《半导体制造工艺》 教学实践探讨

陈澄 朱向军

摘 要： 本文针对《半导体制造工艺》课程教学进行探讨，介绍该课程核心教学内容的选取、课堂教学方式，探讨教师如何利用现有资源增强课程教学效果。

关键词： 《半导体制造工艺》 教学实践 教学效果

目前半导体产业的发展日新月异，集成电路技术已经渗透到国防建设和国民经济发展的各个领域，成为世界第一大产业。随着集成电路半导体工艺的日趋成熟，集成电路集成度日益提高，已经达到10亿门，芯片最小线宽已到纳米级，同时半导体制造工艺和其他学科相结合，诞生了新的学科。国内半导体制造市场需求持续旺盛，产业政策和投资环境持续向好，对我国半导体制造产业发展十分有利。半导体制造产业高速发展，对人才需求不断增加，既需要高水平的研究设计人员，又需要从事一线生产的专业技术人才。

《半导体制造工艺》主要讲述以硅为基础的半导体集成电路的制造工艺及工艺原理。通过本课程学习，学生应该掌握一定工艺设计、分析及解决工艺问题的能力，使学生对集成电路制造的关键工艺及原理有较为完整和系统的概念。

该课程涉及知识面广，较为抽象，理论性和实践性都较强。但是现有教学资源和条件达不到实践教学的需求。所以，如何在理论教学模式下，理论联系实践，提高教学质量；如何利用多种可能资源开展教学、培养学生实际工作能力，是教师面临的紧迫问题。

一、教学内容的选取

针对学生就业岗位和学习能力，对课程内容进行侧重选取。简化深奥的理论论述，在基本原理的基础上注重对工艺过程、工艺参数的描述及工艺参数测量方法的介绍，并在半导体制造的几大工艺技术中加入工艺模拟，弥补实践课程的缺失。根据目前集成电路的发展趋势，主要讲授半导体制造工艺的前端工艺部分，即清洗、氧化、化学气相淀积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂和平坦化等几个主要工艺。有些教材中出现的半导体材料物理特性、超净技术和工艺中的化学药品等可以让学生课后阅读，不应作为本课程的核心内容。同时教师查阅大量资料和文献作为补充内容。

二、教学内容次序的调整

《半导体制造工艺》教材的次序是按照制造工艺中的不同步骤分章叙述的。学生学习起来感觉到支离破碎、缺乏逻辑，很难理解集成电路制造过程中各个部分的作用，不可能掌握半导体制造系统过程，会出现觉得非常枯燥、难以理解的厌学情绪。因此，第一个主题，教师结合视频、Flash等多媒体教学资源，将整个半导体制造流程呈现给学生，给学生直观的集成电路制造流程感受。结合流程图，对照动画过程，介绍每一步主要采用的工艺名称及基本概念，使学生先对后续每章内容有一个基本概念，不至于后面讲到这些章节的时候觉得这些内容孤立，从而不了解其在半导体制造技术中的地位。

三、多媒体教学与传统教学方式结合

进行理论推导部分教学时，以传统交互式方法为主，把多媒体技术作为辅助手段。一般来说，对于公式的推导和例题的讲解，采用板书方式有助于使过程条理化，前后呼应，若再辅以启发式提问调动学生参与课堂教学活动，就能收到较好的效果。而在《半导体制造工艺》课程教学中大量工艺流程和工艺实施后的硅片剖面图需要展示，这时结合视频、Flash等多媒体教学，图文并茂、信息量大，很容易达到事半功倍的效果。

在《半导体制造工艺》课程教学中引入视频教学手段，系统全面地展示复杂的半导体制造工艺流程。在教学中给学生播放国内及国际知名半导体公司的工艺视频，利用校企合作单位资源拍摄培训视频，有助于学生深入学习先进的半导体制造技术，使一些抽象的概念和理论形象直观，易于讲解，同时可以使学生对实际生产过程有一个直观认识，利用这些课程资源大大加强该课程理论教学的直观性和临场感，增强教学效果。有利于缩短岗前培训时间，提高效率。

四、通过软件模拟实验教学

在缺乏实验实训条件的情况下，利用工艺模拟软件可使学生身临其境地对所学基本工艺进行简单模拟。学生可采用这些软件先对单项工艺进行设计，然后结合具体器件的实际工艺流程，对整个器件前后道工艺之间的相互联系进行模拟分析，进而全面了解半导体器件制造流程及各项工艺之间的相互影响。

所谓工艺模拟就是在某些工艺参数的情况下，利用计算机技术对工艺过程进行述职求解，计算出经过该工艺后的杂质浓度分布、结构特性变化和器件中的应力变化。利用工艺模拟，可以在不经过实际流片的情况下，得到半导体器件中的各种参数。如果结合器件仿真，还可以获得该工艺条件下器件的电学参数。

这些实验过程弥补了实验教学的不足，增强了实践教学效果。

五、设想参观实习

如果与相关半导体制造公司进行密切的校企合作，创造条件开拓实习实验渠道将更有利于《半导体制造工艺》课程教学。参观企业会使学生对半导体集成电路的生产场地及超净环境要求更具感性和深刻的认识。通过技术人员对相关工艺环境、设备、技术和工艺流程的讲解及操作演示，学生对半导体制造流程、制造工艺过程及测试封装的理解更系统和全面。

参考文献：

[1]张新安，成强.集成电路制造工艺.课程教学实践探讨.赤峰学院学报（自然科学版），2013（8）.

[2]刘秀琼，余学功.半导体制造技术课程教学改革实践.中国科教创新导刊，2014（2）.