Simulasi Implantasi Ion Pada Proses Pembuatan Semikonduktor Dengan Perangkat Lunak SRIM

RIOWIRAWAN, Drs. Eko Sulistya, M.Si.

2014 | Skripsi | FISIKA

Fabrikasi semikonduktor melibatkan beberapa tahapan proses. Salah satu tahap yang penting adalah pemberian ketidakmurnian dalam rangka peningkatan efisiensi. Dua teknik pemberian ketidakmurnian yang dikenal adalah difusi dan implantasi ion. Teknik difusi mensyaratkan bahwa proses harus dilakukan pada suhu tinggi (>600 °C). Teknik implantasi ion memiliki keunggulan dibanding teknik difusi antara lain dapat dilakukan pada suhu kamar. Implantasi ion memberikan kemudahan pengontrolan ketidakmurnian yang diberikan pada semikonduktor dan tanpa perlu dilakukan modifikasi pada wafer yang digunakan. Pada penelitian ini implantasi ion telah disimulasikan melalui perangkat lunak Stopping and Range of Ion in Matter (SRIM) untuk menentukan kaitan antara energi dengan range. Uji linearitas keduanya dilakukan dengan metode chisquare. Hasil uji menunjukkan bahwa hubungan energi dengan range linear pada rentang energi tertentu dari ion. Ion yang digunakan adalah boron (B), fosfor (P), silikon (Si), tellurium (Te), dan zinc (Zn). Sementara kedua bahan yang dipilih adalah gallium arsenik (GaAs) dan kadmium telluride (CdTe). Sebaran ion di dalam bahan diwakili oleh distribusi Gaussian yang dapat diamati secara visual. Kedalaman beserta distribusi sebaran yang dapat dicapai ion bergantung pada jenis ion dan bahan yang digunakan. Hasil pengamatan menunjukkan untuk mencapai kedalaman 1500 Angstrom pada bahan GaAs, ion B, P, Si, Te, dan Zn secara berurutan membutuhkan energi sebesar 63 keV, 165 keV, 157 keV, 571 keV, dan 322 keV sedangkan untuk bahan CdTe jenis ion dengan urutan yang sama membutuhkan energi sebesar 63 keV, 161 keV, 154 keV, 545 keV, 308 keV.

Semiconductor fabrication involves several stages. One of the important process is the impurity addition in order to increase efficiency of the semiconductor. Two ways that are known for addition of impurity are diffusion and ion implantation. Diffusion has a requirements that the wafer must be maintained at a high temperature (>600 °C). Ion implantation technique has advantages over diffusion such as can be performed at room temperature. Ion implantation provides easy control of the impurity added to the semiconductor without any modification to the wafer. In this study, ion implantation has been simulated by Stopping and Range of Ion in Matter (SRIM) software to determine the relation between energy and range. As a test to show the correlation is linear, chi-square method is used. The test results showed that initial energy of ion is proportional to the depth of penetration at a certain area. Ions that being used are boron (B), phosporus (P), silicon (Si), tellurium (Te), and zinc (Zn). The material are gallium arsenic (GaAs) and cadmium telluride (CdTe). The scattering of ions in the material represented by Gaussian distribution that can be observed visually. Both of penetration depth and ion distribution depends on the type of the ion and material that being used. The results of this study showed that to reach a depth of 1500 Angstrom in GaAs, ions B, P, Si, Te, and Zn respectively require an energy of 63 keV, 165 keV, 157 keV, 571 keV, dan 322 keV whereas for CdTe with the same sequence ion respectively require an energy of 63 keV, 161 keV, 154 keV, 545 keV, 308 keV.

Kata Kunci : Semikonduktor, implantasi ion, SRIM