bab 4_pabrikasi ic

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 1/27

BAB IV

PABRIKASI

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 2/27

Pendahuluan (1)

• Untuk dapat menghasilkan rangkaian yang

rendah diperlukan desain yang tepat.

logika diskrit dan untuk keperluan desain IC

erlu dibuat ran kaian den an ke astian

posisi pin (gambar B). Dari rangkaian

gambar B ini kemudian dapat dipindahkan ke

pola rangkaian monolitik sepertidiperlihatkan pada gambar C.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 3/27

(A)

Gerbang Rangkaian Logika

(B)

Penggambaran kembali dengan membuat osisi 10 in eksternal 

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 4/27

Desain pola monolitik dari rangkaian pada gambar A. 

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 5/27

Pendahuluan (2)

• Struktur IC adalah san at kom leks baik dari sisi

topografi permukaan maupun komposisi internalnya.Masing-masing elemen pada suatu piranti

mempunya ars e ur yang arus apa

diproduksi secara sama untuk setiap rangkaian.

• -

terdiri dari banyak lapisan, masing-masing memiliki

pola yang spesifik. Sebagian lapisan tertanam dalam

silikon dan sebagian lagi menumpuk di atasnya.Proses pabrikasi IC memerlukan urutan kerja yang

.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 6/27

Pendahuluan (3)• Teknik-teknik yang digunakan dalam manufaktur IC

• Teknik manufaktur yang utama adalah

1. fabrikasi monolitik

2. thin-film

3. thick-film4. Hybrid

• Di dalam IC Monolitik, semua komponen difabrikasi

.Interkoneksi di antara komponen dilakukan di atas

permukaan struktur, dan pengawatan sambungan

eksternal dihubungkan dengan terminal.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 7/27

Dasar-Dasar Fabrikasi IC

Rangkaian Terintegrasi adalah realisasi secara

-

terpisah tapi merupakan satu kesatuan yangberada di atas atau di dalam suatu substrat 

yang membentuk sebuah rangkaian

terintegrasi yang bekerja dengan fungsi.

Bahan dasar sebuah substrat adalah

- potong menjadi beberapa keping wafer. Ukuran

sekeping wafer mempunyai tebal 0,2 mm dan

diameter 2 cm sampai 12 cm.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 8/27

Dasar-Dasar Fabrikasi IC…

Di atas keping wafer ini kemudian dibuat rangkaian-

ran kaian an diin inkan. Seke in wafer diba i

menjadi sejumlah chip yang berukuran 10 mm x 10mm. Chip-chip ini selanjutnya dirakit menjadi sebuah

.

Ada aturan disain (design rule) agar sesuai dengan

toleransi peralatan proses fabrikasi. Disainerrangkaian terintegrasi menggambar pola

berdasarkan aturan itu.

 manual atau dibantu komputer. Tujuannya agar

disainer dapat menggunakan fasilitas proses

 fabrikasi dengan baik dalam merealisasikan IC.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 9/27

Dasar-Dasar Fabrikasi IC…

Divais dapat direalisasikan menjadi rangkaian terintegrasi

dengan beberapa teknologi, antara lain teknologi bipolar

an e no og . e no og po ar mempunya

keterbatasan untuk rangkaian yang padat. Teknologi MOSberkembang untuk rangkaian terintegrasi padat seperti

VLSI.

Langkah pengolahan dasar yang dipakai untuk fabrikasi

beberapa divais silikon dapat dikategorikan sebagai

berikut :

1. Ion implantation

.3. Oxidation

4. Photolithography

5. Chemical-vapor depostion (termasuk epitaxy)

6. Metalization

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 10/27

Design Layout IC (1)

• Layout/tata letak komponen akan dirancang

dari proses pabrikasi.• Aturan desain digunakan untuk hasil akhir dan

kehandalan rangkaian yang tinggi (proses kerja

setelah pabrikasi) dengan menggunakan material

seminimal mun kin.

• Untuk desain yang sesuai dengan proses pabrikasi,

tata letak harus sesuai dengan aturan desain tata

e a ecua un u on s er en u .• Tata letak desain, selama dan setelah pembuatan,

akan di eriksa oleh desi ner den an menera kan

prosedur DRC (Design Rules Checking )

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 11/27

Design Layout IC (2)

• DRC merupakan “akses” aturan desain tata letak dan

akan memeriksa semua kesalahan yang terjadi.

