學(xué)生要培養(yǎng)微電子工藝實(shí)踐能力
1引言
21世紀(jì)是微電子技術(shù)與產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的世紀(jì)，微電子制造業(yè)作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展和保證國(guó)家安全具有舉足輕重的作用。
《微電子工藝》課程是介紹半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體集成電路制造工藝及其基本原理的一門(mén)課程。本課程的目的是使學(xué)生對(duì)微電子關(guān)鍵工藝及其原理有較為完整和系統(tǒng)的概念，并具有一定工藝設(shè)計(jì)、分析以及解決工藝問(wèn)題的能力。
2教學(xué)內(nèi)容的選取
2。1教材的選取
在半導(dǎo)體領(lǐng)域技術(shù)的變化遵循摩爾定律的快節(jié)奏，是以月而不是以年為單位在變化，同時(shí)隨著教學(xué)改革的不斷深入，已有的《微電子工藝》教材顯得陳舊、落后，難以適應(yīng)工藝技術(shù)發(fā)展和教學(xué)的要求，迫切需要新的教材與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的神速發(fā)展保持同步。本課程首選教材是國(guó)外電子與通信教材系列中美國(guó)MichaelQiuik和JulianSeria著的《半導(dǎo)體制造技術(shù)》中文翻譯本。該書(shū)有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：其一是內(nèi)容豐富、全面。該書(shū)不僅詳細(xì)介紹芯片制造中的每一關(guān)鍵工藝，而且介紹了支持這些工藝的設(shè)備以及每一道工藝的質(zhì)量檢測(cè)和故障排除；其二是工藝技術(shù)先進(jìn)。該書(shū)吸收了當(dāng)今最新技術(shù)資料，如用于亞0。25^m工藝的最新技術(shù)：化學(xué)機(jī)械拋光、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝；其三是深入淺出，直觀形象。該書(shū)語(yǔ)言描述通俗易懂，并附有大量的插圖，包括工藝過(guò)程中的Si片剖面圖以及設(shè)備圖等，學(xué)生很容易理解。因而本教材是一本很全面、很先進(jìn)和可讀性非常強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍。
2。2教學(xué)內(nèi)容的選擇
如前所述，本課程的目的是使學(xué)生掌握半導(dǎo)體芯片制造的工藝和基本原理，并具有一定的工藝設(shè)計(jì)和分析能力。本課程僅32學(xué)時(shí)，而教材分20章，共600頁(yè)，所以課堂授課內(nèi)容需要精心選擇。一方面，選擇性的使用教材內(nèi)容。對(duì)非關(guān)鍵工藝，如教材中的5—8章主要介紹半導(dǎo)體制造中的的化學(xué)藥品、污染及缺陷等內(nèi)容，要大膽放棄，可作為學(xué)生閱讀材料供學(xué)生課后閱讀。第2章的半導(dǎo)體材料特性已在選修課程《固體物理》和《半導(dǎo)體物理》中詳細(xì)介紹，所以在此也無(wú)需占用課堂時(shí)間。另一方面，查閱相關(guān)資料，對(duì)教材內(nèi)容作必要的補(bǔ)充。由于教材側(cè)重技術(shù)介紹，在工藝原理方面涉及甚少，作為微電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)的本科生，有必要掌握關(guān)鍵工藝的物理基礎(chǔ)和原理，所以任課教師需要廣泛查閱相關(guān)資料，對(duì)教材內(nèi)容作必要的、有益的補(bǔ)充。如擴(kuò)散摻雜工藝，選用的教材僅作為一節(jié)簡(jiǎn)單介紹，其基礎(chǔ)和原理更是少之又少。而《微電子制造科學(xué)與工程技術(shù)》將擴(kuò)散作為一章介紹，并詳細(xì)講解其基礎(chǔ)和原理。同樣地，教材對(duì)作為現(xiàn)在摻雜主流技術(shù)的離子注入的原理介紹也較少。再有，氧化過(guò)程中雜質(zhì)的再分布對(duì)器件特性影響是不容忽視的，工藝過(guò)程需要考慮，也需要作相應(yīng)補(bǔ)充，《集成電路工藝基礎(chǔ)》中這部分內(nèi)容有較大的參考價(jià)值。
3靈活多樣的教學(xué)方式
3。1多媒體教學(xué)，事半功倍
多媒體教學(xué)方式如今已廣泛使用，在《微電子工藝》課程教學(xué)中使用多媒體教學(xué)是教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)的要求，因?yàn)橛写罅康墓に嚵鞒毯凸に噷?shí)施后的Si片剖面圖，只有通過(guò)多媒體才能給學(xué)生以直觀、清楚的認(rèn)識(shí)。多媒體的教學(xué)要在廣泛收集資料的基礎(chǔ)上整理而成，其中提供了大量結(jié)構(gòu)剖面圖和設(shè)備圖，如果完全靠老師板書(shū)，教學(xué)內(nèi)容和效果將大打折扣，而多媒體教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。
