“微電子工藝學(xué)”課程設(shè)計(jì)研究

時(shí)間:2022-07-12 09:03:05

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“微電子工藝學(xué)”課程設(shè)計(jì)研究

微電子工藝學(xué)課程學(xué)時(shí)較少,內(nèi)容豐富,技術(shù)一日千里,對師生提出較高要求。有限的課時(shí)下,教師應(yīng)突出重點(diǎn),讓學(xué)生掌握大綱規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容。對重點(diǎn)內(nèi)容、難點(diǎn)內(nèi)容講深講透;布置作業(yè)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性研究,讓學(xué)生把課堂理論轉(zhuǎn)化為具體電路、版圖設(shè)計(jì),提高動手能力?!拔㈦娮庸に噷W(xué)”課程共有32學(xué)時(shí),主要為理論教學(xué)。理論教學(xué)模式和實(shí)踐教學(xué)仍處于摸索階段,教學(xué)效果有待提高。本文對其課程設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)研究與探索。將教師的理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生的自主學(xué)習(xí)相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)動手能力,提高教學(xué)效果;建立完善的試題庫體系;利用已有的實(shí)驗(yàn)條件和仿真平臺開展工藝實(shí)驗(yàn)和工藝流程仿真,建立一套完善的工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系;完善已有的專業(yè)見習(xí)和專業(yè)綜合訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué),讓學(xué)生在見習(xí)和綜合訓(xùn)練中得到鍛煉,增加動手能力;進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè),充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)平臺形成良好的師生互動。本文擬解決的問題是制定面向電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的“微電子工藝學(xué)”理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、題庫建設(shè)、課程考核以及實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)等課程設(shè)計(jì)。

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

2006年,電子科技大學(xué)羅小蓉老師強(qiáng)調(diào)將教師的理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生的自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方式,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)動手能力,提高教學(xué)效果。電子科技大學(xué)中山學(xué)院陳卉2016年提出“微電子器件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索。2012年,哈爾濱工業(yè)大學(xué)王蔚提出從課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)整合角度出發(fā),將“微電子工藝”課程的教學(xué)模式、內(nèi)容、教材等將課堂、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)3種不同教學(xué)形式作為一個(gè)課程模塊穿插講授,理論與實(shí)踐彼此相互促進(jìn),編寫教材,進(jìn)行初步實(shí)施及評價(jià),獲得學(xué)生和微電子課程群其他課程主講教師的肯定,評教結(jié)果為“A+”。2010年,華南理工大學(xué)廖榮提出微電子工藝實(shí)習(xí)教學(xué)改革探索。加快發(fā)展我國微電子產(chǎn)業(yè)成為刻不容緩的大事。高校必須為民族微電子產(chǎn)業(yè)做出貢獻(xiàn),讓學(xué)生在校期間熟悉雙極型和MOS集成電路的制造工藝流程,了解集成電路的新工藝和新技術(shù),為學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)專業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、具體實(shí)施方案

