Schwerpunkte

Halbleiterfertigung Made in Germany

Hidden Champions der Chip-Industrie

09. April 2020, 11:48 Uhr   |  Heinz Arnold

Hidden Champions der Chip-Industrie
© Yole

Um Chips zu fertigen, sind ganz spezielle Maschinen erforderlich. Zu den bekanntesten dürften die Lithografiegeräte zählen, ohne die es unmöglich wäre, die feinen Strukturen im Nanometerbereich auf die ICs zu bringen.

Obwohl Europa im Equipment-Markt nicht die führende Rolle spielt, hat ausgerechnet in diesem Sektor eine europäische Firma seit dem Börsengang 1995 alle anderen Wettbewerber überholt und steht jetzt mit Abstand wirtschaftlich und technisch an der Spitze: ASML. Das Unternehmen sitzt zwar in Eindhoven in den Niederlanden, bezieht aber Kernelemente seiner Geräte von deutschen Unternehmen: Sowohl die auf Linsen basierenden Optiken für die bisherigen Lithografiesysteme als auch die Spiegeloptiken für die neue EUV-Generation entwickelt und produziert Carl Zeiss SMT mit Sitz in Oberkochen. Die Laserquelle für die EUV-Typen hat Trumpf in Ditzingen entwickelt. Insgesamt kommen rund 40 Prozent der Zulieferteile für die Maschinen von ASML aus Deutschland. Damit tragen diese Equipment-Zulieferer dazu bei, dass weltweit die neusten IC-Generationen mithilfe der EUV-Lithografie entstehen können und Moore‘s Law weiter gilt.

Doch ist es nicht damit getan, diese Chips auf den Wafern zu fertigen, sie müssen auch in die passenden Gehäuse gesetzt werden. Was früher ein eher langweiliger Prozess war, hat sich inzwischen zu einem hochkomplexen Sektor, dem Advanced Packaging, entwickelt, in dem einige aus der IC-Fertigung auf Wafer-Ebene bekannten Verfahren, aber auch völlig neue Techniken Einzug gehalten haben. Dieser Bereich wächst schnell. Die Marktforscher von Yole Développement gehen in ihrer aktuellen Studie davon aus, dass das Wafer-Level Packaging bereits 2023 die 5-Mrd.-Dollar-Umsatzschelle durchbrechen wird.

Genau in diesem Sektor tummeln sich hierzulande innovative Unternehmen. Sie ebnen den Weg für die kommenden IC-Generationen, die in so unterschiedlichen Gebieten wie in Smartphones, in Wearables, in High-Performance-Computern, in Autos, in der KI und der 5G-Kommunikation zum Einsatz kommen.
Eine dieser Advanced-Packaging-Techniken ist das Wafer-Level Chip Scale Packaging (WLSCP). Dabei entsteht das Gehäuse noch auf dem Wafer. Wird der Wafer dann in die einzelnen ICs vereinzelt, so stecken sie bereits im fertig mit Anschlüssen versehenen Gehäuse.

Eine weitere Variante besteht darin, die vereinzelten ICs auf Kunst-Wafer aus Plastik zu setzen. Dann werden die weiteren für das Packaging erforderlichen Prozessschritte im Verbund dieses Kunst-Wafers durchgeführt, was die Kosten pro IC deutlich senkt – wenn alles klappt.

Doch die Hürden sind hoch. Eines der Unternehmen, das Maschinen entwickelt, die diese Hürden nehmen, ist ERS electronic in Germering bei München. Der Firma kommt dabei zugute, dass sie schon seit Jahrzehnten über tiefgehende Erfahrungen im Kühlen von Wafer-Aufnahmen (Chucks) in Probern verfügt. Das besondere Kühlverfahren erlaubt es, die ICs in den Probern auf den Wafern über große Temperaturbereiche zu testen, was beispielsweise für Chips sehr wichtig ist, die in Autos zum Einsatz kommen. Und auch für den Test der neuen auf SiC oder GaN beruhenden Leistungshalbleiter eröffnet das Verfahren neue Möglichkeiten. Wie es ERS gelungen ist, eine Maschine für das Fan-Out-Wafer-Level-Packaging zu entwickeln, lesen Sie im Artikel ab S. 18 in dieser Ausgabe.

Und es gibt weitere „Hidden Champions“ im deutschsprachigen Raum, die sich auf Maschinen und Prozesse für das Advanced Packaging spezialisiert haben. So entwickelt Süss Microtec in Garching bei München Fotomaskensysteme, Belacker und Entwickler, Mask Aligner und Wafer Bonder. Für den Einsatz in den Fan-out-Techniken und die heterogene Integration beschäftigt sich das Unternehmen beispielsweise mit dem Projection Scanning. Dazu wird eine Vollfeldmaske auf das Substrat ausgerichtet und die Struktur auf der Maske über das Scanning-Verfahren abgebildet. Mit diesem kontinuierlichen Verfahren lässt sich ein höherer Durchsatz als mit Steppern erzielen. Dies ist nur ein Beispiel für viele unterschiedliche Maschinen und Prozesse, die Süss Microtec im Advanced-Packaging-Umfeld entwickelt.

Auch die in St. Florian/Österreich ansässige EV Group (EVG) konzentriert sich auf das Advanced Packaging und die „heterogene Integration“ (HI), also die Kombination verschiedener Die-Typen. Erst kürzlich hat EVG ein HI-Kompetenzzentrum eröffnet. »Die heterogene Integration treibt neue Packaging-Architekturen voran und erfordert neue Fertigungstechnologien, um eine größere Flexibilität hinsichtlich des Aufbaus und der Entwicklung neuer Systeme und gleichzeitig eine höhere Leistung bei niedrigeren Entwicklungskosten zu bieten«, sagte Markus Wimplinger, Corporate Technology Development & IP Director der EV Group, anlässlich der Eröffnung des HI-Kompetenzzentrums.

Erst im vergangenen Jahr hat EV Group die weltweit erste maskenlose Belichtungstechnologie vorgestellt, die eine bisher nicht gekannte Flexibilität und Skalierbarkeit sowohl in der Entwicklung als auch in der Pilot- und der Hochvolumenfertigung rund ums Advanced Packaging bringt. Die üblichen mit Fotomasken verbundenen erheblichen Overhead-Kosten können damit entfallen. Die Nachfrage nach dem maskenlosen Belichtungssystem sei sehr hoch, ein Demonstrations- und Testsystem, das EVG betreibt, kontinuierlich ausgebucht, wie ein Unternehmenssprecher gegenüber Markt&Technik erklärte. Eine erste Anlage sei bereits verkauft, die Hochvolumen-Variante würde ebenfalls in absehbarer Zeit auf den Markt kommen.

»Insgesamt ist der Maschinenbau rund um die Advanced Packaging-Techniken hierzulande recht gut aufgestellt«, resümiert denn auch Klemens Reitinger. Mit welcher Strategie sein Unternehmen von dem Aufschwung im Advanced Packaging profitieren will, lesen Sie ab S. 18 in dieser Ausgabe.

Auf Facebook teilenAuf Twitter teilenAuf Linkedin teilenVia Mail teilen

Das könnte Sie auch interessieren

Thermo-Chucks beschleunigen den Test
ASML überholt Applied Materials
Heterogene Integration leicht gemacht

Verwandte Artikel

ASML, Carl Zeiss AG, TRUMPF GmbH + Co. KG (Holding), ERS Elektronik GmbH, Süss MicroTec AG, EV Group E. Thallner GmbH