3。2理論和實(shí)際相聯(lián)系，教學(xué)與科研相結(jié)合
本課程為學(xué)生以后進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和科研工作打下良好基礎(chǔ)。優(yōu)秀的C設(shè)計(jì)工程師需要具備一定工藝基礎(chǔ)，工藝設(shè)計(jì)和工藝操作的人員更要熟悉工藝技術(shù)及基本原理，以便獲得性能優(yōu)越、良率高的C芯片。為了強(qiáng)化所學(xué)理論，提高學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能九教師可將自己科研中遇到的實(shí)例有選擇性的給學(xué)生介紹。如在講到氧化過(guò)程中雜質(zhì)的再分布時(shí)，筆者引入作科研項(xiàng)目時(shí)的實(shí)例：設(shè)計(jì)的高壓n溝道LDMOS（設(shè)計(jì)耐壓1000V以上，圖1（a）為源端附近工藝仿真剖面圖）測(cè)得的擊穿電壓以判斷是溝道穿通。分析穿通原因，可能是場(chǎng)氧化層生長(zhǎng)過(guò)厚，氧化過(guò)程中氧化層對(duì)溝道中P型雜質(zhì)硼的過(guò)吸收所致。根據(jù)工藝加工方提供的生長(zhǎng)場(chǎng)氧化層的工藝條件再進(jìn)行工藝仿真結(jié)果如圖1（b）所示。可以看到，柵極下面的溝道區(qū)已經(jīng)變?yōu)閚型半導(dǎo)體，由此證實(shí)了前面的推測(cè)。這樣的實(shí)例加深了學(xué)生對(duì)氧化過(guò)程中雜質(zhì)再分布的印象，強(qiáng)化了硼的分凝系數(shù)m<1（如圖2所示）和氧化層“吸硼”的概念，也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生真正感到“學(xué)”能致“用”。
3。3教學(xué)互動(dòng)，讓學(xué)生走上講臺(tái)
正如前面所述，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)以令人眩暈的速度發(fā)展，因此需要隨時(shí)跟蹤微電子工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)、技術(shù)前沿以及遇到的挑戰(zhàn)。同時(shí)，學(xué)生對(duì)動(dòng)態(tài)和前沿比較感興趣，容易激發(fā)其求知欲。抓住學(xué)藝動(dòng)態(tài)和前沿相關(guān)的課題，讓學(xué)生課后查閱、整理資料，寫(xiě)成專(zhuān)題小論文相關(guān)信息。
試論情感語(yǔ)言節(jié)目主持人萬(wàn)峰、鐘曉的語(yǔ)言特點(diǎn)基于園本課程開(kāi)發(fā)背景下研究教師教育理念的形新生兒高膽紅素血癥護(hù)理相關(guān)因素分析及對(duì)策試析價(jià)值多元化背景下學(xué)生價(jià)值觀的引導(dǎo)試論高等職業(yè)院校高等數(shù)學(xué)課程改革爭(zhēng)議試論中職《外科護(hù)理學(xué)》的情境式教學(xué)試析高校教師職業(yè)道德建設(shè)問(wèn)題研究經(jīng)濟(jì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)法基礎(chǔ)課程融通教學(xué)小針刀治療頸椎病療效觀察手術(shù)側(cè)臥位適宜度的研究，還可開(kāi)設(shè)專(zhuān)題小論壇，每一專(zhuān)題請(qǐng)2位有興趣的同學(xué)制作課件在課堂上給大家講解。這種方式將課堂時(shí)間和空間進(jìn)行延伸，使學(xué)生由課堂的被動(dòng)聽(tīng)講變?yōu)檎n后主動(dòng)學(xué)習(xí)、消化。這樣一方面培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)Internet學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的習(xí)慣，提高查閱、整理資料的能力，并在不斷查閱資料中積累、豐富了專(zhuān)業(yè)知識(shí)。另一方面，鍛煉了走上講臺(tái)“準(zhǔn)教師”的思維能力和語(yǔ)言表達(dá)能力。再有，“師”與“生”換位，可以使學(xué)生體會(huì)到老師備課、上課的艱辛與不易，有助于鞭策學(xué)生更加認(rèn)真聽(tīng)講。對(duì)老師而言，設(shè)身處地，可以改進(jìn)教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容，以便吸引學(xué)生的注意力。
3。4加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，理論用于實(shí)踐
