本文關(guān)鍵詞：集成電路工藝原理課程，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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“集成電路工藝原理”課程建設(shè)與教學(xué)改革探討

發(fā)布日期： 2012-10-25 發(fā)布：  

  2012年第29期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘要：“集成電路工藝原理”是微電子學(xué)的核心專(zhuān)業(yè)課程，是聯(lián)系半導(dǎo)體器件與集成電路的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)課程實(shí)驗(yàn)所需的集成電路工藝線價(jià)格昂貴、成本很高、一般高校難以開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)出發(fā)，提出了以整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容為中心，運(yùn)用多媒體教學(xué)方法，輔以工藝模擬仿真實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)，對(duì)“集成電路工藝原理”課程建設(shè)與教學(xué)改革進(jìn)行了探討與實(shí)踐。
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　　關(guān)鍵詞：集成電路工藝原理；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法
　　作者簡(jiǎn)介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系，副教授。（上海?200090）
　　基金項(xiàng)目：本文系上海自然科學(xué)基金（B10ZR1412400）、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃地方院校能力建設(shè)項(xiàng)目（10110502200）資助的研究成果。
　　中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）29-0046-01
　　微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展急需大量的高質(zhì)量集成電路人才。優(yōu)秀的集成電路設(shè)計(jì)工程師需要具備一定工藝基礎(chǔ)，集成電路工藝設(shè)計(jì)和操作人員更需要熟悉工藝原理及技術(shù)，以便獲得性能優(yōu)越、良率高的集成電路芯片。因此“集成電路工藝原理”是微電子專(zhuān)業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)和其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課程，其主要內(nèi)容是介紹VLSI制造的主要工藝方法與原理，培養(yǎng)學(xué)生掌握半導(dǎo)體關(guān)鍵工藝方法及其原理，熟悉集成電路芯片制作的工藝流程，并具有一定工藝設(shè)計(jì)及分析、解決工藝問(wèn)題的能力。課程的實(shí)踐性、技術(shù)性很強(qiáng)，需要大量的實(shí)踐課程作為補(bǔ)充。但是超大規(guī)模集成電路的制造設(shè)備價(jià)格昂貴，環(huán)境條件要求苛刻，運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)費(fèi)用很大，國(guó)內(nèi)僅有幾所大學(xué)擁有供科研、教學(xué)用的集成電路工藝線或工藝試驗(yàn)線，很多高校開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程僅為最基本的半導(dǎo)體平面工藝實(shí)驗(yàn)，僅可以實(shí)現(xiàn)氧化、擴(kuò)散、光刻和淀積等單步工藝，而部分學(xué)校僅能開(kāi)設(shè)工藝原理理論課程。所以，如何在理論教學(xué)的模式下，理論聯(lián)系實(shí)踐、提高教學(xué)質(zhì)量，通過(guò)課程建設(shè)和教學(xué)改革，改善集成電路工藝原理課程的教學(xué)效果是必要的。如何利用多種可能的方法開(kāi)展工藝實(shí)驗(yàn)的教學(xué)、加強(qiáng)對(duì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)際工作能力以及專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)、提高微電子工藝課程的教學(xué)質(zhì)量，是教師所面臨的緊迫問(wèn)題。
　　一、循序漸進(jìn)，有增有減，科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容
　　1.選擇優(yōu)秀教材
