“集成电路制造工艺”课程教学引导研究

葛羽屏

(上海电子信息职业技术学院 电子工程系， 上海 201411)

“集成电路制造工艺”课程教学引导研究

葛羽屏

(上海电子信息职业技术学院 电子工程系， 上海 201411)

本文研究了如何有序变化地设计组织课堂教学，结合多种方法，上好理论性很强的高职学院 “集成电路制造工艺”课程。创新出表格式阐述，如口诀来帮助理解记忆；进行集成电路制造工艺交互任务设计并分组实施。同时结合交互式教学课件等资料，开展动态教学。

分组教学；A/B角色学习；仿真；集成电路工艺

0 引言

“集成电路制造工艺”课程是专注于芯片生产制造的课程，其教学对象为高职学生(学制三年)，直接面向技工类岗位培养技术人员，其教学内容主要围绕核心工序及关键制造工艺过程，其中包括氧化、扩散、离子注入、薄膜淀积、光刻、刻蚀、金属化工艺以及工艺集成等内容,与集成电路制造工艺师(三级)技能证书对接[1]。本课程理论性强，内容比较抽象，学生不易接受消化[2]。

本文阐述了工程职业教育背景下我校采用多种教学手段开展“集成电路制造工艺”的教学。例如：让学生通过开发，从书本二维原理图的讲授转化到三维立体泡沫板模型的制作体验。这样的模型制作提升了学生对核心工艺流程的动态感观理解，提高了学习积极性和课堂效率。再如：结合交互式教学课件、多媒体动画/录像，并恰到好处地添加其他生动的教学手段，形成多维课堂教学模式；从一维的理论讲授到二维的多媒体双向交互式教学模式再在三维集成电路培训基地校外实训室和校内实训室操作实践以及工艺泡沫模型制作实践，最后进入多维的观察讨论实物，工艺仿真调试，A/B角色学习，分组进行学习园地实践教学等。

本文先进行课程要点研究，再进行情境创设要点总结和触发创新，继而进行集成电路制造工艺交互任务设计(用氧化模块教学过程中学生交互作业来体现)，最后进行分组实施。课程通过新颖的表格方式阐述教学过程设计，给出了布置给学生的任务设计(表格阐述)。

1 课程要点研究

按照我校学生学习目标和就业层次，对“集成电路制造工艺”课程内容进行重新编排，分为：走进半导体的王国→探求集成电路制造的过程→了解看不见的集成电路制造工艺。通过该课程理论知识学习和操作技能训练，学生能够了解从原材料硅片的准备到已完成晶圆测试的集成电路制造工艺的各个阶段，能按工艺文件要求设置工艺条件，并能规范操作相关工序设备，结业后能够综合运用所学的专业知识，从事集成电路制造工艺的工作。

多年的“集成电路制造工艺”课程的教学实践使用各种教学手段，力求便枯燥理论课鲜活化、灵活化，并且精细地制订课程各章节明确的教学目标。作为一例，“多维镜象下MOS晶体管工艺流程”章节最后总结的教学目标示于图1。

图1 “多维镜像下MOS 晶体管工艺流程”最后总结的教学目标

为了将芯片工艺原理的讲授通俗化，教师积极地营造与学生亲近的氛围，教学活动除充分地使用多媒体教学资源，还推出趣味课件、智能习题、案例组织，开辟学习园地展示作业范例和优秀作业集，组织手工自制泡沫工艺模型演示；此外还通过趣味游戏、分组任务、口诀描述以及道具的运用和课堂的布置等，达到师生之间“面对面、声对声、心对心”的交流[3]。

2 情境创设要点总结和触发创新

在实际的教学过程中，以讲、例结合的方式，采用教师主讲与学生自学，教师提问与课堂讨论以及口诀背诵(如图2，图3所示)相结合的方法，由单纯的知识传授型向启发、探讨型的教学方法转化[4]。每堂课都精心设计各种受学生欢迎的板块。学生结束三年学业后，可能背不出复杂的公式，但对这门课程，定能记起那些生动的画面和场景，还有分组海报上各曲线、口诀以及智能题(如图4所示)所包含的智慧。

图2 金属化与多层互连工艺演示

口诀：

上上下下立交桥，

多层桥间有通柱，

一层做平再加层，

层层连线才稳当，

立交桥间莫穿通，

绝缘夹层来隔离。

图3 MOS晶体管平面工艺结构

图4 彩图平面层材料与功能识别(填每种颜色对应的层)

