Les wafers sont des galettes (ou plaques), de forme ronde, très fine (environ 0.7 mm) composé de matériaux semi-conducteurs, bien souvent du silicium. Elles peuvent être donc constitués d’autres matériaux qui possèdent également la propriété des semi-conducteurs. Un wafer est utilisé dans la fabrication de composant de micro-électronique, comme par exemple un microprocesseur (composés essentiellement de transistors). Elles permettent de fabriquer en « gros ». Elles contiennent une multitude d’unité identique qu’ils faudra ensuite découper. La surface est bien évidemment utilisée au maximum pour une question de rentabilité. Les puces étant de forme carré ou rectangulaire, il y a une perte de matière au bord de la plaque.

La fabrication de puces a l’aide d’un wafer

Les composants de microélectronique sur un wafer sont gravés, les étapes sont nombreuses.

Les différentes étapes, simplifiées, dans la fabrication d’un lot de puces sur un wafer :

1. tout d’abord il faut graver une image du circuit intégré dans la couche de protection du wafer. A l’aide d’un masque (ou pochoir) qui représente le dessin de la puce, on va venir supprimer la surface de protection là ou le masque le permet.  Deux méthodes pour cela :
   1. avec la photolithographie, on bombarde d’UV (finesse de gravure grossière) ou de rayons X (finesse de gravure extrême) le wafer avec le masque par dessus, puis on plonge le tout dans un liquide de développement, comme pour les photos argentiques. Tous ceci enlève la protection de surface là où le masque a laisser passer le rayonnement UV ou X. Ce qui va permettre par la suite de graver le semi-conducteur la ou la protection n’est plus.
   2. la lithographie peut être aussi utilisé, c’est le même principe que précédemment. Sauf que là c’est un faisceau d’électrons qui va supprimer les couches de protections.
2. enfin graver la surface semi-conductrice pour créer les composants de microélectroniques. Deux méthodes pour cela :
   1. gravure chimique a l’aide d’un acide qui va ronger les zones non protégées du wafer
   2. gravure physique a l’aide d’un jet de plasma avec le même but recherché que précédemment

Semi-conducteur et silicium

Le silicium est la matière par excellent de l’électronique ! c’est la plus utilisé et le composant essentiel des transistors, puces et autres diodes. Un semi-conducteur a la particularité de pouvoir être à la fois un conducteur ou un isolant. La bascule entre ces deux états se réalise grâce à l’application d’un potentiel (une tension) a un endroit particulier. Par exemple pour un transistor ce point s’appelle la gâchette. En d’autres termes, grâce aux semi-conducteur, on peut créer un interrupteur que l’on peut commander électriquement. On comprend alors la relation avec le système binaire (la base du fonctionnement des PC), c’est une modélisation du fonctionnement d’un transistor. C’est grâce a cette fonction et avec l’aide de millions de transistors combinés savamment, que l’ont peu réalisés des circuits intégrés extrêmement complexe comme les CPU moderne.

Crédit image : Steve Jurvetson.

Pour en savoir plus sur les CPU, vous pouvez consulter le guide sur les processeurs.