Post on 19-Feb-2018
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
1/32
Bab 2
Fabrikasi Rangkaian Terintegrasi (IC)
Teori Dasar dan Simulasi dengan SUPREM
Rangkaian terintegrasi (IC) adalah sebuah kristal tunggal silikon yang lazim disebut chipdenganketebalan sekitar 0,25 mm serta luas area dari 1 mm2sampai dengan 100 mm2. alam IC terdapat
sekaligus komponen akti! (misalnya transistor) dan "uga komponen pasi! (misalnya diode,
resistor, dan kapasitor). #ada bab ini akan di"elaskan proses pembuatan IC se$ara kualitati! mulai
dari penyiapan %a!er, pengotoran lokal (local doping) pelapisan oksida, dan metalisasi melalui
sebuah teknologi yang disebut dengan teknologi planar.
2!"! Teknologi IC Monolitik
&onolitik adalah kosa kata yang diambil dari bahaya 'unani mono (tunggal) dan lithos (batu),
sehingga IC monolitik dapat diartikan sebagai implementasi rangkaian terintegrasi ke dalam
sebuah kristal tunggal atau yang biasa disebut chip. isebut rangkaian terintegrasi karena
kenyataannya bah%a dalam kristal tunggal tersebut dibuat komponenkomponen rangkaian
misalnya, transistor, diode, resistor, kapasitor "uga interkoneksi antar komponenkomponen
tersebut. elain IC monolitik terdapat rangkaian terintegrasi "enis lain yaitu IC haibrid (hybrid).
*ambar di ba%ah adalah perbedaan antara IC monolitik dan IC haibrid.
2.1.1. +eknologi #lanar
+ahaptahap porses pembuatan rangkaian terintegrasi ke dalam kristal tunggal silikon dilakukan
dengan menggunakan teknologi planar. Contoh sederhana dari IC bipolar dengan menggunakan
teknologi planar ditun"ukkan pada *ambar (2.2).
2 1
omponen Rangkaian
(a)(b)
Gambar (2.1)
a). Rangkaian Terintegrasi monolitikb). Rangkaian terintegrasi haibrid
ubstrat p Isolasi tipe p-pp n
-n-(a) (b)
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
2/32
eperti yang tampak pada *ambar (2.2) struktur IC planar terdiri atas beberapa lapisan bahan.
ahanbahan tersebut antara lain semikonduktor tipe p dan n, lapisan oksida, dan lapisan logam.
/apisan semikonduktor digunakan substrat atau bodi dimana komponenkomponen IC dibuat.
/apisan ini "uga digunakan sebagai isolasi antar komponen satu dengan komponen lainnya.
+erdapat tiga proses yang digunakan untuk pembentukan lapisan silikon, yaitu epitaksi, di!usi,
dan ion implantasi. /apisan oksida digunakan untuk melindungi permukaan $hip dari
kontaminasi serta digunakan untuk pembentukan tipe n atau p pada lapisan semikonduktor pada
derahdaerah tertentu. /apisan oksida ini dapat di hilangkan dengan menggunakan bahan kimia
(etsa). /apisan logam tipis biasany diperoleh dengan teknik C ($hemi$al apor deposition)
bahan aluminum dan lapisan ini digunakan untuk interkoneksi antar komponen satu dengankomponen lainnya..
ibandingakan dengan rangakaia diskrit, IC memiliki beberapa keunggulan. i ba%ah ini adalah
keunggulan rangkaian terintegrasi dibandingkan dengan rangkaian diskrit, antara lain
(1). iaya pembuatannya murah (karena produksi masal).
(2). erukuran ke$il.
(3). eandalannya tinggi. arena semua komponen dibuat se$ara bersamaan, tidak dilakukan
penyolderan antar komponen, serta kesalahan mekanis dan elektrisnya rendah.
(4). iner"anya baik. arena biaya pembuatannya murah sehingga memungkinkan untuk
digunakan rangkaian yang lebih komplek untuk memperbaiki karakteristik rangkaian.
(5). #iranti yang $o$ok. arena semua transistor dibuat se$ara bersamaan dengan proses yang
sama, maka karakteristik listrik piranti (terutama pengaruh suhu terhadap karakteristik listrik)
relati! sama.
2 2
Gambar (2.2)
(a). Penampang lintang IC planar yang merupakan realisasi darirangkaian Gambar (b).
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
3/32
#rosesproses #lanar
+erdapat atau 6 tahapan proses independen yang terdapat pada pembuatan IC se$ara planar,
masingmasing adalah (1). #enumbuhan kristal semikonduktor yang digunakan sebagai %a!er.
