Litografi adalah teknik untuk memindahkan gambar atau pola desain
suatu chip dari mask (atau master) ke atas wafer. Karena pola yang
akan dicetak hanya berukuran puluhan atau ratusan nanometer (1
nanometer = 1 per sejuta milimeter) makanya seringkali kita harus
meminjam istilah dan teori dalam teknik melihat bintang.

Sebut saja resolusi Rayleigh yang menyatakan bahwa dua buah bintang
yang saling berdekatan akan dapat dibedakan satu sama lain apabila
jarak keduanya lebih dari suatu bilangan yang berbanding lurus dengan
panjang gelombang cahayanya dan berbanding terbalik dengan numerical
aperture lensa penglihatnya.

Jarak terdekat untuk membedakan dua bintang yang saling berdekatan itu
disebut resolusi.

Apabila jaraknya kurang dari resolusi, kedua bintang tersebut akan
terlihat seperti 1 bintang.

Atau dengan kata lain apabila resolusinya semakin kecil, kita akan
dapat melihat lebih banyak bintang.

Kembali kepada litografi, bintang tersebut dapat kita analogikan
sebagai sisi dari suatu pola, misalnya sisi bujur sangkar. Semakin
baik resolusi suatu sistem litografi, maka kita akan dapat membuat
pola dengan jarak yang semakin dekat.

Memperbaiki resolusi sistem litografi

Salah satu pendiri Intel, Gordon Moore, menyatakan bahwa kerapatan
suatu chip akan berlipat ganda setiap 18 bulan.

Hingga saat ini seluruh industri semikonduktor di dunia berusaha keras
agar ia dapat menghasilkan teknologi sejalan dengan ‘hukum Moore’ ini.

Karena tingkat kerapatan suatu chip erat kaitannya dengan resolusi
sistem litografi, tak heran apabila litografi disebut sebagai
penggerak hukum Moore. Atau lebih kerennya lagi litografi merupakan
penggerak kemajuan industri semikonduktor.

Tanpa litografi yang lebih modern, tidak mungkin kita bisa membuat
chip yang makin padat fitur dan kecanggihan yang kita rasakan hingga
kini.

Bagaimana caranya? Saya akan tulis beberapa tekniknya dalam beberapa
post setelah ini.

Fabrikasi IC (integrated circuit, atau singkatnya chip) memerlukan bermacam-macam proses baik secara fisik maupun kimiawi pada bahan dasar (substrate) semikonduktor. Yang paling sering digunakan adalah silikon karena kemudahan proses, biaya, dan ketersediaan bahan bakunya. Material lain yang tersedia misalnya GaAs dan InP yang sering digunakan pada laser dan devais-devais radio, seperi radar dan komunikasi satelit.

Pada dasarnya proses yang digunakan dibagi menjadi 3 kategori: pelapisan film (film deposition), pemetaan rangkaian (patterning) dan doping semikonduktor.

Film, yaitu lapisan tipis yang dilapiskan pada permukaan substrat, dapat berupa konduktor maupun isolator. Konduktor, misalnya polisilikon, aluminimum atau tembaga) digunakan untuk menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya. Sementara isolator, seperti silikon dioksida dan dielektrik, digunakan untuk mengisolasi suatu komponen dan komponen lainnya.

Doping digunakan untuk memberikan sifat aktif pada transistor. Pada dasarnya doping mengubah sifat material semikonduktor menjadi lebih sensitif pada perubahan tegangan atau arus disekitarnya. Ada dua jenis doping, yaitu doping yang memberikan lebih banyak elektron pada suatu material, dan doping hole (lawan elektron) yang memberikan hole pada suatu material sehingga mengurangi jumlah elektron pada material tersebut.

Suatu pola sirkit dapat dibentuk untuk, misalnya membentuk suatu daerah dengan doping negatif dan daerah lain dengan doping positif kemudian dihubungkan satu sama lain dengan skematik tertentu. Pola sirkuit ini akan menjadi suatu rangkaian aktif yang apabila diintegrasikan dengan jutaan komponen lainnya, akan menjadi suatu chip pintar yang, tanpa sadar, kita manfaatkan sehari-hari (handphone atau komputer misalnya).

Teknik pemetaan rangkaian pada substrat semikonduktor disebut patterning, yang merupakan gabungan proses litografi dan etch. Litografi bertugas memindahkan gambar dari design pada wafer dengan menggunakan material yang sensitif pada cahaya. Etch menggunakan gambar yang dihasilkan pada proses litografi untuk mengukir gambar tersebut pada substrat atau film di bawahnya menggunakan larutan kimia (wet etch) atau plasma (ion yang tereksitasi, atau dry etch).