實(shí)踐教學(xué)引進(jìn)“半導(dǎo)體制造技術(shù)”課堂中的重要性

郝惠蓮　張　艷　李文堯　劉宏波（上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院）

實(shí)踐教學(xué)引進(jìn)“半導(dǎo)體制造技術(shù)”課堂中的重要性

郝惠蓮張艷李文堯劉宏波
（上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院）

“半導(dǎo)體制造技術(shù)”課程主要講述半導(dǎo)體制造的全過(guò)程，涵蓋一系列工藝流程，其理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)。基于該課程的性質(zhì)特點(diǎn)，針對(duì)行業(yè)需求，闡述了實(shí)踐課程引入該課程中的重要性，以期達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新性半導(dǎo)體制造技術(shù)專業(yè)高水平人才的目標(biāo)。

半導(dǎo)體；制造技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)；集成電路

在目前我國(guó)強(qiáng)力推進(jìn)自主集成電路芯片“中國(guó)芯”的研發(fā)與制造背景下，我國(guó)的微電子產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的高水平專業(yè)人才的需求也隨之大幅增加。但目前每年高校微電子專業(yè)的畢業(yè)生數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足半導(dǎo)體制造技術(shù)業(yè)的需求，半導(dǎo)體制造技術(shù)行業(yè)高水平專業(yè)人才的匱乏已經(jīng)成為制約其快速發(fā)展的主要瓶頸之一。為此，培養(yǎng)一批具備前沿半導(dǎo)體集成芯片的工程應(yīng)用能力，掌握以半導(dǎo)體制造技術(shù)為載體的微電子系統(tǒng)研發(fā)、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)能力的微電子專業(yè)人才是目前高校所面臨的迫在眉睫的問(wèn)題，因而加強(qiáng)半導(dǎo)體制造工藝人才的培養(yǎng)已成為大學(xué)教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

“半導(dǎo)體制造技術(shù)”是我院電子封裝技術(shù)專業(yè)的必修課程，也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新開發(fā)能力的專業(yè)特色課程之一。該課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)掌握微電子關(guān)鍵工藝及其原理，并具有一定工藝設(shè)計(jì)、分析及解決工藝問(wèn)題的能力，因此，在這門課程中引入實(shí)踐教學(xué)是至關(guān)重要的。

一、“半導(dǎo)體制造技術(shù)”課程內(nèi)容的特點(diǎn)

“半導(dǎo)體制造技術(shù)”這門課程廣泛涉及量子物理、電學(xué)、光學(xué)和化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的理論概念，又涵蓋半導(dǎo)體后端工藝的材料分析等與制造相關(guān)的高新生產(chǎn)技術(shù)。該課程的主要內(nèi)容包括微電子集成電路制造工藝中的氧化、薄膜淀積、摻雜（離子注入和擴(kuò)散）、外延、光刻和刻蝕等工藝，培養(yǎng)學(xué)生掌握集成電路制造工藝原理和設(shè)計(jì)、工藝流程及設(shè)備操作方法，使學(xué)生掌握集成電路制造的關(guān)鍵工藝及其原理。同時(shí)，該課程又是一門實(shí)踐性和理論性均較強(qiáng)的課程，其涉及涵蓋的知識(shí)面廣且抽象?；诖?，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手、工藝分析、設(shè)計(jì)及解決問(wèn)題的能力單純依靠課堂上的講和看是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的。如何利用多種可能的資源開展工藝實(shí)踐教學(xué)，加強(qiáng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)際工作能力的培養(yǎng)，是微電子專業(yè)教師的當(dāng)務(wù)之急。

二、教學(xué)條件現(xiàn)狀及實(shí)踐教學(xué)的引入

1.教學(xué)條件現(xiàn)狀

眾所周知，半導(dǎo)體制造行業(yè)的設(shè)備如金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）和磁控濺射等設(shè)備價(jià)格昂貴，且對(duì)環(huán)境條件要求苛刻。與企業(yè)相比，高等學(xué)校在半導(dǎo)體制造設(shè)備和場(chǎng)地方面的投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為了達(dá)到該課程的教學(xué)目標(biāo)，我們學(xué)校購(gòu)置了一些如磁控濺射系統(tǒng)、PECVD、高溫?cái)U(kuò)散爐和快速熱處理爐等與半導(dǎo)體制造工藝相關(guān)的設(shè)備。

2.引入實(shí)踐教學(xué)的重要性

教學(xué)和實(shí)踐相輔相成，教學(xué)指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐反哺教學(xué)。為了加深學(xué)生對(duì)在課堂上所學(xué)的理論和工藝知識(shí)的理解，并培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，我們?cè)凇鞍雽?dǎo)體制造技術(shù)”這門課程中增添了利用PECVD技術(shù)淀積鈍化層SiNx：H薄膜及快速熱處理等實(shí)踐課。對(duì)于薄膜淀積實(shí)踐課，在實(shí)驗(yàn)前期，學(xué)生需要調(diào)研，確定薄膜淀積參數(shù)（如溫度、時(shí)間、氣流比等）；在薄膜淀積完成之后，需要通過(guò)一些手段表征薄膜的結(jié)構(gòu)和性能，檢查是否達(dá)到了預(yù)期的效果，如果和預(yù)期結(jié)果不相符，由老師組織學(xué)生共同探討并解決。在學(xué)生全程參與的實(shí)踐課程中，學(xué)生都感受到學(xué)習(xí)的樂趣，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生提出問(wèn)題、解決問(wèn)題和分析問(wèn)題的能力。

“半導(dǎo)體制造技術(shù)”課程的開展不僅要使學(xué)生掌握基本的理論知識(shí)，更重要的是通過(guò)課程傳授、實(shí)踐操作及企業(yè)案例等多種教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，并提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)實(shí)踐課的開展，將學(xué)生在課堂中學(xué)到的理論知識(shí)與企業(yè)的實(shí)際工作聯(lián)系起來(lái)，加深了對(duì)半導(dǎo)體制造技術(shù)關(guān)鍵工藝的理解。這些教學(xué)活動(dòng)有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，提高了整體的教學(xué)效果。理論和實(shí)踐相結(jié)合的授課方式必將成為“半導(dǎo)體制造技術(shù)”課程創(chuàng)新型教學(xué)改革與持續(xù)發(fā)展的原動(dòng)力。

［1］劉博，張雷鳴，王金嬋，等.《半導(dǎo)體制造技術(shù)》雙語(yǔ)教學(xué)的嘗試和探索［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015（2）：150-152.

［2］白晉軍，李鴻強(qiáng).《集成電路工藝原理》教學(xué)內(nèi)容的改革探索［J］.考試周刊，2013（30）：15-16.

［3］童筱鈞.《集成電路工藝原理》課程教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的探索［J］.常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（2）：85-88.

［4］馬鐵英，唐瑩，董艷燕，等.《集成電路工藝原理》課程中濕法腐蝕實(shí)驗(yàn)安排［J］.電子電氣教學(xué)學(xué)報(bào)，2011（2）：83-84.

·編輯李建軍

郝惠蓮，1980年5月出生，女，博士，講師，河南商丘人，主要從事半導(dǎo)體制造及應(yīng)用方面的研究。

《半導(dǎo)體制造技術(shù)》課程建設(shè)項(xiàng)目k201605006，《封裝測(cè)試工藝與設(shè)備》課程建設(shè)項(xiàng)目k2015050030。