PERTEMUAN 1 & 2 · Silikon elemen yang mudah didapat –contohnya adalah bahan utama pasir dan kuarsa. Letak unsur Silikon dalam Tabel Periodik adalah berada disebelah aluminum, dibawah

PERTEMUAN 1 & 2

Atom & Struktur Molekul

Struktur Suatu Atom

Teori Atom Carl H. Snyder Ambil segenggam paper clip dengan ukuran & warna yang sama :

1. Bagi kedalam tumpukan yang sama. 2. Bagi kembali tumpukan yang lebih kecil kedalam 2 tumpukan yang sama. 3. Ulangi langkah 1 & 2 sampai ke suatu tumpukan yang hanya terdiri dari sebuah paper clip. Paper clip tersebut masih memiliki fungsi sebagai penjepit kertas yaitu menjepit kertas agar tidak berantakan. 4. Sekarang ambil gunting potong sebuh paper clip tersebut menjadi dua bagian. Pertanyaan : Dapatkah setengah paper clip tersebut memiliki fungsi yang sama dengan sebuah paper clip?

Jika kita lakukan hal yang sama dengan elemen apa saja, maka kita akan mencapai suatu kondisi dimana bagian suatu benda tidak dapat dibagi lagi tetapi masih memiliki sifat yang sama seperti sebuah paper clip tadi. Bagian yang tidak dapat dibagi lagi inilah yang disebut Atom.

Teori Atom John DaltonSetiap Elemen terbentuk dari Atom-atom – Tumpukan paper clip. Semua atom-atom dari suatu elemen memilki sifat yang sama – Semua paper clip dalam tumpukan memiliki ukuran dan warna yang sama. Atoms dari elemen yang berbeda adalah berbeda(ukuran dan ciri-ciri) – seperti perbedaan ukuran dan warna paper clip. Atoms dari elemen yang berbeda dapat dikombinasikan untuk membentuk campuran – Kita dapat menghubungkan ukuran dan warna yang berbada dari paper clip untuk membentuk struktur baru. Dalam reaksi kimia, atom tidak dapat dibuat, di musnahkan, atau dirubah – tidak ada paper clip baru yang muncul, tidak ada paper clip yang hilang dan tidak ada paper clip yang berubah dari satu ukuran/warna ke ukuran/warna lainnya. Dalam berbagai campuran, nomor dan jenis dari atom tetap sama – Jumlah total dan type paper clip pada saat mulai dan akhir adalah sama.

PITA ENERGIHukum dasar yang menjelaskan hubungan antara elektron dengan

kulit orbit : elektron bergerak dalam kulit orbit. Elektron tidak dapat

mengelilingi inti atom dalam ruangan yang ada antara dua buah kulit orbit.

setiap kulit orbit berhubungan dengan sebuah range energi khusus,elektron-elektron yang bergerak dalam suatu kulit orbit akan memilki sejumlah energi yang sama.Catatan : level energi dalam kulit akan meningkat ketika makin jauh dari inti atom. Hal ini dapat disimpulkan maka elektron valensi selalu memilki level energi yang tertinggi dalam setiap atom.

elektron untuk berpindah dari suatu kulit ke kulit yang lain menyerap energi untuk menyesuaikan level energi antara level energi kulit awal dengan level energi kulit yang dituju.

Jika suatu atom menyerap cukup energi untuk berpindah dari suatu kulit yang satu kekulit yang lain, sebenarnya elektron ini kembali melepaskan energi yang diserapnya dan mengembalikannya ke kulit energi yang rendah

