FABRIKASI SIRKUIT TERPADU (IC)

Pendahuluan

Pada kesempatan kali ini penulis ingin mengajak para pembaca untuk mengetahui bagaimana dasar ataupun seluk beluk pembuatan bahan mikroelektronika (IC) sehingga bisa digunakan untuk perakitan alat – alat elektronik, mulai dari perencanaan bagian-bagian khusus dari silicon untuk menghasilkan oksida dan dopant, lithography teknik untuk mendesain sirkuit ke lempengan (waver) silicon dalam proses fabrikasi IC, hingga metode industry dan bahan terpadu untuk mencetak papan sirkuit dalam satu kemasan.

Dalam proses pembuatannya, ketelitian merupakan factor penting dalam pembuatan IC. Seperti yang kita semua tahu, IC merupakan komponen krusial dalam suatu alat elektronik, karena tanpa adanya IC suatu alat elektronik tidak akan berfungsi sama sekali. Jika kita sedikit flashback ke masa lalu, untuk membuat suatu komputer diperlukan tempat seluas lapangan sepakbola. Setelah ditemukannya teknologi IC, komputer saat ini memiliki ukuran yang sangat kecil. Dalam elektronik, sebuah sirkuit terpadu (IC) adalah sebuah miniatur sirkuit elektronik (terutama terdiri dari perangkat semikonduktor , serta komponen pasif ) yang telah diproduksi di permukaan tipis substrat dari semikonduktor material. IC digunakan dalam hampir semua peralatan elektronik yang digunakan saat ini dan telah merevolusi dunia elektronik.

Sirkuit Terpadu atau IC dapat diklasifikasikan ke dalam analog , digital dan sinyal campuran (baik analog dan digital pada chip yang sama).  IC adalah komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor, dioda dan komponen lainnya. IC adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan dalam peralatan elektronika. IC (Sirkuit Terpadu) adalah rangkaian kompleks yang dibuat pada sebuah irisan kecil silikon. Sebuah IC dapat memuat 10 hingga lebih dari 100.000 perangkat aktif.

Proses fabrikasi

            Fabrikasi IC merupakan suatu proses dan langkah-langkah pembuatan sirkuit terpadu atau yang biasa kita kenal dengan IC. Banyak proses ataupun tahapan dari pembuatan IC ini, mulai dari proses fotografi, proses kimia, proses pemurnian, serta langkah-langkah lainnya yang dilakukan secara bertahap di atas wafer yang terbuat dari semikonduktor murni. Proses produksi keseluruhan mulai dari chip dikemas hingga siap untuk dipasarkan memakan waktu sekitar 6 sampai 8 minggu dan dilakukan dalam fasilitas yang sangat khusus disebut sebagai fab

            IC terbentuk dari bahan semikonduktor, dan bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan saat ini adalah silicon.

            Pasir (terutama quartz), mempunyai persentase silikon yang tinggi di dalam bentuk Silicon Dioxide (SiO2) dan pasir merupakan bahan pokok untuk memproduksi semiconductor.

            Setelah memperoleh mentahan dari pasir dan memisahkan silikonnya, materiil yang kelebihan dibuang. Lalu, silikon dimurnikan secara bertahap hingga mencapai kualitas ‘semiconductor manufacturing quality’, atau biasa disebut ‘electronic grade silicon’. Pemurnian ini menghasilkan sesuatu yang sangat dahsyat dimana ‘electronic grade silicon’ hanya boleh memiliki satu ‘alien atom’ di tiap satu milyar atom silikon. Setelah tahap pemurnian silikon selesai, silikon memasuki fase peleburan. Pada saat silicon dileburkan, maka akan muncul kristal yang berukuran besar dan hasilnya akan muncul kristal tunggal yang disebut Ingot.

            Dalam dunia assembly IC, semikonduktor dibentuk dalam suatu piringan yang besar. Pringan tersebut disebut wafer. Wafer ini berisi ratusan otak dari IC.