(2). #enumbuhan lapisan epitaksi. (3). 7ksidasi (4).potolitogra!i dan etsa se$ara kimia (5). i!!usi(). Ion implantasi (implantation ion) dan (6) tahap metalisasi (pelapisan dengan logam). erikut
ini di"elaskan tahapan proses tersebut di atas.
2.1.2.1. #enumbuhan ristal
+erdapat dua teknik yang digunakan untuk menumbuhkan kristal silikon dari bahan lelehan
silikon, yaitu (1) teknik Czo$hralski dan (2) teknik ridgman. i ba%ah ini adalah pen"elasan
dari kedua teknik tersebut di atas.
(1). +eknik Czo$hralski
ekitar 809 penumbuhan kristal semikonduktor dilakukan dengan menggunakan teknik
Czo$hralski, terutama untuk penumbuhan kristal silikon dan kristal galium arsenid diameter
besar. omponen utama teknik Czo$hralski adalah peralatan yang disebut pullerseperti yang
ditun"ukkan pada *ambar 2.1. #ada puller terdapat tiga komponen utama, yaitu (a) +ungku
*ambar (2.1.)
Crystal puller dengan teknik Czo$hralski
2 3
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
4/32
(furnace) yang terdiri atas $a%an, seseptor gra!it, rotator (searah "arum "am), elemen pemanas,dan po%er supply. (b) Crystal pullingyang terdiri atas seed holder, rotator (berla%anan "arum
"am) dan (3) #engontrol yang terdiri atas sumber gas, pengatur alir, dan sistem pengatur sirkulasi
udara. #ada puller"uga terdapat sistem kontrol berbasi mi$ropro$essor yang digunakan untuk
mengatur parameter proses seperti suhu, diameter kristal, ke$epatan tarikan dan rotasi. alam
proses penumbuhan kristal, silikon polikristalin ditempatkan didalam $a%an yang dipanaskan
dengan tungku pada suhu di atas titik leleh silikon. ristal silikon dengan arah kristal yang sesuai
(misalnya :111;) ditempatkan padaseed holderkemudian dimasukkan ke dalam $a%an hingga
menyentuh lelehan silikon. ambil berputar seed holder ditarik keluar se$ara pelanpelan
(beberapa millimeter per menit) sehingga diperoleh kristal yang disebut inggot. emudian silikon
dalam bentuk inggot ini dipotong hingga men"adi %a!er dengan ketebalan tertentu digunakan
sebagai substrat dimana rangkaian terintegrasi dibuat. ebelum dilakukan proses, salah satu dari
sisi %a!er dibersihkan dan dilapisi dengan lapisan khusus untuk menghilangkan
ketidaksempurnaan permukaan.
(2). +eknik ridgman
+eknik ridgman sangat populer digunakan untuk penumbuhan kristal *a
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
5/32
kematis peralatan ridbman yang memiliki dua daerah suhu.
ahan yang telah dimurnikan dilelehkan pada suhu sekitar 1250oC pada daerah bersuhu tinggi,
kemudian se$ara perlahalahan dimasukkan ke dalam daerah bersuhu rendah (20oC) sampai
mengeras. uhu 20oC ini dipilih agar se"umlah ke$il arsen (
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
6/32
2.1.2.2. #enumbuhan /apisan >pitaksi
alam pembuatan IC, lapisan epitaksi ini digunakan untuk menumbuhkan lapisan silikon kristal
tunggal sebagai pengembangan dari kristal %a!er yang telah ada dengan material yang sama./apisan epitakasi ini ditumbuhkan di dalam sebuah tungku khusus yang disebut reaktor. ebrapa
bentuk rektor ditun"ukkan pada *ambar (2.4)
(a)
*ambar (2.4)
eberapa reaktor yang digunakan untuk penumbuhan lapisan epitaksi
2
($)
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
7/32
+erdapat tiga teknik penumbuhan lapisa epitaksi, yaitu (1). apor phase epita?y (#>) (2)
/i@uid phase epita?y (/#>), dan (3). &ole$ular beam epita?y (&>). engan menggunakan
teknik #>, lapisan silikon diperoleh berdasarkan reaksi kimia
2A2 - iCl4 4ACl - i B (2.1 )#roses ini dilangsungkan pada suhu 1200oC (di ba%ah titik leleh silikon).
2.1.2.3. 7ksidasi
/apisan i72dalam pembuatan IC sering digunakan untuk insulator, diel$tri$, !ilm pelindung,
masker, pasiator, dan sebagainya. +erdapat dua $ara pelapisan oksida pada %a!er silikon,
masingmasing adalah
1). 7ksidasi ering (Dry !idation)
&etode ini didasarkan atas reaksi kimia
i72 - 72 i72B (2.2)
/a"u tumbuh lapisan silikon dioksida dengan metode ini amat lambat, namun lapisan yang
terbentuk sangat merata (uni!orm), se$ara relati bebas dari ke$a$atan, dan memiliki karakteristik
listrik yang baik. &etode ini biasanya digunakan untuk pembuatan lapisan oksida untuk lapisan
dielektrik tipis seperti yang digunakan dalam pembuatan &7>+ terutam lapisan di ba%ah area
gate.