Desaigner memerlukan DRC untuk memastikan tidakada kesalahan pada proses desain tata letak.

•  

1. Aturan Micron : ukuran tata letak didefinisikan dalam

istilah dimensi absolut (μm).2. Aturan Lambda ( λ  ) : ukuran tata letak didefinisikan

dalam satu parameter λ. Parameter λ ini memiliki

• Aturan Lambda memungkinkan tata letak yang linear,

skala geometri yang proporsional dan pada awalnya

 rancang un u menye er ana an a uran m ron, uga

memungkinkan untuk penskalaan dari berbagai proses.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 12/27

Design Layout IC (3)

• Untuk proses pabrikasi, tata letak akan diolah

kembali menggunakan CAD (Computer Aided Design ) dan diubah dalam bentuk file yang

er s an a a e a rang a an a am orma

yang sesuai. orma e yang guna an a a a :

1.GDSII (Stream File Format)

 . a ec n erme a e orma

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 13/27

Proses Pabrikasi IC (1)

• Berawal dengan wafer silikon kristal tunggal,

pengolahan yang tercantum di atas tadi dapat dipakai

untuk menghasilkan divais diskrit yang berfungsi

(yaitu, dioda dan transistor individual) dan IC. Divais

atau IC ini dalam bentuk wafer den an uluhan

ratusan, atau bahkan ribuan divais atau IC pada wafer

silikon yang sama. • a er u emu an arus po ong-po ong un u

mendapatkan dice atau chip. Chip ini kemudian

dijadikan kapsul (encapsulated) atau dikemas

(packaged), dengan bermacam-macam kemasandengan metoda pengemasan yang ada.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 14/27

Proses Pabrikasi IC (2)

• Ada tiga tujuan dasar pengemasan :

1. Membuat kapsul pada chip untuk melindungi chip dari

pengaruh lingkungan.

2. Memberikan kemudahan akses ke beberapa bagian dari

chi melalui struktur in sedemikian ru a sehin a divais 

dapat dengan mudah ditancapkan (plug) pada atau

dihubungkan pada bagian yang lain dari suatu sistem.

 .  

udara.

• Proses fabrikasi biasanya diaplikasikan berkali-kali

secara berturut-turut, terutama dalam kasus IC,dimana sebanyak 20 pengulangan dari langkah-

lan kah fotolito rafi oksidasi im lantasi ion dan 

difusi yang bisa dilakukan.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 15/27

Proses Pabrikasi IC (3)

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 16/27

Proses Pabrikasi IC (4)

Proses pabrikasi IC secara berturutan dapat dijelaskan

sebagai berikut :

1. Proses desain rangkaian dengan komputer.2. Pola yang dihasilkan digunakan sebagai dasar pembuatan

. ,

yaitu masker isolasi, masker polisilikon, masker 

pengangkatan-oksida, masker metalisasi dan masker pe n ung.

3. Wafer silikon sebagai substrat dari rangkaian dihasilkan dari

roses en irisan batan kristal men adi ke in ti is, melalui

proses penggosokan, pencucian dan oksidasi sehingga siapuntuk proses langkah pertama.

. -

rangkaian yang baik.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 17/27

Proses Pabrikasi IC (5)

• Satu langkah penting dalam proses pendefinisian struktur 

elemen sesuai dengan desain rangkaian adalah proses

o o ogra yang merupa an proses mana po a

mikroskopik yang telah didesain dipindahkan dari masker ke permukaan wafer dalam bentuk rangkaian nyata.

• Proses fotolitografi pembentukan pola oksida :

1. Lapisan Oksida di atas wafer,2. Deposisi lapisan peka cahaya (fotoresis),

3. Penyinaran dengan UV melalui masker,

.

akan larut kemudian diikuti proses pengerasan fotoresis,

5. Proses etsa, yaitu penggerusan SiO2 dengan memasukkan

,

6. Pengangkatan fotoresis melalui perlakuan kimia

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 18/27  

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 19/27

Proses Pabrikasi IC (6)

Proses pabrikasi gerbang-polisilikon MOSFET saluran-n

melalui lima langkah masker. Secara berurutan langkah

pa r as a a a se aga er u :

• Deposisi lapisan silikon dioksida ke seluruh permukaan

kristal kemudian la isan silikon nitrida dide osisi di

atasnya.

