微电子工艺实习实践教学研究

付强+刘晓为+王蔚+谭晓昀

摘 要：微电子专业包含半导体工艺、器件以及集成电路等相关研究方向，是21世纪我国重点发展的技术方向，与国家经济、科技发展密切相关。针对本科教学过于偏重理论课程，导致学生很难在工作中迅速掌握实用技能的现状，各高校正在逐步提高实践教学比例。开设微电子专业学生的工艺实习课程，能够使学生更加直接的接触半导体行业核心技术，通过亲身体验了解半导体器件、集成电路生产等的加工与设计之间的关系，从而促进学生对半导体器件、集成电路设计等课程的学习。开展工艺实习课程是微电子专业学习的重要实践环节，对后续学习、研究奠定重要基础。

关键词：微电子 集成电路 实习实践

中图分类号：G482 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0241-02

目前微电子专业得到广泛重视，我国从战略高度将其确定为优先发展的产业。无论军用还是民用方面都对微电子尤其是集成电路方向人才需求旺盛，这在发展集成电路方面是难得的机遇，同时也面临挑战。这也致使高校学生过于偏重集成电路设计学习，忽视工艺方面的研究，导致学生对集成电路实际工艺偏差对所设计的器件影响理解不够深入，很难设计出性能优越的半导体器件以及集成电路。开展本科生半导体工艺实习，成为半导体以及微电子学科的必然要求。本文将从工艺实习的必要性、如何开展工艺实习等方面探讨在实践教学中的微电子专业学生培养方法[1]。

1 开展微电子专业实习实践的必要性

实践教学对于大多数工科课程都具有十分重要的作用，微电子学是基于半导体工艺的工程技术学科，直到21世纪前10年，半导体器件发展基本遵循摩尔定律，加工技术突飞猛进。尤其是集成电路课程相对于其他学科更加偏重于对微米甚至纳米级物理效应的研究，知识体系复杂，学生理解和掌握的难度较高。由于本学科自身的抽象特性，导致学生很难在电路设计中理解由于工艺和半导体晶体特性产生的对所设计器件的极限性能的影响，学生设计出的电路往往达不到预想的性能，甚至在功能上都难以保证。此外，由于集成电路设计工作可以获得较高的经济利益，致使我国半导体工艺研究明显滞后于集成电路或半导体器件的设计研究工作，通过工艺实践可以使学生充分理解和掌握半导体工艺特点，培养学生对半导体器件原理研究的兴趣，促进学生将来从事半导体工艺物理方面的研究，改善我国微电子行业发展不平衡的状态。最后，实习实践教学可以有效的弥补理论教学的抽象性局限，能够减少学生的知识盲点，促进学习成绩的提高[2]。

2 如何开展微电子工艺实习实践教学

结合微电子专业学习特点，开展微电子工艺实践教学，务必做到实践课程有理论支撑、与理论相关联，促进理论知识理解，从学生兴趣出发，建立健全实验、工艺实习所需仪器设备，提高学生对工艺实习的积极性，从而达到学习目的和激发学生从事相关科研、生产工作的热情。为更好地开展微电子工艺实习实践教学，有必要从以下几个方面开展工作。

2.1 合理的实习内容构建

微电子工艺实习是半导体物理、集成电路以及MEMS设计等课程的实践教学环节，该实习课程主要内容应该按照以上相关课程需要开设。结合半导体工艺特点设置适合高校开展的实习内容。由于半导体工艺生产线特别昂贵，国内高校很少有独立半导体生产线，哈尔滨工业大学以本科教学为目的建设的一条集成电路生产线，包含清洗、扩散、光刻、蒸镀、烧结、压焊以及封装等设备，能够完整实现简单集成电路生产，使同学们在学校就能够了解和学习集成电路生产的全过程。同时，为了配合半导体工艺实习，实验室配备了集成电路工艺生产中的中测、成测环节所必须的显微镜、电阻率探针测试台、半导体特性图示仪等镜检和测试仪器，开展了静电键合实验、四探针法电阻率测试实验以及三极管特性测试实验等与工艺生产相结合的实验课程，进一步加深学生对半导体工艺的了解。实践证明，以上实习内容对学生的知识掌握和开拓视野起到十分重要的作用，效果显著[3]。

