Nama: Irwin HardianNIM : 1310622021Jurusan: T. Elektro (sore)Soal1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan: (a) lapisan substrat (b) lapisan epitaksial (c) lapisan silikon diolsida (d) photoresist (e) photolithography (f) solid solubility (g) koefisien difusi (h) profil impurity.1. Gambarkan penampang tegak sebuah wafer yang terdiri dari: lapisan substrat jenis-p, lapisan epitaksial jenis-n, lapisan silikon dioksida. Cantumkan dalam gambar ketebalan masing-masing lapisan itu.1. Jelaskan Profil pencampuran (impurity) untuk transistor terpadu1. Jelaskan dan gambarkan Trassistor P NP Lateral,Vertikal, Tiga Difusi1. Jelaskan karektiristikDioda dan kontak logam semikonduktor1. Jelaskan dan gambarkan bagian dari tahanan terpadu (integrated resistors) dibawah ini :5. sheet resistance (Rs)5. Resistance Value 5. Thin-film Resistor1. Teranngkan proses fabrikasi transistor bipolar npn menjadi Ic monolitik dengan metode difusi epitaksial menurut tahap penumbuhan epitaxial, isolasi difusi,base isolasi , emiter esolasi, aluminium metalisasi1. Terangkan tataletak fabrikasi transistor ,kapasitor resisitor dalam bentukmonolitik1. Jelaskan proses perbaikan fabrikasi1. Jelaskan beberapa teori berikut ;a. Tahanan terendam b. Daerah ter jepit c. Teori difusid. Persamaan difusi

Jawaban1.a. Lapisan substrat adalahLapisan terbawah / landasan(subsrate). Terbuat dari silikon jenis -ptebal sekitar 6mil (1mil = 0.001 inchi) diatas lapisan inilah akan dibangun semua komponen aktif dan pasif yang diinginkan.Lapisan ini berperan sebagai landasan(substrate).b. Lapisan epitaksial adalah Lapisan kedua(epitaksial). Terbuat dari silikon jenis -ntebal sekitar 1mil. semua komponen aktif dan pasif dibangun pada lapisan ini dengan menggunakan serangkaian langkah-langkahdifusi.Komponen komponen tersebut adalah transistor, dioda, kapasitor dan tahanan yang dibuat dengan mendifusikan pencampur-pencampur jenis p dan jenis n.c. Lapisan silikondioksida,juga dikenalsebagaisilika(darisilexLatin), adalah oksida silicon dengan rumus kimiaSiO2. Telahdikenalsejakjaman dahulu karen kekerasannya. Silikaini paling sering ditemukan di alam sebagai pasir atau kuarsa, serta di dinding sel diatom. Silikadiproduksidalambeberapa bentuktermasukleburan kuarsa, kristal, silica kesal (atau silica pyrogenic, merek dagangAerosilatau Cab-O-Sil), silikakoloid,gelsilika,danAerogel.d. Photoresist adalah bahan yang sensitive terhadap sinar UV. Bahan photoresist yang berbentuk lembaran film, dan biasanya digunakan untuk membuat atau mencetak jalur/track pada blank PCB.e. Fotolitografiadalah sebuah proses digunakan dalam fabrikasi alatsemikonduktoruntuk memindahkan pola dari sebuahphotomaskke permukaan sebuahsubstrat.f. (s=solubility)adalah.jumlahmaksimumzatyangdapatlarutdalam sejumlahpelaruttertentudanpadasuhutertentu.Satuankelarutandinyatakandalammol/eter= M.g. koefisien difusi adalah Kesebandingan yang menunjukkan kemampuan bahan untuk memungkinkan gas dan Ion mengalir di bawah tekanan parsial atau konsentrasi gradien.h. Profil impurity merupakan proses terbentuknya pola/profil mask dikarenakan pencampurankomponen dengan menambahkan zat pencemar misalnya Li (Litium), phosphor, Arsen atau Antimon.2.

3. profil impurity untuk transistor IC Monolitik transistor dalam IC monolitik biasanya mempunai profil impurity sebagai berikut. Background concertation NB ( konsertasi latar belakang), atau epitaxial-collector concertation, digambarkan dengan garis terputus-putus dalam grafik profil diatas ini. Difusi base dari impurity jenis-p (boron0 dimulai dengan konsentrasi dipermukaan sebanyak 5 x 018 atom/cm3, dan didifusikan sampai kedalaman 2.7 m, pada tempat collector junction terbentuk.Difusi emitter (fosfor) dimulai dengan konsentrasi permukaan yang jauh lebih banyak ( mendekati solid solubility-nya) sekitar 1021 atom/cm3 , dan didifusikan sampai kedalaman 2m, tempat emitter junction terbentuk. Junction ini merupakan titik potong grafik distribusi impurity base dengan grafik distribusi impurity emitter.Sekarang terlihat bahwa ketebalan base untuk transistor dalam IC monolitik ini adalah 0.7 m. emitter-to-collector junction merupakan sebuah linearly graded junction.4. transistor p-n-p lateralTransistor dalam IC yang standard adalah jenis n-p-n, seperti yang sudah dibahas disini. Dalam beberapa aplikasi sering memerlukan transistor baik yang n-p-n maupun yang p-n-p pada chip yang sama. Struktur p-n-p lateral terlihat pada gambar berikut ini merupakan bentuk transistor p-n-p yang paling sering digunakan.