Silikon wafer tersedia dalam berbagai ukuran dari 25,4 mm (1 inci) hingga 300 mm (11,8 inci). Berikut beberapa ukuran dari wafer :

• 1 inci.
• 2 inch (50.8 mm). 2 inci (50,8 mm). Thickness 275 µm . Ketebalan 275 μm .
• 3 inch (76.2 mm). 3 inci (76,2 mm). Thickness 375 µm. Ketebalan 375 μm.
• 4 inch (100 mm). 4 inci (100 mm). Thickness 525 µm. Ketebalan 525 μm.
• 5 inch (127 mm) or 125 mm (4.9 inch). 5 inch (127 mm) atau 125 mm (4,9 inci). Thickness 625 µm. Ketebalan 625 μm.
• 150 mm (5.9 inch, usually referred to as "6 inch"). 150 mm (5,9 inci, biasanya disebut sebagai "6 inci"). Thickness 675 µm. Ketebalan 675 μm.
• 200 mm (7.9 inch, usually referred to as "8 inch"). 200 mm (7,9 inch, biasanya disebut sebagai "8 inci"). Thickness 725 µm. Ketebalan 725 μm.
• 300 mm (11.8 inch, usually referred to as "12 inch" or "Pizza size" wafer). 300 mm (11,8 inci, biasanya disebut sebagai "12 inch" atau "Pizza ukuran" wafer). Thickness 775 µm. Ketebalan 775 μm.
• 450 mm ("18 inch"). 450 mm ("18 inch"). Thickness 925 µm (expected). Ketebalan 925 μm (diharapkan).

Sebelum wafer dipotong – potong menjadi sebuah chip, wafer tersebut terlebih dahulu melalui beberapa tahapan pengujian wafer untuk memastikan wafer tersebut layak untuk dipergunakan.

            Proses pertama dalam pembuatan IC adalah wafer tersebut akan dipotong-potong menjadi bagian-bagian yang kecil. Sebelum dilakukan proses pemotongan, wafer tersebut akan ditempatkan pada blue tape sehingga ketika dipotong, potongannya tidak akan tercecer. Potongan-potongan wafer ini diberi nama chip.  Proses selanjutnya adalah meletakan die ke leadframe. Leadframe adalah sebuah komponen yang terbuat dari tembaga yang berfungsi sebagai kaki-kaki pada IC. Die direkatkan ke leadframe menggunakan epoxy(lem khusus chip semikonduktor). Setelah direkatkan kemudian leadframe dipanaskan agar epoxy mengeras dan die tidak lepas dari leadframe.

            Proses selanjutnya adalah wirebond, yaitu proses dimana kaki-kaki leadframe dihubungkan ke die menggunakan benang emas (gold wire). Diameter benang emas bergantung kepada spesifikasi dari IC itu sendiri. Panjang benang emas yang digunakan juga bergantung dari jumlah kaki IC tersebut. Semakin banyak kakinya akan semakin panjang benang yang diperlukan.

            Setelah wirebond, proses selanjutnya adalah molding(penutupan). Pada proses ini, leadframe yang sudah disambungkan menggunakan benang emas akan ditutup menggunakan compound, sehingga die dan benang emas yang semula terbuka akan tertutup oleh compound tersebut. Umumnya compound berwarna hitam. Pada proses ini leadframe sudah berbentuk seperti IC yang umum kita lihat.

            Proses selanjutnya adalah solder platting, dalam proses ini, IC dibersihkan kemudian kaki-kaki IC yang terbuat dari tembaga disepuh dengan timah sehingga berwarna perak.

Proses berikutnya adalah marking, pada proses ini IC diberi label tipe IC, nama perusahaan dsb. Kebanyakan sirkuit terpadu yang cukup besar untuk memasukkan informasi identitas mencakup empat bagian yang sama: nama produsen atau logo, nomor bagian, nomor bagian produksi batch dan / atau nomor seri, dan kode empat digit yang smengidentifikasi ketika chip dibuat. Tanggal manufaktur biasanya direpresentasikan sebagai tahun dua digit diikuti dengan kode minggu dua digit, seperti bagian sebuah bantalan kode 8341 dibuat di minggu 41 tahun 1983, atau sekitar bulan Oktober 1983. Sampai disini proses pembuatan IC sudah selesai.

            Selanjutnya IC akan dites menggunakan suatu alat yang dinamakan tester. Tiap IC memiliki tester masing-masing sesuai dengan karakteristik IC tersebut. Untuk IC yang sudah lulus uji, sudah dapat dikemas untuk siap digunakan dalam berbagai alat – alat elektronika.

Berikut adalah wujud dari sebuah IC.