2.2 面向应用的教学方法与教学模式

哈尔滨工业大学是以工科为主的大学，其教育目标就是培养工程应用人才，尤其是微电子技术学科工程应用背景更加突出。在工艺实习实践教学中应该自始至终贯彻该教学要求，做到培养有扎实理论基础和熟练实际动手能力的新型技术人才。在教学方法上采用学—做—想—创的新理念，首先有教师结合理论课知识，讲解如何通过工艺生产得到集成电路和其它半导体器件，辅助视频教程理解实际半导体生产流程，使得学生能够从观察、学习入门，培养学生学习兴趣，同时了解真正生产时需要注意的工业生产环境、操作要求以及安全注意事项。其次，鼓励学生自己动手进行工艺生产步骤，由于学生数量较多，可以采用分步骤责任分工的形式，保证每个学生都能亲自参与其中，对于其他学生负责的部分以观察为主。对于加工出的器件进行实际测试，思考工艺流程中有哪些操作会给器件性能造成影响，做到能够分析原因、能够有针对性提出改进方法的要求。最后就是能够提出有创造性和建设性的意见，鼓励学生自主设计芯片，在能够满足加工要求的情况下尽可能多的提供流片机会，这样能够提高学生的成就感，促使其今后能够更加胜任所从事的半导体技术工作。

2.3 通过实践教学拓宽学生的学习、就业方向

微电子学科是具有较强理论基础的应用型学科，而集成电路已经成为众多行业的基础，需求量十分巨大。而大学生通过理论学习很难了解今后工作需求。借助生产实习课以进一步加深学生对所从事行业的认识。该校学生在实习期间，最基本的要求是设计并加工出一只双极性三极管，测试其性能参数与设计值之间的差距，这样既能使学生掌握半导体器件基本理论，又能通过大数据分析，完善工艺参数。通过学生的设计、制造和分析，为后续集成电路设计课程奠定基础，实现纵向拓展。实习期间，教师带领学生去周边晶体管厂和研究所实地参观半导体生产加工，了解本行業工作环境、社会需求以及工资待遇等学生们关心的问题，横向拓展学生对本行业的了解。通过以上过程，学生对所学习的知识和从事的工作会有更加深入的了解，有助于学生根据自身条件规划后续学习、研究方向。

2.4 提供更多的实践机会与实践平台

通过开展大学生科技创新项目、学生自主设计研发实验仪器项目，为学生提供更多的实践机会，学生通过以上比较有代表性的实践创新平台参与实践学习，既加深了学生对知识的理解，又锻炼了学生解决实际问题的能力。尤其对于微电子专业而言，其理论性的实验证明往往都是具有独特的行业特点，市面上很难购买到能够支持微电子相关实验的教学仪器设备。为了解决这一问题，开展学生自主研发方式开发仪器设备，对学生的微电子理论知识掌握程度要求明显要高于书本所学内容，同时要求对电路、机械、计算机以及通信等知识的全面掌握，才能完成相关课题研究，从而使学生在实践中得到学习[4]。

3 结语

本文通过对微电子专业学生培养方式、专业知识以及就业的分析，探讨了实践教学在微电子专业的重要性和必要性，从实践体系构建、实践内容安排、教育教学方法、知识拓宽与就业分析以及实践平台建设等方面，提出了加强微电子专业学生实践教学培养的方法。实践证明，通过有效的实践学习安排，能够促进学生对微电子知识的掌握和对所从事的微电子行业的认知，从而达到培养优秀微电子人才的目的。

参考文献

[1] 陈炳若，戴锋，赵小敏，等.“微电子技术”实践课的教学模式[J].高等理科教育，2004（4）：54-56.

[2] 李淑萍.微电子技术专业实践教学体系的构建与实践[J].西北成人教育学院学报，2014（6）：40-44.

[3] 王蔚，田丽，王喜莲，等.校内实验室开设微电子生产实习的探索[J].电气电子教学学报，2009，31（2）：71-72.

[4] 陈新.大学生创新训练项目的实践与思考[J].实验技术与管理，2017，34（6）：29-31.endprint