《半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》課程教學(xué)探索

陳偉中++周前能　楊虹

摘 要 半導(dǎo)體制造工藝是半導(dǎo)體器件以及集成電路制備的基礎(chǔ)?！栋雽?dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》重點研究半導(dǎo)體器件以及集成電路的制備方法與流程，是微電子專業(yè)的核心課程?；诖?，本文對《半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》課程進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞 半導(dǎo)體制造工藝 課程探索

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2015）17-0001-02

《半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》以施敏所著教程為例，該課程在對基本原理介紹的基礎(chǔ)上注重對工藝過程、工藝參數(shù)的描述以及工藝參數(shù)測量方法的介紹，并在半導(dǎo)體制造的幾大工藝技術(shù)章節(jié)中加入了工藝模擬的內(nèi)容，彌補(bǔ)了實踐課程由于昂貴的設(shè)備及過高的實踐費用而無法進(jìn)行實踐教學(xué)的缺憾。故熟練掌握《半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》將有助于我們加深對半導(dǎo)體制備的了解，為我們學(xué)習(xí)微電子專業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。但目前《半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》在教學(xué)過程中還面臨很多問題。在此背景下，我們將對《半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》課程進(jìn)行教學(xué)探索。

一、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

《半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》的第一章簡要回顧了半導(dǎo)體器件和關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展歷史，并介紹了基本的制造步驟。第二章涉及晶體生長技術(shù)。后面幾章是按照集成電路典型制造工藝流程來安排的。第三章介紹硅的氧化技術(shù)。第四章和第五章分別討論了光刻和刻蝕技術(shù)。第六章和第七章介紹半導(dǎo)體摻雜的主要技術(shù)；擴(kuò)散法和離子注入法。第八章涉及一些相對獨立的工藝步驟，包括各種薄層淀積的方法?！栋雽?dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》最后三章集中討論制版和綜合。第九章通過介紹晶體工藝技術(shù)、集成器件和微機(jī)電系統(tǒng)加工等工藝流程，將各個獨立的工藝步驟有機(jī)地整合在一起。第十章介紹集成電路制造流程中高層次的一些關(guān)鍵問題，包括電學(xué)測試、封裝、工藝控制和成品率。第十一章探討了半導(dǎo)體工業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)，并展望了其未來的發(fā)展前景

二、教學(xué)中存在的問題

在教學(xué)過程中，從教學(xué)工作量來看，發(fā)現(xiàn)《半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容過多，根據(jù)學(xué)校安排的學(xué)時很難上完。從教學(xué)方法來看，傳統(tǒng)的口述以及PPT展示教學(xué)方法很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，原因在于這門課程實踐性很強(qiáng)。書中的圖片特別是工藝過程及工藝效果只是簡單的圖片展示。從教學(xué)深度來看，傳統(tǒng)教學(xué)方法只是演示，學(xué)生對工藝的參數(shù)沒有概念，故對書本上的內(nèi)容理解的深度很是欠缺。

三、教學(xué)方法的改革

為了提高教學(xué)效果，故必須對傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行改革。將工藝仿真軟件TSUPREM 4 進(jìn)行同步仿真與書本相結(jié)合將是一個好的教學(xué)方法。工藝仿真不但能讓學(xué)生更輕松的理解工藝內(nèi)容，還能讓學(xué)生體會到工藝參數(shù)的重要性。下面將結(jié)合書本對這種方法進(jìn)行講解?！栋雽?dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》第一章介紹半導(dǎo)體工藝技術(shù)基本步驟，屬于概論，為了節(jié)約課時對其內(nèi)容有所了解即可。第2章介紹晶體生長從熔融硅中生長的區(qū)熔（float-zone）法單晶生長工藝，為了節(jié)約課時對其內(nèi)容進(jìn)行簡單介紹即可。第3章介紹硅的氧化包括熱氧化過程，由于氧化工藝是半導(dǎo)體工藝的重點內(nèi)容，應(yīng)詳細(xì)闡述，并且教會學(xué)生應(yīng)用工藝仿真軟件TSUPREM 4 進(jìn)行同步仿真，觀察每一步氧化帶來的硅片上結(jié)構(gòu)的變化，對氧化的效果有直觀的了解。第4章介紹光刻技術(shù)，采用工藝仿真軟件TSUPREM 4 對硅片進(jìn)行光刻，觀察硅片上光刻圖形的變化。第5章介紹了刻蝕包括濕法化學(xué)刻蝕和干法刻蝕，刻蝕技術(shù)是工藝的重要內(nèi)容，要求學(xué)生采用工藝仿真軟件TSUPREM 4 對刻蝕進(jìn)行仿真，比較兩種刻蝕方法的效果，并觀察每步刻蝕帶來的結(jié)構(gòu)變化。第6章介紹了擴(kuò)散包括非本征擴(kuò)散，橫向擴(kuò)散。同樣采用工藝仿真軟件TSUPREM 4對擴(kuò)散過程進(jìn)行仿真驗證，觀察可擴(kuò)散的溫度，時間，離子的濃度等參數(shù)對擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的影響，為重點教學(xué)內(nèi)容。第7章介紹了離子注入。離子注入是半導(dǎo)體工藝的核心部分，也是常見的工藝步奏，通過采用工藝仿真軟件TSUPREM 4離子注入進(jìn)行模擬仿真，觀察離子注入的濃度，能量，退火時間以及退火溫度等參數(shù)對離子分布的影響，加深對工藝參數(shù)的理解。另外第8章介紹薄膜淀積。第9章介紹MOS工藝。第10章介紹集成電路制造，測試，封裝等工藝技術(shù)。最后這三部分由于涉及到很多具體的器件和電路，內(nèi)容較多故可以一個典型例子為例進(jìn)行講解，同樣采用工藝仿真軟件TSUPREM 4進(jìn)行工藝仿真，學(xué)生能熟練掌握工藝仿真軟件后面的內(nèi)容可以自己進(jìn)行仿真驗證。

四、結(jié)束語

《半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)》是一門實踐性很強(qiáng)的課程，采用工藝仿真軟件TSUPREM 4來模擬工藝過程將有助于加強(qiáng)學(xué)生對工藝的了解。讓學(xué)生深入淺出的理解半導(dǎo)體制造流程還需從教學(xué)方法上進(jìn)行進(jìn)一步改革。c

參考文獻(xiàn)：

[1]施敏.半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)[M].合肥：安徽大學(xué)出版社，2007.

[2]劉秀瓊，余學(xué)功.半導(dǎo)體制造技術(shù)課程教學(xué)改革實踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2014，（02）.

[3]李琦，趙秋明，段吉海.“半導(dǎo)體器件物理”的教學(xué)探討[J].電子電氣教學(xué)學(xué)報，2011，（2）.

基金項目：（1）重慶市高等學(xué)校教學(xué)教改研究重點項目（編號：132014）；（2）重慶市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題（2014-GX-006）。

（責(zé)任編輯 楚云鵬）