2). 7ksidasi asah ("et !idation)
&etode ini didasarkan atas reaksi kimia
i72 - 2A27 i72- 2A2B (2.3)
'ang menghasilkan la"u tumbuh lebih $epat dibandingkan dengan metode oksidasi kering.
/apisan oksidasi yang dihasilkan $o$ok untuk lapisan penyekat, lapisan pelindung, masker. i
ba%ah ini adalah peralatan yang digunakan untuk penumbuhan lapisan oksidasi.
2 6
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
8/32
*ambar (2.5)
#eralatan yang digunakan untuk penumbuhan
lapisan oksida
etebalan oksida (?) yang terbentuk tegantung pada lama %aktu pemrosesan (t) dan diungkapkan
dalam rumus
( )
+++=
2
411
2 #
t$#!
B(2.4)
dengan
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
9/32
)( + t$! B (2.)
dan persamaan di atas merupakan la"u tumbuh parabolis, karena konstanta bernilai parabolis.
2.1.2.2. #hotolitogra!i dan >tsa e$ara imia
alam pembuatan IC diperlukan pembuatan bukaan i72untuk keperluan doping lokal. &etode
yang digunakan untuk keperluan ini adalah metode photoe$hing dan diilustrasikan pada *ambar
(2.).
*ambar (2.)
#enuangan lapisan photoresist, (b) penyinaran photoresist dengan
sinar E melalui masker, dan ($) etsa dengan larutan kimia
elama proses photolitogra!i , %a!er dilapisi dengan !ilm photosensiti! serba sama yang disebut
dengan photoresist. &asker dengan pola hitam putih utuk pembuatan bukaan di tempattempat
tertentu dilapiskan di atas photoresist lalu diekspose dengan sinar ultra iolet (E) sehingga pola
masker terkopi pada lapisan photoresist. /alu masker dihilangkan dan %a!er etsa dengan
menggunakan larutan kimia (seperti tri$hloroethylene dan asam hydro!luori$) sehingga terbentuk
seperti *ambar (2..$).
2 8
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
10/32
2.1.2.5. i!usi
i!usi atomatom pengotor ke dalam silikon merupakan tahap dasar dalam pembuatan IC se$ara
planar. #roses di!usi dilakukan pada suhu sekitar 1000oC yang merupakan titik leleh silikon
selama 1 sampai 2 "am. alam sekali proses bisa dimasukkan 20 %a!er silikon se$ara bersamaanke dalam tabung @uartz. uhu ruang perlu dikontrol se$ara $ermat untuk men"aga homogenitas
suhu ruangan tungku. umber atom pengotor dapat berupa gas (boron, arseni$, dan phosphorus),
$airan, atau padatan yang diekposekan ke permukaan %a!er silikon dalam tungku
2.1.2.. Ion Implantasi
Cara lain untuk memasukkan atomatom pengotor ke dalam %a!er silikon dapat dilakukan
dengan peralatan yang disebut ion implanter. #eralatan ion implanter ditun"ukkan pada *ambar
(2.6).
*ambar (2.6)
istem ion implantation
alam metode ion implantasi ionion dopant diimplantasikan ke dalam bahan semikonduktor
melalui berkas ion berenergi tinggi. &etode ini memiliki keunggulan dibandingkan dengan
metode di!usi, antara lain konsentraso dopant dapat dikontrol se$ara lebih akurat, pri!ile
impuritas lebih baik, dan suhu prosesnya lebih rendah. #ada *ambar (2.G) adalah perbandingan
penggunaan metode di!usi dan ion implantasi.
2 10
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
11/32
*ambar (2.G)
#ro!il doping antar metode di!usi dengan metode ion implantasi
aik metode di!usi dan ion implantasi keduaduanya digunakan dalam pembuatan komponen
diskrit maupun rangkaian terintegrasi, karena kedua teknik ini saling melengkapi satu sama
lainnya. ebagai $ontoh, metode di!usi digunakan untuk pembentukan deep &unction (seperti
pembentukan p%ell pada C&7), sedangkan metode ion implantasi digunakan untuk
pembentukanshallo' &unction(seperti drain &unctiondansource &unction).
2.1.2.6. &etalisasi
+ahap metalisasi digunakan untuk membentuk interkoneksi antar komponen dalam $hip.
