Litografi dan Bintang

Posted by Yasri Yudhistira

Litografi pada proses pembuatan IC seringkali dianalogikan dengan
bintang. Kok bintang? Karena bintang itu kecil.

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.

Membayangkan Ukuran

Posted by Yasri Yudhistira

Salah satu hal yang paling sulit dimengerti dan dibayangkan tentang semikonduktor adalah ukuran. Sebuah chip canggih pada umumnya berukuran seujung kuku atau lebih kecil, terdiri dari 10 juta transistor atau memori untuk lebih dari 128 juta bit data.

Contoh :

Wafer silikon paling modern berdiameter 300 mm. Kemurniannya 1 per 1 milyard. Bayangkan anda meletakkan permen Mentos seperti papan catur dari Sabang hingga Merauke. Apabila salah satu dari permen Mentos tersebut berwarna merah dan yang lainnya berwarna putih, itulah kira-kira kemurnian 1 per 1 milyard.

Tingkat kerataan wafer ini di bawah 130 nanometer (1 nanometer = 1 per milyard meter). Apabila Anda bayangkan Sabang sampai Merauke adalah tanah rata, tidak ada sesuatu di tanah ini yang tingginya lebih dari 2 meter.

Pada saat pemrosesan, wafer silikon ini dilapisi dengan lapisan fotoresist, seperti lapisan emulsi pada film photo, sehingga sirkit bisa dicetak pada wafer. Fotoresist ini harus benar-benar murni (partikel kecil pun dapat menyebabkan defect “pembunuh”, karena dapat mengakibatkan seluruh chip tidak berfungsi sama sekali). Tetapi besar partikel “pembunuh” ini hampir sama dengan partikel pembentuk fotoresist, yang menyebabkan penyaringan antara fotoresist dan partikel asing ini menjadi sangat sulit.

Ukuran geometri terkecil (minimum feature size) adalah ukuran terkecil dari suatu geometri yang dapat dibuat dalam suatu proses manufaktur. Saat ini (2007) menurut ITRS, ukuran terkecil sudah mencapai 45 nm (atau 45 per 1 milyard meter). Ukuran rambut manusia kira-kira 60.000 hingga 100.000 nm. Artinya ukuran terkecil yang dapat dibuat adalah 1 per 20.000 ukuran rambut manusia. Dan ukuran ini akan terus mengecil di kemudian hari.

Bagian chip yang paling penting (yaitu bagian dari transistor) adalah gate dielectric, yang merupakan lapisan insulator (tidak dapat dilalui arus listrik) yang terapit diantara substrate silikon dan gate di atasnya. Lapisan ini dibuat sedemikian tipis untuk mengatur medan listrik pada substrate sehingga elektron dapat mengalir pada saat tegangan diberikan pada gate dan sebaliknya.

Lapisan gate dielektrik ini hanya berukuran kira-kira 10 atom silikon dioksida.