CARA PEMBUATAN KRISTAL SILIKON BESERTA METODENYA

Disusun Oleh: Cahyo Purnomo (H1C010059) Dwi Haryanto Prodi ( H1C010066) : Teknik Elektro10

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK JURUSAN TEKNIK PRODI TEKNIK ELEKTRO 2010

TEKNOLOGI SEMIKONDUKTOR : Mengenal Sekilas Pengolahan Material Silikon Perindustrian teknologi semikonduktor merupakan industri yang pertumbuhannya dinamis. Berkat produk-produk industri tersebut telah ditemukan banyak penerapan dalam berbagai bidang industri dan telah memberi jalan terbukanya industri-industri baru. Ledakan perkembangannya nampak dengan adanya penggunaan semikonduktor. Aspek yang sangat berarti bagi industri semikonduktor yaitu sejak transistor ditemukan pada tahun 1948. Untuk mengantisipasi perkembangan ke arah masa depan beberapa perusahaan semikonduktor di dunia membuat karakteristik perkembangan yang sudah berjalan selama selang tahun 1980-1987. Setelah diambil solusi karakteristiknya ternyata pada selang waktu tersebut tampak perkembangan penggunaan pirantipiranti yang terbuat dari bahan semikonduktor bisa mencapai 150 kali. Dalam hal ini perkembangan itu akan berlanjut lagi sebagai tantangan imajinatif dan ujian panjang bagi semua personel teknisi atau insinyur elektro. Teknologi Planar Teknologi Planar merupakan satu-satunya teknologi yang menjadi dasar utama dalam permulaan pengolahan bahan-bahan semikonduktor. Dengan adanya teknologi planar telah memungkinkan terciptanya transistor stabil dan mendorong pesatnya ndustri semikonduktor pada akhir tahun 1950-an. Pada awal tahun 1960-an teknologi itu dikembangkan lagi menjadi sebuah piranti baru yang berupa sirkuit terintegrasi yang merupakan kombinasi dari transistor, resistor dan kapasitor. Pada teknologi planar yang selalu menjadi perhatian serius saat ini adalah dalam pengolahan bahan baku silikon semikonduktor menjadi bentuk wafer, yang merupakan bahan yang siap dikonversi menjadi bentuk-bentuk piranti seperti IC. Adapun proses yang termasuk menjadi langkah pembuatan wafer silikon yaitu proses produksi silikon polikristalin, pengembangan kristal, serta pemotongan dan pembentukan wafer. Produksi Silikon Polikrista Bahan permulaan untuk produksi silikon umumnya ada 2 macam bahan yang berasal dari bumi, yaitu pasir (silikon dioksida) dan zat karbon yang telah dibersikan (dari arang, batu bara, serpih-serpihan kayu, dan lain-lain). Jika dkedua bahan tersebut bereaksi bersama pada temperatur tinggi dalam tungku elektronik maka silikon dioksida akan terpisah dari oksidanya menjadi silikon saja. Dalam reaksi ini elemen silikon merupakan asap yang terjadi dalam reaksi pada temperatur tersebut. Kemudian dikondensasi sehingga kira-kira memberikan hasil 98% bahan silikon bersih yang dikenal dengan istilah Silikon Tingkat Metalurgi (metalurgical grade silicon).

SiO2 + 2-------> Si + 2CO Dengan hanya berupa sebagian kecil fraksi dari metallurgical grade silicon yang telah dibersihkan maka bahan ini dapat digunakan dalam berbagai macam terapan dalam perakitan piranti-piranti untuk industri semikonduktor. Proses pembersihan Metallurgical grade silicon diselesaikan dengan pengubahan material ini ke dalam Trichlorosilane (SiHCl3), yaitu dengan cara fraksinasi sederhana (atau bisa juga dengan distilasi) sehingga bahan silikon menjadi bahan semikonduktor yang standar. Trichlorosilane kemudian dikurangi dengan H2 supaya sekali lagi memberikan hasil suatu polycrystalline silicon. Reaksi untuk membentuk SiHCl3 adalah sebagai berikut: Si + 3HCI --------> SiH3 + H2 1250o C [hasil reaksi lain +SiCiH4] Fraksinasi terpisah SiHCl3 merupakan hasil utama dari reaksi SiCl3 (silicon tetracloride), doping pengotor klorida (seperti fosfor, boron dan galium) dan klorida logam (seperti besi dan tembaga). Silikon tingkat semikonduktor (yaitu silikon yang kurang lebih terdiri dari 1 bagian per satu milyar impurotas/pengotor) sekarang bisa diproduksi dengan pengurangan temperatur tinggi dari SiHCl3 yang telah bersih. Reaksi kimia ini terjadi dalam suatu kamar yang disebut "decomposer". Reaksi pengurangan yang merupakan reaksi balik dari reaksi di atas adlah sebagai berikut : SiHCl3 + H2 --------> Si + 3HCl 100oC Pengembangan Kristal Ada tiga teknik yang secara komersial digunakan untuk pengembangan kristal silikon, yaitu:

teknik Czochralski teknik Float Zone teknik Bridgman.