3 任务设计(表格阐述)

表1给出了布置给学生的体现综合应用的一份任务设计。这份设计是针对集成晶体管制造的氧化工序而言的。在不断增加新教具，完善教学组织后，小组式学习实践取得了很大进展。实践表明: 道具的创新和灵活运用在本课程实施中发挥很大作用。

表1 任务设计表格

4 分组板块实施设计

课程实施三十分钟的人机交互工艺仿真，使用的SUPREM-2工艺仿真软件内嵌于多媒体教学资源。3-4位学生一组，其中1至2位学生负责仿真代码操作，一位负责整理和发言，一位负责采集本轮虚拟工艺后的结果曲线。小组成员协同分析，不断从实践中总结提炼学习方法，使学生在过程中了解和熟悉工艺原理和方法。

虚拟制造工艺结果仿真曲线的采集是最受学生欢迎的一步。各小组在专业5 mm方格纸上汇集的仿真结果曲线不但公示于众，还要派代表分析曲线结果。从学会采集、解释分析曲线中悟到仿真比较的精髓，体味教师的思路和智慧。

例如在氧化工艺模块整体应用实施的摸索中，重点打造“氧化工艺在全芯片流程中的仿真与实践”项目，教学流程配以“理论、仿真、操作”三步走设计，成为提升学生兴趣和课堂气氛的亮点。

第一步：氧化模块理论知识课(2学时)

第二步：氧化工艺在全芯片流程中的仿真与实践 设计稿(2学时)

第三步：在实训室进行氧化的实践操作，以及氧化膜生长结果的测试实验(4学时)

在小组操作实践中，教师引导学生在小组中明确分工，在提高了学生团队协作力的同时，学生的表达总结能力也有所提升。图5示出这一项目的仿真结果曲线的采集和分析。

图5 氧化工艺仿真结果曲线采集和分析

5 结语

本文借助多维教学手段调整、完善情境创设，上

好一门生动的芯片生产工艺课。本文用新颖的表格方式阐述了如何营造良好的课堂氛围，用氧化工艺模块教学实践过程中学生交互作业来体现情境任务设计、评价和考核，阐述了理论课使用口诀的艺术、比拟的衔接、互动的导入。这些活跃生动的教学方法摆脱了原先枯燥的灌输式教学，克服了这门课理论性强的难点。对工艺原理的多维牢固掌握，丰富和提升了学生对核心工艺流程的动态感观理解。

[1] 张法碧，洪莉，赵秋明。微电子课程体系研究与实践[J]。南京：电气电子教学学报, 第32卷, 第1期, 2010.2, 37-39。

[2] 曹一江，翟志芳，殷景华等。微电子工艺多媒体教学系统的设计[J]。哈尔滨：哈尔滨工业大学学报，第38卷，第8期，2 O O 6.8，1362-1365。

[3] 英特拉托(Sam M.Intrator)。我的教学勇气[M]。上海：华东师范大学出版社，2008。

[4] 曾文英。基于兴趣导向的高职课程教学模式研究[J]。天津：职业教育研究， 2011年01期。

[5] 刘剑霜，郭鹏飞，李伙全。TCAD技术在微电子实验教学体系中的应用与研究[J]。兰州：现代教育技术，第29卷，第2期，2012.2，78-80。

The Research of Teaching Guiding for Integrated Circuit Manufacturing Teachnology Course

GE Yu-ping

(DepartmentofElectronicEngineering,ShanghaiElectronicInformationVocationalandTechnicalCollege,Shanghai201411,China)

Combined with a variety of methods,orderly change of classroom teaching organization is studied for Integrated Circuit Manufacturing Technology course in high vocational college in this paper. Innovation of list format is given out. The group learning is designed. At the same time, combined with interactive teaching courseware, the comprehensive design of Integrated Circuit Manufacturing Technology series class mode is created.

grouping teaching; A/B role learning; simulation; technology of integrated circuits

2016-06-07;

2017-3-23

工业和信息化职业教育教学指导委员会 中国电子教育学会 教学资源研究项目；“集成电路制造工艺”教学资源开发(No.GXH2015-66)；上海市教育委员会科研创新项目( No.15ZZ113)。 作者简介：葛羽屏，(1980-)，女，理学硕士，副教授，主要从事芯片工艺教学和仿真设计研究,E-mail：20070095@stiei.edu.cn

A

1008-0686(2017)03-0101-04

中国分类号：TN43 G712