半导体工艺原理是我校电子科学与技术专业一门重要的专业基础课。本课程旨在使学生能够掌握半导体分立器件和集成电路制造基础工艺的原理与方法,分析芯片制造过程中出现的各种问题,培养学生的实践能力与创新意识,为以后从事半导体分立器件或集成电路制造及工艺设计奠定扎实的理论基础。
课程主要围绕现代半导体分立器件和集成电路制造的基础工艺,重点介绍关键工艺的基本原理及制造方法,其中包括衬底制备、外延、氧化、扩散、离子注入、薄膜气相淀积、光刻、刻蚀、金属化等工艺及其新进展,简要介绍功率晶体管与CMOS等集成电路的制造工艺流程及工艺集成新进展。
通过课堂教学使学生掌握半导体分立器件和集成电路制造工艺的基本原理、方法及新技术等内容,培养学生具有综合运用课程知识的能力和工艺分析与设计的基本能力;通过讲授半导体制造过程对环境的影响等,使学生初步建立环境保护与可持续发展的意识。
该课程有以下特色:
1)采用传统教学和多媒体相结合的教学方法。针对微观的、抽象的教学内容,制作了精美的半导体工艺课件和表征半导体工艺过程的flash动画,将微观的工艺过程和抽象的理论概念用形象、生动的多媒体动画呈现出来,加深学生对复杂工艺过程的理解,激发学生学习的兴趣。
2)设置了与半导体工艺相适应的认识实习环节,培养学生的感性认知能力。在半导体工艺课程学习之前,先进行为期 2 周的认识实习,学生可进入半导体教学工艺线 1 周,对半导体工艺环境及相关设备有个感性认识,便于理解半导体工艺原理的抽象理论。
3)采用引导式学习,激发学生学习的热情。建立半导体工艺课程学习网站,充分利用网络资源,让学生及时了解国际半导体工艺的发展动态,扩展学生的工艺知识。
4)采用反转课堂式教学,使工艺学习更加灵活、主动,让学生的参与度更强。老师布置与工艺发展动态和前沿相关的题目,学生可以根据自己的兴趣,相互协作查阅资料并整理,并在讨论课上作专题报告进行交流。
5)采用完善的考核方式,将期末考试、专题报告、课后作业与平时考勤等相结合,将课堂教学、课后作业、课外讨论及考勤等集于一体,克服了以往考核中仅依赖卷面成绩及考勤来评价学生的片面性。
6)采用理论学习与科研相结合的教学模式。利用所学知识进行半导体器件工艺的设计,基于ISE-TCAD软件平台开发了半导体器件工艺模拟软件包,学生可以对各种半导体器件的制作工艺流程和工艺条件进行计算机仿真与优化,加深学生对半导体工艺的理解。
7)建立了与本课程教学相对应单步工艺实验环节,培养学生的创新意识和实践能力。在工艺课程理论学习过程中,每个单步工艺都配备了相应的实验,如“扩散”、“氧化”、“淀积”、“光刻”等,学生先在实验室安全网站学习,通过考试后方可进入超净工艺线,熟悉每个具体工艺设备的操作规程,设置运行条件及工艺完成后的参数测试。
8)建立了完整的课程综合实践体系,培养学生综合运用知识和实践的能力。将本课程与先修课程“半导体器件物理”、后修课程“电力半导体器件”及毕业设计、实习等相结合,设计了专业综合实践环节,使学生从器件结构、原理、特性、设计到工艺制作过程及其参数测试有完整的认识,学会如何分析和解决实际工艺问题。