在教學(xué)過(guò)程中，堅(jiān)持理論和實(shí)踐相結(jié)合的原則。建議開(kāi)設(shè)最基本的半導(dǎo)體平面工藝實(shí)驗(yàn)，如氧化、擴(kuò)散、光刻、淀積（或蒸發(fā)）。實(shí)驗(yàn)要求每組學(xué)生用拋光硅片，通過(guò)氧化、光刻、擴(kuò)散、蒸鋁等工序制備晶體管，測(cè)試分析其放大特性和擊穿特性，并對(duì)工藝環(huán)境和成品率進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及固體物理，半導(dǎo)體物理，晶體管原理，微電子工藝原理，半導(dǎo)體材料等課程的相關(guān)知識(shí)，是一個(gè)典型的綜合性、研究型實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，又使學(xué)生掌握了科學(xué)的分析問(wèn)題的方法。加深了對(duì)半導(dǎo)體平面工藝技術(shù)和原理的理解，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，本課程在大學(xué)三年級(jí)下學(xué)期開(kāi)設(shè)，可以讓部分優(yōu)秀的學(xué)生參加科研項(xiàng)目，在條件允許的情況下還可讓他們到半導(dǎo)體生產(chǎn)基地觀摩、學(xué)習(xí)，了解Si片制備和芯片制造工藝過(guò)程。也可以讓學(xué)生利用半段，都能夠輕松介入。隨著這些相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的層次加強(qiáng)，學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力不斷得到加強(qiáng)，帶著對(duì)電子設(shè)計(jì)的濃厚興趣，這幾年不斷在國(guó)內(nèi)、省內(nèi)、院內(nèi)的各項(xiàng)電子類(lèi)賽事取得優(yōu)異的成績(jī)，并且畢業(yè)后社會(huì)上也展現(xiàn)了良好的工程應(yīng)用素質(zhì)。
總之，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，教學(xué)改革是我們永遠(yuǎn)的目標(biāo)，我們只有通過(guò)不斷地努力探索，尋求更加合理、科學(xué)的教學(xué)方式，通過(guò)在培養(yǎng)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的工程人才的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)教育環(huán)節(jié)中，推動(dòng)專(zhuān)業(yè)教育的持續(xù)深入進(jìn)行。導(dǎo)體器件和微電子工藝知識(shí)，使用實(shí)驗(yàn)室的Medici和ISE軟件仿真設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體IG設(shè)計(jì)工藝流程并采用TsupramA工藝軟件仿真驗(yàn)證，從而鞏固所學(xué)理論知識(shí)，熟悉設(shè)計(jì)半導(dǎo)體IC的流程。
3。5課程考核方式的探索
本課程的考核方式為開(kāi)卷考試。成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)兩部分構(gòu)成。建議加大平時(shí)成績(jī)的權(quán)重，平時(shí)成績(jī)須包括專(zhuān)題小論文和專(zhuān)題論壇。這樣就能給專(zhuān)題小論文寫(xiě)作較好和專(zhuān)題小論壇制作較好的同學(xué)一定的激勵(lì)，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，打破靠死記硬背來(lái)應(yīng)付考試的模式，試題中可加入課程設(shè)計(jì)題作為選項(xiàng)。
4結(jié)束語(yǔ)
《微電子工藝》課程是微電子學(xué)本科專(zhuān)業(yè)課程。本課程的目的是使學(xué)生掌握半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體集成電路制造工藝和基本原理。該教學(xué)內(nèi)容是本專(zhuān)業(yè)學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的重要的知識(shí)。學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)和能力的獲取，一方面通過(guò)理論課學(xué)習(xí)獲得，另一方面是通過(guò)將理論應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證和強(qiáng)化。所以教師應(yīng)該廣泛閱讀相關(guān)資料，精心準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，并最大限度地利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源，通過(guò)綜合性、研究性的實(shí)踐進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。
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