、nial与nita中的一种或几种，厚度在0.5nm～5nm之间。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的保护层的材料。本申请中的设置各个层的方法可以是现有技术中的任何一种方法，比如磁控溅射，物理气相沉积或分子束外延沉积，本领域技术人员可以根据实际情况分别选择合适的方法设置钉扎层、绝缘势垒层与自由层。本申请的又一种实施例中，采用磁控溅射沉积法设置上述钉扎层、采用分子束外延沉积法设置上述绝缘势垒层和/或采用物理气相沉积法设置上述自由层。本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种mtj器件，该mtj器件采用上述制作方法制作而成。该mtj器件由于采用了上述的制作方法，使得mtj器件具有较小的临界翻转电流，较好的热稳定性，较大的隧道磁电阻(tmr)。本申请的再一种实施例方式中，提供了一种stt-mram，该stt-mram包括mtj器件，该mtj器件采用上述制作方法制作而成。该stt-mram器件由于包括上述的mtj器件，使得stt-mram具有较好的热稳定性，较小的临界写入电流，较大的隧道磁电阻(tmr)。为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明。实施例1mtj器件的制作过程为：在衬底层10(ta层)的表面上采用磁控溅射方法沉积材料(其中，表示依次沉积的co和的pt，然后重复沉积六层然后再沉积的cofeb)，形成厚度为5.8nm的钉扎层20；在没有特殊说明的情况下，本申请中后续类似的表达，其含义均类似上述的解释。在功率为3000w、压力为80mtorr以及温度为100℃的条件下，氮等离子体对钉扎层20的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.01nm/s，刻蚀的时间为3s，被刻蚀的厚度为0.03nm。在经过刻蚀处理的钉扎层20的远离衬底层10的表面上采用磁控溅射方法沉积mgo材料，形成厚度为1nm的绝缘势垒层30；在绝缘势垒层30的表面上采用磁控溅射方法沉积fecob，形成厚度为1.2nm的自由层40；在自由层40的远离绝缘势垒层30的表面采用磁控溅射方法沉积ta，形成厚度为2nm的保护层50，最终形成如图4所示的mtj器件。实施例2具体的mtj制作过程包括：在衬底层10(tin层)的表面上采用磁控溅射方法沉积mgo，形成厚度为0.8nm的种子层21。在功率为1000w、压力为50mtorr以及温度为250℃的条件下，ne+ar等离子体对种子层的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.0005nm/s，刻蚀的时间为20s，被刻蚀的厚度为0.01nm。在经过处理后的种子层21的表面上，采用分子束外延方法的方法沉积cofeb，形成厚度为层0.8nm的第一铁磁层22。在功率为2000w、压力为150mtorr以及温度为25℃的条件下，氮等离子体对第一铁磁层22的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.001nm/s，刻蚀的时间为60s，被刻蚀的厚度为0.06nm。在经过刻蚀处理后的第一铁磁层22的表面上采用分子束外延方法沉积ru，形成厚度为0.8nm的第一非磁金属层23。在第一非磁金属层23的表面上采用分子束外延方法沉积cofe，形成厚度为1.5nm的第二铁磁层24。在第二铁磁层24的表面上，采用采用磁控溅射方法沉积mgo材料，形成厚度为1nm的绝缘势垒层30。采用磁控溅射方法在绝缘势垒层30的表面上沉积fecob，形成厚度为1.2nm的自由层40。在自由层40的远离绝缘势垒层30的表面采用磁控溅射方法沉积ta，形成厚度为2nm的保护层50，最终形成如图5所示的mtj器件。实施例3与实施例2的区别在于，在形成第二铁磁层后，设置绝缘势垒层30之前，在功率为2000w、压力为75mtorr以及温度为75℃的条件下，氩等离子体对第二铁磁层的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.005nm/s，刻蚀的时间为60s，被刻蚀的厚度为0.3nm。在经过刻蚀处理的第二铁磁层的表面上沉积mgo材料，形成厚度为1nm的绝缘势垒层30。实施例4具体的mtj制作过程包括：在衬底层10(tin层)的表面上采用磁控溅射方法沉积tan，形成厚度为2nm的种子层21。在种子层21的表面上，采用分子束外延方法的方法沉积形成厚度为层4.8nm的第一铁磁层22。