PROSES DAN LANGKAH-LANGKAH SECARA GARIS BESAR

Difusi Coat/ pembakaran align(penyejajaran) Develop Dry Etch Wet Etch and Clean

MEMBUAT SILIKON KRISTAL : pelapisan bahan seperti oksida yang tumbuh atau menyimpan ke kristal silikon(wafer silicon). : perelawanan, lapis protektif dan peka terhadap cahaya, menerapkan dan mengobati pada tempatnya. : reticule diposisikan melalui kristal silikon. cahaya ultraviolet bersinar melalui porsi cerah reticule membongkar ke pola melawan peka cahaya. : melawan membangun dan tidak dikehendaki melawan dibasuh jauh. : kering mengukir memindahkan oksida tidak tercakup dengan melawan. : remaining melawan disingkirkan di basah mengukir menyatakan mencontoh oksida lapis. kemudian biskuit wafer dibersihkan. proses diulang sampai 18 kali untuk membuat macam lapisan yang penting bagi setiap bagian untaian.

Spesifikasi Suhu Silicon Suhu Gaya Penghantar(padat) 1.412 W/cm-K Suhu Gaya Penghantar(cair) 4.3 W/cm-K Panas Jenis 0.70 J/g-K Keterbauran Termis. 9 cm**2/s Titik-Lebur 1683 k Titik-Didih 2628 k temperatur kritis 5159 k kepadatan (padat) 2.33 g/cm**3 kepadatan (cair) 2.53 g/cm**3 tekanan asap 1050c 1e-7 torr 1250c 1e-5 torr kapasitas panas dalam molar 20.00 j/mol-k PENUMBUHAN ATAU PEMBUATAN KRISTAL SILIKON proses besar pembentukan kristal silikon yang sempurna. kristal tumbuh dari biji kristal menjadi kristal sempurna. silikon yang disediakan di bentuk bubuk berisi butir kecil, kemudian dilarutkan di tempat pencarian logam. biji dibenamkan dengan hati-hati ke tempat pencarian logam setelah itu larutkan silikon ke dalamnya, kemudian tarik mundur secara perlahan.

Langkah pertama:memperoleh pasir pasir yang digunakan untuk membuat kristal silikon harus sangat bersih. untuk alasan ini tidak hanya beberapa pasir pantai yang digunakan untuk pembuatan kristal silikon. Bahkan kebanyakan menggunakan pasir untuk pembuatan kristal silikon harus mengapalkan dari pantai pantai di australia. Langkah kedua:mempersiapkan dan melarutkan larutan silikon pasir (SiO2) mengambil dan memasuki tempat pencarian logam dan pemanasan kirakira sampai 1600O C (sedikit di atas nya titik-lebur). melarutkan pasir akan menjadi sumber silikon yang akan menjadi kristal. Langkah ketiga:membuat batang logam(kristal silikon) kristal biji silikon murni sekarang ditempatkan untuk melarutkan pasir. kristal ini akan jadi dan tertarik keluar secara perlahan karena adanya perputaran dalam proses pembuatannya. teknik dominan dikenal sebagai czochralski (cz metode. hasil silender silikon murni yang disebut batang logam. sebagai deskripsi atau yang lain di czochralski metode tersedia langkah ini berbuat menyediakan permukaan bersih baik untuk nanti memproses. jika lapis silikon tumbuh ke puncak kristal silikon menggunakan metode kimia kemudian lapis itu dari banyak lebih baik kualitas kemudian agak rusak atau lapis kotor silikon di kristal silikon. epitaxial lapis dimana sebenarnya memproses akan [jadi] berbuat. diameter batang logam silikon bertekad dengan variabel suhu sebaik tingkat di mana batang logam menarik mundur. bila batang logam benar panjang, ini disingkirkan, kemudian tanah ke seragam permukaan eksternal dan diameter. setiap kristal silikon diberikan salah satu derajat atau datar tepi yang akan digunakan kemudian (dalam) mengorientasikan kristal silikon ke posisi eksak untuk nanti prosedur. di dua ini sosok kamu dapat lihat derajat (di atas) dan sepatu tumit rata. sepatu tumit rata di gambar ini dilebihkan untuk kejernihan. Maka jadilah kristal silikon. Pengembangan Kristal Ada tiga teknik yang secara komersial digunakan untuk pengembangan kristal silikon, yaitu teknik Czochralski, teknik Float Zone dan teknik Bridgman. Kebanyakan teknik solidifikasi kristal tunggal diturunkan dari metode Bridgman dn czochralski. Pada metode Bridgman, sampel logam murni ditempatkan dalam cetakan vertical terbuat dari grafit licin, tirus hingga membentuk titik ujung. Cetakan perlahan-lahan diturunkan ke dalam dapur tabung dengan zona lelehan sempit, kristal mulai tumbuh dari titik ujung cetakan. Pada metode czochralski, yang

sering disebut penarikan kristal, kristal benih ditarik perlahan-lahan dari permukaan logam cair, sehingga lelehan bersolidifikasi dengan orientasi yang sama dengan benih. Rotasi kristal selama penarikan menghasilkan kristal yang bulat. Teknik ini dimanfaatkan untuk pembuatan in vacuo kristal Sid an Ge. Kristal dapat juga dibuat dengan teknik zona ambang (floating zone). Batang polikristal murni dijepit pada ujung atas dan bawah dengan jepitan yang didinginkan oleh air dan diputar daam gas mulia atau vakum. Daerah lelehan kecil, yang dihasilkan oleh kumparan frekuensi radio yang didinginkan dengan air atau yang dihasilkan oleh penembakan electron yang berasal dari filament sirkular, dilewatkan sepanjang sampel. Kemurnian yang tinggi dpat dihasilkan karena specimen tidak berhubungan dengan sumber kontaminasi dan juga karena ada aksi pemurnian zona.