(+erkadang "uga digunakan sebagai hubungan ohmi$ (ohmi$ $onta$t) hubungan penyearah
metalsemikonduktor (re$ti!ier metalsemi$ondu$tor $onta$t)) hal ini dilakukan dengan $ara
mendeposisikan lapisan aluminum tipis di seluruh permukaan $hip.
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
12/32
/apisan tipis aluminum dapat dilakuan dengan berbagai $ara, misalnya physical %apor deposition
(PD) dan chemical %apor deposition (CD).Physical %apor depositiondilakukan pada tekanan
hampa dengan teknik eaporasi dan per$ikan. #ada tabung hampa dilakukan penekanan dari
tekanan atmos!er ke 15 pas$al kemudian diikuti penurunan tekanan hingga 5 105pas$al atau
lebih ke$il. +
#ada sub ini diberikan $ontoh pembuatan H+ (ipolar "un$tion transistor) dan >+ (ield >!!e$t
+ransistor) dengan struktur seperti pada *ambar (2.8).
*ambar (2.8)
#enampang lintang >+ dan H+
*ambar di atas adalah penampang lintang dari &etal 7?ide emi$ondutor ield >!!e$t +ransistor
kanal p (p&7>+) dan ipolar +ransistor tipe #. erikut ini adalah urutan pembuatan
struktur >+ dan H+ yang diambil dari %%%.e$e.uiu$.eduFe$e342.
2 12
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
13/32
RC< Clean
#ada tahap ini dilakukan pembersihan salah satu sisi %a!er silikon untuk persiapan proses
oksidasi. #roses ini dilakukan kurang lebih selama satu "am. e$uali atomatom phosphor
sebagai atom pengotor, kemurnian silikon harus tinggi dan semua atomatom pengotor yang tidak
diinginkan harus di"aga hingga tingkat serendah mungkin. *ambar (2.10) adalah bentuk %a!ersilikon.
*ambar (2.10)=a!er silikon
Initial 7?idation
#ada tahap ini kurang lebih dengan ketebalan 1500
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
14/32
etelah tahap pelapisan i72, beberapa tetes $airan yang mahal (;J 1,000Fgal) yang disebut
photoresist diteteskan di atas %a!er. engan memutar %a!er 3.000 rpm akan diperoleh lapisan
serba sama setebal 3 mi$ron. *ambar (2.12) adalah penumbuhan lapisan photoresist di atas
%a!er.
*ambar (2.12)
#enumbuhan lapisan photoresist
ake and >?pose the #hotoresist
etelah pembakar %a!er di atas pelat panas sedemikian hingga lapisan photoresist sedikit
mengeras, maka permukaan ini diekspose dengan menggunakan sinar ultra ungu (E) melalui
suatu masker yang diberi pola dengan $hrome. /apisan photoresist yang terkena E akan
mengalami reaksi kimia sehingga men"adi lapisan asam. *ambar (2.13) adalah penggambaran
tahap ini.
*ambar (2.13)
#roses penyinaran photoresist dengan E
2 14
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
15/32
eelop the #hotoresist
#ada tahap ini dilakukan pengembangan %a!er dengan menggunakan larutan yang dapat
menghilangkan lapisan asam (lapisan photoresist yang terekspose oleh sinar E). *ambar (2.14)
men"elaskan tahap ini.
*ambar (2.14)
+ahap pengembangan photoresist
ake #hotoresist and >t$h 7?ide
/apisan photoresist pada tahap ini dibakar lagi di atas pelat panas sehingga dapat menahan
larutan asam kuat yang digunakan untuk menghilangkan lapisan i72. /arutan asam
Aydrolouri$ digunakan untuk menghilangkan oksida ini, tetapi tidak dapat menghilangkan
silikon dan photoresist. *ambar (2.15) men"elaskan tahap ini.
*ambar (2.15)
+ahap etsa oksida
trip the #hotoresist
2 15
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
16/32
#ada tahap ini dilakukan pengupasan lapisan photoresist sebelum dilakukan tahap berikutnya.
*ambar (2.1) melukiskan tahap ini.
*ambar (2.1)
#engupasan lapisan photoresist
oron #redeposition
#ada tahap ini dilakukan pendopingan atom boron pada suhu tungku 850 oC dengan menggunakan
oron itride teroksidasi melalui "endela oksida. #endopingan ini akan menyebabkan
terbentuknya daerah tipep di ba%ah "endela oksida. &asuknya atomatom boron ke dalam %a!er
semikonduktor tipen ini ter"adi se$ara di!usi dan di dekat permukaan akan tumbuh lapisan tipis
orosili$ate. *ambar (2.16) di halaman berikut men"elaskan keadaan ini.
