Chips rücken auf dem Wafer künftig enger zusammen
Werden Einzelchips aus einem Wafer nicht per mechanischer Säge, sondern per Laserstrahl separiert, lässt sich erheblich kostspielige Siliziumfläche einsparen. Die Firma ALSI, eine Ausgründung aus dem Philips-Konzern, sorgt mit den entsprechenden Geräten für künftiges Sparpotenzial in den Chip-Fabriken.
Seit den Kindertagen der Mikroelektronik hat sich ein wesentlicher Fertigungsschritt kaum verändert: Die auf Siliziumscheiben prozessierten Einzelchips werden mit Diamantsägen vereinzelt, um dann in Gehäuse eingebaut und verdrahtet zu werden. Und genau diesen Fertigungsschritt will das niederländische Start-up ALSI revolutionieren: „Wir vereinzeln die Bauelemente nicht per Säge, sondern mit gepulsten Laserstrahlen“, erläutert Peter Chall, einer der beiden Firmengründer, die Idee.
Entwickelt wurde die Technologie bei Philips Semiconductors und in einer der Philips-Fabriken in Nijmegen erfolgreich eingesetzt. Vor allem bei der Produktion diskreter Hableiterbauelemente – extrem kleiner Chips, die in entsprechend hohen Stückzahlen gefertigt werden – macht sich der Vorteil der Laser-Trennung bemerkbar. „Für die Säge müssen zwischen den einzelnen Chips 50 µm bis 70 µm Platz gelassen werden, beim Laserschneiden reichen in Zukunft 10 µm“, erläutert Chall. Angesichts von Chipgrößen im Bereich weniger hundert µm ergeben sich da beträchtliche Platzersparnisse, bzw. können entsprechend mehr Chips auf einer Siliziumscheibe untergebracht werden.
Philips betätigte sich auch als Geburtshelfer des zum 1. Januar 2001 gegründeten Unternehmens ALSI, indem es die entsprechenden Patente einbrachte. Verschiedene Investoren, einschließlich des niederländischen Staates, sorgen für das solide finanzielle Fundament. Für Thomas K. Heiden, zuständiger Projektleiter bei der deutschen Beteiligungsgesellschaft capiton AG, ist ALSI ein typisches Beispiel für erfolgversprechende Kapitalbeteiligungen: „Wir engagieren uns vor allem bei Unternehmen, die expandieren wollen“, erläutert Heiden. Im Falle von ALSI sei zudem ein erfahrenes Management-Team am Werk. Die ALSI-Gründer Peter Chall und Henk van der Heide sind seit vielen Jahren erfolgreich in der Halbleiterindustrie tätig und wissen um die Marktchancen ihres Produktes.
Ihrer Meinung nach hat die Lasertrennung von Chips großes Zukunftspotential. Dank ihrer patentierten Technologie, die jeweils einige 100 ns lange Laserpulse in speziellen holografischen Gittern in bis zu 10 Einzelpunkte entsprechend niedriger Leistung auflöst, treten keine nachteiligen thermischen Effekte im Silizium auf. Chall: „Unser Problem heute ist noch, dass wir derzeit nur 100 µm tief schneiden können. Dafür jedoch mit einer Geschwindigkeit von 250 mm/s.“ Was deutlich schneller sei als mit den Sägen. Noch höhere Geschwindigkeiten sollen in Zukunft möglich sein. Vorteile besitzt die Technologie vor allem bei kleinen Chips und bei diskreten Bauelementen, wo das Verhältnis von genutzter Fläche zu den sonst breiten Sägebahnen entsprechend ungünstig ist. Laut Chall realisiert Philips mit den im Einsatz befindlichen Laserschneidern einen Kostenvorteil von einigen Mio. Dollar pro Jahr.
Neben der verbesserten Platzausnutzung auf den Chips – die sich ja direkt in Mehrausstoß und damit auch Mehrumsatz auswirkt – kommen Kostenvorteile im Hinblick auf Rüstzeiten, Materialkosten und der bei den Sägen aufwendigen Wasserkühlung. Chall: „Und noch ein interessanter Einspareffekt: Da unser Laserschneider in der heutigen Produktion nur die guten Chips schneidet und die Randelemente unberücksichtigt lässt, werden diese auch nicht mehr weiter prozessiert.“ Bisher musste dieser Ausschuss bei der Funktionsprüfung aussortiert werden.
Bei allen Vorteilen der Lasertechnologie weiß Chall auch, dass die etablierte Technologie – vor allem weil sie seit Jahrzehnten eingeführt ist – nicht von heute auf morgen abgelöst werden wird. Doch bei weltweit rund 2000 verkauften Wafersägen im Jahr 2000 ist der potentielle Markt groß genug. Eine Chipfamilie gibt es, die seiner Meinung nach nur noch per Laser sinnvoll weiterverarbeitet werden kann: Smart-Card-Chips auf extrem dünnen Wafern. Hier müssten Sägen so langsam arbeiten, dass der Vorteil des Laserschneidens voll zur Geltung komme. Chall: „Das Laserschneiden eröffnet eine neue Technologie, die dort startet, wo das mechanische Sägen seine Grenze erreicht hat. Von dieser Ausgangsstellung wird sich die Technologie weiter entwickeln zu kleineren Separationsbahnen und wesentlich höheren Geschwindigkeiten.“
Heidens capiton AG als einer von sechs Investoren ist vom Geschäftskonzept der ASLI-Gründer überzeugt. Typischerweise lässt das Unternehmen seine Gelder zwischen fünf und sieben Jahren in den Unternehmen und zieht sich dann z. B. bei einem erfolgreichen Börsengang oder nach Verkauf an einen strategischen industriellen Partner, auch Trade Sale genannt, wieder zurück. An der ALSI schätzt Heiden die überzeugende Technologie und die Aufstellung des Unternehmens. So besitzt das Start-up keine eigene Fertigung, vielmehr nutzt man das Know-how starker Partner. Dazu gehören Philips-Research, die Philips-Maschinenfabrik in Almelo und viele andere.
Chall: „Diese Struktur macht uns relativ unempfindlich gegen die zyklischen Schwankungen der Halbleiterbranche.“ Einige der ALSI-Partner arbeiten übrigens auch für den Weltmarktführer bei Wafer-Steppern und -Scannern, das Unternehmen ASML. Auch die ASML hat ihre Wurzeln im Philips-Konzern und steht nun schon seit einigen Jahren sehr erfolgreich auf eigenen Beinen. jdb
capiton AG Berlin
Partner des Mittelstandes
Mit einem investierten Kapital von rund 1,3 Mrd. DM zählt die Berliner capiton AG, eine Tochter der Gothaer Versicherungsgruppe, zu den führenden europäischen Beteiligungsgesellschaften. Laut Thomas K. Heiden, Projektleiter bei capiton, stellt sein Unternehmen Eigenkapital für mittelständische Unternehmen zur Verfügung. Dabei werden etablierte Branchen, aber auch Hightech-Firmen mit überzeugenden Unternehmenskonzepten europaweit finanziert. jdb
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