Celah & level energi SilikonPita Konduksi

Celah Energi

Pita Valensi

e1

e2

e3=0.7eV

e4=1.8eV

Pita energi untuk Konduktor, semi konduktor, dan Isolator

PERTEMUAN 3 & 4

Gejala Transport dalam Semikonduktor

Bahan Semikonduktor Silikon elemen yang mudah didapat – contohnya adalah bahan utama pasir dan kuarsa. Letak unsur Silikon dalam Tabel Periodik adalah berada disebelah aluminum, dibawah Karbon dan diatas germanium. Karbon, silikon and germanium juga memilki ciri khusus dalam struktur elektronnya – setiap unsur memilki 4 elektron terluar dalam orbitnya. Ini menyebabkan unsur-unsur tersebut dalam membentuk kristal yang baik. Keempat elektron tersebut membentuk ikatan Kovalen yang sempurna dengan atom-atom tetangga. Bentuk Kristal dari Karbon adalah BERLIAN. IBentuk Kristal silikon berwarna perak dan kemilau seperti logam. Logam merupakan konduktor listrik yang baik karena logam memiliki elektron-elektron bebas yang dapat bergerak mudah antar atom. Dampak Ikatan kovalen pada bahan semikonduktor menyebabkan Semikonduktor lebih menyerupai ISOLATOR.

Tabel Periodik Semikonduktor

Ikatan Kovalen Pada Silikon

In a silicon lattice, all silicon atoms bond perfectly to four neighbors, leaving no free electrons to conduct electric current. This makes a silicon crystal an insulator rather than a conductor.

DOPING pada Semikonduktor

There are two types of impurities: N-type - In N-type doping, phosphorus or arsenic is added to

the silicon in small quantities. Phosphorus and arsenic each have five outer electrons, so they're out of place when they get into the silicon lattice. The fifth electron has nothing to bond to, so it's free to move around. It takes only a very small quantity of the impurity to create enough free electrons to allow an electric current to flow through the silicon. N-type silicon is a good conductor. Electrons have a negative charge, hence the name N-type.

P-type - In P-type doping, boron or gallium is the dopant. Boron and gallium each have only three outer electrons. When mixed into the silicon lattice, they form "holes" in the lattice where a silicon electron has nothing to bond to. The absence of an electron creates the effect of a positive charge, hence the name P-type. Holes can conduct current. A hole happily accepts an electron from a neighbor, moving the hole over a space. P-type silicon is a good conductor.

PERTEMUAN 5 & 6

Diode Semikonduktor

Pengenalan Diode

Diode merupakan peranti semikonduktor yang dasar.Diode memiliki banyak tipe dan tiap tipe memiliki fungsi dan karakteristik masing-masing.

Kata Diode berasal dari Di (Dua) & Ode (Elektrode), jadi Diode adalah komponen yang memiliki dua terminal atau dua electrode yang berfungsi sebagai penghantar arus listrik dalam satu arah. Dengan kata lain diode bekerja sebagai Konduktor bila beda potensial listrik yang diberikan dalam arah tertentu (Bias Forward) tetapi diode akan bertindak sebagai Isolator bila beda potensial listrik diberikan dalam arah yang berlawanan (Bias Reverse) Tipe dasar dari diode adalah diode sambungan PN.

CONT.

Pada awalnya diode-diode berupa peranti-peranti tabung hampa dengan filamen panas (disebut Katode) yang memancarkan elektron-elektron bebas, dan suatu pelat positif (disebut Anode) yang mengumpulkan elektron-elektron tersebut.

Diode Modern adalah peranti semikonduktor dengan bahan tipe n yang menyediakan elektron-elektron bebas dan bahan tipe p yang mengumpulkannya.

Simbol Diode

Awal Diode

Kurva Karakteristik Diode

LAPISAN PENGOSONGAN

Bias Forward pada Diode

Bias Reverse pada Diode

Light Emiting Diode (LED)

Keuntungan Penggunaan Led

Konsumsi Daya Yang rendah

Reabilitas & Durabilitas Yang tinggi

Efisiensi Energi

Panas Yang ditimbulkan kecil

Kerugian : Biaya Pembuatan Led yang relatif mahal.

