研究人员开发了一种磁阻随机存取存储器（MRAM）堆叠技术，单独形成单晶隧道磁阻（TMR）薄膜，然后将其粘合到CMOS上。

3D加工技术示意图

直接键合晶圆后 MRAM 横截面的透射电子显微镜图像

迄今为止，还不可能在多晶金属线上形成单晶TMR器件。然而，这是通过使用3D堆叠工艺在单晶硅晶圆上单独形成单晶TMR薄膜，然后将其与另一晶圆上的CMOS键合而实现的。该技术为在 MRAM 器件的制造中使用单晶材料提供了可能性。当增加器件容量（TMR器件的小型化）时，使用单晶材料可以将其薄膜的变化（即TMR器件之间的变化）降低到非常低的水平，并且可以使用多种高性能单晶材料。

非易失性MRAM由作为记录位的垂直磁化TMR器件、用于位选择的半导体晶体管(CMOS)和金属线组成。现有的制作工艺中，首先形成CMOS，然后在CMOS上形成金属线和多晶TMR器件并依次堆叠，形成MRAM器件。在增加MRAM的容量时，由于原子级的不均匀性和器件表面的不均匀性，多晶TMR器件的变化的减少以及材料的选择都受到限制。

单晶TMR薄膜和CMOS晶圆3D堆叠工艺的建立将在2年内完成。