Home / Berita / Peranan Semikonduktor Dalam Pembuatan Komponen Elektronik

Peranan Semikonduktor Dalam Pembuatan Komponen Elektronik

Dulu rangkaian yang digunakan dalam dunia elektronik umumnya dilakukan dengan cara menghubungkan antara komponen pasif dengan lainnya melalui kawat tembaga. Tetapi setelah ditemukannya teknologi planar dan mencuatnya bahan semikonduktor dapat diciptakan berbagai komponen elektronik canggih dengan mudah.

JARUM jam menunjukkan angka sepuluh saat AKUTAHU menginjakkan kaki di halaman depan gedung PT LEN Industri (Persero), Jalan Sukarno-Hatta No. 442 Bandung. Gedung Utama LEN terdiri dari empat buah gedung yang terpisah, yaitu gedung A, B, C dan D. Gedung paling belakang adalah gedung D, di gedung inilah AKUTAHU berbincang-bincang dengan Dra Ika Hartika Ismet, MA. pakar semikondutor lulusan University of Lancaster bidang Semiconductor Devices Inggris tahun 1977.

Perkembangan bahan-bahan semikonduktor dalam dua dasawarsa terakhir sangat pesat. Di mana piranti elektronis sebagai konsumen utama bahan-bahan tersebut terus semakin meroket. Dengan demikian dapat dipastikan perkembangan semikonduktor dimasa mendatang akan semakin marak dengan munculnya berbagai temuan baru yang kini belum terungkap.

Mulai gencarnya penelitian rnengenai bahan semikonduktor ini diawali saat MOS (Metal Oksid Semikonduktor) digunakan untuk menganalisa sifat-sifat profil doping pada bahan semikonduktor. Setelah itu terus berlanjut dengan berbagai penelitian yang umumnya mengarah pada aplikasi semikonduktor itu sendiri. Bahkan dengan banyaknya alternatif teknologi, perkembangan semikonduktor semakin nyata menampakkan dirinya sebagai bahan pembuatan komponen elektronik canggih.

PHOTOLITOGRAPHY
Dalam pabrikasi komponen elektronis umum-nya menggunakan suatu alat yang terbuat dari bahan tembus pandang (transparan). Kecuali bagian tengahnya yang sengaja dibuat lingkaran hitam. Selain lingkaran berwarna hitam tersebut ada bentuk lain menyerupai cincin tetapi warnanya tetap sama yaitu hitam. Alat ini dalam pembuatan komponen-komponen dasar dikenal dengan nama masker.

Adapun cara membuat masker tersebut adalah dengan menggunakan teknologi photolitography. Photolitography. merupakan teknologi tinggi yang umum digunakan dalam proses pembuatan chip. Dalam pembuatan masker tersebut terdapat 6 tahapan yang harus dilalui, yaitu circuit design, art work, pengecilan ke I, pengecilan ke II, pemeriksaan dan copy making.

Kata Ika, salah satu hasil proses planar yang sudah umum adalah pembentukan lapisan silikon dioksid. Lapisan ini dapat dijadikan pelindung untuk tahapan proses yang akan dilakukan. Lapisan ini juga sangat berguna untuk mendapatkan jendela difusi dan kontak pada suatu rangkaian.

Pada prinsipnya bila ukuran komponen hanya beberapa mikron, maka guna mendapatkan toleransi yang kecil diperlukah pengerjaan ekstra hati-hati. Proses ini lebih populer dengan nama photoengraving. Kemudian mengenai masker itu sendiri harus mempunyai harga toleransi yang sama, resolusi maksimum, gambar yang tajam serta stabil terhadap temperatur, Di samping itu suhu dan kebersihan laboratorium juga harus diperhitungkan.

PROSES PABRIKASI
Piranti elektronis yang digunakan saat ini umumnya merupakan gabung-an beberapa komponen aktif seperti transistor yang dipadukan dengan komponen pasif lainnya. Gabungan beberapa komponen tersebut seperti resistor dan kapasitor akan menghasilkan komponen-komponen elektronik canggih untuk berbagai kebutuhan.

Tempo doeloe piranti elcktronis tersebut dihubungkan antara satu komponen dan lainnya melalui kabel tembaga, sehingga nampak lebih sederhana, dan tentunya kehandalannyapun jauh dibawah kesempurnaan yang diharapkan. Namun, setelah teknologi planar ditemukan dan mencuatnya bahan-bahan semikonduktor hal ini dimungkinkan guna membuat rangkaian terpadu IC (Integrated Circuit) monolitik. Selain itu dengan teknologi inipun akan membuka cakrawala baru dalam proses pembuatan rangkaian terpadu IC dengan kepadatan komponen sampai ratusan bahkan ribuan dapat diwujudkan dengan relatif mudah. Pada prinsipnya rangkaian terpadu IC monolitik ini dapat kita bagi menjadi tiga tingkatan komponen terpadu, yaitu :

