鄧洪海 馬青蘭 黃 靜

（南通大學電子信息學院）

集成電路工藝課程立體化教學的探索與實踐

鄧洪海 馬青蘭 黃 靜

（南通大學電子信息學院）

集成電路工藝是電子科學與技術(shù)專業(yè)本科生重要的專業(yè)課程，針對課程特點，結(jié)合理論授課、TCAD工藝模擬、工藝實驗驗證三個方面，對構(gòu)建集成電路工藝的多模式立體化教學平臺進行了探索。

集成電路工藝；立體化教學；探索與實踐

微電子技術(shù)是高科技和信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，是伴隨著集成電路（IC）發(fā)展起來的高新技術(shù)，對國民經(jīng)濟和國家安全有著舉足輕重的戰(zhàn)略作用。集成電路工藝作為電子科學與技術(shù)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課程，其任務(wù)是使學生掌握集成電路的主要工藝技術(shù)及相關(guān)原理，培養(yǎng)其自主解決工藝問題的能力。課程具有實踐性強、理論與實踐密切結(jié)合的特點，目前的教學存在強調(diào)理論、忽視實踐的問題，學生害怕硬件，缺乏動手能力，不能扎實系統(tǒng)地掌握課程知識。本文對集成電路工藝的教學方法和教學內(nèi)容進行了探討，搭建了“理論—模擬—實踐”的立體化教學平臺，為大學教學改革提供參考。

一、目前課程存在的問題

1.教學模式的限制

在課程教學中，教學模式主要以理論授課為主，但是高等院校對微電子及集成電路專業(yè)的人才培養(yǎng)方式越來越強調(diào)對學生實踐能力的培養(yǎng)，傳統(tǒng)板書和多媒體PPT演示的教學方法已經(jīng)無法滿足與實驗教學有機的結(jié)合。

2.教學資源的缺乏

要培養(yǎng)學生具備較好的動手能力及基本的科研素質(zhì)，在集成電路工藝實驗教學中，必須使用各種工藝設(shè)備，如擴散爐、退火爐、光刻機、刻蝕機等，這些設(shè)備儀器價格昂貴，購置和維護這些設(shè)備的費用遠遠超出了學校的承受能力，導致其中部分實驗無法開設(shè)，降低了教學效果。

3.課程設(shè)置僵化

目前集成電路工藝的課程設(shè)置一般是采用理論教學和實驗教學結(jié)合、理論教學和計算機模擬結(jié)合的形式，或者單獨進行相關(guān)的課程設(shè)計，整個知識面不夠系統(tǒng)，并且考核形式比較單一，不利于學生集成電路工藝設(shè)計和分析能力的提高。

二、立體化教學在課程中的實踐

1.理論教學設(shè)計

集成電路工藝的基礎(chǔ)知識所涉及的面較廣，理論性較強，要求學生能夠扎實掌握半導體原理和器件的相關(guān)知識，能夠從前期的課程基礎(chǔ)上解釋工藝中出現(xiàn)的問題，如外延層構(gòu)造及缺陷與器件性能間的聯(lián)系、擴散參數(shù)與摻雜離子分布的聯(lián)系等。所以，在教學內(nèi)容的選擇上突出交叉課程的相關(guān)性，將半導體原理和器件的內(nèi)容融入工藝的教學內(nèi)容中，有利于電子科學與技術(shù)專業(yè)學生對課程體系的整體掌握。

2.模擬仿真設(shè)計

TCAD（Technology CAD）即工藝計算機輔助設(shè)計已經(jīng)在集成電路工藝中有著舉足輕重的作用，廣泛運用于工藝優(yōu)化、控制以及設(shè)計優(yōu)化中，不但可以通過模擬芯片制備的整個工藝流程節(jié)省實驗成本，在實驗前后以及進行過程中，可以隨時觀察各項數(shù)據(jù)，對實驗過程和結(jié)果進行直觀分析，從而使學生得到及時全面的認知，改善教學效果。對理論教學中的案例進行驗證性和探究性模擬實驗設(shè)計，可以進一步加強學生對知識的掌握程度?；谀贤ù髮W的SILVACO—TCAD的教學軟件，同樣以熱擴散工藝為例，如下圖所示，擴散深度隨著擴散時間的增加而增加，可見在模擬實驗中可以便捷地修改各項參數(shù)，靈活設(shè)計教學內(nèi)容。

熱擴散仿真曲線

3.實驗教學設(shè)計

實驗作為教學的重要組成部分必須與理論教學相輔相成,必須能有效地促進學生對理論的理解，又要能在實驗中應(yīng)用相關(guān)理論，為學生獲得新的理論知識打下良好的基礎(chǔ)。目前集成電路工藝課程存在實驗儀器貴重、精密、量少與實驗人數(shù)多、實驗時間短的供需矛盾，因此對于現(xiàn)有的設(shè)備一定要對實驗參數(shù)進行正交設(shè)計，從全面實驗中挑選出部分有代表性的點進行實驗，注重高效率、快速、經(jīng)濟。

綜上所述，在集成電路工藝課程中，建立理論授課—TCAD工藝模擬—工藝實驗密切結(jié)合的立體化實驗平臺，不但能豐富課程的教學內(nèi)容，而且能激發(fā)學生的學習興趣，也能使學生更為扎實地掌握集成電路制備的整個流程和設(shè)計方式，增強動手能力，提升教學效果。

戚玉婕.TCAD在“半導體工藝”課程中應(yīng)用的教學探討［J］.揚州：揚州教育學院學報，2013，31（3）：85-87.

·編輯 薄躍華

南通大學教學改革課題2014B42、2014B44、2014B43；南通大學課程資源建設(shè)項目JP14022；江蘇省高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項目。