《微电子技术及应用》课程教学大纲

《微电子技术及应用》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145223505课程名称（中/英文）：微电子技术及应用/MicroelectronicsTechnologyandApplications课程类别：专业选修课程学分：2总学时：32理论学时：24实验/实践学时：8适用专业：金属材料工程适用对象：本科先修课程：材料科学基础、材料物理性能、材料近代分析测试方法教学环境：多媒体教室/实验室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1．课程任务与目的微电子技术及应用是金属材料工程的专业选修课程之一。主要讲述半导体器件以及集成电路的工艺原理与加工过程。通过该课程的学习，使学生快速了解相关领域的历史、现状及发展，培养学生专业兴趣并提高分析和解决微电子技术基础问题的能力；对制造半导体器件的基本工艺原理和工艺加工步骤的认识；同时，对集成电路的制造加工有基本的了解与掌握，培养学生分析和解决半导体工艺基础问题的能力。这门课为学生后续专业课程的学习和进一步获取有关专业知识奠定必要的理论基础。通过我国半导体技术及集成电路制造业的发展历史和成果回顾，激发学生道路自信，从而深入掌握先进的微电子技术，鼓励学生积极参与科技创新实践，勇于面对挑战，为解决国家重大需求和国际前沿科学问题贡献智慧和力量，提高学生投入经济建设一线建功立业的热情。2．对接培养的岗位能力通过本课程学习培养学生提出问题和分析问题的能力，使学生理论联系实际的能力有所提高和发展，开阔学生的眼界、启迪并激发学生的探索和创新精神，更深层次的提升其研究素质，为将来把基础理论与微电子技术最新需求相结合提高工作能力做好储备。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点3.2]能够运用工程基础知识，针对金属材料的成分设计、制备加工等复杂工程问题，通过合理选材，或者设计/开发加工技术及工艺流程，满足特定需求。[毕业要求指标点5.1]了解金属材料领域现代专业检测设备、信息技术工具和模拟软件的使用原理和方法，理解其局限性，并能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专业模拟软件，对金属材料复杂工程问题进行分析、计算与设计。[毕业要求指标点10.1]具有良好的语言文字表达能力，能够就金属材料复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。2.课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下教学目标1：通过本课程的学习，学生应对制造半导体器件基本工艺原理和加工步骤有清晰、全面的认识；了解微电子技术及其发展趋势和应用。（支撑毕业要求指标点3.2）教学目标2：熟悉微电子制造中相关器件、组件的结构和工作原理，具备对工艺方案设计、相关材料选取、性能测试及可靠性分析的能力。（支撑毕业要求指标点5.1）教学目标3：具有通过文献检索、资料查询获取知识的能力；养成终身学习的意识和习惯；具有综合运用微电子技术的科学理论与技术分析并解决工程实际问题的能力。（支撑毕业要求指标点10.1）四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题或知识点1集成电路发展史及工艺介绍22001、2主题或知识点2半导体制造工艺基础22201、2、3主题或知识点3晶体生长22201、2、3主题或知识点4硅的氧化22001、2、3主题或知识点5光刻工艺44001、2、3主题或知识点6刻蚀22001、2、3主题或知识点7扩散44001、2、3主题或知识点8离子注入22001、2、3主题或知识点9薄膜沉积22201、2、3主题或知识点10工艺集成22201、2、3合计322480（二）实践教学安排序号实验项目名称实验学时实验类型实验要求每组人数备注1半导体材料电阻率的四探针法测量2综合性必做22微观结构测试与分析2综合性必做23二氧化硅薄膜制备与厚度测量2综合性必做24集成芯片解剖观察与封装材料识别2综合性必做2五、教学内容及教学设计主题或知识点1集成电路发展史及工艺介绍1．教学内容：集成电路发展历史、集成电路的成品率、集成电路工艺间基本结构、集成电路测试与封装、集成电路未来发展趋势。在介绍集成电路发展历史时，融入我国集成电路产业的发展历程，如“龙芯”、“麒麟”等国产芯片的突破，增强学生的民族自豪感和爱国情怀。2．教学重点：集成电路发展历史、集成电路的成品率、集成电路工艺间基本结构。3．教学难点：集成电路的成品率、集成电路工艺间基本结构。4．教学方案设计（含教学方法、教学手段）：采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点2半导体制造工艺基础1．教学内容：半导体硅材料的特性、半导体器件、半导体工艺技术、基本工艺步骤。讲解半导体硅材料特性时，强调自主创新的重要性，介绍我国在半导体材料领域的最新研究成果，激发学生的创新精神和科研热情。2．教学重点：半导体硅材料的特性、半导体工艺技术。