*ambar (2.16)
i!usi atom boron dan tumbuhnya lapisan orosila$ate
Remoe the orosili$ate *lass
2 1
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
17/32
#ada tahap ini dilakukan pengupasan lapisan orosili$ate dengan menggunakan laruatan asam
hydro!luori$ dan $ampuaran antara asam nitride dan asam sul!ur. *ambar (2.1G) adalah hasil
setelah tahap ini.
*ambar (2.1G)
#engupasan lapisan orosili$ate
oron rie
#ada tahap ini dilakukan penumbuhan lapisan silikon dioksida lagi dengan suhu tungku 1100oC
seperti yang dilakukan sebelumnya. arena pemanasan ini ter"adilah penyebaran atom boron.
#enyebaran atomatom boron ini tidak menyebabkan ter"adinya perubahan konsentrasi oron.
*ambar (2.18) memperlihatkan keadaan ini.
*ambar (2.18)
#enumbuhan lapisan i72dan penyebaran atom oron
#R2 (s$ond photoresist step)
#ada tahap ini pola masker yang berbeda hendak di$opikan ke dalam lapisan silikon dioksida
melalui lapisan photoresist seperti yang telah di"elaskan sebelumnya. #ada tahap ini pemasangan
pola masker harus dilakukan se$ara $ermat agar tidak ter"adi kesalahan dengan pola yang telah
ada pada %a!er sebelumnya. Aasil dari tahap ini di"elaskan pada *ambar (2.20)
2 16
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
18/32
*amabar (2.20)
#mbuatan "endela oksida dengan masker ke 2
#hosphorous #redeposition
#ada tahap ini dilakukan di!usi atomatom phosphor pada suhu 1000oC melalui "endela oksida
yang telah dide!inisikan. onsentrasi atomatom phosphor ini mengungguli konsentrasi atom
oron sehingga mengubah tipe semikonduktor dari tipep men"adi tipen. #ada daerah lain
pendopingan atomatom phosphor ini akan menambah konsentrasi atom phsophor dan nanti akan
digunakan sebagai kontak se$ara listrik. #ada daerah permukaan, akibat adanya lapisan tipis
oksida dengan atom phosphor akan menyebabkan tumbuhnya lapisan #hosphosili$ate dan lapisan
ini harus dihilangkan seperti pada lapisan orosili$ate glass setelah tahap predeposisi atom
oron. Aasil setelah tahap *ambar (2.21)
.*ambar (2.21)
i!usi atom phosphor
#R3 (third photoresist step)
2 1G
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
19/32
#ada tahap ini dilakukan pengupasan lapisan oksida dengan menggunakan photoresist ke tiga
untuk membentuk daerah Ksour$eL dan KdrainM iled >!!e$t +ransistor. Aasil dari tahap ini
di"elaskan pada *amabar (2.22)
*ambar (2.22)
Aasil dari tahap photoresist tahap ke tiga
*ate7?ydation
#ada tahap ini dilakukan pembuatan lapisan oksida gate dengan ketebalan sekitar 300500
angstroms pada suhu tungku 1000oC. *ambar (2.23) men"elaskan tahap ini.
*ambar (2.23)
Aasil setelah tahap pembuatan lapisan oksida
#R4 (ourth photoresist se@uen$e)
#ada tahap ini pembuatan "endela pada lapisan silikon dengan pola masker yang lain. Erutan
pembuatan "endela silikon seperti yang ditrangkan di depan. Hendela"endela ini nantinya
digunakan sebagai kontak (elektrode) *ambar (2.24) melukiskan keadaan ini.
2 18
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
20/32
*ambar (2.24)
Aasil dari pembukaan "endela dengan #R4
aporation
#ada tahap ini dilakukan pelapisan %a!er silikon dengan aluminum. #elapisannya dilakukan
dengan $ara penguapan aluminum di atas permukaan %a!er kemudian dipadatkan dengan
ketebalan sekitar 1500 angstroms.Aasil dari tahap ini dilukiskan pada *ambar (2.25)
*ambar (2.25)
Aasil dari pelapisan dengan aluminum
#R5 (!i!th photoresist se@uen$e) and $onta$t anneling
#ada tahap ini dilakukan pengupasan lapisan aluminum dengan menggunakan #R5. etelah
dilakukan pemanasa pada suhu 465oC untuk memperbaiki kontak aluminum dengan silikon
2 20
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
21/32
dilan"utkan, maka piranti yang dihasilkan telah siap untuk dilakukan pengetesan. Aasil dari tahap
ini dilukiskan pada *ambar (2.2)
*ambar (2.20)
Aasil dari pengupasan lapisan aluminum dengan menggunakan #R5
imulasi #embuatan #iranti erstruktur &7 dengan &enggunakan *PR+,-
*PR+,-adalah program simulasi yang dapat mensimulasikan berbagai langkah tahaptahapproses dalam pembuatan piranti berstruktur , atau piranti lainnya. *PR+,- merupakan
simulator Dyang mampu menampilkan pro!il doping dalam arah lateral dan ertikal. alam
*PR+,- sudah disediakan statemenstatemen atau komandokomando yang diperlukan untuk
pembuatan piranti, dan komandokomando itu diantaranya adalah
#! $RID
$RID adalah daerah "aring penampang piranti dalam arah ertikal dan horisontal yang
menentukan in!ormasi daerahdaerah sambungan. etatemen yang diprlukan untuk pende!inisian
GRIDadalah/I0+, sedang parameter tambahan yang diperlukan adalah
loc yang menun"ukkan letak titik pada sumbu line
spacyang merupakan besar daerah grid antar titik pada sumbu line dan besar
tagyang merupakan penun"uk batas yang akan digunakan oleh setatemen berikutnya.
