Penelitian Unsur-Unsur Kontaminasi dan Analisis Efek Kelistrikannya di Dalam Silikon pada NTD di RSG-GAS - e-Repository BATAN
[
TUjll:111
j~I}_._~~!~'~I~I.
Prosiding ~'el1"nar Jia.~'llt'/'f/11ItJl'
PRSG Tahun /997//998
I
Penelitian Unsur-Unsu~ Kontaminasi dan Analisis Efek Kelistrikannya di Dalam Silikon
I
pada NTD di RSG-GAS
UsmanSudjadi
Abstrak
Penelitian Unsur-Unsur K ntaminasi daD Analisis Efck Kclistlikannya di Dalam Silikon pada NTD
di RSG-GAS. Telah diteli i unsur-unsur kontaminasi di dalam silikon pada proses N1D (Neutron
Transmutation Doping) den
Multi Channel Analyser (MCA). Penelitian ini penting untuk mengetahui
kualitas daripada silikon dop g di N1D. Dati basil penelitian didapatkan bahwa Mn-45, Ga-72 dan Au198 adalall unsur-unsur kon aminasi yang terdapat di dalam silikon setelah proses N1D di RSG-GAS.
Analisis efek kelistrik;m
unsur-unsur kontaminasi ini, pada semikonduktor silikon juga diterangk;m
dalam makalah ini.
Abstract
-
Investigation of Elements
Silicon on the Neutron Tra
Neutron TransmutationDo
This investigationis impo
Ga-72and Au-198 are ele
effect of this elementscon
ontamination and Analysis of Electrical Effect of this Contamination in
smutation Doping in the RSG-GAS.The elementsof contaminationon tile
ing process(NTD) have investigatedby Multi ChaIU1elAnalyser (MCA).
t to knowthe qualityof silicondopingin NTD. We havefound that Mn-45,
entsof contaminationin silicon after NTD process. Analysis of electrical
.nationon semiconductor
siliconis describedalso in this paper.
PENDAHULUAN
mengoptimasi fasilitas silikon doping di RSGGAS, yang dapat menunjang salah satu program
Unsur-unsur konta .nasi (unsur-unsur
diluar
phophor) pada w
SARLIT A.
Banyak alat untuk meneliti dan
tu proses neutron
mengukur unsur-unsur kontaminasi di dalam
transmutation doping pada ilikon, sangat tidak
scmikonduktor Si, Gc, InP, GaAs, InPGaAs (di
diinginkan
rnikroelektronik.
dalam penclitian ini yang dipakai adalah Si).
Terotanla unsur-unsur kont
asi yang bersifat
Alat-alat tcrscbut scpcrti mis.1lnya '.Hall Effect",
elektris aktif seperti misal
unsur-unsur Fe,
"CC- Technique
oleh perosaha
Au, Cu, Cr, Ni dan seb
Capacitance
Unsur-unsur
Tcchniquc)"',
"EPR
(Electron
kontaminasi aktif jika ikut tcrdoping di dalam
Resonancc).
DL TS
(Deep Le\'el
silikon, maka unsur-unsur ini akan mcmbuat
Spectroscopy)dan DL TFS (Deep Lcvcl Transient
tingkat cncrgi (cncrgy IC\'cl di dalam lorbiddcII
Fouricr Spectroscopy) (2-6] dll.
band"
(pita
clcktron
ya.
(Constant
l,mmgan).
atau
"holc.'
mcmpunyai alat-alat tcrscbut di atas. BAT AN
(Iubang)
tcrhadap
nanya
,
mcmpunyal
..,...
!VILA
band" (pita valcnsi) ak;ul II cmpclIg:lnllli prodllk
unSllr yallg tcrkollt:llllillasi
dari
tapi tidak
111ikroproscsor
pcnclitia/l
1lllSllr-lIlISlir
prllscs
N'W
(fIP)
illi
IC
p;l~a
ad~llah
kolllilmimisi
11:11
BATAN tidak
clcktron-
Allalyscr),
diodc,
Transient
lntcraksi
"conduction band" (pita ko duksi) d;Ul "valcncc
Ir;\Ilsislor
Paramagnetic
IYCllll\
d;m
produksi
Illikrocl..:ktrollik
u/ltuk
Icru:lpal
IUCIiClili
p;ld:1
Ulllilk
l'llcrgi
~.
'.!'"
tMUlll
alaI illi IImlya dapat mcllcntukall
dapat
Ic\cl,
di dal:11II silikon
IllCllcntllkall
"microscopic
li;lp 1IIISlIr koJllalllill~i
~1~~lj!~~;1
i",~".,"'1
bcrapa
jcllis
s:lia,
bcsamya
cross scction'
dalam silikoll
kclcrtJalasali al:1l-alal pcncliti:m
0",,1 '\
.
LllannCI
di BATAN
1:",)-
Dcligall
ml1k;.
..I.Ilc.!-J!Ps.':I;;.III':'k;uli~1CA,
4~
r'
./:
\.:,..'
Prosiding SeminarHasil Penelitian
PRSG Tahun1997/1998
ISSN 0854 -5278
Hasil penelitian ini tidak memberikan basil
elektron-elektron.
secarnkwantitatif yaitu tidak memberikan erapa
elektrondi dalam "conductionband" dan berapa
besamya energi level, "microscopic cross
"holes" yang dibawake "valenceband". Dengan
section",
ya
kerapatm level D(E) dan distribusi Fenni-Dirac
sur-
f(E) maka untuk jumlah seluruh elektron-
unsur apa saja yang mengkontaminasidi dalam
elektronN di dalam "conduction band" akan di
silikon.
dapatkan:
konsentrasi dsb.
Tetapi
memberikanbasil secarakwalitatif yaitu
Penelitian ini nanti akan dil .utkan
Berapa jumlah elektron-
denganmempergunakanalai DLTFS di J rman,
N = 2 .J D (E) f (E) dE
jika penulisberkesempatan
ke Jermanlagi.
SIFAT-SIFAT
KELISTRIKAN
(1)
( faktor 2 menunjukkanarah-arahspin), untuk
U~SUR-
UNSUR DOPING DI DALAM Si
seluruhenergielektron-elektrondapatditulis:
Masing-masing atom didalam
I
silikon mempunyai empat elektron pa
it
E =]:;'
'""'pot
+ h2k2f2 ill
(2)
elf
terluar, empat elektron pada kulit terl ar ini
masing-masingdua elektrondari 3s (val
(3)
dua elektrondari 3p (valensi).
Dengan elektron-elektronini atom-atom "!ikon
dapat berikatan sam sarna lain, dan
an
Karena di dalam pemikiran ini tidak ada
elektron-elektroninilah atom-atomsiliko akan
kelebihan arnh-arnh dari
pula berikatan dengan atom-atom
seharusnya diberikan,
dopingkan ke silikon.
di
Misalkan
vektor
maka
k
yang
pembatasan
perluasanE = konstan. Bola yang mempunyai
memberikan energi maka sebuah elektr n dari
titik pusat0 dan kulit-kulit bola antaraE dan E +
ikatannyaakan dapatterpisah. Elektron-e ektron
dE terdapatsebuahvolume 47tk2dk, jadi pada
yang lain dapat mengisi kembali cel -celah
sebuah volume di dalam ruang k per level
yang kekurangan elektron ini.
quantumdari (27t)3N (V= volume) untuk D(E)
an
memberikanmedan listrik maka dalam al ini
dE akandidapat:
akan terdapataroslistrik. Jika pemberianenergi
tersebutadalahenergithermal, maka kon entrasi
D (E )dE =
elektron-elektronbebas akan bergantun pada
temperaturyang diperlihatkan oleh exp (
1)
41i.k2
(21l")3 / V
.dk
(4)
Dengandk/dE dari (3)
(Faktor-Boltzman).Yang manaAEadalahenergi
aktivasi.
Elektron-elektron yang sool -olah
(5)
bebas bergerak sam sarna lain di dalam
"conductionband" (Ec)pada semikondukor dan
akandidapat
"holes" (lubang-lubang)di dalam"valenc band"
(Ec). Diantara Ec daD Ev terdapat "fo idden
band" yang mana di dalamnya tidak t rdapat
41
~-=~
47l"
ISSN 0854-5278
Pene/itianUnsur.
UsmanSudjadi
h.(E -Epot)(E
-Epot)-lf2
dE
= V.~(~)3/2.(E-Epot)j/2.dE,
,(6)
kalikan dengankT, gantilah h dengfmh/27l" rnakaakan di dapatkan:
2 D(E) dE = v. 4 1l"
~
)~2( E
h2
=v.
2.
( 21l".m.1Te.u ' kT
) 3/2
~.(!E
) 1/2 dE
-E
I"
pot.
-Epot )1/2.d(!!:.-)
J"i f"kr
h2
(7)
kT
Nc disebutlevel kerapatanefektiv. Jika dihitung
jurnlah elektron-elektrondi dalam "conduction
band" yang berdasarkanpersamaan(1), maka
akan
2,51.1019.
mana
di
dapatkan kerapatan =
Jumlah
elektron/volume:
dipergunakan masa elektron nlo = ~,lO9.10.28g.
Ed(-)
kT
CO)
n=Nc.
~ J
E -EF)
'" 7Z"Epol
1 + exp(U-
Denganmengganti1] =
kT
(8)
, makaakandidapatkan
n
(9)
Konsentrasi
elektron-elektronI
di
Epot= Ec , dengan Ec;= Energi pada "conduction
dalam
"conduction band" hams dihitu~g, yang mana
band". Kita dapat mengetahuidari persamaan
42
:f
ProsidingSeminarHasil Penelitian
PRSGTahun1997/1998
ISSN 0854 -5278
(9), ~ adalahsebuah
fungsiparametJr
(Ec
Nc
1
Ec -EF
--~oo
kT
1.
Dalam hat ini persamaan(9) lebih besar dari I,
jadi akanberlaku:
n
2 CX)
1
~ ":J; !exP(-1J).exi(
Nc
~ exp(-
(10)
Harga ini biasanya untuk semikonduktor yang
~
Hasilintegral Jexp(-TJ).Jq~
=
didoping sampai 1017cmo3. Dengan demikian
0
didapatkanpersamaanpertamayang mendasar:
jadi akandidapatkan:
n
~ exp( -C E
(~l)
, kita I dapat
kT
Nc
n=Ncexp(-~£~)
-E F )
Ec -EF
mengetahuimengapafaktor -};
di dalaml
persamaan(7) akanterpisahkan. Dari pe
(11) dapatdiartikan sebagaiberikut, jika
»kT
2.
(12)
kT
~
-00
kT
aan
Untuk 1] < IEc -EFI
-~
ini artinya n« Nc .
adalah exp 1]. exp
Ec -EF)«
(
Selain itu diketahui bahwa harga Nc (pada
-~
kT
temperaturruang)denganm.ff ~ n1o
daD untuk 1] »
(= massa elektronbebas)harganyaadalah:
integrasinyaakan kecil, jadi suatu pendekatan
IEc -EFI
maka basil
yang baik jika persamaan(9) diberikan untuk
.me!!
Nc=2,S.lOI9«
T
~
keadaan:
30"'6K) 2
mo
43
ISSN 0854-5278
PenelitianUnsur.
UsmanSudjadi
~-=~
17=-
2
n
2
kTd -2-
Jv'1 -.J"1i' 3
0
Untuk keadaann » Nc akandi dapa~anjuga:
3 ~!
-(Ec -Ef)
= (_)3J!3kT{
4
n
~
_)3
(13)
Nc
Sebuah perhitungan evaluasi dari integral di
beberapaatom silikonpada satudimensidapat
dapatkan basil pada gambar 2.
diperlihatkansepertigambarI [I]. Dari gambar
Kita dapat
mengenalbahwabahwapemberian proximasi:
dapatdiperlihatkanbahwakerapatanelektron
-=n
semakindalam semakinrapatdan semakinkeluar
exp(-
Nc
E
(c
E-E
C
F)
untuk
semakinrenggangkerapatannya("density") [2].
kT
-E
kT
Energilevel elektronyangterluar disebut
F»>
1 sampain ~ 0, Nc adalah
sangatbagusuntuk memenuhi. P
"conductionband" sedangkan
energilevel
lapisandari luar disebut"valenceband" (lihat
(12)
gambarI). Jarakantara"conductionband" dan
adalah menerangkanjuga sebuah keterangan
"valenceband" disebut"forbiddenband" pada
secaragarisbesartentangkerapatanevel efektif.
silikon biasanyabesarnyaleV. Unsur-unsur
Padapemberianpencairan(dapat .analogikan)
dengan leon gas (n« Nc) akan di
atkan gas
elektron-elektronsebagaimana pa
gas ideal,
yang mana dipergunakanjuga
Boltzmann.
kontaminasiyang masukkedalamSi akan
membentukenergi-energilevel di dalam
"forbidden band", elektron-elektrondi dalarn
tuk statistik
energilevel (Er) ini akanberinteraksidenganEc
Sebuah level yang erisi secara
sedangkan"hole" akanberinteraksidenganEy
kontinu di dalam "conductionband' didapatkan
[I].
Nc keadaan/level/cm3
dengan satu satuan level
energi Ec.
Kita
dapat m ganalogikan
keterangan diatas dengan "hole'
TAT A KERJA DAN PERCOBAAN
di dalam
Cuplikan yang digunakan adalah p-Si
"valenceband". Rumusnyadapat 1ihat seperti
(FZ-"Floating Zone") yang mempunyai orientasi
dibawahini:
atom (100), dengan konsentrasi dasar Boron 3,5
x 1015atom/cm3,tahananjenis = 8.0. cm dan
rnobilitas lubang ("hole") = 5,3 x 10
cm2Nolt.detik.
Dimensi cuplikan adalah 1 cm,
panjang 1 crn dan tebal 400 ~m. Cuplikan
pertarna kali dibersihkan dengan C2HC13
pada
800C. Kemudian permukaan cuplikan
dibersihkan dengan methanol. Oksida alarn yang
44
Prosiding SeminarHasi! Pene!itian
PRSG Tahun1997/1998
ISSN 0854 -5278
menempelpadapennukaansilikon telah .
hasilnya menunjukkanbahwa di dalam cuplikan
"etching" denganHF (40%)dan cuplikan
silikon setelahdi in-adiasidi dalam CIP terdapat
dikeringkandengangasNz, Cuplikanke udian
unsur-unsurAu-198, Mn-54 dan Ga-72 yang ikut
di irradiasidi CIP (CentrallITadiationPo .tion)
masuk. KonsentrasidaTiketiga unsur ini kecil.
di RSG-GAS,denganperbedaanwaktu
Selain itu di dapatkanbasil pula bahwa "average
perbedaanflu.x neutron(daya), Carame.
diasi
activity" daTi Mn-45 adalah 1.32e + 06, Ga-72
cuplikan silikon yaitu pertama-tamacupf an di
adalah 3.9ge+O9dan Au-198 adalah 3.15e+O8.
bungkusdengankertasaluminium,kemu ian
sedangkan "decay factor" nya untuk Mn-54
dirnasukkanke dalam aluminium"capsul', bam
adalah 9.85e-ol, sedangkanuntuk Ga-72 adalah
kemudiandimasukkanke dalamCIP. Ta ketja
3.40e -04, dan basil "decay factor" dari Au-198
untuk preparasicuplikan sebelumdan ses dab
adalah 1.75e-01. "Peak" Mn dan "peak" Ga
radiasiadalahsarna,bedanyahanyapada
teIjadi interferensi.
diasi
dibungkusdengankertasaluminium. Sel in itu
WalaupunAu-198 konsentrasinyatidak
sebelumiradiasicuplikan diukur dengan L TFS
begitu besar, unsur ini sangat mempengaruhi
dan sesudahiradiasi diukur denganMCA
produksi mikroelektronik.
sangat elektris aktiv.
BASIL DAN DISKUSI
Untuk
cuplikan
kedalam
mengetahui apakah di dalam
silikon
terdapat
silikon,
Karena unsur Au
Atom-atom Au masuk
ada
kerugian
keuntungannya.hat itu tergantung ~
sur
atau
pada
tujuan produksi "microelectronic device" yang
kontaminasi sebelumnya. Maka cuplik
ikon
sebelurn di irradiasi atau sebelum dirna
ke
daerah intrinsik (p+in+diode),maka hal ini akan
dulu apakah d
am
berguna seperti yang diterangkan dibawah ini
cuplikan silikon tersebut terdapat uns
sur
[I].
kantaminasi
ya.
dalam ClP di selidiki
atau
tidak
ada
s
akan dibuat
Jika tujuannya untuk membuat
Unsur Au
di
dalam silikon
sering
Pengukuran dengan mempergunakan alat DL 1FS
dipergunakan dalam industri
(Deep Level Transient Spectroscopy) [ , 3 dan
salah satu fungsinya yaitu untuk membuat dioda
4]. Gambar 3. memperlihatkan basil pen
p+in+, n+in+ dan p+ip+. Yang mana fungsi Au di
dengan DL 1FS, cuplikan silikon seb lurn di
irradiasi, hasilnya menunjukkan bahwa ° dalam
dalam silikon adalah sebagai kornpensasi untuk
cuplikan
sebelum di irradiasi tidak
menghasilkan daerah intrinsik ( i ) di dalam
pat
dioda-dioda diatas.
unsur-unsur kontarninasi daTi luar mall un daTi
dalam silikon sendiri.
mikroelektronik
Atom Au di dalam p-Si mernpunyai
Hal ini terlihat dengan
beberapa tingkat energi pada "forbidden band"
tidak adanya "peak" di dalam gambar ersebut.
yaitu Ey + 0,35 eV dengan penarnpang lintang
Sampel ini sarna dengan sampel yang di °rradiasi
mikroskopikO"Aul = 0,131 X 10-13cm2; danEy+ 0
di ClP sebelumnya dibersihkan deng
,55
aceton
eV
dengan
mikroskopiknya
dan methanol (lihat prosedur keIja).
penarnpang
lintang
O"Au2
= 0,80 X 10-15cm2. Hasil
basil
ini di dapat dengan mendoping atom-atom Au ke
pengukuran dengan MCA, cuplikan s elah di
silikon dengan teknologi difusi (tidak dengan
irradiasi di Central Irradiation Positio
Neutron
Gambar
4.
menunjukkan
(CIP),
45
Transmutation Doping).
Kemudian
ISSN 0854-5278
cuplikannya diukur
PenelitianUnsur.
UsmanSudjadi
dengan
S
[7].
silikon tersebutakanbersifatp-Si [1,6]. Dengan
ElekU"on-elektron
pada energi level ada Au ini,
demikian, jika atom -atom Ga ikut masuk ke
akan berinteraksi dengan "condu 'on band"
dalam silikon, maka harns dipikirkan pula
[lihat rumus I-I2J.
Ie" akan
interaksi elektron-elektrondi dalam energi level
at rumus
MIl dengan "conductionband" dan "hole" daTi
Sedangk
berinteraksidengan"valence ban
1-14].
Pada teknologi pembu an daerah
intrinsic, kita
"valence band" denganenergi level MIl (Erdari
dapat mendoping phosphor
MIl) [1, 6].
Unsur-unsur yang segolongan
kedalanl silikon, biasanya consen i phosphor
denganGajika bahannyadicampurdenganunsur
1014atom/cm3,hasil doping akan
yang segolongandenganAs yaitu N, P, Sb, Bi
nghasilkan
nSi. Kemudian n-Si ini kita dopi g kembali
dan Tm dan membentukbendapadat, maka akan
dengan Au dengan konsentrasi101 atom/cm3.
mempunyaisifat semikonduktor.Sebagaicontoh
Maka akan didapatkan daerahin .sic dengan
di "microelectronic device company" sekarang
teknologi kompensasiyangideal [1, ].
terns di kembangkanbahan-bahanseperti GaAs,
MendopingMn ke dalamsil on dengan
InP dan sebagainya
jenis semikonduktorini biasa
teknologi difusi didapatkanjuga beb rapa energi
di buat untuk CMOS (Complementary Metal
level di dalam silikon. Prosesdiffus daDproses
Oxid Semiconductor),PMOS, NMOS maupun
"neuU"on transmutation doping"
trnnsistorbipolar. Sedangkanunsur-unsuryang
proses yang berbeda dalam proses'
dalah dua
i atom-
segolongandenganZn yaitu Cd, Hg dan Dy jika
atom dopan masuk menyebarked am silikon
digabung dengan unsur-unsuryang segolongan
mengikuti hokum Fick [1]. yang
enyatakan
dengan Se yaitu 0, S, Te, Po, Yb akan
bahwa kerapatanarus listrik seban .g dengan
mempunyai sifat juga semikonduktor. Seperti
gradien konsentrasi daD juga
perubahan
diketahuibahwa sifat semikonduktorill bisa di
konsentrasipada waktu tertentu
dengan
dapatkan dari proses kimia maupun fisika
perubahanarus listrik. Sedangkan
proses
(biasanyabendapadat). ZnSe mernpakanjenis
"neuU"ontransmutationdoping"pros
adalah
semikonduktoryang dapat dibuat "blue diode"
3OSi(n,r)~31Si~31p+p.
dan ini sedangdikembangkandi negara-negara
Pada
industri.
teknologi NTD ini didapatkanpul unsur MIl
masuk kedalam silikon. Hal ini t dapatjuga
Jadi unsur-unsur Au, Ga dan MIl
interaksi elektron-elektronpada ener i level MIl
mempunyaiinteraksielektris aktiv denganatom-
ke "conduction band"[lihat rumus 1-12] dan
atomsilikon. Tidak tertutupkemungkinanatomatom Au, Ga dan Mn juga membentukmolekul
"hole" daTi"valenceband" [Iihat ru us 1-14] ke
komplek
energilevel MIl ~ daTiMIl) [I, 6].
Phosphor. Misalnya
Ga juga di dapatkansalah sam unsur
dengan
atom-atom
AuF-komplex,
GaP-
komplex dan MnP-komplex[2, 6], maka hal ini
yang masuk ke dalam silikon ketik silikon di
harus diteliti lebih Ianjut.
irradiasi dengan flux neutron pa a fasilitas
"neutron transmutationdoping".
("cluster")
tennasuk
KESIMPULAN
sam golongandenganB, AI, In, Ti an Ho. Jika
Pengukuran dengan MCA
atom-atom Ga masuk ke dalam s ikon rnaka
(Multi
ChannelAnalyser) di dapatkanhasil bahwa Mn-
46
ProsidingSeminar Hasi/Pene/itian
ISSN 0854 -5278
PRSG Tahun 1997/1998
45, Ga-72 dan Au-198 adalabunsur-un
yang
hergestellt mil der neuartigen,altemativen
terdapat di dalam silikon setelab cupl" an di
Gruppe-V-Quelle Diethylterti-arbutyl-arsen
iradiasi.PengukurandenganDLTFS (De
(DEtBAs)
Level
in
der
metallorganischen
Transient Fourier Spectroscopy)di
tkan
Gasphasenepita.xie
basil babwa tidak unsur-unsuryang ter
at di
VerhandlunganDPG (VI), 29 HL-7.7, Seite
dalamsilikon sebelumdi iradiasi.jadi j'
edua
1036,Munster,Gennany,1994.
basil pengukurandi bandingkanmakaak
pat
disimpulkan babwa Mn, Au, dan Ga
lab
(MOVPE)";
in
4. U. SUDJADI, S. WEISS,A. BOCK und R.
KASSING:
"Untersuchungen an Pd-
unsur-unsurkontaminasiyang masuk set lab di
korreliertenStorstellenin Silizium mil Hilfe
iradiasi.
ur
des DLTFS-Verfahrens";in Verhandlungen
kontaminasi ini belum diukur, karena harus
DPG (VI), 29 HL-IO.74, Seite 1070,
diukur dengan DL TFS.
Munster,Germany,1994.
Besarnya konsentrasi
Unsur-
yang
5
konsentrasinyalebih kecil dari 1010at micro)
U. SUDJADI, S. WEISS,A. BOCK undR.
tidak akan mempengaruhisifat-sifat kef trikan
KASSING:
semikonduktorsilikon, karenakecil hamp sarna
electrical properties of Copper in Silicon
denganunsur-unsur"impurity" di dalam ilikon
with
sendiri.
Verhandlungen DPG (VI), 30 HL-28.14,
the
"Characterization of
DLTFS
method"
the
;
In
Seite 1267,Berlin, Germany,1995.
UCAPAN TERIMA KASm
6.
U. SUDJADI: "UntersuchungenanPd-,Cu-,
rs.
Ag-korrelierten Storstellensowie Pd-Feund
Amir Hamzah alas bantuaImyadalam p ulisan
Pd-Au-Komplexen in Si mil Hilfe des
rnakalah.
DLTFS-Verfahrens",
Terima kasih disampaikankepada Bap
Ph.D
thesis,
"Universitat Gesamthochschu1eKassel",
Kassel,Germany,1995.
DAFTAR ACUAN
7. U. SUDJADI: "Study onthe Diffusion of Au
1. R. KASSING, Prof. Dr. : Vorlesungskrip!,
in n-Si for Preparingp.in. Diodes"; A paper
UniversitatMunster, 1975.
2. U. SUDJADI, S. WEISS, A. BOCK
KASSING:
presented at the STMDP Meeting, Delf-
dR.
Netherland,1991.
"Investigation of a Pd-Au
complex in n-type silicon with the D TFSTechniques"~in Physica Status Soli i (a)",
Vol: 149,No.2 (1995).
3. Z. SPIKA et al. (Universitat MaIb g), S.
WEISS, U. SUDJADI, A. BOCK
d R.
KASSING: "Untersuchungtiefer Sto tellen
in
GaAs
-Volumenkristalls
hten
47
~
.-.jC)
ISSN 0854-5278
PeneJitianUnsur.
UsmanSudjadi
Epot (x)
oX
/'"
r
Epot (x) Sctiap Atom Si
Epot (x) Kristal Si
Gambar la. Interferfnsi dari Setiap Potensial dari Atom-Atom Si akan
Menghasi~kanSeluruh PotensialSecara Periodik
Epot
.0
-Q
-~r--1'
Gambar ~b. Mempermudah PotensialPeriodik
48
Prosiding Seminar HasiJ PeneJitian
PRSG Tahun 1997/1998
ISSN 0854 -5278
It..
I
I
u
z
'"
~
c Ie I
10 c
10-1
-6
-2
2
0
6
(E
F
Ie
-E
C
Gambar2. Perhitu gaDNumerik dari IntegralPersamaan
(9).
Pendekatan:
1. nlN = exp{-(E.-Er)/kT
2. n/N -(E. -Er)3/1
3. n/Nc -(E. -Er)3/1 [1]
49
)/KT
--?
~
cn
Z
0
oc
\.1\
""'
I
\.1\
N
-.oJ
OC
bi
.
[fF]
N
U\
w
0
0
-->
0
ccu:
0
o
r"
.1
tnl:!:
I
t
,U1Z
..fr.
I
° .
ktn
""'."0
FU°"t:
.--00
~
oC-i
rn
~
Q;
a
='
0
c
,t
~
tl
.,
Q;
==
~
(n ~.
-
n
= ~=
f;
~
= ~
t'"
Po
71
"'41
loA.
0
~g
.~
Q
_r
?"'oT
'cON
ECUi
'g.. aa
~
Q; e
.,
\.II
0
D(
"'
=
(n
Q;
=
:-:
~
c
~
=
~
'"
';I
=
btgaJ
t'"
=
a .,
II
Co ~
-.c
.,
-=
Q;
Q;
e..
Q;
a
-.
_.Q;
~.
'" =
'0
Q
~ ~
~~o
of
~
Co
~
=
a;
Q;
=
b-
f ;
So
~ ~
=
-~
=
r:
';i
=
t>
h
Ii
~~:
0: iol;ll
.I.
w
a
a
~ ~
I
t
1
~
i
I
c;"}
~C
~
iC
t
I
...
~ ~~
~
-l
I
~
§ ~
~ gO
~~
~ :::
~'"
-.~
:-.
--
:10
fN
'rI
I
-:to
'rI
:10
~
Z
-
.-.
t/)
t/)
0
~
I
-illl
()
.t:
~
W
E-c
r:
.:;:
...
~
..
"C-
-<
u
~
c
I
~
r:
Cl)
c
.i
~
...
tG
~A
.
o
r.I
:>
~1lI
(,?
I
~
['-
~
c
III
Q
~
~
III
~
t'$
0
~
H
I
o,D
i
~
o~
r:
c
's~
: I
-
~
c
t5 ::
c
~
0
~~
.:
.0-
tn
c
'-D
Qj
~
o-c
'." :;.:
='
'"
c o~
~
...
,-i
J
I(')
~
..
c
r:
~-o
'"=' r:~
~
~
c:
11)
~
~
-.-.-~
~
~
x
~
-~
1..-r:
~-
';;'-0
-='
-'"
Cl)~
(S)
=
Ln
<
Ccn
~
Co.=
0
I
~
~
~
...0
QI
VI
::~
'" .r:::
=cn
roo
QI
G.)
(I)
P-
~
.-.
~
~
I
P..
~
I..
r:
("')
~
E~
Q1
VI
~
~
Pol
(/J
c
'-D
0'2:
C'\tG
-i
§
-i
N'N..
~
NO';
5
~
~..
~~
:J:~
;::
~
-~
"0~o-
~~,
,I-,.
~o~o-
"::
:: -~
.~ ~
"'J~
~~
:§~
e~
~Q,;
cryI
a)
~
c... :I:
.,...
C>P-c~~
~
~
.,~
~
(.)
a) ~a)
~
0.,...
£
..~ ..a) (I)..
~ N
~..
(.) (I) ~
c... "'0
~~aC>
TUjll:111
j~I}_._~~!~'~I~I.
Prosiding ~'el1"nar Jia.~'llt'/'f/11ItJl'
PRSG Tahun /997//998
I
Penelitian Unsur-Unsu~ Kontaminasi dan Analisis Efek Kelistrikannya di Dalam Silikon
I
pada NTD di RSG-GAS
UsmanSudjadi
Abstrak
Penelitian Unsur-Unsur K ntaminasi daD Analisis Efck Kclistlikannya di Dalam Silikon pada NTD
di RSG-GAS. Telah diteli i unsur-unsur kontaminasi di dalam silikon pada proses N1D (Neutron
Transmutation Doping) den
Multi Channel Analyser (MCA). Penelitian ini penting untuk mengetahui
kualitas daripada silikon dop g di N1D. Dati basil penelitian didapatkan bahwa Mn-45, Ga-72 dan Au198 adalall unsur-unsur kon aminasi yang terdapat di dalam silikon setelah proses N1D di RSG-GAS.
Analisis efek kelistrik;m
unsur-unsur kontaminasi ini, pada semikonduktor silikon juga diterangk;m
dalam makalah ini.
Abstract
-
Investigation of Elements
Silicon on the Neutron Tra
Neutron TransmutationDo
This investigationis impo
Ga-72and Au-198 are ele
effect of this elementscon
ontamination and Analysis of Electrical Effect of this Contamination in
smutation Doping in the RSG-GAS.The elementsof contaminationon tile
ing process(NTD) have investigatedby Multi ChaIU1elAnalyser (MCA).
t to knowthe qualityof silicondopingin NTD. We havefound that Mn-45,
entsof contaminationin silicon after NTD process. Analysis of electrical
.nationon semiconductor
siliconis describedalso in this paper.
PENDAHULUAN
mengoptimasi fasilitas silikon doping di RSGGAS, yang dapat menunjang salah satu program
Unsur-unsur konta .nasi (unsur-unsur
diluar
phophor) pada w
SARLIT A.
Banyak alat untuk meneliti dan
tu proses neutron
mengukur unsur-unsur kontaminasi di dalam
transmutation doping pada ilikon, sangat tidak
scmikonduktor Si, Gc, InP, GaAs, InPGaAs (di
diinginkan
rnikroelektronik.
dalam penclitian ini yang dipakai adalah Si).
Terotanla unsur-unsur kont
asi yang bersifat
Alat-alat tcrscbut scpcrti mis.1lnya '.Hall Effect",
elektris aktif seperti misal
unsur-unsur Fe,
"CC- Technique
oleh perosaha
Au, Cu, Cr, Ni dan seb
Capacitance
Unsur-unsur
Tcchniquc)"',
"EPR
(Electron
kontaminasi aktif jika ikut tcrdoping di dalam
Resonancc).
DL TS
(Deep Le\'el
silikon, maka unsur-unsur ini akan mcmbuat
Spectroscopy)dan DL TFS (Deep Lcvcl Transient
tingkat cncrgi (cncrgy IC\'cl di dalam lorbiddcII
Fouricr Spectroscopy) (2-6] dll.
band"
(pita
clcktron
ya.
(Constant
l,mmgan).
atau
"holc.'
mcmpunyai alat-alat tcrscbut di atas. BAT AN
(Iubang)
tcrhadap
nanya
,
mcmpunyal
..,...
!VILA
band" (pita valcnsi) ak;ul II cmpclIg:lnllli prodllk
unSllr yallg tcrkollt:llllillasi
dari
tapi tidak
111ikroproscsor
pcnclitia/l
1lllSllr-lIlISlir
prllscs
N'W
(fIP)
illi
IC
p;l~a
ad~llah
kolllilmimisi
11:11
BATAN tidak
clcktron-
Allalyscr),
diodc,
Transient
lntcraksi
"conduction band" (pita ko duksi) d;Ul "valcncc
Ir;\Ilsislor
Paramagnetic
IYCllll\
d;m
produksi
Illikrocl..:ktrollik
u/ltuk
Icru:lpal
IUCIiClili
p;ld:1
Ulllilk
l'llcrgi
~.
'.!'"
tMUlll
alaI illi IImlya dapat mcllcntukall
dapat
Ic\cl,
di dal:11II silikon
IllCllcntllkall
"microscopic
li;lp 1IIISlIr koJllalllill~i
~1~~lj!~~;1
i",~".,"'1
bcrapa
jcllis
s:lia,
bcsamya
cross scction'
dalam silikoll
kclcrtJalasali al:1l-alal pcncliti:m
0",,1 '\
.
LllannCI
di BATAN
1:",)-
Dcligall
ml1k;.
..I.Ilc.!-J!Ps.':I;;.III':'k;uli~1CA,
4~
r'
./:
\.:,..'
Prosiding SeminarHasil Penelitian
PRSG Tahun1997/1998
ISSN 0854 -5278
Hasil penelitian ini tidak memberikan basil
elektron-elektron.
secarnkwantitatif yaitu tidak memberikan erapa
elektrondi dalam "conductionband" dan berapa
besamya energi level, "microscopic cross
"holes" yang dibawake "valenceband". Dengan
section",
ya
kerapatm level D(E) dan distribusi Fenni-Dirac
sur-
f(E) maka untuk jumlah seluruh elektron-
unsur apa saja yang mengkontaminasidi dalam
elektronN di dalam "conduction band" akan di
silikon.
dapatkan:
konsentrasi dsb.
Tetapi
memberikanbasil secarakwalitatif yaitu
Penelitian ini nanti akan dil .utkan
Berapa jumlah elektron-
denganmempergunakanalai DLTFS di J rman,
N = 2 .J D (E) f (E) dE
jika penulisberkesempatan
ke Jermanlagi.
SIFAT-SIFAT
KELISTRIKAN
(1)
( faktor 2 menunjukkanarah-arahspin), untuk
U~SUR-
UNSUR DOPING DI DALAM Si
seluruhenergielektron-elektrondapatditulis:
Masing-masing atom didalam
I
silikon mempunyai empat elektron pa
it
E =]:;'
'""'pot
+ h2k2f2 ill
(2)
elf
terluar, empat elektron pada kulit terl ar ini
masing-masingdua elektrondari 3s (val
(3)
dua elektrondari 3p (valensi).
Dengan elektron-elektronini atom-atom "!ikon
dapat berikatan sam sarna lain, dan
an
Karena di dalam pemikiran ini tidak ada
elektron-elektroninilah atom-atomsiliko akan
kelebihan arnh-arnh dari
pula berikatan dengan atom-atom
seharusnya diberikan,
dopingkan ke silikon.
di
Misalkan
vektor
maka
k
yang
pembatasan
perluasanE = konstan. Bola yang mempunyai
memberikan energi maka sebuah elektr n dari
titik pusat0 dan kulit-kulit bola antaraE dan E +
ikatannyaakan dapatterpisah. Elektron-e ektron
dE terdapatsebuahvolume 47tk2dk, jadi pada
yang lain dapat mengisi kembali cel -celah
sebuah volume di dalam ruang k per level
yang kekurangan elektron ini.
quantumdari (27t)3N (V= volume) untuk D(E)
an
memberikanmedan listrik maka dalam al ini
dE akandidapat:
akan terdapataroslistrik. Jika pemberianenergi
tersebutadalahenergithermal, maka kon entrasi
D (E )dE =
elektron-elektronbebas akan bergantun pada
temperaturyang diperlihatkan oleh exp (
1)
41i.k2
(21l")3 / V
.dk
(4)
Dengandk/dE dari (3)
(Faktor-Boltzman).Yang manaAEadalahenergi
aktivasi.
Elektron-elektron yang sool -olah
(5)
bebas bergerak sam sarna lain di dalam
"conductionband" (Ec)pada semikondukor dan
akandidapat
"holes" (lubang-lubang)di dalam"valenc band"
(Ec). Diantara Ec daD Ev terdapat "fo idden
band" yang mana di dalamnya tidak t rdapat
41
~-=~
47l"
ISSN 0854-5278
Pene/itianUnsur.
UsmanSudjadi
h.(E -Epot)(E
-Epot)-lf2
dE
= V.~(~)3/2.(E-Epot)j/2.dE,
,(6)
kalikan dengankT, gantilah h dengfmh/27l" rnakaakan di dapatkan:
2 D(E) dE = v. 4 1l"
~
)~2( E
h2
=v.
2.
( 21l".m.1Te.u ' kT
) 3/2
~.(!E
) 1/2 dE
-E
I"
pot.
-Epot )1/2.d(!!:.-)
J"i f"kr
h2
(7)
kT
Nc disebutlevel kerapatanefektiv. Jika dihitung
jurnlah elektron-elektrondi dalam "conduction
band" yang berdasarkanpersamaan(1), maka
akan
2,51.1019.
mana
di
dapatkan kerapatan =
Jumlah
elektron/volume:
dipergunakan masa elektron nlo = ~,lO9.10.28g.
Ed(-)
kT
CO)
n=Nc.
~ J
E -EF)
'" 7Z"Epol
1 + exp(U-
Denganmengganti1] =
kT
(8)
, makaakandidapatkan
n
(9)
Konsentrasi
elektron-elektronI
di
Epot= Ec , dengan Ec;= Energi pada "conduction
dalam
"conduction band" hams dihitu~g, yang mana
band". Kita dapat mengetahuidari persamaan
42
:f
ProsidingSeminarHasil Penelitian
PRSGTahun1997/1998
ISSN 0854 -5278
(9), ~ adalahsebuah
fungsiparametJr
(Ec
Nc
1
Ec -EF
--~oo
kT
1.
Dalam hat ini persamaan(9) lebih besar dari I,
jadi akanberlaku:
n
2 CX)
1
~ ":J; !exP(-1J).exi(
Nc
~ exp(-
(10)
Harga ini biasanya untuk semikonduktor yang
~
Hasilintegral Jexp(-TJ).Jq~
=
didoping sampai 1017cmo3. Dengan demikian
0
didapatkanpersamaanpertamayang mendasar:
jadi akandidapatkan:
n
~ exp( -C E
(~l)
, kita I dapat
kT
Nc
n=Ncexp(-~£~)
-E F )
Ec -EF
mengetahuimengapafaktor -};
di dalaml
persamaan(7) akanterpisahkan. Dari pe
(11) dapatdiartikan sebagaiberikut, jika
»kT
2.
(12)
kT
~
-00
kT
aan
Untuk 1] < IEc -EFI
-~
ini artinya n« Nc .
adalah exp 1]. exp
Ec -EF)«
(
Selain itu diketahui bahwa harga Nc (pada
-~
kT
temperaturruang)denganm.ff ~ n1o
daD untuk 1] »
(= massa elektronbebas)harganyaadalah:
integrasinyaakan kecil, jadi suatu pendekatan
IEc -EFI
maka basil
yang baik jika persamaan(9) diberikan untuk
.me!!
Nc=2,S.lOI9«
T
~
keadaan:
30"'6K) 2
mo
43
ISSN 0854-5278
PenelitianUnsur.
UsmanSudjadi
~-=~
17=-
2
n
2
kTd -2-
Jv'1 -.J"1i' 3
0
Untuk keadaann » Nc akandi dapa~anjuga:
3 ~!
-(Ec -Ef)
= (_)3J!3kT{
4
n
~
_)3
(13)
Nc
Sebuah perhitungan evaluasi dari integral di
beberapaatom silikonpada satudimensidapat
dapatkan basil pada gambar 2.
diperlihatkansepertigambarI [I]. Dari gambar
Kita dapat
mengenalbahwabahwapemberian proximasi:
dapatdiperlihatkanbahwakerapatanelektron
-=n
semakindalam semakinrapatdan semakinkeluar
exp(-
Nc
E
(c
E-E
C
F)
untuk
semakinrenggangkerapatannya("density") [2].
kT
-E
kT
Energilevel elektronyangterluar disebut
F»>
1 sampain ~ 0, Nc adalah
sangatbagusuntuk memenuhi. P
"conductionband" sedangkan
energilevel
lapisandari luar disebut"valenceband" (lihat
(12)
gambarI). Jarakantara"conductionband" dan
adalah menerangkanjuga sebuah keterangan
"valenceband" disebut"forbiddenband" pada
secaragarisbesartentangkerapatanevel efektif.
silikon biasanyabesarnyaleV. Unsur-unsur
Padapemberianpencairan(dapat .analogikan)
dengan leon gas (n« Nc) akan di
atkan gas
elektron-elektronsebagaimana pa
gas ideal,
yang mana dipergunakanjuga
Boltzmann.
kontaminasiyang masukkedalamSi akan
membentukenergi-energilevel di dalam
"forbidden band", elektron-elektrondi dalarn
tuk statistik
energilevel (Er) ini akanberinteraksidenganEc
Sebuah level yang erisi secara
sedangkan"hole" akanberinteraksidenganEy
kontinu di dalam "conductionband' didapatkan
[I].
Nc keadaan/level/cm3
dengan satu satuan level
energi Ec.
Kita
dapat m ganalogikan
keterangan diatas dengan "hole'
TAT A KERJA DAN PERCOBAAN
di dalam
Cuplikan yang digunakan adalah p-Si
"valenceband". Rumusnyadapat 1ihat seperti
(FZ-"Floating Zone") yang mempunyai orientasi
dibawahini:
atom (100), dengan konsentrasi dasar Boron 3,5
x 1015atom/cm3,tahananjenis = 8.0. cm dan
rnobilitas lubang ("hole") = 5,3 x 10
cm2Nolt.detik.
Dimensi cuplikan adalah 1 cm,
panjang 1 crn dan tebal 400 ~m. Cuplikan
pertarna kali dibersihkan dengan C2HC13
pada
800C. Kemudian permukaan cuplikan
dibersihkan dengan methanol. Oksida alarn yang
44
Prosiding SeminarHasi! Pene!itian
PRSG Tahun1997/1998
ISSN 0854 -5278
menempelpadapennukaansilikon telah .
hasilnya menunjukkanbahwa di dalam cuplikan
"etching" denganHF (40%)dan cuplikan
silikon setelahdi in-adiasidi dalam CIP terdapat
dikeringkandengangasNz, Cuplikanke udian
unsur-unsurAu-198, Mn-54 dan Ga-72 yang ikut
di irradiasidi CIP (CentrallITadiationPo .tion)
masuk. KonsentrasidaTiketiga unsur ini kecil.
di RSG-GAS,denganperbedaanwaktu
Selain itu di dapatkanbasil pula bahwa "average
perbedaanflu.x neutron(daya), Carame.
diasi
activity" daTi Mn-45 adalah 1.32e + 06, Ga-72
cuplikan silikon yaitu pertama-tamacupf an di
adalah 3.9ge+O9dan Au-198 adalah 3.15e+O8.
bungkusdengankertasaluminium,kemu ian
sedangkan "decay factor" nya untuk Mn-54
dirnasukkanke dalam aluminium"capsul', bam
adalah 9.85e-ol, sedangkanuntuk Ga-72 adalah
kemudiandimasukkanke dalamCIP. Ta ketja
3.40e -04, dan basil "decay factor" dari Au-198
untuk preparasicuplikan sebelumdan ses dab
adalah 1.75e-01. "Peak" Mn dan "peak" Ga
radiasiadalahsarna,bedanyahanyapada
teIjadi interferensi.
diasi
dibungkusdengankertasaluminium. Sel in itu
WalaupunAu-198 konsentrasinyatidak
sebelumiradiasicuplikan diukur dengan L TFS
begitu besar, unsur ini sangat mempengaruhi
dan sesudahiradiasi diukur denganMCA
produksi mikroelektronik.
sangat elektris aktiv.
BASIL DAN DISKUSI
Untuk
cuplikan
kedalam
mengetahui apakah di dalam
silikon
terdapat
silikon,
Karena unsur Au
Atom-atom Au masuk
ada
kerugian
keuntungannya.hat itu tergantung ~
sur
atau
pada
tujuan produksi "microelectronic device" yang
kontaminasi sebelumnya. Maka cuplik
ikon
sebelurn di irradiasi atau sebelum dirna
ke
daerah intrinsik (p+in+diode),maka hal ini akan
dulu apakah d
am
berguna seperti yang diterangkan dibawah ini
cuplikan silikon tersebut terdapat uns
sur
[I].
kantaminasi
ya.
dalam ClP di selidiki
atau
tidak
ada
s
akan dibuat
Jika tujuannya untuk membuat
Unsur Au
di
dalam silikon
sering
Pengukuran dengan mempergunakan alat DL 1FS
dipergunakan dalam industri
(Deep Level Transient Spectroscopy) [ , 3 dan
salah satu fungsinya yaitu untuk membuat dioda
4]. Gambar 3. memperlihatkan basil pen
p+in+, n+in+ dan p+ip+. Yang mana fungsi Au di
dengan DL 1FS, cuplikan silikon seb lurn di
irradiasi, hasilnya menunjukkan bahwa ° dalam
dalam silikon adalah sebagai kornpensasi untuk
cuplikan
sebelum di irradiasi tidak
menghasilkan daerah intrinsik ( i ) di dalam
pat
dioda-dioda diatas.
unsur-unsur kontarninasi daTi luar mall un daTi
dalam silikon sendiri.
mikroelektronik
Atom Au di dalam p-Si mernpunyai
Hal ini terlihat dengan
beberapa tingkat energi pada "forbidden band"
tidak adanya "peak" di dalam gambar ersebut.
yaitu Ey + 0,35 eV dengan penarnpang lintang
Sampel ini sarna dengan sampel yang di °rradiasi
mikroskopikO"Aul = 0,131 X 10-13cm2; danEy+ 0
di ClP sebelumnya dibersihkan deng
,55
aceton
eV
dengan
mikroskopiknya
dan methanol (lihat prosedur keIja).
penarnpang
lintang
O"Au2
= 0,80 X 10-15cm2. Hasil
basil
ini di dapat dengan mendoping atom-atom Au ke
pengukuran dengan MCA, cuplikan s elah di
silikon dengan teknologi difusi (tidak dengan
irradiasi di Central Irradiation Positio
Neutron
Gambar
4.
menunjukkan
(CIP),
45
Transmutation Doping).
Kemudian
ISSN 0854-5278
cuplikannya diukur
PenelitianUnsur.
UsmanSudjadi
dengan
S
[7].
silikon tersebutakanbersifatp-Si [1,6]. Dengan
ElekU"on-elektron
pada energi level ada Au ini,
demikian, jika atom -atom Ga ikut masuk ke
akan berinteraksi dengan "condu 'on band"
dalam silikon, maka harns dipikirkan pula
[lihat rumus I-I2J.
Ie" akan
interaksi elektron-elektrondi dalam energi level
at rumus
MIl dengan "conductionband" dan "hole" daTi
Sedangk
berinteraksidengan"valence ban
1-14].
Pada teknologi pembu an daerah
intrinsic, kita
"valence band" denganenergi level MIl (Erdari
dapat mendoping phosphor
MIl) [1, 6].
Unsur-unsur yang segolongan
kedalanl silikon, biasanya consen i phosphor
denganGajika bahannyadicampurdenganunsur
1014atom/cm3,hasil doping akan
yang segolongandenganAs yaitu N, P, Sb, Bi
nghasilkan
nSi. Kemudian n-Si ini kita dopi g kembali
dan Tm dan membentukbendapadat, maka akan
dengan Au dengan konsentrasi101 atom/cm3.
mempunyaisifat semikonduktor.Sebagaicontoh
Maka akan didapatkan daerahin .sic dengan
di "microelectronic device company" sekarang
teknologi kompensasiyangideal [1, ].
terns di kembangkanbahan-bahanseperti GaAs,
MendopingMn ke dalamsil on dengan
InP dan sebagainya
jenis semikonduktorini biasa
teknologi difusi didapatkanjuga beb rapa energi
di buat untuk CMOS (Complementary Metal
level di dalam silikon. Prosesdiffus daDproses
Oxid Semiconductor),PMOS, NMOS maupun
"neuU"on transmutation doping"
trnnsistorbipolar. Sedangkanunsur-unsuryang
proses yang berbeda dalam proses'
dalah dua
i atom-
segolongandenganZn yaitu Cd, Hg dan Dy jika
atom dopan masuk menyebarked am silikon
digabung dengan unsur-unsuryang segolongan
mengikuti hokum Fick [1]. yang
enyatakan
dengan Se yaitu 0, S, Te, Po, Yb akan
bahwa kerapatanarus listrik seban .g dengan
mempunyai sifat juga semikonduktor. Seperti
gradien konsentrasi daD juga
perubahan
diketahuibahwa sifat semikonduktorill bisa di
konsentrasipada waktu tertentu
dengan
dapatkan dari proses kimia maupun fisika
perubahanarus listrik. Sedangkan
proses
(biasanyabendapadat). ZnSe mernpakanjenis
"neuU"ontransmutationdoping"pros
adalah
semikonduktoryang dapat dibuat "blue diode"
3OSi(n,r)~31Si~31p+p.
dan ini sedangdikembangkandi negara-negara
Pada
industri.
teknologi NTD ini didapatkanpul unsur MIl
masuk kedalam silikon. Hal ini t dapatjuga
Jadi unsur-unsur Au, Ga dan MIl
interaksi elektron-elektronpada ener i level MIl
mempunyaiinteraksielektris aktiv denganatom-
ke "conduction band"[lihat rumus 1-12] dan
atomsilikon. Tidak tertutupkemungkinanatomatom Au, Ga dan Mn juga membentukmolekul
"hole" daTi"valenceband" [Iihat ru us 1-14] ke
komplek
energilevel MIl ~ daTiMIl) [I, 6].
Phosphor. Misalnya
Ga juga di dapatkansalah sam unsur
dengan
atom-atom
AuF-komplex,
GaP-
komplex dan MnP-komplex[2, 6], maka hal ini
yang masuk ke dalam silikon ketik silikon di
harus diteliti lebih Ianjut.
irradiasi dengan flux neutron pa a fasilitas
"neutron transmutationdoping".
