Fabrikasi IC Dengan Teknologi Bipolar #06

Struktur IC Transistor Bipolar

Penampang tegak sebuah transistor bipolar dalam bentuk IC dengan skala tepat

.

Urutan proses fabrikasi IC transistor bipolar seperti yang terlihat pada gambar-gambar di bawah ini. Dengan membuat perancangan pola yang akurat, maka pembuatan komponen IC dapat dibuat sekaligus di atas permukaan wafer.

(a) Suatu lapisan tipis silikon dioksida dibuat di atas permukaan silikon jenis-p dengan jalan mengenakan wafer itu pada oksigen atau uap air dalam tungku listrik. Dengan memakai masker yang pertama, ditentukan daerah yang dinamakan subcollector n+ atau buried layer (lapisan terpendam), yang bertahanan rendah yang menghubungkan daerah base-collector aktif (terletak di tengah-tengah komponen bila sudah jadi) dengan daerah kontak collector di permukaan atas. Dengan difusi termal atau dengan implantasi ion terbentuk buried layer jenis-n yang heavily doping.

(b) Lapisan pelindung silikon dioksida dibuang, seluruh permukaan wafer silikon menjadi terbuka. Dengan proses chemical vapor deposition (CVD) bersuhu tinggi kemudian terbentuk lapisan epitaksial, suatu lapisan silikon jenis-n kristal tunggal setebal 2 sampai 5 mikro m di atas seluruh permukaan wafer. Selama pembuatan lapisan epitaksial, bahan doping jenis-n yang sebelumnya digunakan pada pembuatan buried layer didifusikan ke seluruh permukaan. Penampang wafer pada tahap ini seperti terlihat gambar di atas.

(c) Sekarang terbentuk lapisan silikon dioksida baru. Penggunaan masker kedua untuk menentukan batas-batas yang mengelilingi seluruh daerah silikon jenis-n yang akan menjadi collector transistor yang terisolasi secara elektrik. Kemudian proses difusi jenis-p dilakukan ke dalam daerah perbatasan dilanjukan sampai lapisan epitaksial tertembus seperti terlihat pada gambar di atas. Jadi, daerah (island) silikon jenis-n dikelilingi silikon jenis-p pada sisi-sisinya. Dengan jalan memasang tegangan sedemikian rupa sehingga pn junction menjadi reverse bias maka terjadi isolasi secara elektrik. Di atas daerah-daerah terisolasi ini kemudian ditumbuhkan lapisan oksida termal baru.

(d) Masker ketiga digunakan untuk menentukan daerah base dari transistor npn. Pola untuk resistor dibuat bersamaan di dalam daerah jenis-p terisolasi yang terpisah. Kemudian boron didifusikan atau diimplantasikan untuk membentukan base atau resistor. Bahan colector (jenis-n) mengalami konversi sampai menjadi jenis-p, yaitu ketika kerapatan impuriti melampaui impuriti jenis-n, suatu keadaan yang disebut overcompensation. Struktur sesudah ini seperti terlihat pada gambar di atas.

(e) Masker keempat digunakan untuk menentukan emitter dari transistor npn dan daerah jenis-n sebagai kontak bertahanan rendah untuk collector. Disini terjadi lagi konversi bahan base jepis-p menjadi jenis-n yang memerlukan proses overcompensation. Tidak hanya itu, setiap lapisan yang mengalami difusi secara berurutan harus diberi doping yang lebih banyak dibandingkan dengan lapisan yang mengalami overcompensation.

(f) Masker kelima digunakan untuk menentukan daerah-daerah yang akan ditempati kontak-kontak collector, base, dan emitter, seperti yang terlihat pada gambar di atas. Kemudian pada seluruh permukaannya dilapisi dengan aluminium tipis melalui proses evaporasi. Sesudah itu dilakukan proses etching (pengikisan) menggunakan masker keenam untuk membentuk pola interkoneksi yang diinginkan.

Selanjutnya, di atas seluruh permukaan dibuat suatu lapisan pelindung (sering disebut scratch protection atau cukup disebut scratch).

Masker terakhir digunakan untuk membuang lapisan pelindung yang terletak pada pad, tempat kontak dibuat. IC itu kemudian akan dtest dengan menggunakan probe yang berbentuk seperti jarum pada contact pad. Unit-unit yang rusak diberi tanda titik dengan tinta, dan kemudian wafer itu dipotong-potong menjadi chip-chip. Chip-chip yang baik lalu dibuatkan package (kemasan) dan dilanjutkan dengan dilakukan final test.

Urutan proses yang dibahas di atas merupakan fabrikasi yang paling sederhana yang dapat menghasilkan IC traansistor bipolar dengan kinerja tinggi. Proses fabrikasi yang lebih rumit menggunakan lebih banyak masker untuk memperoleh kinerja yang lebih unggul, kerapatan yang lebih besar, dan lain-lain. Dengan menggunakan ion implanter, tempat dan konsentrasi atom impuriti dapat dikendalikan lebih ketat. Kerapatan IC masih mungkin diperbaiki menjadi lebih memadai bila daerah isolasi jenis-p diganti dengan silikon dioksida (SiO₂), dengan menggunakan proses oksidasi lokal yang selektip. Proses IC bipolar sering dilakukan penambahan dengan jalan membuat lapisan metalisasi interkoneksi yang kedua. (bersambung)

Lanjutkan ke Fabrikasi DTL Inverter Dalam Bentuk IC Monolitik


back

HOME