《微电子工艺》的理论教学与学生实践能力培养

　　1引言

　　21世纪是微电子技术与产业持续发展的世纪，

　　微电子制造业作为一项战略性的基础产业，对于促进我国国民经济持续健康发展和保证国家安全具有举足轻重的作用。

　　《微电子工艺》课程是介绍半导体器件和半导体集成电路制造工艺及其基本原理的一门课程。本课程的目的是使学生对微电子关键工艺及其原理有较为完整和系统的概念，并具有一定工艺设计、分析以及解决工艺问题的能力。

　　2教学内容的选取

　　2.1教材的选取

　　在半导体领域技术的变化遵循摩尔定律的快节奏，是以月而不是以年为单位在变化，同时随着教学改革的不断深入，已有的《微电子工艺》教材显得陈旧、落后，难以适应工艺技术发展和教学的要求，迫切需要新的教材与半导体产业的神速发展保持同步。本课程首选教材是国外电子与通信教材系列中美国MichaelQiuik和JulianSeria著的《半导体制造技术》中文翻译本。该书有三个优点：其一是内容丰富、全面。该书不仅详细介绍芯片制造中的每一关键工艺，而且介绍了支持这些工艺的设备以及每一道工艺的质量检测和故障排除；其二是工艺技术先进。该书吸收了当今最新技术资料，如用于亚0.25^m工艺的最新技术：化学机械抛光、浅槽隔离以及双大马士革等工艺；其三是深入浅出，直观形象。该书语言描述通俗易懂，并附有大量的插图，包括工艺过程中的Si片剖面图以及设备图等，学生很容易理解。因而本教材是一本很全面、彳艮先进和可读性非常强的专业书籍。

　　2. 2教学内容的选择

　　如前所述，本课程的目的是使学生掌握半导体芯片制造的工艺和基本原理，并具有一定的工艺设计和分析能力。本课程仅32学时，而教材分20章，共600页，所以课堂授课内容需要精心选择。一方面，选择性的使用教材内容。对非关键工艺，如教材中的5-8章主要介绍半导体制造中的的化学药品、污染及缺陷等内容，要大胆放弃，可作为学生阅读材料供学生课后阅读。第2章的半导体材料特性已在选修课程《固体物理》和《半导体物理》中详细介绍，所以在此也无需占用课堂时间。另一方面，查阅相关资料，对教材内容作必要的补充。由于教材侧重技术介绍，在工艺原理方面涉及甚少，作为微电子技术专业的本科生，有必要掌握关键工艺的物理基础和原理，所以任课教师需要广泛查阅相关资料，对教材内容作必要的、有益的补充。如扩散掺杂工艺，选用的教材仅作为一节简单介绍，其基础和原理更是少之又少。而《微电子制造科学与工程技术》将扩散作为一章介绍，并详细讲解其基础和原理。同样地，教材对作为现在掺杂主流技术的离子注入的原理介绍也较少。再有，氧化过程中杂质的再分布对器件特性影响是不容忽视的，工艺过程需要考虑，也需要作相应补充，《集成电路工艺基础》中这部分内容有较大的参考价值。

　　3灵活多样的教学方式

　　3.1多媒体教学，事半功倍

　　多媒体教学方式如今已广泛使用，在《微电子工艺》课程教学中使用多媒体教学是教学内容特点的要求，因为有大量的工艺流程和工艺实施后的Si片剖面图，只有通过多媒体才能给学生以直观、清楚的认识。多媒体的教学要在广泛收集资料的基础上整理而成，其中提供了大量结构剖面图和设备图，如果完全靠老师板书，教学内容和效果将大打折扣，而多媒体教学达到事半功倍的效果。

　　3.2理论和实际相联系，教学与科研相结合

　　本课程为学生以后进行工程设计和科研工作打下良好基础。优秀的C设计工程师需要具备一定工艺基础，工艺设计和工艺操作的人员更要熟悉工艺技术及基本原理，以便获得性能优越、良率高的C芯片。为了强化所学理论，提高学生分析、解决问题的能九教师可将自己科研中遇到的实例有选择性的给学生介绍。如在讲到氧化过程中杂质的再分布时，笔者引入作科研项目时的实例：设计的高压n沟道LDMOS(设计耐压1000V以上，图1

