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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Ricardo Izquierdo


PLAN DE COURS

Hiver 2025
ELE676 : Procédés de fabrication de microsystèmes (3 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7694
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    ELE312    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 34,0 % 20,1 % 45,9 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Comprendre les fondements des principes de micro-fabrication de microsystèmes électroniques, optoélectroniques et micro-capteurs. Analyser et concevoir la fabrication des micro-dispositifs pour des applications variées dont le biomédical, l’automobile et l’environnement. Comprendre les fondements des principes d’opération de différents types de capteurs et les particularités de la fabrication de ceux-ci.

Étapes de micro-fabrication: croissance cristalline, épitaxie, photolithographie, oxydation, diffusion, implantation ionique, dépôt de couches minces, gravure. Étude des matériaux utilisés dans les microsystèmes. Applications de la micro-fabrication dans des procédés pour la microélectronique, la photonique, les systèmes microélectromécaniques et les capteurs. Méthodes de caractérisation. Rendement et fiabilité.

Travaux pratiques en laboratoire.



Objectifs du cours

Ce cours constitue une introduction aux différentes techniques de microfabrication. Après avoir suivi ce cours, l'étudiant(e) devra être en mesure de :

  • Comprendre les fondements des principes de microfabrication de microsystèmes électroniques, optoélectroniques et micro-capteurs;
  • Connaître les principes, ainsi que les avantages et les désavantages des techniques de base, telle que la lithographie, le dépôt de couches minces et la gravure;
  • Analyser et concevoir la fabrication des micro-dispositifs pour des applications variées, notamment dans les domaines biomédical, automobile et environnemental.



Stratégies pédagogiques

Les principaux moyens pédagogiques envisagés sont :

  • Cours magistraux (une séance de cours par semaine) : Le cours sera composé de séances théoriques de trois heures trente (3 h 30) au cours desquelles les professeurs exposeront les concepts importants du cours, appuyés par des exemples pratiques. De plus, les professeurs aideront les étudiant(e)s à poser correctement le problème et à résumer la méthodologie à suivre pour résoudre des problèmes concrets reliés aux procédés de fabrication. Durant ces périodes, les étudiant(e)s sont fortement encouragés à poser des questions.
  • Séances de laboratoire : Les étudiant(e)s devront réaliser quatre laboratoires où ils pourront mettre en pratique les divers concepts de microfabrication. Les séances de laboratoire se dérouleront dans les salles blanches de l’ÉTS.
  • Évaluation : L’évaluation globale comprendra les examens de contrôle, les devoirs, les présentations et les laboratoires.



Utilisation d’appareils électroniques

Calculatrices et ordinateurs.
Lors de la session d'hiver 2025, le cours se déroulera en mode hybride, avec des séances en présentiel et des séances sur la plateforme Zoom.
La première séance aura lieu sur Zoom.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 13:30 - 17:30 TP/Laboratoire aux 2 semaines
Jeudi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées du personnel enseignant le cours
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Andy Shih Activité de cours Andy.Shih@etsmtl.ca A-3326
01 Mariia Zhuldybina Activité de cours Mariia.Zhuldybina@etsmtl.ca
01 Ines Amor TP/Laboratoire aux 2 semaines Ines.Amor@lacime.etsmtl.ca



Cours

Contenu traité dans le cours

Heures

1. Introduction aux concepts de micro et nanofabrication

  • Technologie de la microélectronique
  • Loi de Moore
  • Salles blanches et contrôle de la contamination
  • Substrats semi-conducteurs

3 heures

2. Matériaux et couches minces

  • Science et technologie du vide
  • Propriétés des matériaux
  • Plasmas
  • Dépôt physique
  • Dépôt chimique
  • Épitaxie
  • Méthodes de caractérisation

3 heures

3. Photolithographie

  • Lithographie optique
  • Photorésines
  • Lithographie non optique

6 heures

4. Gravure

  • Gravure humide
  • Gravure sèche

3 heures

5. Oxydation, diffusion et dopage

  • Oxydation thermique
  • Diffusion
  • Implantation ionique

3 heures

6. Procédés microélectroniques CMOS et MEMS

  • ‘Front end’
  • ‘Back end’
  • Ingénierie des drains
  • Micro-usinage de volume
  • Micro-usinage de surface
  • MUMPs (‘Multi-User MEMS Processes’)

3 heures

7. Interconnexion et encapsulation

  • Contacts Schottky et ohmiques
  • Isolation
  • Planarisation
  • Soudure par fil
  • Flip-chip

3 heures

8. Procédés d’impression pour l’électronique

  • Jet d’encre
  • Jet aérosols
  • Sérigraphie
  • Flexographie et gravure

3 heures

9. Analyse des matériaux

  • SEM
  • XRD
  • XPS

3 heures

10. Nanofabrication de pointe et autres procédés

  • Procédés LTCC
  • Nanofabrication
  • Applications

3 heures

11. Projet (présentations)

3 heures

12. Examen Intra

3 heures

Total

39 heures

Note A : Tous les cours sont d'une durée de 3 heures 30 minutes par semaine.
Note B : Pour céduler une rencontre, SVP nous contacter par courriel.




Laboratoires et travaux pratiques

Laboratoires

  • Introduction de la salle blanche
  • Nettoyage et métallisation
  • Photolithographie et gravure
  • Pulvérisation réactive et alignement
  • Caractérisation

Projet (rapport et présentation)

Le projet consiste à décrire et expliquer un sujet de pointe du cours traitant d’un procédé de fabrication d'un dispositif électronique.

  • Vous devrez confirmer votre choix auprès du professeur.
  • Un rapport doit être rédigé sur ce sujet.
  • Vous devrez également présenter un exposé sur ce même sujet devant les autres étudiants de la classe.
  • Il est important d’adapter le contenu de la présentation au niveau du cours en faisant référence aux notions vues en classe.



Utilisation d'outils d'ingénierie

Les équipements de la salle blanche LaCIME




Évaluation
  • Devoir                                    10 %
  • Examen intra                         30 %
  • Laboratoires (en équipe)       20 %
  • Présentation                          10 %
  • Examen final                         30 %



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 20 février 2025



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : https://www.etsmtl.ca/programmes-et-formations/horaire-des-examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.



Absence à une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).




Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-nature-academique) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignante ou l’enseignant du cours.



Documentation obligatoire

S. Franssila, “Introduction to microfabrication,” Wiley, 2e édition, 2010 (eBook ÉTS).




Ouvrages de références

A. Campbell, “Fabrication Engineering at the Micro- and Nanoscale” Oxford University Press, 4th Ed., 2012 (eBook ÉTS). 

M. Madou, “Fundamentals of microfabrication and nanotechnology,” CRC Press, 3e édition, 2011.

J. D. Plummer, M. D. Deal, et P. B. Griffin, “Silicon VLSI Technolgy: Fundamentals, Practice and Modeling,” Prentice Hall, 2000.

R. C. Jaeger, G. W. Neudeck, et R. F. Pierret, “Volume V: Introduction to Microelectronic Fabrication,” Prentice Hall, 2002.

S. D. Senturia, “Microsystem design,” Kluwer Academic Publishers, 2002 (eBook ÉTS).

S. M. Sze et K. K. Ng, “Physics of semiconductor devices,” Wiley, 3e édition, 2007 (eBook ÉTS).




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site Moodle disponible au début de la session