2 21
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
22/32
B! RE$I%&
Region adalah daerah "aring diais yang akan dikenai proses. etatemen yang digunakan adalah
R+GI0,sedang sebagai parameter tambahnnya adalah siliconyang menun"ukkan "enis material yang dipilih pada region. &aterial lain misalnya
adalah oxide, nitride, poly, gas, oxynitr, photores, aluminum.
xlo, xhi, ylo, danyhiadalah penun"ukkan batas region sedangkan nilainya diambil dari
statemen tag.
C! B%U&D#R'
ondary adalah daerah permukaan substrat yang dikenai proses, sedang statemennya adalah
$*0D, parameter tambahan setatemen ini adalah
exposedyang menun"ukkan batas permukaan substrat
xlo, xhi, ylo, dan yhi adalah penun"ukkan batas region sedangkan nilainya diambil dari
setatementag.
D! I&ITI#
e!inisi ini bertu"uan untuk menentukan "enis, konsentrasi dan orientasi substrat yang digunakan
dalam proses. etatemen yang digunakan adalahI0ITsedang parameter tambahannya adalah
phosyang menun"ukkan "enis takmurnian yang dipilih.
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
23/32
oxideadalah parameter yang menun"ukkan "enis material yang akan dietsa.
start, continue, dan done adalah parameter yang menun"ukkan titik pada permukaan
diais yang akan dietsa.
F! P%Tomando PLOdigunakan untuk memperlihatkan hasilhasil yang diperoleh dalam simulasi.
*ambar yang dihasilkan dapat ditampilkan dalam 1 dimensi (1), 2 dimensi (2), atau 3 dimensi
(3). tatemen yang digunakan adalah PLO. parameter tambahan untuk statemen Plot.1!
adalahx."al, line (line.type), symb, y.min, y.max, x.min,danx.max.
x."aladalah parameter yang menun"ukkan nilai pada sumbu ? yang akan digambar.
lineadalah parameter yang menun"ukkan tipe atau %arna garis.
symbadalah parameter yang menun"ukkan tipe simbol yang akan diikutkan pada gambar
y.min dan y.max adalah parameter yang menun"ukkan rentang ariabel yang akan
digambar. Hika ariabel yang dimaksud berharga logaritmis $ukup ditulis dengan nilai
pangkatnya sa"a, misal untuk menuliskan nilai antara 101dan 1010$ukup ditulis 1 dan
10 sa"a.
x.mindanx.maxadalah parameter yang menun"ukkan rentang nilai pada sumbu ?.
#arameter tambahan yang diperlukan untuk statemen Plot.D adalah bound, fill, y.min, dan
y.max.
boundadalah parameter yang menun"ukkan batasbatas diais dan antar muka material.
filladalah parameter yang menun"ukkan nilai rasio.
y.mindany.maxadalah parameter yang menun"ukkan rentang nilai pada sumbu y.
eberapa statemen lain yang diperlukan dalam menampilkan gambar hasil simulasi adalah#elect
$ dengan z adalah nilai ariabel yang akan digambar, %olor, dan Pause. #arameter tambahan
untuk statemen $olor adalah min.", max.", dan siliconcolor adalah parameter yang menu"ukkan %arna yang akan digunakan dalam
penggambaran diais.
min."dan max."adalah parameter yang menun"ukkan rentang konsentrasi.
siliconadalah parameter yang menun"ukkan material yang digambarkan.
2 23
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
24/32
edang statemenPausebertu"uan agar gambar yang akan ditampilkan berhenti sampai ditekan
tombol41. erikut ini adalah implementasi urutan pembuatan piranti berstruktur &7 dengan
menggunakan E#R>&4 (dalam bentuk proogram) yang dilakukan dalam 4 tahap.
