獨立學院“集成電路工藝基礎(chǔ)”實驗教學研究

文毅　胡云峰

摘 要 本文結(jié)合獨立學院電子科學與技術(shù)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的要求，針對“集成電路工藝基礎(chǔ)”課程的實驗教學進行了初步的探討。“集成電路工藝基礎(chǔ)”課程的實驗教學由工藝模擬多媒體教學系統(tǒng)、基礎(chǔ)的半導(dǎo)體平面工藝實驗、工藝仿真軟件和校企合作等部分組成。在實驗教學過程中結(jié)合筆者的教學實踐，嘗試調(diào)動學生的學習積極性，促進學生理論學習能力和實踐操作能力的發(fā)展，培養(yǎng)合格的電子信息類應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型人才 集成電路工藝基礎(chǔ) 實驗教學

中圖分類號：G424?文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.01.047

The Research of Experimental Teaching on "Integrated Circuit

Process Foundation" in Independent College

WEN Yi， HU Yunfeng

（University of Electronic Science and Technology of China， Zhongshan Institute， Zhongshan， Guangdong 528402）

Abstract Combining electronic science and technology applied talents training model in independence colleges， the experimental teaching was discussed on the "integrated circuit process foundation" course. The course was composed of simulation multimedia teaching system， basic semiconductor planar process experiment， process simulation software and school-enterprise cooperation. With the author's teaching practice， the enthusiasm of students was trying to effectively mobilized， and the development of students' learning ability and practical ability to train qualified electronic information applied talents was promoted.

Key words applied talents; integrated circuit process foundation; experimental teaching

0 引言

微電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中具有舉足輕重的地位。高校的電子科學與技術(shù)專業(yè)以培養(yǎng)微電子學領(lǐng)域的高層次工程技術(shù)人才為目標，學生畢業(yè)后能從事電子器件、集成電路和集成系統(tǒng)的設(shè)計和制造，以及相關(guān)的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝的研制與開發(fā)等方面工作。

“集成電路工藝基礎(chǔ)”是電子科學與技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，講授半導(dǎo)體器件和集成電路制造的單項工藝基本原理和整體工藝流程。本課程是電子科學與技術(shù)專業(yè)課程體系中的重要環(huán)節(jié)，也是學生知識結(jié)構(gòu)的必要組成部分。通過本課程的學習，學生應(yīng)該具備一定工藝分析、設(shè)計以及解決工藝問題的能力。

集成電路工藝實驗作為“集成電路工藝基礎(chǔ)”課程的課內(nèi)實驗，是電子科學與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)課教學的重要組成部分，具有實踐性很強、實踐和理論結(jié)合緊密的特點。加強工藝實驗教學對于培養(yǎng)高質(zhì)量的集成電路專業(yè)人才十分必要。但是集成電路的制造設(shè)備價格昂貴，環(huán)境條件要求苛刻，限制了工藝實驗教學在高校的開展。國內(nèi)僅少數(shù)重點大學能夠承受巨大的運營費用，擁有簡化的集成電路工藝線或工藝試驗線供科研、教學使用。而大多數(shù)學校只能依靠到研究所或Foundry廠進行參觀式的實習來解決工藝實驗問題，這對于學生實踐能力的培養(yǎng)是遠遠不夠的。

我院電子科學與技術(shù)專業(yè)成立于2003年，現(xiàn)每屆招收本科生約120人，多年內(nèi)為珠三角地區(qū)培養(yǎng)了大量專業(yè)人才。隨著集成電路技術(shù)日新月異的發(fā)展，對從業(yè)人員的要求也不斷升級，所以工藝實驗教學也必須與時俱進。作為獨立學院，如何結(jié)合自身實際地進行工藝實驗室建設(shè)、采用多種方法手段開展工藝實驗的教學，提高集成電路工藝課程的教學質(zhì)量，是我們所面臨的緊迫問題。本文以“集成電路工藝基礎(chǔ)”實驗教學實踐為研究對象，針對獨立學院學生理論基礎(chǔ)較為薄弱，動手熱情比較高的特點，就該課程教學內(nèi)容和教學方式進行了探討。

1 “集成電路工藝基礎(chǔ)”的實驗教學

“集成電路工藝基礎(chǔ)”具有涉及知識面廣，教學內(nèi)容信息量大，綜合性強，理論與實踐結(jié)合緊密的特點，課程教學難度相對較大。同時獨立學院相應(yīng)配套的實驗教學設(shè)備較為缺乏。為了提高學生對該課程的興趣，取得更好的實驗教學效果，讓學生能將理論應(yīng)用于實踐，具有較強的集成電路生產(chǎn)實踐和設(shè)計開發(fā)能力，筆者從如下幾方面對實驗教學進行了嘗試。

1.1 工藝模擬多媒體教學系統(tǒng)

運用傳統(tǒng)的教學方法，很難讓學生理解抽象的器件結(jié)構(gòu)和工藝流程并產(chǎn)生興趣。我院購置了清華大學微電子所的集成電路工藝多媒體教學系統(tǒng)，幫助學生對集成電路工藝流程有一個全面生動的認識。該系統(tǒng)提供擴散、氧化和離子注入三項工藝設(shè)備的操作模擬，充分利用多媒體技術(shù)，將聲光電等多種素材進行合理的處理，做到圖文聲像并茂，力爭使抽象的知識形象化，獲得直觀、豐富、生動的教學效果。該系統(tǒng)涉及大量的集成電路制造實際場景與特殊細節(jié)，能較全面地展示Foundry廠的集成電路生產(chǎn)環(huán)境和工藝流程。內(nèi)容豐富、身臨其境的工藝模擬能大大提高學生的學習興趣，幫助學生理解理論知識。