PN JUNCTION

Berhubungan dengan karakteristik dan sistematis simbol diode maka dapat diambil kesimpulan bahwa dioda akan berfungsi sebagai konduktor apabila dua syarat ini terpenuhi :1. Katode mendapat tegangan yang lebih negatif dari anode.2. Beda potensial antara anoda dan katoda melebihi potensial barier kira-kira 0.3 V untuk diode germanium dan 0.7 V untuk dioda silikon.

MODEL DIODE

Ada tiga model diode. Model adalah representasi dari suatu komponen atau rangkaian yang memiliki satu atau lebih Sifat atau karakteristik.

1. Model Diode Ideal

2. Model Diode Praktek

3. Model Diode Lengkap

MODEL DIODE IDEAL

Model diode ideal menggambarkan diode sebagai saklar sederhana yang dapat tertutup ( Conducting ) ketika dibias forward maupun tertutup ( nonconducting ) ketika dibias reverse. Model ini hanya digunakan untuk menentukan tahap awal troubleshooting (proses mencari kesalahan dalam perangkat elektronik).

Kondisi Karakteristik

OPEN *Infinite Resistansi Shg Arus nol

*Tegangan penuh pada kaki dioda

CLOSED *Resistansi nol Shg Arus Max

*Tegangan nol pada kaki dioda

CONT.

Berdasarkan karakteristik sebuah saklar, maka dapat diperoleh pernyataan2x untuk diode ideal :

1. Ketika dibias reverse ( Open Switch ) Diode memilki resistansi tak terbatas ( maksimum )

Diode tidak dialiri arus

Sumber Tegangan akan jatuh semua pada terminal diode

2.Ketika dibias forward ( Closed Switch ) Diode memilki resistansi nol ( minimum )

Diode dialiri arus

Tidak ada Sumber Tegangan jatuh pada terminal diode

MODEL DIODE PRAKTEK

Dalam model diode ideal banyak karakteristrik-karakteristik diode yang diabaikan. Contohnya : Tegangan maju. Tegangan maju biasanya diperhatikan dalam analisis matematika dari rangkaian diode. Pada aplikasi rangkaian yang digunakan diasumsikan dioda yang dipergunakan dioda silikon kalau ingin mengganti dengan dioda germaniun maka tegangan maju tinggal diubah dari 0.7V menjadi 0.3V

MODEL DIODE LENGKAP

Model dioda lengkap merupakan model yang paling akurat menggambarkan karakteristik-karakteristik operasional diode. 2 faktor yang menyebabkan model ini menjadi semakin akurat adalah Resistansi Bulk.

Kurva Karakteristik Untuk masing-masing Model Diode

IF

VF

IR

VR

IF

VF

IR

VRVK=0.7V

IF

VF

IR

VRVK=0.7V

RB= ΔV / ΔI

Model DiodeIDEAL

Model DiodePRAKTEK

Model DiodeLENGKAP

PERTEMUAN 7 & 8

Transistor

Transistor VS Diode

A transistor is created by using three layers rather than the two layers used in a diode. You can create either an NPN or a PNP sandwich. A transistor can act as a switch or an amplifier.

A transistor looks like two diodes back-to-back. You'd imagine that no current could flow through a transistor because back-to-back diodes would block current both ways. And this is true. However, when you apply a small current to the center layer of the sandwich, a much larger current can flow through the sandwich as a whole. This gives a transistor its switching behavior. A small current can turn a larger current on and off.

PERTEMUAN 9 & 10

Teknologi Pembuatan Semikonduktor

PERTEMUAN 11

Rangkaian Terpadu ( IC )

IC ( Integrated Circuit )

A silicon chip is a piece of silicon that can hold thousands of transistors. With transistors acting as switches, you can create Boolean gates, and with Boolean gates you can create microprocessor chips.

The natural progression from silicon to doped silicon to transistors to chips is what has made microprocessors and other electronic devices so inexpensive and ubiquitous in today's society. The fundamental principles are surprisingly simple. The miracle is the constant refinement of those principles to the point where, today, tens of millions of transistors can be inexpensively formed onto a single chip.