# TAHAP PERTAMA
6 set a'al
set e$hooption @uiet
6 definisi dimensi !line ? lo$ N 0.0 spa$ing N 1.25 tag N le!tline ? lo$ N 6.5 spa$ing N 1.00line ? lo$ N 25.0 tag N right
6definisi dimensi yline y lo$ N 0.0 spa$ing N 0.10 tag N topline y lo$ N 1.00 spa$ing N 0.04line y lo$ N 1.0 spa$ing N 0.025line y lo$ N 2.00 spa$ing N 0.03line y lo$ N 2.0 spa$ing N 0.01line y lo$ N 3.00 spa$ing N 0.0line y lo$ N 12.00 tag N bottom
6 Penyiapan "afer ilikon
region sili$on ?lo N le!t ?hi N right ylo N top yhi N bottom
6Definisi Daerah Permukaan yang #kan Diekspusbound e?pose ?lo N le!t ?hi N right ylo N top yhi N top
67onsentrasi #'al dan rientasi 7ristal ubstratinit phos $on$ N 5.20e14 orient N 100
6Pembuatan /apisan ksidadi!!use time N 330 temp N 800 %eto2
6Pembuatan 8endela dengan ,asker I
et$h No?ide start ? N 6.5 y N 0.26et$h o?ide $ontinue ? N 38.5 y N 0.26et$h o?ide $ontinu ? N 38.5 y N 0.324et$h o?ide done ? N 6.5 y N 0.324
6Proses Predeposisi untuk ,emasukkan #tom Impuritasdi!!use time N 32 temp N 1050 boron gas.$on$ N 2.0e20
2 24
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
25/32
6Penggambaran Profil Piranti Tahap I
plot.2d bound !ill label y.min N 0.5 y.ma? N 2.0$olor $olor N 4 sili$on$olor $olor N 5 o?ide
sele$t z N log10(boron)
$olor $olor N 1 min. N 15 ma?. N 16$olor $olor N 2 min. N 16 ma?. N 18$olor $olor N 3 min. N 18 ma?. N 20pause
sel zN(log10(phos)) title N Oistribusi #hospor #ada ? N3.5 (65Pa)Oplot.1d ?.al N 3.5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min N 12 ?.min N 0.0 ?.ma? N 1.2
pausesel zN(log10(abs(boronphos))) title N Oistribusi oron #ada ? N .5 (65Pa)Oplot.1.d ?.al N .5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min N 12 ?.min N 0.0 ?.ma? N 1.4
pausesel zN(log10(abs(boronphos))) title N Oistribusi oron pada ? N 23.5 (65Pa)Oplot.1d ?.al N 23.5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min 12 ?.min N 0.0 ?.ma? N 1.pause6Penyimpangan Datatru$ture out! N 654a.str@uitila program ini di"alankan akan dihasilkan *ambar (2.26).
*ambar (2.26)
2 25
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
26/32
#enampang 2 dimensi hasil tahap pertma
Q &'&P !*&
6 set a'al
init in! N 654a.str
6Pembuatan /apisan ksida ke Duadi!!use time N 36 temp N 800 %eto2et$h o?ide start ? N 0.0 y N 0.30et$h o?ide $ontinu ? N 6.5 y N 0.35et$h o?ide $ontinu ? N 6.5 y N 0.40et$h o?ide done ? N 0.00 y N 0.35
6Pengambaran Profile Piranti Tahap II
plot.2d bound !ill label y.min N 0.5 y.ma? N 2.0$olor $olor N 4 sili$on$olor $olor N 5 o?ide
sele$t z N log10(boro)$olor $olor N 1 min. N 15 ma?. N 16 sili$on$olor $olor N 2 min. N 16 ma?. N 18 sili$on$olor $olor N 3 min. N 18 ma?. N 20pause
sel z N (log10(phos)) title NOistribusi #hospor #ada ? N 3.5 (65Pb)Oplot.1d ?.al N .5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min N 12 ?.ma? N 0.0 ?.min N 1.2pause
sel z N (log10(abs(boronphos))) title NOistribusi oron #ada ? N .5 (65Pb)Oplot.1d ?.al N .5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min N 12 ?.min N 0.0 ?.min N 1.4pausesel zN(log10(abs(boronphos))) title N Oistribusi oron pada ? N 23.5 (65Pb)Oplot.1d ?.al N 23.5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min N 12 ?.min N 0.0 ?.ma? N 1.pause
6Penyimpanan Datastru$ture !out! N 645b.str
@uit
2 2
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
27/32
*ambar (2.2G) adalah hasil yang diperoleh dari tahap ini.
