LG выходит на рынок оборудования для упаковки чипов с безмасочным литографом разрешением 1,5 мкм

Передовая упаковка кристаллов превратилась в отдельное поле борьбы в полупроводниковой индустрии, где технологии вроде Intel EMIB и TSMC CoWoS остаются дефицитными.

На этом фоне подрядчики по сборке и тестированию чипов (OSAT) ищут инструменты, которые позволят предложить услуги, недоступные конкурентам. На прошлой неделе исследовательский институт производственных технологий LG Electronics (PRI) подписал контракт с неназванной OSAT-компанией на поставку безмасочной установки лазерной прямой засветки, сообщает ETNews.

Система Laser Direct Imaging от LG PRI формирует тонкие металлические межсоединения для передовой упаковки полупроводников без применения фотошаблона.

Старшая версия машины обеспечивает разрешение 1,5 мкм по метрике линия/зазор, чего достаточно для "печати" проводки с шагом около 3 мкм. Источником света служит лазерный диод с длиной волны 405 нм, а максимальный размер обрабатываемой подложки достигает 600 × 600 мм.

LG ориентирует установку на упаковку чипов на органических, а в перспективе и на стеклянных подложках, а также на производство дисплеев и МЭМС. При этом та же машина подходит для выпуска печатных плат высокой плотности для мобильной техники и для прототипирования.

Рынок прямой лазерной засветки давно сформирован, и на нём работают KLA, Screen Holdings, Limata и ORC, а всего оборудование выпускает около дюжины производителей из Германии, Франции, Швейцарии, Японии и Китая. Ставка на 1,5 мкм означает, что корейский производитель целится в верхний сегмент. Закрепиться там LG рассчитывает за счёт конкурентной цены.

Способов формировать рисунок на подложке существует немало – фотолитография, электронно-лучевая литография, наноимпринт и лазерная прямая засветка. В случае LDI лазер экспонирует цифровой рисунок схемы прямо на слой фоторезиста, минуя физический фотошаблон. Вместо маски используется цифровой генератор изображения и проекционная оптика, что напоминает работу лазерного кинопроектора, только вместо кадра на экран проецируется схема разводки на резист.

После проявления в резисте остаётся рисунок, определяющий, где на следующих этапах вырастут металлические межсоединения. Разрешения 1,5 мкм хватает для подложек и для слоёв перераспределения RDL. Для сравнения, TSMC в вариантах CoWoS-R и CoWoS-L применяет RDL-интерпозеры с минимальным шагом 4 мкм, то есть шириной линии и зазором по 2 мкм.

Конкурирующие установки предлагают версии на 1, 3 и 5 мкм под разные задачи. Технология в принципе не дотягивает до возможностей современных DUV, EUV и электронно-лучевых машин, но обменивает предельное разрешение на кратно более высокую производительность и обработку больших площадей. Именно это и требуется при выпуске печатных плат и корпусов для чипов, тогда как CoWoS-S и решения уровня CoWoS-L или EMIB требуют заметно более тонкой литографии.

У безмасочного подхода есть ещё одно преимущество перед системами с фотошаблонами. Так как изображение генерируется цифровым способом, установка способна корректировать и калибровать рисунок в реальном времени, а проекционная оптика, прецизионное совмещение и управление столом точно позиционируют его на подложке.

Это критично, так как геометрия упаковочных подложек плавает от партии к партии, а органические материалы расширяются, сжимаются и коробятся в ходе обработки. При шаге проводки порядка 1,5 мкм любое отклонение от расчётной топологии оборачивается перемычкой припоя или дефектным контактом, то есть потерей выхода годных. Возможность подстраивать рисунок под особенности конкретной подложки становится сильным аргументом для OSAT-компаний и их заказчиков.

В отличие от Samsung и SK Group, LG Group не выпускает микросхемы, хотя её подразделения поставляют материалы и компоненты для отрасли. Логично, что группа заходит именно в сегмент оборудования для корпусирования и печатных плат.

При этом PRI начинает не с нуля. Институт ведёт историю от исследовательского центра производственных технологий Goldstar, основанного в 1987 году, и занимался технологиями производства полупроводников, дисплеев и аккумуляторов. Технологию лазерной прямой засветки LG уже коммерциализировала для дисплейного производства и поставляла такие установки LG Display.

Таким образом, оборудование для упаковки чипов расширяет существующую наработку на новый рынок, а не создаёт экспозиционную платформу с чистого листа. LDI при этом лишь первый пункт в планах группы по оборудованию для полупроводниковой отрасли. Далее компания намерена заняться:

• системами контроля памяти с высокой пропускной способностью (HBM)

• лазерными установками для формирования сквозных отверстий в стекле (TGV)

Прежде чем браться за инспекционные и лазерные сверлильные машины, LG предстоит заработать репутацию поставщика надёжного оборудования для корпусирования, а на это уйдут годы.

Значимость сделки с неназванной OSAT сейчас не столько коммерческая, сколько репутационная – некий подрядчик решил попробовать машину LG в деле. Переход от установок для университетских лабораторий к серийной линии OSAT даёт компании точку опоры для внешних заказов.

Сможет ли LG встать в один ряд с Applied Materials, ORC и Screen, покажет поведение оборудования в реальном производстве и то, окажется ли агрессивная цена достаточным доводом для упаковочных компаний.

На фоне дефицита практически всех типов оборудования для производства чипов появление ещё одного игрока в сегменте Wafer Fab Equipment добавляет отрасли мощностей и конкуренции, хотя заметного влияния на рынок в ближайшую пару лет ожидать не стоит.