1. Komponen thin/thick film. Komponen ini pembuatannya dapat dila-kukan di atas sebuah substrat dari bahan isolator seperti kaca atau keramik. Lapisan thin film di atas substrat didepositkan dengan cara penguapan, sputtering, pelapisan serta dengan suatu teknik printing. Teknik printing disini biasanya menggunakan proses screen dan dipergunakan dalam pembuatan komponen thin atau thick film. Tek-nologi canggih ini ditujukan untuk pembuatan komponen pasif yaitu berupa resistor dan kapasitor serta antar koneksinya.
2. Komponen monolitik. Komponen ini pada dasarnya merupakan komponen utama dalam pengembangan rangkaian terpadu. Proses pembuatannya dapat dilakukan di atas bahan semikonduktor dimana komponen aktif maupun pasifnya dapat kita buat secara serentak melalui suatu proses teknik difusi, epitaksi, oksidasi, isolasi, photolithography dan metalisasi.
3. Rangkaian terpadu Hybrid and multichip. Rangkaian ini umumnya dibuat dengan menggunakan teknologi thin film guna membentuk komponen pasif dan antar koneksinya diatas sebuah substrat dari ba’han isolator. Sedangkan komponen aktifnya seperti transistor, dioda dan sebagainya dibuat secara terpisah dengan teknologi planar. Kemudian chip-chip komponen aktif yang belum dikapsulisasi ditempelkan diantara koneksi dari rangkaian thick atau thin film yang digunakan. Rangkaian multichip terdiri dari sebuah rangkaian monolitik atau thin film/thic film.

Kalau kita bandingkan dengan komponen dikrit, rangkaian terpadu IC monolitik lebih handal karena pada IC tidak ada proses penyolderan yang dapat mengakibatkan minusnya kehandalan. Performqnce dari IC ini biasanya lebih baik karena penggunaan efek parasi-tik yang ditimbulkan oleh antar koneksinya. Perbaikan kehandalan IC dimungkinkan, karena komponen IC ini umumnya dibuat dalam bentuk struktur monolitik. Hal ini sebenarnya dapat menimbulkan kesulitan tertentu bagi perancang rangkaian elektronis dalam mengatur besarnya komponen dan toleransinya.

Dengan adanya keterbatasan tersebut, para perancang harus jeli memper-hitungkan rangkaian yang dikerjakannya agar memenuhi syarat pembuatan rangkaian. Dengan perhitungan yang akurat tepat dan cermat akan dihasilkan komponen IC yang murah namun tetap handal.

Pada dasarnya komponen dalam IC tersebut merupakan sambungan dioda dan transistor, kata Ika Hartika. Dengan menentukan ukuran geometris dan profil doping, dapat dibuat komponen resistor, kapasitor, dioda dan transistor secara serentak. Di sini seorang perancang IC harus mampu bekerja dengan segala kemampuan yang dimilikinya. Di samping itu harus mampu merancang komponen, rang-kaian maupun rancangan suatu proses. Selain faktor kemahiran yang harus dimiliki oleh seorang perancang, peranan alat penunjang seperti komputer sebagai pengendali juga sangat penting.

Dalam proses pembuatan rangkaian terpadu IC ini pada prinsipnya hampir serupa dengan proses pembuatan tran-sistor dikrit. Namun dalam proses ini lebih menekankan pada proses epitaksi dan isolasi Epitaksi merupakan proses penumbuhan lapisan kristal tunggal dengan suatu tipe ketidakmurnian (impurity) tertentu di atas permukaan substrat silikon. Lapisan epitaksi ini hanya mempunyai resistivitas dan tipenya relatif berlainan dengan substrat. Lapisan epitaksi yang nantinya akan menjadi bagian kolektor dari transistor atau bagian dari dioda dan kapasitor. Proses ini dilakukan dalam sebuah tabung kuarsa dengan temperatur lebih kurang 1200°C. Dalam proses ini substrat silikon yang sudah bersih dimasukkan ke dalam tabung tersebut, kemudian gas-argon atau nitrogen dialirkan ke dalamnya. Selanjutnya uap hidrogen (HCL) dan gas hidrogen (H2) juga dialirkan ke permukaan silikon sebagai persiapan dalam proses epitaksi.

Dalam proses difusi epitaksi didapatkan resistensi parasitik kolcktor yang besar, ujar Ika. Maka untuk men-gurangi resistensi tersebut lanjutnya, dapat ditanggulangi dengan membuat lapisan terpendam. Guna memperkecil kerugian tcrscbut ada dua altcrnatif yang harus dipilih yaitu: a) Mengurangi resistivitas daerah kolektor, tetapi hal ini akan mengurangi tegangan patah (breakdown voltage) basis kolektor. b) Membentuk,lapisan terpendam.

DaIam proses rangkaian tcrpadu IC monolitik ini di mana terlihat bahan Si (silikon) adalah Si dcngan resistivitas di mana komponen transistor P-N akan dibuat. Di pakai Si tipe p, karena komponen yang dibuat dalam Si ini masing-masing harus terisolir satu sama lainnya. Isolasi tersebut dapat diperoleh dengan difusi tipe P melalui epitaksi tipe n pada daerah tertentu sampai menembus substrat tipe P. Sebelum proses epitaksi, defusi lapisan terpendam N+ diperlukan dalam proses IC monolitik ini.