("cluster")
tennasuk
KESIMPULAN
sam golongandenganB, AI, In, Ti an Ho. Jika
Pengukuran dengan MCA
atom-atom Ga masuk ke dalam s ikon rnaka
(Multi
ChannelAnalyser) di dapatkanhasil bahwa Mn-
46
ProsidingSeminar Hasi/Pene/itian
ISSN 0854 -5278
PRSG Tahun 1997/1998
45, Ga-72 dan Au-198 adalabunsur-un
yang
hergestellt mil der neuartigen,altemativen
terdapat di dalam silikon setelab cupl" an di
Gruppe-V-Quelle Diethylterti-arbutyl-arsen
iradiasi.PengukurandenganDLTFS (De
(DEtBAs)
Level
in
der
metallorganischen
Transient Fourier Spectroscopy)di
tkan
Gasphasenepita.xie
basil babwa tidak unsur-unsuryang ter
at di
VerhandlunganDPG (VI), 29 HL-7.7, Seite
dalamsilikon sebelumdi iradiasi.jadi j'
edua
1036,Munster,Gennany,1994.
basil pengukurandi bandingkanmakaak
pat
disimpulkan babwa Mn, Au, dan Ga
lab
(MOVPE)";
in
4. U. SUDJADI, S. WEISS,A. BOCK und R.
KASSING:
"Untersuchungen an Pd-
unsur-unsurkontaminasiyang masuk set lab di
korreliertenStorstellenin Silizium mil Hilfe
iradiasi.
ur
des DLTFS-Verfahrens";in Verhandlungen
kontaminasi ini belum diukur, karena harus
DPG (VI), 29 HL-IO.74, Seite 1070,
diukur dengan DL TFS.
Munster,Germany,1994.
Besarnya konsentrasi
Unsur-
yang
5
konsentrasinyalebih kecil dari 1010at micro)
U. SUDJADI, S. WEISS,A. BOCK undR.
tidak akan mempengaruhisifat-sifat kef trikan
KASSING:
semikonduktorsilikon, karenakecil hamp sarna
electrical properties of Copper in Silicon
denganunsur-unsur"impurity" di dalam ilikon
with
sendiri.
Verhandlungen DPG (VI), 30 HL-28.14,
the
"Characterization of
DLTFS
method"
the
;
In
Seite 1267,Berlin, Germany,1995.
UCAPAN TERIMA KASm
6.
U. SUDJADI: "UntersuchungenanPd-,Cu-,
rs.
Ag-korrelierten Storstellensowie Pd-Feund
Amir Hamzah alas bantuaImyadalam p ulisan
Pd-Au-Komplexen in Si mil Hilfe des
rnakalah.
DLTFS-Verfahrens",
Terima kasih disampaikankepada Bap
Ph.D
thesis,
"Universitat Gesamthochschu1eKassel",
Kassel,Germany,1995.
DAFTAR ACUAN
7. U. SUDJADI: "Study onthe Diffusion of Au
1. R. KASSING, Prof. Dr. : Vorlesungskrip!,
in n-Si for Preparingp.in. Diodes"; A paper
UniversitatMunster, 1975.
2. U. SUDJADI, S. WEISS, A. BOCK
KASSING:
presented at the STMDP Meeting, Delf-
dR.
Netherland,1991.
"Investigation of a Pd-Au
complex in n-type silicon with the D TFSTechniques"~in Physica Status Soli i (a)",
Vol: 149,No.2 (1995).
3. Z. SPIKA et al. (Universitat MaIb g), S.
WEISS, U. SUDJADI, A. BOCK
d R.
KASSING: "Untersuchungtiefer Sto tellen
in
GaAs
-Volumenkristalls
hten
47
~
.-.jC)
ISSN 0854-5278
PeneJitianUnsur.
UsmanSudjadi
Epot (x)
oX
/'"
r
Epot (x) Sctiap Atom Si
Epot (x) Kristal Si
Gambar la. Interferfnsi dari Setiap Potensial dari Atom-Atom Si akan
Menghasi~kanSeluruh PotensialSecara Periodik
Epot
.0
-Q
-~r--1'
Gambar ~b. Mempermudah PotensialPeriodik
48
Prosiding Seminar HasiJ PeneJitian
PRSG Tahun 1997/1998
ISSN 0854 -5278
It..
I
I
u
z
'"
~
c Ie I
10 c
10-1
-6
-2
2
0
6
(E
F
Ie
-E
C
Gambar2. Perhitu gaDNumerik dari IntegralPersamaan
(9).
Pendekatan:
1. nlN = exp{-(E.-Er)/kT
2. n/N -(E. -Er)3/1
3. n/Nc -(E. -Er)3/1 [1]
49
)/KT
--?
~
cn
Z
0
oc
\.1\
""'
I
\.1\
N
-.oJ
OC
bi
.
[fF]
N
U\
w
0
0
-->
0
ccu:
0
o
r"
.1
tnl:!:
I
t
,U1Z
..fr.
I
° .
ktn
""'."0
FU°"t:
.--00
~
oC-i
rn
~
Q;
a
='
0
c
,t
~
tl
.,
Q;
==
~
(n ~.
-
n
= ~=
f;
~
= ~
t'"
Po
71
"'41
loA.
0
~g
.~
Q
_r
?"'oT
'cON
ECUi
'g.. aa
~
Q; e
.,
\.II
0
D(
"'
=
(n
Q;
=
:-:
~
c
~
=
~
'"
';I
=
btgaJ
t'"
=
a .,
II
Co ~
-.c
.,
-=
Q;
Q;
e..
Q;
a
-.
_.Q;
~.
'" =
'0
Q
~ ~
~~o
of
~
Co
~
=
a;
Q;
=
b-
f ;
So
~ ~
=
-~
=
r:
';i
=
t>
h
Ii
~~:
0: iol;ll
.I.
w
a
a
~ ~
I
t
1
~
i
I
c;"}
~C
~
iC
t
I
...
~ ~~
~
-l
I
~
§ ~
~ gO
~~
~ :::
~'"
-.~
:-.
--
:10
fN
'rI
I
-:to
'rI
:10
~
Z
-
.-.
t/)
t/)
0
~
I
-illl
()
.t:
~
W
E-c
r:
.:;:
...
~
..
"C-
-<
u
~
c
I
~
r:
Cl)
c
.i
~
...
tG
~A
.
o
r.I
:>
~1lI
(,?
I
~
['-
~
c
III
Q
~
~
III
~
t'$
0
~
H
I
o,D
i
~
o~
r:
c
's~
: I
-
~
c
t5 ::
c
~
0
~~
.:
.0-
tn
c
'-D
Qj
~
o-c
'." :;.:
='
'"
c o~
~
...
,-i
J
I(')
~
..
c
r:
~-o
'"=' r:~
~
~
c:
11)
~
~
-.-.-~
~
~
x
~
-~
1..-r:
~-
';;'-0
-='
-'"
Cl)~
(S)
=
Ln
<
Ccn
~
Co.=
0
I
~
~
~
...0
QI
VI
::~
'" .r:::
=cn
roo
QI
G.)
(I)
P-
~
.-.
~
~
I
P..
~
I..
r:
("')
~
E~
Q1
VI
~
~
Pol
(/J
c
'-D
0'2:
C'\tG
-i
§
-i
N'N..
~
NO';
5
~
~..
~~
:J:~
;::
~
-~
"0~o-
~~,
,I-,.
~o~o-
"::
:: -~
.~ ~
"'J~
~~
:§~
e~
~Q,;
cryI
a)
~
c... :I:
.,...
C>P-c~~
~
~
.,~
~
(.)
a) ~a)
~
0.,...
£
..~ ..a) (I)..
~ N
~..
(.) (I) ~
c... "'0
~~aC>