此外，在工藝課程的課堂教學過程中，嘗試利用學生自學討論作為輔助的形式。針對某些章節(jié)，老師課前提出問題，安排學生分組準備，自習上網(wǎng)收集最新的與集成電路工藝實驗相關(guān)的資料，整理中、英文文獻，制作內(nèi)容生動的PPT在課堂上演示并展開討論，最后歸納總結(jié)。這樣既培養(yǎng)了學生利用網(wǎng)絡(luò)進行自學和小組合作作學習的習慣，提高網(wǎng)上查找、整理資料的能力，也為老師的多媒體課件制作提供了素材，豐富了老師的教學內(nèi)容。

1.2 基礎(chǔ)的半導(dǎo)體平面工藝實驗

學院一直非常重視電子科學與技術(shù)專業(yè)的建設(shè)問題，在實驗室配置方面的資金投入力度比較大。在學院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，近年來實驗室購置了一批集成電路工藝實驗設(shè)備和儀器，如光刻機、涂膠機、氧化反應(yīng)室、磁控濺射設(shè)備、半導(dǎo)體特性測試系統(tǒng)和掃描電子顯微鏡等，為集成電路工藝實驗教學的開展打下了良好的物質(zhì)基礎(chǔ) 。

在集成電路專業(yè)教學中，工藝實驗是非常重要的環(huán)節(jié);讓學生進行實際操作，對于培養(yǎng)應(yīng)用型人才也是非常必要的。通過調(diào)研考察兄弟院校的工藝實驗開展情況，結(jié)合我院的實際情況和條件，確定了我院電子科學與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)半導(dǎo)體平面工藝實驗項目，如氧化（硅片熱氧化實驗）、擴散（硅片摻雜實驗）、光刻（硅片上選擇刻蝕窗口的實驗）、淀積（PVD、CVD薄膜制備的實驗）等。

這些設(shè)備和儀器，除了用于工藝課程實驗教學外，平時還開放給本科生畢業(yè)設(shè)計、學生創(chuàng)新項目及研究生科研等。通過實際動手操作，使學生能將所學理論知識運用到實際中，既培養(yǎng)了學生的實際操作能力，又引導(dǎo)學生在實踐中掌握分析問題、解決問題的科學方法，加深了對集成電路工藝技術(shù)和原理的理解。

1.3 工藝仿真軟件

現(xiàn)代集成電路的發(fā)展離不開計算機技術(shù)的支持，所以要重視計算機仿真在課程中的作用。TCAD（Technology Computer Aided Design）產(chǎn)品是研究、設(shè)計與開發(fā)半導(dǎo)體器件和工藝所必需的先進工具。它可以準確地模擬研究所和Foundry廠里的集成電路工藝流程，對由該工藝流程制作出的半導(dǎo)體器件的性能進行仿真，也能設(shè)計與仿真太陽能電池、納米器件等新型器件。

利用美國SILVACO公司的TCAD產(chǎn)品，筆者為工藝課程開設(shè)了課內(nèi)仿真實驗，實驗項目包括薄膜電阻、二極管、NMOS等基本器件的設(shè)計和工藝流程仿真。通過ATHENA和ATLAS軟件教學，指導(dǎo)學生仿真設(shè)計基本的半導(dǎo)體器件，模擬工藝流程，從而鞏固所學理論知識，使學生將工藝和以前學過的半導(dǎo)體器件的內(nèi)容融合起來。學生在計算機上通過軟件進行仿真實驗，既可以深入研究仿真的工藝流程細節(jié)，又可以彌補由于設(shè)備條件的制約帶來的某些實驗項目暫時無法開出的不足。

1.4 校企合作

培養(yǎng)應(yīng)用型人才還必須結(jié)合校企合作。珠三角地區(qū)是微電子產(chǎn)業(yè)的聚集地，企業(yè)眾多，行業(yè)發(fā)展前景好。加強校企聯(lián)系，可以做到合作共贏，共同發(fā)展。通過組織學生到半導(dǎo)體生產(chǎn)測試企業(yè)參觀實習，如深圳方正微電子、珠海南科、中山木林森LED等，讓學生親身體驗半導(dǎo)體企業(yè)的生產(chǎn)過程，感受集成電路工廠的生產(chǎn)環(huán)境，了解本行業(yè)國內(nèi)外發(fā)展的概況，從而彌補課堂教學的不足，激發(fā)學生學習熱情，引導(dǎo)學生畢業(yè)后從事相關(guān)工作。目前，學院與這些半導(dǎo)體生產(chǎn)測試企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，每屆畢業(yè)生都有進入上述企業(yè)工作的。他們在工作崗位上表現(xiàn)良好，獲得用人單位的好評，既為企業(yè)輸送了合格人才，也為往后學生的職業(yè)規(guī)劃樹立了榜樣，拓展了學生的就業(yè)渠道。

2 結(jié)束語

經(jīng)過筆者幾年來的實踐，在“集成電路工藝基礎(chǔ)”課程的實驗教學中，對教學內(nèi)容和教學方式進行了改進，形式多樣，互為補充，內(nèi)容全面、新穎，注重學生實踐技能的培養(yǎng)，對提高學生整體素質(zhì)起到了積極作用，實現(xiàn)了教學質(zhì)量的提高。當然，“集成電路工藝基礎(chǔ)”課程的實驗教學還有很大的改進空間，我們還需要在實踐中不斷地改革與探索，將其逐步趨于完善，使其在培養(yǎng)獨立學院應(yīng)用型人才的過程中發(fā)揮巨大的作用。

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