3．教学难点：半导体基本工艺步骤。4．教学方案设计（含教学方法、教学手段）：采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点3晶体生长1．教学内容：晶体结构与缺陷、晶体生长技术、区熔法、直拉法、砷化镓晶体的生长技术。介绍晶体结构与缺陷时，类比社会组织的完善与不足，引导学生认识到个人成长中的自我完善与团队合作的重要性。2．教学重点：晶体结构与缺陷、晶体生长技术、区熔法、直拉法。3．教学难点：晶体结构与缺陷、砷化镓晶体的生长技术。4．教学方案设计（含教学方法、教学手段）：采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点4硅的氧化1．教学内容：硅片的标准清洗方法、热氧化的本质与过程、干氧氧化、湿氧氧化、水汽氧化的过程、氧化过程中的杂质再分布、二氧化硅的掩模特性。融入科学探索的艰辛与乐趣，激发学生对科学研究的兴趣和热爱。2．教学重点：干氧氧化、湿氧氧化、水汽氧化的过程与特点、氧化的本质。3．教学难点：氧化的两个过程、几种氧化的异同点。4．教学方案设计（含教学方法、教学手段）：采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点5光刻工艺1．教学内容：光刻胶的组成、正性光刻胶和负性光刻胶的区别、光刻工艺的每个步骤、接触式曝光、接近式曝光、投影式曝光、步进式曝光、四种曝光系统、光刻的精度。介绍光刻胶的组成和光刻工艺步骤时，强调精益求精的工匠精神，鼓励学生敢于突破传统，勇于创新。2．教学重点：光刻胶的组成、正性光刻胶和负性光刻胶的区别、光刻工艺的流程。3．教学难点：接触式曝光、接近式曝光、投影式曝光、步进式曝光、光刻的精度。4．教学方案设计（含教学方法、教学手段）：采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点6刻蚀1．教学内容：干法刻蚀、湿法刻蚀、IC工艺中四种被刻蚀的材料和主要的刻蚀剂、IC工艺的刻蚀过程、各向异性刻蚀、各向同性刻蚀、刻蚀精度、刻蚀工艺中的危险。讲解干法刻蚀和湿法刻蚀时，引导学生认识到不同方法各有优劣，学会辩证思考，灵活应对问题；分析刻蚀精度时，强调精准的重要性，培养学生严谨的工作作风和精益求精的态度。2．教学重点：干法刻蚀、湿法刻蚀、IC工艺的刻蚀过程、刻蚀精度。3．教学难点：干法刻蚀、湿法刻蚀、IC工艺的刻蚀过程、各向异性刻蚀、各向同性刻蚀。4．教学方案设计（含教学方法、教学手段）：采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点7扩散1．教学内容：扩散机制、扩散的过程、各向异性掺杂、各向同性掺杂、菲克第一定律、菲克第二定律、杂质扩散的方法、扩散效果的测量。引导学生认识到科学现象背后的复杂性和规律性，通过定律的推导和应用，培养学生的逻辑思维能力和问题解决能力。2．教学重点：菲克第一定律、菲克第二定律、扩散机制、杂质扩散的方法。3．教学难点：菲克第一定律、菲克第二定律。4．教学方案设计（含教学方法、教学手段）：采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点8离子注入1．教学内容：离子束的性质、离子束的用途、离子注入机制、掩模方式（投影方式）、离子注入系统、离子注入过程、离子注入的特点、离子注入控制。强调离子注入的重要性，通过介绍离子注入控制的复杂性和技术要求，提升学生的专业素养和技术能力。2．教学重点：离子注入机制、掩模方式（投影方式）、离子注入系统、离子注入过程、离子注入的特点。3．教学难点：离子注入机制、离子注入过程。4．教学方案设计（含教学方法、教学手段）：采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点9薄膜沉积1．教学内容：外延生长技术、外延层结构及缺陷、电介质淀积、多晶硅淀积、金属化、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）。鼓励学生探索薄膜沉积技术的新应用和新领域，培养创新思维和创新能力。2．教学重点：二氧化硅外延生长技术、外延层结构及缺陷、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）。3．教学难点：二氧化硅外延生长技术、外延层结构及缺陷、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）。4．教学方案设计（含教学方法、教学手段）：采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点10工艺集成1．教学内容：无源单元、双极型工艺技术、CMOS技术、MESFET技术、MEMS技术、钝化技术。融入国家科技发展战略和市场需求导向，引导学生关注国家需求和产业发展趋势。2．教学重点：双极型工艺技术、CMOS技术。3．教学难点：CMOS技术、MESFET技术、MEMS技术、钝化技术。4．