REGISTER GESER MASUK JAJAR (SHIFT REGISTER PARALEL IN)

Register sangat diperlukan pada peralatan – peralatan digital modern saat ini. Misalnya pada perangkat interface computer. Keyboard Matrix yang disering dipakai menggunakan prinsip kerja register geser masuk jajar, dimana ketika tombol pada keypad tertekan, maka ada data parallel yang dimasukkan untuk kemudian dikirim ke CPU secara seri.

gambar 1. Rangkaian Register Geser Masuk Jajar

Rangkaian ini terdiri atas D FF yang disusun secara seri yan berguna untuk menggeser data atau dengan kata lain melaksanakan fungsi register pada rangkaian ini.

Semua jalan clock dihubungkan parallel, data – data A, B, C, D akan dimasukkan ke flipflop – flipflop secara serempak saat data load berlogika high (L =1).

Cara kerja :

Ketika data load diberi logika 0, maka semua output NAND menjadi 1, sehingga semua jalur SET flipflop = 1, begitu pula jalur RESET = 1. Hal ini tidak berpengaruh karena masing – masing jalur menggunakan logika active low.

Saat switch – switch input diposisikan sebagai mana keinginan, maka ketika data load di set high (L=1), D FF akan SET atau RESET sesuai dengan data yang dimasukkan pada switch input. Misalkan A = 1, maka D FF 1 akan di SET karena jalur pin SET = 1 sedangkan RESET = 0 akibat melalui gerbang NOT terlebih dahulu. Dengan demikian D FF 1 akan mengeluarkan output 1. Hal ini berlaku pada semua flipflop.

Saat semua data sudah masuk ke flipflop, data load dikembalikan ke 0 agar D FF tidak terkunci pada keadaan SET atau RESET dimana semua pin SET dan RESET berlogika 1.

Untuk menggeser data, clock diinputkan pada semua D FF sehingga flipflop akan menggeser inputnya ke output. Dengan tersusunnya D FF secara serial maka data dari D FF 1 akan di geser ke D FF 2, demikian seterusnya hingga clock ke 3 data dari D FF 1 akan tiba pada D FF 4. Dan pada clock ke 4 semua data telah keluar.

Input A, B, C, D yang berikutnya dapat dimasukkan setelah semua data telah keluar, atau setelah clock ke 4.

Proses Fabrikasi Transistor nMOS Dengan Teknologi MOS

Untuk memahami aspek-aspek perancangan berbasis proses, maka pertama-tama perlu dpelajari yang dinamakan polysilicon gate self-aligning nMOS process. Disini akan dibahas pembuatan enhancement mode transistor dalam bentuk IC di dalam substrat silikon.

Tahap 1 Sebuah wafer tipis silikon murni dengan diameter 75 sampai 100 mm dan tebal 0,4 mm mengalami doping dengan impuriti atom boron dengan konsentrasi 10¹⁵ sampai 10¹⁶ atom/cm³ dan wafer dengan resistivitas 25 sampai 26 ohm.cm.

Tahap 2 Seluruh permukaan wafer kemudian dibuat lapisan silikon dioksida (SiO2) setebal 1 mikro m sebagai lapisan pelindung terhadap dopant (bahan doping) selama dilakukan proses.

Tahap 3 Sekarang, di atas seluruh permukaan dilapisi dengan photoresist dan diputar untuk menndapatkan lapisan yang rata dengan ketebalan tertentu.

Tahap 4 Selanjut lapisan photoresist disinari dengan ultraviolet melewati masker untuk menentukan tempat-tempat yang akan dillakukan difusi. Pada tempat yang terkena radiasi sinar ultraviolet terjadi polimerisasi (mengeras), tapi pada tempat yang tidak tembus sinar ultraviolet tidak terjadi polimerisasi.

Tahap 5 Kemudian dilakukan proses development (pengembangan) untuk membersihkan photoresist yang tidak mengalami polimerisasi. Selanjutnya dilakukan proses etching untuk mengikis silikon dioksida yang tidak dilindingi photoresist. Sekarang ada permukaan wafer yang terbuka, tidak ditutupi oleh silikon oksida.

Tahap 6 Sisa photoresist dibersihkan/dihapus dan selanjutnya di seluruh permukaan wafer ditumbuhkan lapisan silikon tipis setebal 0,1 mikro m dan di atas silikon dioksida tipis dituang polisilikon untuk membuat gate.

Tahap 7 Sekali lagi dilakukan pelapisan photoresist dan dengan menggunakan masker untuk membuat pola polisilikon dan lapisan silikon di bawahnya dikikis untuk membuka tempat-tempat dilakukan difusi impuriti jenis-n untuk membuat source dan drain. Difusi ini dikerjakan dengan jalan memanasi wafer pada suhu tinggi dan di atas permukaan waafer diliwatkan gas pembawa impuriti fosfor. Selama difusi polisilikon, silikon dioksida menjadi pelindung, proses itu disebut self-aligning.

Tahap 8 Penumbuhan lapisan silikon dioksida tebal di seluruh permukaan lagi, dan di atasnya dilapisi dengan photoresist untuk membuka tempat-tempat di gate polisilikon, di source dan drain untuk membuat sambungan.

Tahap 9 Kemudian di atas seluruh permukaan wafer dituangkan lapisan aluminium setebal 1 mikro m. Selanjutnya lapisan aluminium dilapisi photoresist dan di atasnya diberi masker untuk membentuk pola interkoneksi yang dinginkan.

Jadi, proses fabrikasi IC dengan teknologi MOS merupakan pengulangan-pengulangan di seputar pembentukan atau penuangan (deposition), membuat pola (patterning) tiga lapisan, dipisahkan dengan penyekat (insulation) silikon dioksida. Lapisan-lapisan itu terdiri dari lapisan difusi dalam substrat, polisilikon di atas silikon dioksida pada substrat, dan lapisan metal yang tersekat terhadap silikon dioksida.

Urutan proses fabrikasi IC transistor nMOS digambarkan dengan penampang tegaknya sebagai berikut.

Pada gambar top view (tampak atas), lapisan kaca dan passivation tidak digambarkan, meskipun bentuk bukaan kontak terlihat melalui lapisan kaca. Gambar top view menunjukkan posisi gate.

Garis terputus-putus menunjukkan bidang penampang tegak.