　　集成電路的復(fù)雜性一直以指數(shù)增長(zhǎng)的速度不斷增加，，同時(shí)國(guó)內(nèi)的集成電路工藝技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)差距較大，故首先考慮選用引進(jìn)的優(yōu)秀國(guó)外教材。本課程首選教材是國(guó)外電子與通信教材系列中美國(guó)James D.Plummer著的《硅超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)—理論、實(shí)踐與模型》中文翻譯本。這本教材的內(nèi)容豐富、全面介紹了集成電路制造過(guò)程中的各工藝步驟；同時(shí)技術(shù)先進(jìn)，該書(shū)包含了集成電路工藝中一些前沿技術(shù)，如用于亞0.125μm工藝的最新技術(shù)、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝。另外，該書(shū)與其他硅集成電路工藝技術(shù)的教科書(shū)相比，具有顯著的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：其一是在書(shū)中第一章就介紹了一個(gè)完整的工藝過(guò)程。在教學(xué)過(guò)程中，一開(kāi)始就對(duì)整個(gè)芯片的全部制造過(guò)程進(jìn)行全面的介紹，有且與學(xué)生正確建立有關(guān)后續(xù)章節(jié)中將要討論的各個(gè)不同的特定工藝步驟之間的相互聯(lián)系；其二是貫穿全書(shū)的從實(shí)際工藝中提取的“活性”成分及工藝設(shè)計(jì)模擬實(shí)例。這些模擬實(shí)例有助于清楚地顯示如氧化層的生長(zhǎng)過(guò)程、摻雜劑的濃度分布情況或薄膜淀積的厚度等工藝參數(shù)隨著時(shí)間推進(jìn)的發(fā)展變化，有助于學(xué)生真正認(rèn)識(shí)和理解各種不同工藝步驟之間極其復(fù)雜的相互作用和影響。同時(shí)通過(guò)對(duì)這些模擬工具的學(xué)習(xí)和使用，有助于理論聯(lián)系實(shí)際，提高實(shí)踐教學(xué)效果。因而本教材是一本全面、先進(jìn)和可讀性強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍。
　　2.科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容
　　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11章，共602頁(yè)，所以課堂授課內(nèi)容需要精心選擇。一方面，選擇性地使用教材內(nèi)容。對(duì)非關(guān)鍵工藝，如第1章的半導(dǎo)體器件，如PN二極管、雙極型晶體管等知識(shí)已經(jīng)在前續(xù)基礎(chǔ)課程“半導(dǎo)體物理2”和“半導(dǎo)體器件3”中詳細(xì)介紹，所以在課堂上不進(jìn)行講授。另一方面，合理安排教材內(nèi)容的講授次序。教材在講授晶片清洗后即進(jìn)入光刻內(nèi)容，考慮工藝流程的順序進(jìn)行教學(xué)更有利于學(xué)生理解，沒(méi)有按照教條的章節(jié)順序，教學(xué)內(nèi)容改變?yōu)榘凑涨逑�、氧化、擴(kuò)散、離子注入、光刻、薄膜淀積、刻蝕、后端工藝、工藝集成等順序進(jìn)行。
　　另一方面，關(guān)注集成電路工藝的最新進(jìn)展，及時(shí)將目前先進(jìn)、主流的工藝技術(shù)融入課程教學(xué)中，如在課堂教學(xué)中介紹INTEL公司即將投產(chǎn)的采用了22nm工藝的代號(hào)為“Ivy Bridge”的處理器等。同時(shí)，積極邀請(qǐng)企業(yè)工程師或?qū)＜议_(kāi)展專(zhuān)題報(bào)告，將課程教學(xué)和行業(yè)工藝技術(shù)緊密結(jié)合，提高學(xué)生的積極性及主動(dòng)性，提高教學(xué)效果。
　　3.引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)
　　半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正飛速發(fā)展，需要隨時(shí)跟蹤集成電路制造工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)、技術(shù)前沿以及遇到的挑戰(zhàn)，給學(xué)生布置若干集成電路工藝發(fā)展前沿與技術(shù)動(dòng)態(tài)相關(guān)的專(zhuān)題，讓學(xué)生自行查閱、整理資料，每一專(zhuān)題選派同學(xué)在課堂上給大家講解。例如，在第一章講解集成電路工藝發(fā)展歷史時(shí)，要求同學(xué)前往國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)劃網(wǎng)站，閱讀最新年份的國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖，完成如最小特征指標(biāo)、工作電壓等相關(guān)技術(shù)指數(shù)的整理并作圖說(shuō)明發(fā)展趨勢(shì)等。這樣一方面激發(fā)了學(xué)生的求知欲，另一方面培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)提高專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力。
　　二、豐富教學(xué)手段，進(jìn)行多樣化、形象化教學(xué)
　　1.采用多媒體教學(xué)手段
　　集成電路工藝教學(xué)中有大量的集成電路制造實(shí)際場(chǎng)景、工藝設(shè)備和流程和工藝實(shí)施后的晶圓細(xì)節(jié)、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)。從教學(xué)實(shí)踐出發(fā)制作了圖文并茂、內(nèi)容豐富生動(dòng)的多媒體教學(xué)系統(tǒng)，內(nèi)容包括大量的集成電路工藝制造過(guò)程中相關(guān)工藝線設(shè)備圖片、工藝步驟圖片等。將一些典型的工藝步驟制成形象生動(dòng)的Flash動(dòng)畫(huà)，系統(tǒng)、全面地展示了單晶生長(zhǎng)、晶片清洗、外延、氧化、擴(kuò)散、離子注入、淀積、光刻、刻蝕和濺射、工藝整合等各工藝過(guò)程。

  本文關(guān)鍵詞：集成電路工藝原理課程，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。