SEJARAH PERKEMBANGAN PIRANTI ELEKTRONIKA

Era perkembangan piranti elektronika :

1. Era tabung hampa (vacuum tube) awal

abad 20

2. Era transistor mulai tahun 1948

3. Era rangkaian terintegrasi (IC) mulai

tahun 1960

Era IC

1958 Kilby konsep monolitik ide menggunakan Germanium atau Silikon untuk seluruh rangkaian

1959 Kilby membuat oscillator dan multivibrator dari Germanium dengan konsep monolitik awal kelahiran IC

1959 Noyce dan Moore mengembangkan konsep monolitik dengan metode lithography

1959 Hoerni dan Fairchild konsep monolitik dengan metode planar atau difusi

1961 produksi masal IC 1964 High component density IC (chip) silikon

wafer berukuran 3 x 5 x 0.3 mm

Perkembangan teknologi IC

Teknologi Nama Jumlah

Komponen

Tahun

SSI Small Scale Integrated <100 Awal 1960

MSI Medium Scale Integrated

100-1000 Awal 1960

LSI Large Scale Integrated 1000-10000 Awal 1970

VLSI Very Large Scale Integrated

10000-10000 Akhir 1970

ULSI Ultra Large Scale Integrated

100000> Awal 1980

Teknologi Rangkaian Logika Digital

Teknologi Komponen Diskrit (tahun 50-an –awal 60-an)

bipolar

TRL DTL

Teknologi IC (tahun awal 60-an - sekarang)

bipolar MOS

RTL TTL I2L ECL PMOS NMOS CMOS

biCMOS

Teknologi Rangkaian Logika Digital (cont’d)

Teknologi Bipolar

TRL (Transistor Resistor Logic)

Jumlah resistor dimaksimalkan (resistor devais termurah)

DTL (Dioda Transistor Logic)

Kinerja ditingkatkan dgn mengganti kebanyakan resistor dgn dioda semikonduktor

RTL (Resistor Transistor Logic)

Teknologi mikroelektornika pertama

Menggunakan banyak transistor dan hanya sedikit resistor

TTL (Transistor Transistor Logic)

transistors berjumlah banyak dan terkait langsung satu sama lain; Sampai

sekarang tetap menjadi teknologi bipolar paling populer

I2L (Integrated-injection logic)

technology mereduksi kerapatan packing dari devais bipolar devices ke suatu ukuran mendekati ukurana devais MOS melalui “compressing” suatu rangkaian

logika yang terdiri dari dua transistor menjadi suatu satuan tunggal (a single unit).

Teknologi Rangkaian Logika Digital (cont’d)

ECL (emmitter-coupled logic)

Devais dikembangkan u/ aplikasi-2 yg membutuhkan kecepatan yang sangat tinggi (extremely high speed).

Mengkonsumi lebih banyak energi/power,

digunakan secara ekslusif pada komputer-2 Cray

Teknologi MOS (Metal Oxide Semiconductor) Menawarkan reduksi dalam hal persyaratan ruang yang besar dan konsumsi

daya/energi yang tinggi dari devais-2 bipolar.

Rangkaian elektronik MOS pertama devais MOS p-channel (PMOS) karena

paling mudah dibuat.

Tek. MOS lebih maju, devais MOS n-channel (NMOS) menggantikan devais PMOS karena teknologinya menawarkan kinerja kec. yg lebih tinggi u/ kerapatan, kompleksitas dan biaya yg sama.

Kebutuhan akan konsumsi daya yg lebih rendah pengembangan devais-2

complementary MOS (CMOS) devices yg lebih besar tapi konsumsi dayanya lebih efisien

Teknologi Rangkaian Logika Digital (cont’d)

Meskipun keuntungan kerapatan dan efisiensi daya dari teknologi MOS,namun teknologi high-speed bipolar masih tetap dikembangakn teknologibiCMOS : kombinasi keuntungan kecepatan dari tek. Bipolar modern dgnkeuntungan ruang dan daya dari tek. MOS. (Oldham, 1991).

