PROSES FABRIKASI IC

Struktur IC adalah sangat kompleks baik dari sisi topografi permukaan maupun komposisi internalnya. Masing-masing elemen pada suatu piranti mempunyai arsitektur tiga-dimensi yang harus dapat diproduksi secara sama untuk setiap rangkaian. Masing-masing komponen merupakan struktur yang 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 persis dan diperlukan desain rangkaian yang cermat.

Pada saat ini, sebuah IC dapat berisi jutaan komponen. Komponen-komponen tersebut sedemikian kecilnya sehingga keseluruhan rangkaian hanya menempati luas area kurang dari 1 cm2. Wafer kristal silikon sebagai bahan awal, berdiameter sekitar 10 cm sampai 30 cm sehingga pada permukaan wafer ini dapat dibuat puluhan sampai ratusan rangkaian lengkap.

Untuk produksi massal bahkan ratusan wafer dapat sekaligus digunakan dalam suatu proses pabrikasi secara bersamaan. Tentu saja ini sangat menguntungkan dari sisi biaya dan tenaga yang digunakan. Namun demikian sebelum sampai pada tingkat produksi massal, serangkaian proses pengujian berbagai langkah produksi harus dilakukan dengan cermat.

Secara garis besar, proses pembuatan silikon kristal wafer dapat dijelaskan dengan gambar berikut ini:

Pada awalnya, silikon kristal wafer diproduksi sendiri oleh perusahaan pembuat IC sampai dengan pembuatan circuit di atasnya. Tetapi saat ini hampir semua perusahaan pembuat IC membeli silikon kristal wafer dari pihak ketiga (supplier).

Saat ini pabrik atau lab pembuat IC telah banyak berkembang, diantaranya MOSIS yang berada di USA, TMC yang berada di Taiwan, TIMA berada di Perancis, NEC di Jepang, Samsung di Korea, MIMOS ada di Malaysia, dan masih banyak yang lainnya.

Umumnya perusahaan-perusahaan tersebut mengawali proses dari Wafer Fabrication, yaitu proses pembuatan circuit pada silikon kristal wafer yang masih utuh.

Wafer Fabrication

a) Cleaning

Silikon wafer harus senantiasa bersih (tidak terkontaminasi partikel organik maupun logam) dalam setiap tahapan proses Wafer Fabrication. Adapun yang paling banyak digunakan adalah metode RCA Clean.

b) Oxidation

Salah satu alasan utama mengapa silikon paling banyak dipilih sebagai bahan semi-konduktor adalah karena silikon menawarkan berbagai kemudahan, antara lain kemudahan untuk membentuk lapisan insulator berkualitas tinggi di atas permukaannya melalui proses oksidasi.

Yaitu terjadinya reaksi kimia antara silikon dengan oksigen atau uap air pada temperatur antara 1000oC - 1200oC sehingga membentuk lapisan film Silicon Dioxide (SiO2) pada permukaan wafer. Jurnal Teknologi IC | DENI NURMAN

SiO2 bersifat stabil pada temperatur tinggi dan merupakan salah satu bahan insulator terbaik.

c) Photolithography

Photolithography merupakan proses utama pada Wafer Fabrication, dimana pola mikroskopik yang telah didesain dipindahkan dari masker ke permukaan wafer dalam bentuk rangkaian nyata.

Diawali dengan memberikan lapisan photoresist (cairan kimia yang bersifat photosensitive) pada permukaan wafer.