比指尖还小 半导体厚金属技术实现突破

一个比指尖还小的U型结构电磁铁，基于晶圆级复杂金属结构铸造实现。就该项微型金属结构铸造技术在光刻机、磁通门电流传感器等多个领域的应用，多家机构和企业正在合作开发。

记者近日采访获悉，这项技术突破由顾杰斌博士及其团队完成。他表示，相较于直的螺线线圈，U型线圈可以形成闭合磁路，产生的电磁力是前者的数十倍。然而U型线圈结构复杂，采用传统漆包线绕制的方法很难实现微型化。

“MEMS-Casting(微机电铸造)技术可以完美解决这个问题，并且可以实现批量制造。”他说。

2012年，顾杰斌学成归来，进入中国科学院上海微系统与信息技术研究所工作。由此，他开始研究一条全新的技术路线以实现半导体先进封装中过孔互连(TSV)的微孔金属化填充问题。9年多时间，他和团队在多方支持下攻克难关，最终探索发明出这项微机电铸造技术。

顾杰斌解释说，微机电系统(MEMS)技术从半导体技术中衍生而来，是在晶圆上制造悬臂梁、空腔薄膜等结构，以实现传感、执行等功能。经过数十年发展，MEMS技术发展成熟并实现大规模商业化应用，在智能手机、智能手表等便携式或穿戴式设备中都有MEMS器件的身影，“比如，手机中的MEMS重力加速度计感知到手机翻转，并自动通知系统完成屏幕旋转的动作”。

他介绍称，微机电铸造技术是铸造这项古老的金属加工技术与新兴的半导体技术的结合。这项技术在MEMS基础上，融合了流体力学、热力学、金属学、铸造学、机械工程、电气工程以及半导体相关知识。

“‘铸造的微型化极限’，是实现晶圆级复杂金属结构铸造。”顾杰斌说。人们此前对于几十微米到几百微米尺度的金属结构的制造几乎仅有电镀(铸)一种方法，如今，微机电铸造技术解决了电镀存在的一些问题。例如，只需使用真空和压力，没有污染问题；成型效率非常高，“一般一片晶圆只需十几分钟便可用铸造工艺完成金属化”；容易实现复杂三维结构的制造等……

顾杰斌还表示，作为一项底层的平台性技术，微机电铸造不仅可以实现TSV的微孔金属化填充，还可以用来在晶圆上制造复杂的三维结构，很迎合半导体器件进一步微型化封装的需求。

为使相关技术商业化落地，顾杰斌于2018年创办迈铸半导体，目前已积累了十多项相关知识产权。“人类在金属加工方面的每一点进步，都必然会推动文明一些前进。”他表示，接下来将在铸造技术微型化方面持续创新。(记者 张素)