Rangkaian Terintegrasi (IC) Monolitik

Definisi Rangkaian Terintegrasi (IC):

Realisasi secara fisik dari elemen-elemen rangkaian yang secara terpisah tetapi merupakan kesatuan yang berada di atas atau di dalam sebuah badan yang kontinyu ( a continuous body) untuk membentuk satu rangkaian

Misalkan, dalam sebuah potongan kristal tunggal Si, diatasnya terbentuk rangkaian yang memiliki fungsi tertentu dengan,

transistor, dioda, kapasitor, dll, disebut rangkaian terintegrasi (IC)

Karakteristik IC:1. Ukuran kecil

2. Harganya murah

3. Keandalan tinggi

4. Tepat untuk mempertinggi kinerja (performance)

Rangkaian Terintegrasi (IC) Monolitik (cont’d)Perbedaan IC menurut:

1. Struktur

2. Fungsi

3. Tingkat integrasi

Pembagian menurut struktur: Semikonduktor IC Bipolar, MOS

IC lapisan (monolitik)

IC hybrid lapisan tipis dan lapisan tebal

Pembagian menurut Fungsi: IC Digital DTL (dioda-transistor logic), TTL (transistor-transistor logic), CML

(cuurent mode logic), dll

IC Linier (analog) Penguat bidang lebar, Penguat operasional (Op-Amp),dll.

Pembagian menurut tingkat integrasi: IC SSI (Small Scale Integration) mengandung < 24 gate

IC MSI (medium Scale Integration) mengandung 24 –100 gate

IC LSI (large Scale Integration) mengandung > 100 gate

IC VLSI (Very Large Scale Integration)

IC ULSI (Ultra Large Scale Integration) dst

Rangkaian Terintegrasi (IC) Monolitik (cont’d)

Definisi Monolitik:

Mono: tunggal; lithos: batu batu tunggal

Pada IC monolitik sejumlah komponen aktif (mis transistor)

dan komponen pasif (mis. resistor, kapasitor, dll) berada dalam sekerat Silicon (Si) atau biasa disebut CHIP, DIE, atau PELLET

Dalam fabrikasi:

Basis-basis dan emitor-emitor dari transistor-2 dan komponen-2 lain dibentuk bersamaan

• Dalam hal transistor planartunggal : sejumlah transistor mem- punyai “common collector” (kolletor yg bersama-sama) dibentuk pada keping (wafer), kemudian dipotong-potong menjadi satu persatu

• Dalam hal IC monolitik: isolasi dan interkoneksi setelah dibentuk kemudian dipotong-potong dari wafer itu

Rangkaian Terintegrasi (IC) Monolitik (cont’d)

Catatan:

IC Hybrid: komponen-2 (spt transistor) dibuat diatas substrat keramik yg terhubung satu sama lain membentuk rangkaian dgn jalur kawat logam dsb.

IC monolitik

sangat baik u/ rangkain yg memiliki fungsi yg sama

Interkoneksi dilakukan hanya dgn 1 atau proses harganya lebih

murah dan reabilitasnya lebih tinggi, ketimbang IC-hybrid

PERTEMUAN 12

Teknik - Teknik Fabrikasi

Teknik Fabrikasi

Tiga metode fundamental U/ membentuk IC-monolitik (misL Transistor)

Metode-2 digunakan u/ membentuk sebuah struktur empat lapisan dan mengisolasi transistor satu sama lain

Perbedaan pembentuk daerah isolasi karena distribusi ketidakmurnian akibatnya perbedaan karakteristik transistor-2

1. Metode Difusi Epitaksi: Lapisan epitaksi tipe-n diatas substrat Si tipe-p

Didifusikan ketidak-murnian tipe-p secara selektif diatasnya hingga menembus mencapai substrat maka terbentuk daerah tiep-n terisolasi menjadi daerah kolektor transistor