•Pengangkatan silikon nitrida pada bagian sesuai denganpo a mas er per ama.

• Implantasi dopan tipe-p dengan menggunakan masker 

silikon dioksida pada daerah yang tidak tertutup.

• Pengangkatan lapisan silikon nitrida dengan proses etsa

yang tidak merusak silikon oksida atau wafer silikon

sendiri.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 20/27

Proses Pabrikasi IC (7)

• Pembentukan lapisan polisilikon pertama dengan

.

• Deposisi lapisan oksida kedua diikuti dengan deposisilapisan polisilikon kedua menggunakan masker ketiga.

• Proses inplantasi tipe-p pada daerah terpilih pada

“jendela” yang dibuat dengan menggunakan masker ke

.

•  Akhirnya dengan menggunakan masker kelima, lapisan

almunium dideposisi pada daerah terpilih.

• Langkah terakhir adalah pelapisan pelindung silikondioksida atau silikon nitrida, namun lapisan pelindung ini

.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 21/27

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 22/27

Proses Pabrikasi IC (8)

• Uji kelistrikan merupakan langkah yang dilakukan

untuk menyeleksi rangkaian yang baik (dapat

digunakan) dan siap untuk proses berikutnyasebelum dilakukan pemecahan wafer.

• Untuk proses pengujian digunakan kontak jarum

yang sangat halus dan runcing. Uji kelistrikan ini

.

Rangkaian yang tidak baik diberi tanda dengan

tinta dan nantin a setelah di oton akan dibuan .

• Proses berlangsung sampai semua rangkaian

dalam wafer teruji seluruhnya.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 23/27

PROSES FOTOLITOGRAFI• Fabrikasi IC monolotik memerlukan proses pengikisan

(etching) lapisan silikon dioksida secara selektiF untuk 

membuat window sebagai lubang bukaan tempat dilakukan

proses difusi impuriti. Metoda photoetching yang digunakan

gambar di bawah ini.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 24/27

PROSES FOTOLITOGRAFI…• Selama proses fotolitografi, wafer dilapisi rata dengan lapisan

tipis fotoresist yang dinamakan photosensitive emulsion

(emulsi peka cahaya). Kemudian membuat layout pola hitam

putih yang besar untuk lubang bukaan yang diinginkan,

stensil, ini dari dimensi yang diinginkan diletakkan sebagai

masker di atas lapisan fotoresist seperti gambar berikut ini.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 25/27

PROSES FOTOLITOGRAFI…• Lapisan fotoresist yang tidak larut pada larutan

resistan pada proses pengikisan berikutnya. Kemudianchip itu dicelupkan ke dalam larutan etching yang terdiri

dari hydrofluoric acid , untuk mengikis bagian lapisan

silikon dioksida untuk tempat yang akan dilalui difusi

.

• Bagian‐bagian lapisan silikon dioksida yang terlindungi

oleh fotoresist tidak terkikis oleh hydrofluoric acid .Sesudah proses etching, kemudian lapisan fotoresist harus dibuang dengan larutan kimia (H2SO4 panas) di

.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 26/27

PROSES FOTOLITOGRAFI…Urutan proses fotolitografi dapat dirangkum sebagai berikut :

1. Pada ermukaan subtrat dibuat la isan ti is fotoresist 

kemudian diletakkan masker pola untuk membuat lubangbukaan yang diinginkan, lalu dilakukan pencahayaan dengan

,

pada pola.

2. Pada fotoresist ositi , encaha aan menambah kelarutan,pada fotoresist negatip, pencahayaan mengurangi kelarutan.

Sehingga, menimbulkan pola yang berlainan sesudah

.

3. Setelah proses pengembangan, dilanjutkan dengan proses

etching (pengikisan) untuk menimbulkan pola pada substrat,

dan diteruskan dengan pembersihan fotoresist.

5/11/2018 Bab 4_Pabrikasi IC - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-4pabrikasi-ic 27/27