在第一铁磁层22的表面上采用分子束外延方法沉积ru，形成厚度为0.6nm的第一非磁金属层23。在第一非磁金属层23的表面上采用分子束外延方法沉积cofe，形成厚度为0.8nm的第二铁磁层24。在第二铁磁层24的表面上采用分子束外延方法沉积cr，形成厚度为0.2nm的第二非磁金属层25。在第二非磁金属层25的表面上，采用分子束外延方法沉积cofeb，形成厚度为1.2nm的第三铁磁层26。在功率为1000w、压力为50mtorr以及温度为250℃的条件下，ne+ar等离子体对第三铁磁层26的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.0005nm/s，刻蚀的时间为20s，被刻蚀的厚度为0.01nm。在经过刻蚀处理的第三铁磁层26的表面上，采用磁控溅射方法沉积mgo材料，形成厚度为1nm的绝缘势垒层30。采用磁控溅射方法在绝缘势垒层30的表面上沉积fecob，形成厚度为1.2nm的自由层40。在自由层40的远离绝缘势垒层30的表面采用磁控溅射方法沉积ta，形成厚度为2nm的保护层50，最终形成如图6所示的mtj器件。实施例5与实施例4的区别在于，在形成种子层之后，设置第一铁磁层之前，在功率为3000w、压力为80mtorr以及温度为100℃的条件下，氮等离子体对种子层的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.01nm/s，刻蚀的时间为3s，被刻蚀的厚度为0.03nm。在形成第一铁磁层之后，在设置第一非磁金属层之前，在功率为2000w、压力为75mtorr以及温度为75℃的条件下，氩等离子体对第一铁磁层的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.001nm/s，刻蚀的时间为60s，被刻蚀的厚度为0.06nm。在形成第二铁磁层之后，在设置第二非磁金属层之前，在功率为2000w、压力为75mtorr以及温度为75℃的条件下，ar+n2等离子体对第二铁磁层的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.005nm/s，刻蚀的时间为7s，第二铁磁层被刻蚀的厚度为0.035nm。在经过刻蚀处理后的第二铁磁层的表面上，采用分子束外延方法沉积cr，形成厚度为0.2nm的第二非磁金属层。实施例6与实施例5的区别在于，采用磁控溅射方法在绝缘势垒层30的表面上沉积fecob，形成厚度为1.2nm的第四铁磁层41；在第四铁磁层41的表面上，采用磁控溅射方法沉积ta，形成厚度为0.2nm的第三非磁金属层42；在第三非磁金属层42的表面上，采用磁控溅射方法沉积cofe，形成厚度为0.8nm的第五铁磁层43；在第五铁磁层43的表面设置保护层50，形成图7所示的结构。实施例7与实施例6的区别在于，在形成第四铁磁层之后，在设置第三非磁金属层之前，在功率为2000w、压力为75mtorr以及温度为75℃的条件下，氩等离子体对第四铁磁层的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.005nm/s，刻蚀的时间为60s，被刻蚀的厚度为0.3nm。在经过处理后的第四铁磁层的表面上设置第三非磁金属层42。实施例8与实施例7的区别在于，在形成第五铁磁层之后，在设置保护层之前，在功率为2000w、压力为75mtorr以及温度为75℃的条件下，ar+n2等离子体对第五铁磁层的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.002nm/s，刻蚀的时间为7s，第二铁磁层被刻蚀的厚度为0.014nm。在经过处理后的第五铁磁层的表面上设置保护层。实施例9具体的mtj制作过程包括：采用磁控溅射方法沉积形成厚度为5nm的衬底层10；在衬底层10(层)的一个表面上采用磁控溅射方法沉积fecob，形成厚度为1.2nm的自由层40；在自由层40的远离衬底层10的表面上采用磁控溅射方法沉积mgo材料，形成厚度为0.8nm的绝缘势垒层30；在绝缘势垒层30的远离自由层40的表面上采用磁控溅射方法沉积tan，形成厚度为28nm的种子层21。在绝缘势垒层30的远离自由层40的表面上采用磁控溅射方法沉积cofe，形成厚度为层1nm的第一铁磁层22。在第一铁磁层22的表面上采用磁控溅射方法沉积ru，形成厚度为0.2nm的第一非磁金属层23。在第一非磁金属层23的表面上采用磁控溅射方法沉积coni，形成厚度为0.8nm的第二铁磁层24。