2. Metode kolektor yg didifusikan: Sebuah daerah isolasi tipe-n (yg menjadi kolektor transistor)

didifusikan secara selektif ke dalam subtrat tipe-p

3. Metode difusi tripel: U/ membentuk daerah isolasi tipe-p diatas substrat tipe-n (sebuah

daerah isolasi yang menjadi kolektor transistor), ketidak murnian tipe-p didifusikan dua arah dari permukaan secara selektif, dan dari sisi lain, dgn intensif sehingga kedua daerah yg didifusi slaing bertemu

Teknik Fabrikasi (cont’d)Catatan: Metode difusi eptikasi banyak digunakan, karena banyak

keuntungannya: Tebal keping wafer tidak dibatasi Pembentukan laipsan epitaksi tidak tergantung pada subtrat-p Jumlah bahan yg di-dop-kan bebas Akibatnya: kapasitansi antara kolektor dan subtrat dapat tidak bergantung

pada konsentrasi daerah kolektor

Metode kolektor didifusi Konsentrasi ketidak murnian daerah kollektor menurun dibagian yg jauh

dari persambungan basis-kollektor menyebabkan kerusakan yaitu ada daerah deplesi yg meluas ke daerah basis

Selain itu, karena kosnetrasi ketidak munian pada daerah persmabungan basis-kollektor adalah tinggi maka tegangan breakdown rendah

Dalam hal ini, kapasitansi antara basis dan kolektor dintentukan oleh daerah kolektor dimana konsentrasi donornya tinggi

Metode difusi tripel Karena daerah kolektor didop secara uniform, tidak masalha dgn

kapasitansi Tapi difusi termal subtrat memakan waktu yg lama difusi jangakaunnya

terbatas Akbitanya: Wafer tidak dapat dipertembal tanpa batas

Diagram alir pembentukan IC transistor Rio)

Epiktasi Si Pembersihan lapisanepitaksi

Difusi dari lapisanterpedam

Oksidasi danEtsa foto

Difusi isolasi

Oksidasi danEtsa foto

Difusi basisOksidasi dan

Etsa foto

Difusi emiterOksidasi dan

Etsa fotoPembentukan

Lapisan u/ interkoneksi Al

Difusi emas

Etsa foto

skrab Bonding butiran

Bonding terminal

penutupan IC Komplit

Masa Depan Desain Devais Elektronik

Teknologi Informasi masuk kehidupan sehari-hari masyarakat (dr Ponsel digital, ATM, sampai PC) Dua alasan sederhana:

1. Cost IT yg canggih bertambah murah dan turunnya cukup cepat

2. Kapabilitasnya meningkat cepat “equally”

TI membekali kita dengan penguasaan inovasi teknologikal, memungkinkan kita menghadapi tantangan-2 baru (misal

Panas global atau deplesi ozon) Memungkinkan kita mengatasi masalah-2 kompleks

tentang alam kita yang senantiasa meningkat (misal bagaimana dan kapan alam itu terjadi)

Mengapa TI maju dengan cepat ?

Beberapa dekade yang lalu: Stratetgi yang berhasil peminiaturan ribuan atau jutaan devais elektronik memberikan “intelegensia” pada teknologi

Masa Depan Desain Devais Elektronik (cont’d)

DOWN-SCALING dari elektronik Menghasilkan lebih cepat devais-2

Memungkinkan banyak devais terintegrasi dalam setiap Chip SK (meningkatkan fungsionalitas duakali lipat)

Sayang, semakin kecil devais, down-scaling berikutnya menjadi lebih sulit tentunya menjadi tantangan

U/ menyelaraskan kemajuan TI, para teknolog berpaling ke Simulasi Berbasis komputer (computer-based simulation) dari fabrikasi dan operasi devais elektronik dan IC (Secara kolektif disebut TCAD (Technology computer aided design) ) untuk menentukan bagaimana kelanjutan Down-Scaling

Sejarah TCAD .. – 1980:

simulasi numerik bukan sesuatu bagian yang fundamental dalam pengembangan devais elektronik (meskipun telah digunakan dalam penelitian devais)

Melainkan, u/ mendesain devais generasi berikut, tahap-2 fabrikasi dan struktur devais generasi saat itu dimodifikasi berdasarkan suatu “set dari hukum skala yang sederhana” ( simple scaling laws)

Pengenalan Fabrikasi IC

Tujuan

• Menentukan dan menjelaskan pentingnya yield

• Menggambarkan struktur dasar sebuah cleanroom.