Dengan demikian jalannya arus emitor ke kolektor akan mclalui lapisan terpendam dengan doping tinggi, sehingga kolektor mejadi lebih rendah. Setelah selesai proses isolasi akan diperoleh sejumlah island tipe N. Difusi stef kedua disebut sebagai difusi basis. Pada step ini akan terbentuk daerah basis dari transistor dan komponen dioda kolektor basis.

Kemudian kapasitor dan bermacam-macam resistor lainnya akan ber-hubungan dengan rangkaian. Selanjutnya stcp ketiga akan membentuk transistor dan katoda, daerah kontak kolektor serta kapasitor MOS (Metal Oksid Semikonduktor). Dan yang jelas teori mengenai transistor bipolar ini di samping berlaku untuk transistor dikrit, juga berlaku untuk transistor terpadu. Perbedaannya hanya pada transistor terpadu terdapat efek parasitik yang ditimbulkan oleh teknik isolsi. Sedangkan pada transistor dikrit tidak terdapat efek parasitik yang ditimbulkan oleh teknik isolasi tersebut.

KENDALA
Menurut Ika, yang menjadi kendala dalam teknologi semikonduktor adalah metoda untuk mendapatkan kontak yang baik. Kontak pada bahan semi-konduktoi bisa dikatakan baik apabila dapat menempel kuat serta mempunyai tahanan relatif kecil. Untuk mendapat-kan tahanan kontak yang baik diper-lukan pengerjaan yang benar-benar teliti.

Dalam proses pembuatan kompo-nen semikonduktor ini terdapat dua macam kontak dan selalu dijumpai, yaitu direct contact dan exparded contact. Dire,ct contact hanya terdapat pada daerah silikon (Si) dan tidak meluas ke daerah silikon dioksida (SiO2). Sedangkan exparded contact umumnya terdapat pada daerah Si dan SiO2.

Mengenai besamya tahanan kontak pada perbatasan kristal silikon (Si) sa-ngat tergantung pada proses-proses sebelumnya yaitu pra-evaporasi dan post-evaporasi. Namun masalah yang terdapat dalam pembentukan kontak itu scndiri sebenarnya disebabkan oleh lapisan tipis Si02 yang masih berada dalam lingkungan Si.

Setiap komponen elekuonis yang kita digunakan saat ini umumnya menggunakan bahan semikonduktor. Hal ini bisa kita katakan bahwa dalam merancang atau membuat suatu rangkaian sangat diperlukan dimensi yang kecil disamping bahan yang mendukung untuk menjalankan fungsi elektroniknya. Ini sebenarnya merupakan persyaratan mutlak dalam proses pabrikasinya. Dalam pabrikasi itu sendiri di mana proses yang beragam selalu dijumpai, keandalan bahan-bahan semikonduktor harus diperhatikan. Ini penting agar komponen-komponen yang dirancang dapat memenuhi standard yang diharapkan. Di samping itu komponen yang baik kchandalannya pun jelas akan baik pula.

Rangkaian terpadu IC monolitik lebih tinggi dan canggih karena tidak ada penyolderan yang dapat mengakibatkan minusnya

PROSPEK KOMPOEN BUATAN LEN
Setelah AKUTAHU meninjau langsung dan melakukan wawancara dengan Dra. Ika Hartika Ismet, MA, kepala Divisi Pengembangan Komponen LEN-BPIS, dapat disimpulkan bahwa peralatan elektronis yang dirancang oleh LEN dimasa mendatang mungkin akan mampu bersaing dengan komponen elektronik impor.

Namun untuk memproduksi berbagai komponen elektronik canggih diperlukan peralatan yang harganya mahal. Sementara ini untuk komponen-komponen tetentu LEN hanya mendisain saja, sedang proses selanjutnya sesuai kebutuhan dilakukan di luar negeri, seperti Jepang, Australia maupun negara Eropa lainnya .

Menurut Ika, sejak tahun 1988 LEN telah memproduksi berbagai komponen elektronik. Diantaranya thin & thick film microcircuit khususnya Hybrid IC yang kebanyakan digunakan untuk mensuplai keperluan proyek Supervisi Stasiun Bumi Kecil (SBK). Selain itu, komponen lain seperti Speed Circuit, Parabola, Peralatan komunikasi, radar, electronic and control dan lain-lain telah di produksi di PT LEN BPIS ini. Menurut penuturan Ika, saat ini LEN-BPIS sedang giat mengerjakan komponen-komponen elektronik pesanan dari POLYTRON.

TUTANG/Naskah dan Foto hasil wa-wancara dengan Dra Ika Hartika Ismet, MA. dari PT. LEN Industri (Persero) Bandung.

Sumber: Majalah AKU TAHU/ JANUARI 1993

Share
%d blogger menyukai ini: