《半導體制造工藝》 教學實踐探討

陳澄 朱向軍

摘 要： 本文針對《半導體制造工藝》課程教學進行探討，介紹該課程核心教學內容的選取、課堂教學方式，探討教師如何利用現有資源增強課程教學效果。

關鍵詞： 《半導體制造工藝》 教學實踐 教學效果

目前半導體產業的發展日新月異，集成電路技術已經滲透到國防建設和國民經濟發展的各個領域，成為世界第一大產業。隨著集成電路半導體工藝的日趨成熟，集成電路集成度日益提高，已經達到10億門，芯片最小線寬已到納米級，同時半導體制造工藝和其他學科相結合，誕生了新的學科。國內半導體制造市場需求持續旺盛，產業政策和投資環境持續向好，對我國半導體制造產業發展十分有利。半導體制造產業高速發展，對人才需求不斷增加，既需要高水平的研究設計人員，又需要從事一線生產的專業技術人才。

《半導體制造工藝》主要講述以硅為基礎的半導體集成電路的制造工藝及工藝原理。通過本課程學習，學生應該掌握一定工藝設計、分析及解決工藝問題的能力，使學生對集成電路制造的關鍵工藝及原理有較為完整和系統的概念。

該課程涉及知識面廣，較為抽象，理論性和實踐性都較強。但是現有教學資源和條件達不到實踐教學的需求。所以，如何在理論教學模式下，理論聯系實踐，提高教學質量；如何利用多種可能資源開展教學、培養學生實際工作能力，是教師面臨的緊迫問題。

一、教學內容的選取

針對學生就業崗位和學習能力，對課程內容進行側重選取。簡化深奧的理論論述，在基本原理的基礎上注重對工藝過程、工藝參數的描述及工藝參數測量方法的介紹，并在半導體制造的幾大工藝技術中加入工藝模擬，彌補實踐課程的缺失。根據目前集成電路的發展趨勢，主要講授半導體制造工藝的前端工藝部分，即清洗、氧化、化學氣相淀積、金屬化、光刻、刻蝕、摻雜和平坦化等幾個主要工藝。有些教材中出現的半導體材料物理特性、超凈技術和工藝中的化學藥品等可以讓學生課后閱讀，不應作為本課程的核心內容。同時教師查閱大量資料和文獻作為補充內容。

二、教學內容次序的調整

《半導體制造工藝》教材的次序是按照制造工藝中的不同步驟分章敘述的。學生學習起來感覺到支離破碎、缺乏邏輯，很難理解集成電路制造過程中各個部分的作用，不可能掌握半導體制造系統過程，會出現覺得非常枯燥、難以理解的厭學情緒。因此，第一個主題，教師結合視頻、Flash等多媒體教學資源，將整個半導體制造流程呈現給學生，給學生直觀的集成電路制造流程感受。結合流程圖，對照動畫過程，介紹每一步主要采用的工藝名稱及基本概念，使學生先對后續每章內容有一個基本概念，不至于后面講到這些章節的時候覺得這些內容孤立，從而不了解其在半導體制造技術中的地位。

三、多媒體教學與傳統教學方式結合

進行理論推導部分教學時，以傳統交互式方法為主，把多媒體技術作為輔助手段。一般來說，對于公式的推導和例題的講解，采用板書方式有助于使過程條理化，前后呼應，若再輔以啟發式提問調動學生參與課堂教學活動，就能收到較好的效果。而在《半導體制造工藝》課程教學中大量工藝流程和工藝實施后的硅片剖面圖需要展示，這時結合視頻、Flash等多媒體教學，圖文并茂、信息量大，很容易達到事半功倍的效果。

在《半導體制造工藝》課程教學中引入視頻教學手段，系統全面地展示復雜的半導體制造工藝流程。在教學中給學生播放國內及國際知名半導體公司的工藝視頻，利用校企合作單位資源拍攝培訓視頻，有助于學生深入學習先進的半導體制造技術，使一些抽象的概念和理論形象直觀，易于講解，同時可以使學生對實際生產過程有一個直觀認識，利用這些課程資源大大加強該課程理論教學的直觀性和臨場感，增強教學效果。有利于縮短崗前培訓時間，提高效率。

四、通過軟件模擬實驗教學

在缺乏實驗實訓條件的情況下，利用工藝模擬軟件可使學生身臨其境地對所學基本工藝進行簡單模擬。學生可采用這些軟件先對單項工藝進行設計，然后結合具體器件的實際工藝流程，對整個器件前后道工藝之間的相互聯系進行模擬分析，進而全面了解半導體器件制造流程及各項工藝之間的相互影響。

所謂工藝模擬就是在某些工藝參數的情況下，利用計算機技術對工藝過程進行述職求解，計算出經過該工藝后的雜質濃度分布、結構特性變化和器件中的應力變化。利用工藝模擬，可以在不經過實際流片的情況下，得到半導體器件中的各種參數。如果結合器件仿真，還可以獲得該工藝條件下器件的電學參數。

這些實驗過程彌補了實驗教學的不足，增強了實踐教學效果。

五、設想參觀實習

如果與相關半導體制造公司進行密切的校企合作，創造條件開拓實習實驗渠道將更有利于《半導體制造工藝》課程教學。參觀企業會使學生對半導體集成電路的生產場地及超凈環境要求更具感性和深刻的認識。通過技術人員對相關工藝環境、設備、技術和工藝流程的講解及操作演示，學生對半導體制造流程、制造工藝過程及測試封裝的理解更系統和全面。

參考文獻：

[1]張新安，成強.集成電路制造工藝.課程教學實踐探討.赤峰學院學報（自然科學版），2013（8）.

[2]劉秀瓊，余學功.半導體制造技術課程教學改革實踐.中國科教創新導刊，2014（2）.