• Menjelaskan pentingnya protokol cleanroom

• Membuat list 4 dasar operasi pemrosesan IC

• Menamakan sekurang2nya 6 proses utama di

fabrikasi IC

• Menjelaskan tujuan packaging pada chip

• Menggambarkan standar wire bonding dan proses

bonding and flip-chip bump

Aliran Proses pada Wafer

Materials

Design

Masks

IC Fab

Test

Packaging

Final Test

Thermal

Processes

Photo-

lithography

Etch

PR stripImplant

PR strip

Metallization CMPDielectric

deposition

Wafers

Biaya Fabrikasi

• Biaya fabrikasi sangat tinggi, > $1B for 8”

fab

• Clean room

• Equipment, biasanya > $1M per tool

• Materials, high purity, ultra high purity

• Facilities

• People, training dan pay

Wafer Yield

total

good

WWafers

WafersY

Die Yield

total

good

DDies

DiesY

Packaging Yield

total

good

CChips

ChipsY

Yield Keseluruhan

YT = YWYDYC

Yield keseluruhan menentukan apakah

fabrikasi dapat menguntungkan atau

merugikan

Bagaimana Kerugian dalam

Fabrikasi Terjadi?• Biaya:

– Wafer (8”): ~$150/wafer*

– Proses: ~$1200 ($2/wafer/step, 600 langkah)

– Packing: ~$5/chip

• Penjualan:

– ~200 chips/wafer

– ~$50/chip (low-end microprocessor in 2000)

*Biaya wafer, chips per wafer dan harga variasi chip dan angka disini dipilih secara

random berdasarkan informasi umum.

Bagaimana Kerugian dalam

Fabrikasi Terjadi?• 100% yield: 150+1200+1000 = $2350/wafer

• 50% yield: 150+1200+500 = $1850/wafer

• 0% yield: 150+1200 = $1350/wafer

• 100% yield: 20050 = $10,000/wafer

• 50% yield: 10050 = $5,000/wafer

• 0% yield: 050 = $0.00/wafer

• 100% yield: 10000 - 2350 = $7650/wafer

• 50% yield : 5000 - 1850 = $3150/wafer

• 0% yield : 0 - 1350 = - $1350/wafer

Cost:

Sale:

Profit

Margin:

Pertanyaan

• Jika Yield setiap langkah proses adalah

99%, Berapakah yield proses keseluruhan

setelah 600 langkah proses?

Jawaban

• Sama dengan 99% x 600 times

• 0.99600 = 0.0024 = 0.24%

• Hampir tidak ada Yield

Hasil Fabrikasi (throughput)

• Jumlah wafer yang dapat diproses

– Fab: wafers/month (idealnya 10,000)

– Tool: wafers/hour (idealnya 60)