教学方案设计（含教学方法、教学手段）：采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用出勤、作业评测、课堂表现、阶段测试、实验以及期末考试等多种形式、多个阶段等全过程的考核。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文实验√√√√√成绩比例%51051020502.课程目标考核方式评价权重本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示：课程教学目标与考核方式评价权重表课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核实验期末考试合计出勤及课堂表现作业及阶段测验教学目标1指标点3.257615~3033~48教学目标2指标点5.157815~2535~45教学目标3指标点10.106610~2022~32合计102020501003.成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及课堂表现（10%）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解，能够准确回答问题，并有自己独到的见解。偶尔有迟到、早退现象。较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解。有迟到、早退现象。能够主动参加课堂讨论，能够回答问题。有迟到、早退、偶尔有旷课现象。参与课堂讨论，基本能回答相关问题。迟到、早退、旷课较多。不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题。作业（10%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论。能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论。能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论。基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求。不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力。阶段测验（10%）完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为优秀。完成所有阶段测验，根据参考答案评定分，总评成绩为优良。完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为中等。完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为及格。没有完成阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩不及格。实验（10%）实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表规范。能够正确完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行深入的讨论，提出自己的见解。实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表基本规范。能够完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行讨论，提出意见。实验报告能够完成，内容完整，数据基本合理，能够进行数据处理，图表基本规范。能够基本完成实验报告中提出的问题，对实验中遇到的问题进行讨论。实验报告基本能够独立完成，内容完整，数据图表齐全，基本完成实验报告中提出的问题。实验报告不能独立完成，存在抄袭现象，报告中提出的问题没有或基本没有回答。课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教学目标1熟练掌握制造半导体器件基本工艺原理和加工步骤，认识十分全面；熟练了解微电子技术及其发展趋势和应用。基本掌握制造半导体器件基本工艺原理和加工步骤，认识全面；基本了解微电子技术及其发展趋势和应用。掌握制造半导体器件基本工艺原理和加工步骤，认识较为全面；了解微电子技术及其发展趋势和应用。基本掌握制造半导体器件基本工艺原理和加工步骤，认识较为全面；基本了解微电子技术及其发展趋势和应用。不能掌握制造半导体器件基本工艺原理和加工步骤，不了解微电子技术及其发展趋势和应用。教学目标2熟练掌握微电子制造中相关器件、组件的结构和工作原理，具备对工艺方案设计、相关材料选取、性能测试及可靠性分析的能力。基本掌握微电子制造中相关器件、组件的结构和工作原理，具备对工艺方案设计、相关材料选取、性能测试及可靠性分析的能力。掌握微电子制造中相关器件、组件的结构和工作原理，具备对工艺方案设计、相关材料选取、性能测试及可靠性分析的能力。基本掌握微电子制造中相关器件、组件的结构和工作原理，有一定的对工艺方案设计、相关材料选取、性能测试及可靠性分析的能力。不能掌握微电子制造中相