*ambar (2.2G)
#enampang 2 piranti setelah tahap 2
+ &'&P G&
6 set a'al
init in! N 654b.str
6Pembuatan ksda Gate Idi!!use time N 10 temp N 1100 dry72
6Pembukaan 8endela dengan ,asker III
et$ o?ide start ? N 21.5 y N 0.3Get$h o?ide $ontinu ? N 25.0 y N 0.3Get$h o?ide $ontinu ? N 25.0 y N 0.15et$h o?ide done ? N 21.5 y N 0.15
6Penggambaran Profil Piranti Tahap IIplot.2d bound !ill label y.min N 0.5 y.ma? N 2.5$olor $olor N 4 sili$on$olor $olor N 5 o?ide
2 26
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
28/32
sele$t z N log10(boron)$olor $olor N 1 min. N 15 ma?. N 16 sili$on$olor $olor N 2 min. N 16 ma?. N 18 sili$on$olor $olor N 3 min. N 18 ma?. N 20 sili$onpause
sel z N(log10(phos)) title NOistribusi #hospor #ada ? N 3.5(654$)Oplot.1d ?.al N 3.5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min N 12 ?.min N 0.0 ?.ma? N 1.5pause
sel z N (log10(abs(borophos))) title NOistribusi oron #ada ? N .5(645$)Oplot.1d ?.al N .5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min N 12 ?.min N 0.0 ?.ma? N 2.5pause
sel z N (log10(abs(boronphos))) title NOistribusi oron #ada ?N3.5(654$)Oplot.1d ?.al N 23.5 line N 1 symb N 1 y.ma?N21 y.min N 12 ?.min 0.0 ?.ma? N 3.0pause6Penyimpangan Data
stru$ture out!N654$.str@uit
Aasil dari tahap ini dapat dilihat pada *ambar (2.28).
*ambar (2.28)
2 2G
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
29/32
#enampang 2 setelah tahap 3
+ &'&P -P&
6 set a'al
init in! N 654$.str
6Pembuatan +lektrode Drain2 Gate2 dan ource
deposit aluminum thi$k N0.45 di N G
6Penghapusan /apisan #luminum dengan ,asker I
et$h aluminu start ? N 0.0 y N 0.05et$h aluminum $ontinu ? N 25.0 y N 0.05et$h aluminum $ontinu ? N 25.0 y N 0.31et$h aluminum done ? N 0.0 y N 0.31
et$h aluminum start ? N 10.0 yN0.1Get$h aluminum $ontinu ? N 18.0 y N 0.1Get$h aluminum $ontinu ? N 18.0 y N 0.31et$h aluminum done ? N 10.0 y N 0.31
6Pembuatan +tsa yang ama
stru$ture mirror le!t
6Penggambaran Profil Piranti 5asil Tahap I
plot.2d bound !ill label y.min N0.5 y.ma? N 2.5$olor $olor N4 sili$on$olor $olor N 5 o?ide$olor $olor N aluminum
sele$t zNlog10(boron)$olor $olor N 1 min.N15 ma?. N 16 sili$on$olor $olorN2 min. N16 ma?. N 18 sili$on$olor $olor N 3 min. N 18 ma?. N 20 sili$onpause
sel zN(log10(phos)) titleNOistribusi #hospor #ada ?N3.5(654d)Oplot.1d ?.alN3.5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min N12 ?.min N 0.0 ?.ma?N1.5pause
sel zN(log10(abs(boronphos))) title NOistribusi oron #ada ? N .5 (654d)Oplot.1d ?.al N .5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min N12 ?.min N 0.0 ?.ma? N 2.5pause
sel zN(log10(abs(boronphos))) title NOistribusi oron #ada ? N 23.5 (654d)Oplot.1d ?.al N 23.5 line N 1 symb N 1 y.ma? N 21 y.min N 12 ?.min N 0.0 ?.ma? N 3.0pause
6Penyimpanan Data
2 28
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
30/32
struture out! N 654d.str
@uit
Aasil dari tahap ini dapat dilihat pada *ambar (2.30)(2.33).
*ambar (2.31)
#enampang 2 setelah tahap 4
*ambar (2.31)
Profil distribusi konsentrasi atom phosporpada sumbu ! 9 :2; mm
2 30
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
31/32
*ambar (2.31)
Prifil distribusi lateral konsentrasi atom boron pada sumbu ! 9
7/23/2019 Fabrikasi IC (integrated Circuit)
32/32
oaloal /atihan
ebutkan beberapa keunggulan IC dibandingkan dengan rangkaian diskritenaraikan (list) tahap pembuatan IC monolitik
Helaskan beberapa metoda penumbuhan kristal silikon
Helaskan metodametoda untuk penumbuhan lapisan i72 dan tuliskan rumus kiamia yang
digunkan
Helaskan bagaimana metoda di!usi dan ion implantasi direalisasikan.