• Jika yieldnya Tinggi maka hasil

fabrikasinya juga tinggi

Kerusakan dan Yield

nDAY

)1(

1

Yield dan Ukuran Die

Y = 28/32 = 87.5% Y = 2/6 = 33.3%

Killer Defects

Ilustrasi produk wafer

Test die

Die

Scribe Lines

Dies

Test

Structures

Ilustrasi produk wafer

Ruangan Ganti

Gown Racks

Benches

Shelf of Gloves, Hair

dan Shoe Covers Disposal Bins

Wash/Clean

Stations

Storage

Shelf of

Gloves

Shelf of

Gloves

Entrance

Ke

Cleanroom

Modul proses fabrikasi IC

Photolithography

Thin film growth,

dep. and/or CMP

Etching

PR Stripping PR Stripping

Ion Implantation

RTA or Diffusion

Layout Ruangan Fabrikasi ICProcess Bays

Gowning Area

Corridor

Equipment Areas

Sliding Doors

Service Area

Mini-environment pada ruang

Fabrikasi

Ruang gantiEmergency Exits

Service Area

Process dan

metrology

tools

Proses-Proses yang

menggunakan Cairan

PengeringanEtching, PR strip, atau

pembersihan

Pembilasan

Tungku Pemanas (furnace)

Horisontal

Center Zone

Flat Zone

Distance

Temperature

Heating Coils

Quartz

TubeGas flow

Wafers

Tungku Pemanas (Furnace)

VertikalProcess

Chamber

Wafers

Tower

Heaters

Skema Sistem Integrasi Track

Stepper

Hot Plates

Prep

Chamber

Chill Plates

Chill PlatesSpin Coater

Developer

Stepper

Wafer

Movement

Wafer

Cluster Tool dengan Etch dan

Strip Chambers

Transfer

Chamber

PR Strip

Chamber

Loading Station

Etch

Chamber

PR Strip

Chamber

Etch

Chamber

Unloading Station

Robot

Cluster Tool dengan Dielectric

CVD dan Etchback Chambers

Transfer

Chamber

Loading Station

PECVD

Chamber

O3-TOES

Chamber

Unloading Station

Robot

Ar Sputtering

Chamber

Cluster Tool dengan PVD Chambers

Transfer

Chamber

Loading Station

Ti/TiN

Chamber

AlCu

Chamber

Unloading Station

Robot

AlCu

Chamber

Ti/TiN

Chamber

Dry-in Dry-out CMP System

Wafer Loading

and Standby

Post-CMP Clean

Rinse

Dryer and Wafer

Unloading

Multi-head Polisher

Polishing

Pad

Clean Station

Polishing

Heads

Process Bay dan Equipment Areas

Process Area

Equip

men

t A

rea

Equip

men

t A

rea

Process Tools

Tab

les

For

PC

and

Met

rolo

gy T

ools

Service Area

Sliding Doors

Wafer Loading Doors

Hasil Tes

Failed die

Struktur Chip-Bond

Chip (Silicon)Chip Backside

Metallization

SolderSubstrate

Metallization Substrate (Metal or Ceramic)

Perangkat Mikroelectronika dan

rangkaiannya

Melt and

Condense

Wire Bonding

Metal Wire

Formation of

molten metal ball

Bonding Pad Bonding Pad Bonding Pad

Press to make

contact

Head retreat

Wire Clamp

Wire Bonding

LeadBonding Pad Bonding Pad Lead

Lead contact with

pressure and heat

Clamp closed with heat

on to break the wire

IC Chip dengan Bonding Pads

Bonding Pads

IC Chip Packaging

Pins

Chip

Bonding

Pad

Chip dengan Bumps

Bumps

Flip Chip Packaging

Chip

Bumps

Socket Pins

Kontak Bump

Chip

Bumps

Socket Pins

Heating dan Bumps Melt

Chip

Bumps

Socket Pins

Flip Chip Packaging

Chip

Socket Pins

Molding Cavity Untuk Plastic

Packaging

Bonding Wires IC Chip

Lead Frame

Pins

Chip Bond Metallization

Top Chase

Bottom Chase

Molding Cavity

Ceramic Seal

Ceramic Cap

Bonding Wires IC Chip

Lead Frame, Layer 1

Pins

Cap Seal

Metallization

Chip Bond Metallization

Layer 2Layer 2

Ringkasan

• Yield keseluruhan

• Yield menentukan kerugian atau keuntungan dalam fabrikasi IC

• Cleanroom dan cleanroom protocols

• Proces bays

• Proces, equipment, and area fasiliti

• Die test, wafer thinning, die separation, chip packaging, dan final test