　　(a)为源端附近工艺仿真剖面图）测得的击穿电压以判断是沟道穿通。分析穿通原因，可能是场氧化层生长过厚，氧化过程中氧化层对沟道中P型杂质硼的过吸收所致。根据工艺加工方提供的生长场氧化层的工艺条件再进行工艺仿真结果如图1

　　(b)所示。可以看到，栅极下面的沟道区已经变为n型半导体，由此证实了前面的推测。这样的实例加深了学生对氧化过程中杂质再分布的印象，强化了硼的分凝系数m<1(如图2所示）和氧化层“吸硼”的概念，也激发了学生学习的兴趣，让学生真正感到“学”能致“用”。

　　3.3教学互动，让学生走上讲台

　　正如前面所述，半导体产业的技术以令人眩晕的速度发展，因此需要随时跟踪微电子工艺的发展动态、技术前沿以及遇到的挑战。同时，学生对动态和前沿比较感兴趣，容易激发其求知欲。抓住学艺动态和前沿相关的课题，让学生课后查阅、整理资料，写成专题小论文，还可开设专题小论坛，每一专题请2位有兴趣的同学制作课件在课堂上给大家讲解。这种方式将课堂时间和空间进行延伸，使学生由课堂的被动听讲变为课后主动学习、消化。这样一方面培养学生通过Internet学习专业知识的习惯，提高查阅、整理资料的能力，并在不断查阅资料中积累、丰富了专业知识。另一方面，锻炼了走上讲台“准教师”的思维能力和语言表达能力。再有，“师”与“生”换位，可以使学生体会到老师备课、上课的艰辛与不易，有助于鞭策学生更加认真听讲。对老师而言，设身处地，可以改进教学方式和教学内容，以便吸引学生的注意力。

　　3.4加强实验教学，理论用于实践

　　在教学过程中，坚持理论和实践相结合的原则。建议开设最基本的半导体平面工艺实验，如氧化、扩散、光刻、淀积（或蒸发）。实验要求每组学生用抛光硅片，通过氧化、光刻、扩散、蒸铝等工序制备晶体管，测试分析其放大特性和击穿特性，并对工艺环境和成品率进行分析和评价。其实验内容涉及固体物理，半导体物理，晶体管原理，微电子工艺原理，半导体材料等课程的相关知识，是一个典型的综合性、研究型实验。通过实验教学，既培养了学生的动手能力，又使学生掌握了科学的分析问题的方法。加深了对半导体平面工艺技术和原理的理解，激发了学生的学习兴趣。另一方面，本课程在大学三年级下学期开设，可以让部分优秀的学生参加科研项目，在条件允许的情况下还可让他们到半导体生产基地观摩、学习，了解Si片制备和芯片制造工艺过程。也可以让学生利用半段，都能够轻松介入。随着这些相关专业课程的层次加强，学生的工程设计能力不断得到加强，带着对电子设计的浓厚兴趣，这几年不断在国内、省内、院内的各项电子类赛事取得优异的成绩，并且毕业后社会上也展现了良好的工程应用素质。

　　总之，随着社会的不断发展，教学改革是我们永远的目标，我们只有通过不断地努力探索，寻求更加合理、科学的教学方式，通过在培养科学、严谨、求实的工程人才的专业基础教育环节中，推动专业教育的持续深入进行。导体器件和微电子工艺知识，使用实验室的Medici和ISE软件仿真设计半导体器件和半导体IG设计工艺流程并采用TsupramA工艺软件仿真验证，从而巩固所学理论知识，熟悉设计半导体IC的流程。

　　3.5课程考核方式的探索

　　本课程的考核方式为开卷考试。成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分构成。建议加大平时成绩的权重，平时成绩须包括专题小论文和专题论坛。这样就能给专题小论文写作较好和专题小论坛制作较好的同学一定的激励，同时也激发了学生的学习兴趣。另外，打破靠死记硬背来应付考试的模式，试题中可加入课程设计题作为选项。

　　4结束语

　　《微电子工艺》课程是微电子学本科专业课程。本课程的目的是使学生掌握半导体器件和半导体集成电路制造工艺和基本原理。该教学内容是本专业学生应当具备的重要的知识。学生专业知识和能力的获取，一方面通过理论课学习获得，另一方面是通过将理论应用于实验来验证和强化。所以教师应该广泛阅读相关资料，精心准备教学内容，同时充分发挥学生学习的积极性和主动性，激发他们的学习兴趣，并最大限度地利用现有实验资源，通过综合性、研究性的实践进一步提高教学质量。