《半導體制造工藝基礎》課程教學探索

陳偉中++周前能　楊虹

摘 要 半導體制造工藝是半導體器件以及集成電路制備的基礎。《半導體制造工藝基礎》重點研究半導體器件以及集成電路的制備方法與流程，是微電子專業的核心課程。基于此，本文對《半導體制造工藝基礎》課程進行探索。

關鍵詞 半導體制造工藝 課程探索

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2015）17-0001-02

《半導體制造工藝基礎》以施敏所著教程為例，該課程在對基本原理介紹的基礎上注重對工藝過程、工藝參數的描述以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章節中加入了工藝模擬的內容，彌補了實踐課程由于昂貴的設備及過高的實踐費用而無法進行實踐教學的缺憾。故熟練掌握《半導體制造工藝基礎》將有助于我們加深對半導體制備的了解，為我們學習微電子專業打下堅實的基礎。但目前《半導體制造工藝基礎》在教學過程中還面臨很多問題。在此背景下，我們將對《半導體制造工藝基礎》課程進行教學探索。

一、教學內容的設置

《半導體制造工藝基礎》的第一章簡要回顧了半導體器件和關鍵技術的發展歷史，并介紹了基本的制造步驟。第二章涉及晶體生長技術。后面幾章是按照集成電路典型制造工藝流程來安排的。第三章介紹硅的氧化技術。第四章和第五章分別討論了光刻和刻蝕技術。第六章和第七章介紹半導體摻雜的主要技術；擴散法和離子注入法。第八章涉及一些相對獨立的工藝步驟，包括各種薄層淀積的方法。《半導體制造工藝基礎》最后三章集中討論制版和綜合。第九章通過介紹晶體工藝技術、集成器件和微機電系統加工等工藝流程，將各個獨立的工藝步驟有機地整合在一起。第十章介紹集成電路制造流程中高層次的一些關鍵問題，包括電學測試、封裝、工藝控制和成品率。第十一章探討了半導體工業所面臨的挑戰，并展望了其未來的發展前景

二、教學中存在的問題

在教學過程中，從教學工作量來看，發現《半導體制造工藝基礎》教學內容過多，根據學校安排的學時很難上完。從教學方法來看，傳統的口述以及PPT展示教學方法很難達到預期的教學效果，原因在于這門課程實踐性很強。書中的圖片特別是工藝過程及工藝效果只是簡單的圖片展示。從教學深度來看，傳統教學方法只是演示，學生對工藝的參數沒有概念，故對書本上的內容理解的深度很是欠缺。

三、教學方法的改革

為了提高教學效果，故必須對傳統的教學方法進行改革。將工藝仿真軟件TSUPREM 4 進行同步仿真與書本相結合將是一個好的教學方法。工藝仿真不但能讓學生更輕松的理解工藝內容，還能讓學生體會到工藝參數的重要性。下面將結合書本對這種方法進行講解。《半導體制造工藝基礎》第一章介紹半導體工藝技術基本步驟，屬于概論，為了節約課時對其內容有所了解即可。第2章介紹晶體生長從熔融硅中生長的區熔（float-zone）法單晶生長工藝，為了節約課時對其內容進行簡單介紹即可。第3章介紹硅的氧化包括熱氧化過程，由于氧化工藝是半導體工藝的重點內容，應詳細闡述，并且教會學生應用工藝仿真軟件TSUPREM 4 進行同步仿真，觀察每一步氧化帶來的硅片上結構的變化，對氧化的效果有直觀的了解。第4章介紹光刻技術，采用工藝仿真軟件TSUPREM 4 對硅片進行光刻，觀察硅片上光刻圖形的變化。第5章介紹了刻蝕包括濕法化學刻蝕和干法刻蝕，刻蝕技術是工藝的重要內容，要求學生采用工藝仿真軟件TSUPREM 4 對刻蝕進行仿真，比較兩種刻蝕方法的效果，并觀察每步刻蝕帶來的結構變化。第6章介紹了擴散包括非本征擴散，橫向擴散。同樣采用工藝仿真軟件TSUPREM 4對擴散過程進行仿真驗證，觀察可擴散的溫度，時間，離子的濃度等參數對擴散結構的影響，為重點教學內容。第7章介紹了離子注入。離子注入是半導體工藝的核心部分，也是常見的工藝步奏，通過采用工藝仿真軟件TSUPREM 4離子注入進行模擬仿真，觀察離子注入的濃度，能量，退火時間以及退火溫度等參數對離子分布的影響，加深對工藝參數的理解。另外第8章介紹薄膜淀積。第9章介紹MOS工藝。第10章介紹集成電路制造，測試，封裝等工藝技術。最后這三部分由于涉及到很多具體的器件和電路，內容較多故可以一個典型例子為例進行講解，同樣采用工藝仿真軟件TSUPREM 4進行工藝仿真，學生能熟練掌握工藝仿真軟件后面的內容可以自己進行仿真驗證。

四、結束語

《半導體制造工藝基礎》是一門實踐性很強的課程，采用工藝仿真軟件TSUPREM 4來模擬工藝過程將有助于加強學生對工藝的了解。讓學生深入淺出的理解半導體制造流程還需從教學方法上進行進一步改革。c

參考文獻：

[1]施敏.半導體制造工藝基礎[M].合肥：安徽大學出版社，2007.

[2]劉秀瓊，余學功.半導體制造技術課程教學改革實踐[J].中國科教創新導刊，2014，（02）.

[3]李琦，趙秋明，段吉海.“半導體器件物理”的教學探討[J].電子電氣教學學報，2011，（2）.

基金項目：（1）重慶市高等學校教學教改研究重點項目（編號：132014）；（2）重慶市教育科學“十二五”規劃課題（2014-GX-006）。

（責任編輯 楚云鵬）