在第二铁磁层24的表面上采用磁控溅射方法沉积cr，形成厚度为0.8的第二非磁金属层25。在第二非磁金属层25的表面上，采用磁控溅射方法沉积cofeb，形成厚度为1nm的第三铁磁层26。在功率为1000w、压力为50mtorr以及温度为250℃的条件下，ne+ar等离子体对第三铁磁层26的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.0005nm/s，刻蚀的时间为20s，被刻蚀的厚度为0.01nm。在第三铁磁层26的远离第二非磁金属层25的表面上采用磁控溅射方法沉积材料，形成厚度为2nm的保护层50，最终形成图8所示的结构。实施例10与实施例9的区别在于，不采用等离子体刻蚀法对第三铁磁层进行刻蚀，而是在形成绝缘势垒层之后，在设置种子层之前，在功率为3000w、压力为80mtorr以及温度为100℃的条件下，氮等离子体对绝缘势垒层的裸露的表面进行刻蚀，刻蚀的速率为0.01nm/s，刻蚀的时间为3s，被刻蚀的厚度为0.03nm。实施例11与实施例4的区别在于，在压力为30mtorr的条件下，对第三铁磁层的裸露的表面进行刻蚀。实施例12与实施例4的区别在于，对第三铁磁层的裸露的表面进行刻蚀的过程中，刻蚀的速率为0.001nm/s，刻蚀的时间为100s。实施例13与实施例4的区别在于，对第三铁磁层的裸露的表面进行刻蚀的过程中，刻蚀的速率为0.018nm/s，刻蚀的时间为60s，第三铁磁层被刻蚀的厚度为1.08nm。实施例14与实施例4的区别在于，对第三铁磁层的裸露的表面进行刻蚀的过程中，刻蚀速率为0.05nm/s，刻蚀时间为5s。实施例15在温度为300℃的条件下，对第三铁磁层的裸露的表面进行刻蚀。对比例1与实施例1的区别是：不对钉扎层进行等离子法刻蚀。对比例2与实施例10的区别在于，在形成绝缘势垒层之后，不采用等离子体法对绝缘势垒层进行刻蚀。将mtj薄膜刻蚀成直径为65nm的位元，采用电学和磁学测试系统在室温下测试各个实施例与对比例的tmr、ra与热稳定性δ(其中，δ＝kuv/kbt其中，ku表示每个mtj位元的磁各向异性，单位为j/cm3，v表示体积，单位为cm3，kb表示玻尔兹曼常数，单位为j/k，t表述绝对温度，单位为k)，具体的测试结果见表1。表1tmr(％)ra(ωμm2)δ实施例11555.291实施例21666.7120实施例31656.6123实施例41745.3118实施例51715.9121实施例61736.3126实施例71726.1128实施例81706.3125实施例91668.298实施例101637.5103实施例111416.372实施例121259.446实施例13968.753实施例141126.768实施例151256.353对比例18510.346对比例2909.739由表1的数据可知，与对比例1与对比例2相比，采用等离子法对mtj中的绝缘势垒层或者一个结构层进行刻蚀，使得实施例1至实施例15的tmr的较高，ra较低，热稳定性较好；与实施例4相比，实施例11的刻蚀过程压力较小，实施例12的刻蚀时间较长，大于60s，实施例13中，第三铁磁层被刻蚀的厚度为1.08nm，大于1nm，实施例14中，刻蚀的速率较大，大于0.02nm/s，实施例15在刻蚀的过程中刻蚀的温度较高，大于250℃，因此，与实施例4相比，实施例11至15的tmr的较低，ra较高，热稳定性较差。从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：1)、本申请的技术方案中，当制作过程包括第一过程时，在设置上述钉扎层的过程中采用等离子体法对至少一个上述第一结构层的裸露表面进行刻蚀；当制作过程包括第二过程时，在设置绝缘势垒层后，对绝缘势垒层的裸露表面进行等离子体刻蚀处理，和/或在设置第一结构层后，对该第一结构层的裸露表面进行等离子体刻蚀处理。通过对绝缘势垒层和/或一个第一结构层的裸露表面的刻蚀改变了对应的裸露表面的粗糙度、应力与晶化状态，使得裸露表面所在的界面处的磁各向异性更好，进而保证了自由层的磁化方向不会因为热扰动而改变，从而增强mtj器件结构的热稳定性，使得该器件具有高可靠性。等离子体刻蚀过程还使得mtj器件的隧道磁电阻(tmr)等性能都有所提高。2)、本申请的mtj器件具有较好的热稳定性，较大的隧道磁电阻(tmr)。3)、本申请的stt-mram具有较好的热稳定性，较大的隧道磁电阻(tmr)，有利于实现更高的存储密度。以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。当前第1页12