集成电路制造工艺课程的教学探索

集成电路制造工艺课程的教学探索

林志杰

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广西华原过滤系统股份有限公司

摘要：随着我国经济社会的不断发展，电子科技技术的需要进一步提高，这和对相关大学生的教育课程密切相关。集成电路制造工艺作为电子及相关学科的一门核心课程，主要让学生了解集成电路的一般概念、制造方法和基本的集成电路芯片制作流程等知识，使学生掌握集成电路制造的关键工艺及其原理，为今后从事相关半导体集成电路设计工作打下坚实基础。该课程涉及的知识面广，对学生物理知识和数学知识的基础要求较高，并且具有很强的技术性和实践性，这需要大量的实践课程作为补充。但由于集成电路制造条件要求十分苛刻，制造设备昂贵，国内仅有几所院校能提供科研、教学用的集成电路工艺线。大部分院校开设的实验课只能完成基本的半导体平面工艺试验，如氧化、光刻和淀积等单项工艺，有些院校仅能开设理论课程。因此，如何在有限的教学条件下提高教学质量，是教学改革与探讨的重点。

关键词：集成电路；制造工艺；教学探索

引言

集成电路成为信息技术产业的核心。集成电路产业链大致可以分成集成电路设计、集成电路制造、集成电路封装和集成电路设计测试四个部分。高等学校作为国家集成电路人才培养基地，对集成电路产业发挥着越来越重要的作用。目前，很多高等学校开设了集成电路、微电子科学与技术和电子科学与技术等相关专业，并培养了大量集成电路专业人才。但作为知识传授和技能培养的媒介,集成电路课程教学仍然有很大优化空间。

1遇到的问题

1.1教学内容

本课程按照集成电路的制造工艺过程，依次讲解各个单项工艺。学生在学习单项工艺时，不能体会到单项工艺在制造过程中的地位，会感到知识点琐碎、逻辑性差，因此学习的过程中感到枯燥，学习兴趣降低。此外，每一种单项工艺均包括概念、机理、影响产品质量的因素、工艺分类、设备、以及当前的先进工艺及发展趋势。以外延为例，课程涉及外延概念，外延工艺种类，外延工艺用途，外延原理，影响外延生长速率的因素，外延设备，分子束外延、液相外延、固相外延及其他先进外延技术涉及的原理及设备。各单项工艺所包含的概念、知识点非常多，学生在学习过程中容易抓不住重点，产生畏难心理，进而降低了学习积极性。

1.2缺少创新性教学平台

目前课程教学中文字性讲述居多，教学方法单一，较为简单难以理解、且枯燥乏味。集成电路封装涉及的原理、技术和设备等内容很广泛。整个集成电路封装领域会涉及物理、化学、材料、机械、自动化等多个学科。以芯片互联工艺为例，主要可以分为三种技术：引线键合、载带自动键合和芯片倒装键合等技术，而引线键合技术通常又分为热压键合、超声键合和热超声键合三种方式，且每种方式的实现工艺及多需要的材料均不同。因此，仅芯片互联工艺教学内容便非常复杂且抽象难懂，纯理论性教学对学生的实践能力的培养效果甚微。

2应对的方案

2.1改革课程考试方式，实行综合素质考核

集成电路制造工艺课程是一门理论性强、兼顾实践的课程。传统的考核方式主要是通过闭卷考试和开卷考试的方式来进行。这两种方式都侧重于考核学生对理论知识的掌握程度，这往往容易导致学生完全靠死记硬背来应对考试，这些考核方式忽略了对学生学习过程的督促作用，难以完全反映出学生学习的实际情况和实际水平，不能激发学生的学习兴趣。同时，集成电路制造工艺课程是一门实践能力极强的课程，因此，学生实际能力的考核也应当加入到实际的课程考核当中。对于这门课程的考核方式，应采取综合素质的考核形式。一方面，降低期末理论考试成绩的比重，对学生采取分组的形式，在平时增加一些开放性的课题给学生，将课题的完成情况和小组的平时表现列入最终考核内容中，能够有效调动学生的学习积极性，发挥了学生的主体作用。另一方面，培养学生独立分析问题、处理问题的能力，取得了很好的教学效果。

2.2各单项工艺之间多比较

基于这门课程知识点多，学生理解、掌握存在一定困难的问题，授课过程中应该突出重难点。对于大部分工艺来说，概念、机理与影响产品质量的因素为本课程的重点，工艺机理为本课程的难点。以外延为例，授课过程以气相外延概念，原理，影响薄膜生长速率的因素这些知识点为重点，液相外延、固相外延、外延设备、先进外延技术及发展方向作为了解的知识，不需展开讲授。另外，因为知识点多，学生会将概念混淆。例如，讲授热氧化时，热氧化包括干氧氧化、水汽氧化和湿氧氧化法，单独讲授其中一种氧化法的结构致密、生长速率慢的特点时，学生难以体会。但若将这三种氧化方法的特点综合起来，将生长速率、薄膜结构与薄膜性能相联系，学生很容易理解到水蒸气扩散速率快于氧分子的扩散速率，水分子越多，薄膜生长速率越快，结构越疏松，密度越小；另一方面，结构越疏松，越有利于水汽、氧分子的扩散，氧化反应越快。

2.3优化师资结构

目前，多数负责讲授集成电路封装课程的高校教师没有企业工作经验，虽然在理论知识方面可以保障课程正常开展，但在集成电路封装企业的先进封装技术、设备和材料的使用和研发等方面缺少一手教学资源。因此，建议各高校可以出台一些具有吸引力的政策从企业引入高级集成电路封装工程师到高校任职或讲学。此外，由于绩效和职称考核机制不够健全，部分高校教师缺乏主动访学、走进企业学习新技术从而提升专业教学能力的动力。因此，建议各级职能部门和高校关注新工科专业教师队伍建设，完善考核机制，出台激励政策，鼓励并引导高校教师不断主动地自我学习，走进企业，肯在专业教学上不断下功夫，培养更适应时代发展需要的高质量集成电路封装应用型人才。

2.4科学安排教学内容，精心选用优秀教材

所选教材合适与否对于能否提高课程的教学质量有着至关重要的影响。集成电路技术迅速发展，新工艺、新技术不断推出，而有的教材却没将新技术、新理论及时更新，导致教学内容与实际严重脱节。因此，在教材的选择上应紧跟时代的发展，选择教材时应尽量选择编写时间较晚的。本课程首选教材是电子工业出版社出版的《集成电路制造技术——原理与工艺（修订版）》，这一教材内容丰富、知识体系良好，适合课题教学。该教材作为电子科学与技术类专业的精品教材，内容上亦反映了当今集成电路制造的最新技术和最新理论，是一本全面、可读性强的书籍。

结语

新工科建设是当下时代潮流发展大势所趋，集成电路专业课程建设必须适应时代背景，加快课程改革，转变教学方式，完善课程内容。鉴于集成电路封装技术实用性强、更新迭代速度快的特点，集成电路封装教学课程要紧密联系产业，以切实解决企业的实际技术问题为导向，联合学校、政府和企业多方面力量建设新型实用教材，开展虚拟仿真实验，建设集成电路封装实验室，校企联合教学，搭建学生实践平台，改革教师考核机制从而调动教师队伍，不断地提升教学质量。努力争取培养出一大批创新性、实用性、专业性的学生，为芯片封装企业输入高质量技术人才。

参考文献

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