1.課堂理論教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)效果實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。根據(jù)“微電子工藝學(xué)”知識點(diǎn)較多且抽象、工藝流程復(fù)雜等特點(diǎn),教師在課堂教學(xué)中要重視與學(xué)生的互動,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng),將講解為主體改變?yōu)橹v解——學(xué)習(xí)雙主體。方法如下:首先,精簡講授時(shí)間,增加課堂討論環(huán)節(jié),給出課堂討論結(jié)果的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對于“微電子工藝學(xué)”難度較大、實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)核心課,學(xué)生獨(dú)立思考尤其重要。增加課堂討論環(huán)節(jié)是讓學(xué)生獨(dú)立思考的最好方法,但會減少理論課的時(shí)間,需要建立以下實(shí)施方案:①每堂課都要仔細(xì)設(shè)計(jì)該課主題,明確重難點(diǎn),精簡講授時(shí)間;②合理設(shè)計(jì)和安排思考題和討論題的內(nèi)容以及實(shí)施方法;③合理設(shè)計(jì)和安排討論效果的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。其次,增加教學(xué)專題的seminar,采用案例教學(xué)方法,使學(xué)生不僅能理解基本理論,同時(shí)能結(jié)合應(yīng)用,學(xué)會基本、常用的微電子器件工藝制造方法。2.習(xí)題試題庫建設(shè)及理論考核標(biāo)準(zhǔn)。課堂練習(xí)題和思考題題庫建設(shè)。根據(jù)該門課的特點(diǎn),合理設(shè)計(jì)和安排本課主題下的思考題和練習(xí)題,使課堂教學(xué)有條不紊地進(jìn)行。調(diào)動學(xué)生積極性,循序漸進(jìn)地接受知識,提出問題、分析問題。目前,我校沒有完善的“微電子工藝學(xué)”考試試題庫。本項(xiàng)目擬根據(jù)國內(nèi)外研究成果,結(jié)合我校實(shí)際和教學(xué)大綱編寫試題庫,使具有不同題型、不重復(fù)題目的試卷達(dá)10套以上。具體理論考核標(biāo)準(zhǔn):測試項(xiàng)目一:課堂表現(xiàn)考核、考核內(nèi)容、課堂表現(xiàn)情況;考核形式:以第一次形成性考核的條件及學(xué)生在課堂的表現(xiàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行,主要內(nèi)容為課堂回答問題、專題討論、口試等??己藭r(shí)期:課程結(jié)束為周期。測試項(xiàng)目二:作業(yè)考核,包括平時(shí)作業(yè)考核和登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)的考核兩部分;登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)的考核。測試項(xiàng)目三:課堂卷面考核內(nèi)容:課程大綱要求掌握的內(nèi)容;考核形式:抽取題庫中的試題進(jìn)行卷面考試;考核時(shí)期:課程教學(xué)的最后兩節(jié)課。3.實(shí)踐教學(xué)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。本項(xiàng)目擬對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革,制定實(shí)施和測試標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步調(diào)整實(shí)驗(yàn)課程方案,安排一次對新工藝和新技術(shù)的調(diào)查研究和一周的器件工藝流程仿真的課程設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置目標(biāo),編制“微電子工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書”,制定具體的實(shí)施方案和評價(jià)方案。擬設(shè)置的工藝設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容:利用器件仿真軟件Medici和工藝仿真軟件Tsuprem4,完成LDMOS和IGBT新結(jié)構(gòu)的器件和工藝仿真設(shè)計(jì),以匯報(bào)、答辯且最終以論文的形式提交。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會利用模擬工具觀察新結(jié)構(gòu)的基本特性;通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)掌握器件的工藝流程;在設(shè)計(jì)過程中體會設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)的各個(gè)參數(shù)的折中關(guān)系和流程的煩瑣性,初步建立工藝設(shè)計(jì)的思維。實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容需要在教學(xué)的實(shí)際工作中不斷更新,根據(jù)學(xué)生情況增減內(nèi)容和調(diào)整教學(xué)大綱。實(shí)驗(yàn)教學(xué)測試標(biāo)準(zhǔn):測試項(xiàng)目一:集成電路的新工藝和新技術(shù)前沿調(diào)研報(bào)告??己藘?nèi)容:對集成電路的新工藝和新技術(shù)前沿的調(diào)研??己诵问剑喊磿r(shí)提交集成電路的新工藝和新技術(shù)前沿調(diào)研報(bào)告,字?jǐn)?shù)不少于2000字??己藭r(shí)期:課程結(jié)束2周內(nèi)完成。測試項(xiàng)目二:工藝仿真設(shè)計(jì)和小論文撰寫考核內(nèi)容:結(jié)合工藝仿真軟件Tsuprem4,完成LDMOS和IGBT系列新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)論文??己诵问剑阂詧?bào)告形式答辯,最終提交LDMOS和IGBT新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)論文,字?jǐn)?shù)不少于2000字??己藭r(shí)期:課程結(jié)束1周內(nèi)完成。4.專業(yè)見習(xí)。學(xué)生一方面可以利用學(xué)校學(xué)院籌建中的實(shí)驗(yàn)平臺完成工藝相關(guān)實(shí)驗(yàn),如微電子工藝實(shí)驗(yàn)室。主要功能是使學(xué)生初步掌握微電子器件的工作原理、工藝參數(shù)的控制方法。器件特性參數(shù)的測試分析方法、信息功能材料的制備和結(jié)構(gòu)性能測試方法。內(nèi)容涵蓋CMOS工藝,半導(dǎo)體材料和器件制備工藝、LTCC材料制備和封裝工藝、多芯片組件技術(shù),MEMS傳感技術(shù)及微系統(tǒng)構(gòu)建工藝等,如微系統(tǒng)封裝與測試實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)平臺功能用于微系統(tǒng)封裝與測試。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括各種可用于微系統(tǒng)封裝的基板材料及其封裝技術(shù)研究,系統(tǒng)級封裝三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的電磁場、熱場分析建模、電特性、熱特性快速仿真、復(fù)雜混合信號完整性分析、電磁兼容、熱效應(yīng)問題的認(rèn)識和優(yōu)化處理,封裝工藝、可靠性與測試技術(shù)研究。集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室:集成電路(IntegratedCircuit,IC)通過一系列特定加工工藝,將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源器件按照一定電路互連集成在一塊半導(dǎo)體單晶片(如硅或砷化鎵)上,封裝在一個(gè)外殼內(nèi),用以執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能的電子器件。該實(shí)驗(yàn)室平臺主要用于集成電路設(shè)計(jì)。5.完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)。充分利用學(xué)校已有的網(wǎng)絡(luò)資源,在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上完成課程創(chuàng)建和內(nèi)容填充、作業(yè)功能、互動功能、閱讀資源等內(nèi)容;學(xué)生可以在課下參加討論與交流、提交與查閱作業(yè),還可以進(jìn)行一對一的答疑解惑等。本文結(jié)合微電子工藝學(xué)的理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生的自主學(xué)習(xí),從課堂設(shè)計(jì)、課程考核標(biāo)準(zhǔn)、題庫建設(shè)、實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)、見習(xí)實(shí)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)等多方面進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。具體來說:①在課堂理論教學(xué)中,參考借鑒國內(nèi)外著名高校的實(shí)施方法,制定學(xué)生課堂表現(xiàn)的考核標(biāo)準(zhǔn),給出如增加課堂討論、專題seminar、學(xué)生項(xiàng)目PPT展示的環(huán)節(jié)的具體實(shí)施建議,增加學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)熱情;②期末考核中,參考借鑒國內(nèi)外著名高校的教學(xué)大綱和教學(xué)重點(diǎn),編寫一套能極大指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的試題庫和習(xí)題庫,打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ);③根據(jù)微電子行業(yè)的發(fā)展和我校實(shí)際,建立一整套合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)體系,使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握微電子工藝學(xué)的核心技術(shù)和方法;④利用仿真軟件模擬實(shí)際工藝流程,完成CMOS以及BCD工藝設(shè)計(jì);⑤利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺以幫助學(xué)生鞏固已學(xué)知識,解決難題,實(shí)現(xiàn)師生互動,讓電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生通過這門重要專業(yè)課學(xué)習(xí),在掌握微電子基本理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上具備自主學(xué)習(xí),獨(dú)立研究,勇于創(chuàng)新的能力,成為有一技之長的當(dāng)代微電人。

作者:吳麗娟 宋月 張銀艷 雷冰 唐俊龍 謝海情 劉斯 單位:長沙理工大學(xué)

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