Pnp lateral transistorTransistor p-n-p ini menggunakan teknik difusi yang standardyang digunakan untuk n-p-n, difusi n yang terakhir (yang digunakan transistor n-p-n) tidak dilaksanakan.Transistor p-n-p verticalTransistor ini menggunakan subtract sebagai collector p, lapisan epitaksial n sebagai base, dan base p dari transistor n-p-n standard sebagai emitter dari transistor p-n-p ini. Seperti sudah dibahas disini bahwa subtract harus dihubungkan pada potensial yang paling negatip dalam IC. Karena itu, transistor p-n-p vertical dapat digunakan hanya bila collector-nya bertegangan negatip tetap. Konfigurasi seperti itu dinamakan emitter follower.5. karakteristik diode dapat diketahui dengan cara memasang diode seri dengan sebuah catu daya d dan sebuah resistor. Dengan menggunakan rangkaian tersebut maka akan dapat diketahui tegangan diode dengan variasi sumber tegangan yang diberikan. Seperti yang telah kita ketahui bahwa diode adalah komponen aktif dari dua elektroda ( katoda dan anoda) yang sifatnya semikonduktor, jadi dengan sifatnya tersebut diode dapat dibuat dari germanium (Ge) dan silicon atau silsilium (Si). Komponen aktif ini mempunyai fungsi sebagai pengaman, penyearah, voltage regulator, modulator, pengendali frekuensi, indicator, dan switch.6. sheet resistance (Rs) adalah ukuran dari hambatan suatu film dimana biasanya resistansi suatu film sesuai dengan ketebalan suatu film resistance value

thin-film resistor adalah film yang digunakan untuk membuat resistor yang biasanya dibuat dari doping semikonduktor, deposit logan dan resistive paste printing dan pelapisan kaca.7. proses fabrikasi transistor bipolar npn menjadi monolitika.) epitaxial growth

b.) create SiO2 layer (oxidation)

c.) open window in SiO2 and perform boron diffuse to create P-layer.

d.) oxidation again, open window in new SiO2 layer perform phosphorus diffusion to create N-layer.

e.) oxidize again, open windows for base, emitter and collector contact. Metallization deposit Al, remove all exept in contact regions.

Step-1Forst of all an N-type silicon layer of about 5 to 25 m (1m= 10-6 m) thick is grown on the P-type substrate. The N-type layer is grown by placing the wafer in a special furnace called reactor at 900 to 1200 C. this process is called epitaxial as shown in fig.Step-2A thin layer of silicon dioxide SiO2 is grown over the N-type layer by exposing the wafer of an oxygen atmosphere at about 1000C. the thickness of silicon dioxide SiO2 layer is generally in the range of 0.02 to 2m. this layer is commonly called an insulating layer or oxide layer. This process is called oxidation as shown in fig.

Step-3After oxidation again, the wafer is coated with a uniform film of a photosensitive emulsion or etching solution. This process is called photolithography. A layout of the desired ice pattern to opens the windows is made. This negative or stencil of the required dimensions is placed as a mask is now removed and the wafer is developed by using a chemical called trichloroethylene. This chemical dissolves the unexposed portions of the photoresist film and leaves the surface pattern.The wafer is now immersed in an etching solution by hydrofluoric acid. This acid removes the oxide from the areas through which the impurities are to be diffused.The next step is to introduce impurities such boron in the wafer by diffusion process tocreate P-layer. In this process, the wafer is placed in a high temperature furnae (of about 100C) and P-type impurities are diffused into N-type layer as shown in fig. the P-type base of the transistor is now diffused in to the N-layer, which acts as a collector.Step-4After that the oxidation, the photoresist and masking process is repeated. This creates windows in the silicon dioxide layer as shown in fig. the next is to introduce impurities such as phosphorus by similar diffusion process i,e., N-type emitter is now diffused into the base of P-type layer as shown in fig. Step-5After that the oxidation and open windows for base, emitter and collector contact. Metallization is necessary, for making interconnections and providing bonding pads around circumference of the chip for connection of wires. The metallization is done by vacuum evaporation of aluminium and then selectivity etching away the aluninium over the ntire surface.8. Fabrication of componentsUsually electronics components such as diodes, resistors and capacitors are made on monolithic integrated circuit (IC). In order to fabricate these IC components impurities are added or diffused in specific place in the semiconductor wafer (i,e substrate) so PN junction can be made figure shows the cross section area of the basic monolithic components.

All the four components are made inside the P-type substrate or wafer. N_type and P-type portion are made from N-type materials inside the P-type substrate. However this is done by diffusion process. In this process P-tpe and N-type materials (in the from of gas) are added in semiconductor wafer at high temperature. Wafer is placed in a high temperature, furnace (of about 100C)At first a thin layer of silicon diode SiO2 layer is made at particular areas of N-type layer which are subject of diffusion. The N-type material is diffused in to substrate. Now the first and large N-type potion is diffused inside the substrate.Again a thin layer of SiO2 is grown over the other new place is selected to diffused P-type material inside the N-type material. This same process is repeated to diffuse last potion of N-type material.

9.10. tahanan terendam daerah terjepit teori difusi : teknik untuk menanamkan atos (dopant) pada silicon wafer agar terjadi perubahan sifat resistivity-nya dengan bantuan temperature tinggi antara 1000C - 1200C. proses diffusion ini mirip dengan proses merambatnya tinta yang diteteskan pada gelas berisi air bening. Pada saat silicon wafer dikeluarkan dari temperature tinggi ke temperature ruangan, maka atom yang merambat tersebut akan berhenti merambat (berada di pososonya yang terakhir) persamaan difusi : persamaan yang mengatur difusi atom-atom netral dengan rumus :

Dimana N adalah konsentrasi partikel (dalam atom per satuan isi) sebagai fungsi jarak x dari permukaan dan waktu t, dan koefisien difusi D (dalam luas per satuan waktu).