纳米集成电路技术-微电子电科课程教学大纲

《纳米集成电路技术》本科课程教学大纲一、课程基本信息课程名称纳米集成电路技术TechnologyofNanometerIntegratedCircuit课程代码2080202课程学分2课程学时32理论学时32实践学时开课学院机电学院适用专业与年级微电子、电科专业大二课程类别与性质专业选修课考核方式考查选用教材纳米集成电路制造工艺(第2版)，张汝京等编著、清华大学出版社是否为马工程教材先修课程大学物理2100001（3）、半导体器件物理2080257（3）、集成电路工艺原理2080078（3）课程简介硅IC已进入深次微米（ULSI）时代，并正向纳米时代迈进。传统IC所采用的材料、器件结构和制程技术逐渐成为IC向高密度、高性能、低成本发展的制约因素。本课程主要介绍ULSI制程中采用的超微细图形的加工技术；为配合多层金属互连降低RC延迟应用的低K介电材料、铜制程、金属阻挡层、钨栓塞；用高K介电材料制作各式新型高容量薄膜电容器技术；采用高熔点金属硅化物、自对准技术、结构改进的栅极制造技术；12英吋晶片制作；半导体纳米器件。本课程以讲授教学法为主，结合讨论、问题教学法和自主学习查阅资料等教学方法，通过对这些ULSI中用到的新材料、新器件结构、新制程技术的了解，必将对电子类工程专业学生以后跨入先进半导体制造企业工作有很大的帮助。选课建议与学习要求本课程适合电子类工程专业大二及以上本科生授课，要有相关的大学物理、半导体器件物理、集成电路工艺原理相关的基础理论知识和电路分析能力。

二、课程目标与毕业要求（一）课程目标类型序号内容知识目标1理解纳米集成电路的基础理论、ULSI制程流程以及新型半导体纳米材料和器件结构；分析纳米工艺下超微细图形转移的加工技术、高性能金属互连制程、新介质材料新型结构的大容量电容器制程、先进制程技术以及大尺寸晶圆制程；掌握集成电路先进技术未来发展趋势。技能目标2能够基于所学基础理论结合工程领域设计特定需求的纳米器件及其制程解决方案；具备分析本专业工程项目方案在社会、安全和法律方面的合理性和可行性，以及承担解决本专业领域所及问题的能力。素养目标(含课程思政目标)3养成自主学习的习惯，具有终身学习的意识和创新能力，以发展的眼光跟踪时代的脚步，随时能够分析和解决工作中的问题。（二）课程支撑的毕业要求毕业要求1：工程知识：具备运用数学、自然科学、工程基础和专业知识解决工程领域复杂问题的能力。（支撑点1.2H）②能对具体设计对象进行抽象建模和分析，提供理论支持。毕业要求6：工程与社会：具备根据工程相关知识进行合理评估的能力，理解所用解决方案对社会、健康、安全、法律和文化的影响，并认识到个人应承担的责任。（支撑点6.3M）③能够分析工程实践中的社会、安全和法律并具备社会责任担当。毕业要求12：终身学习：具备自主学习和终身学习意识，能不断学习和适应发展（支撑点12.2H）②具备自我学习和完善能力，能够通过学习解决工作中的问题。（三）毕业要求与课程目标的关系毕业要求指标点支撑度课程目标对指标点的贡献度毕业要求1②H理解纳米集成电路的基础理论、ULSI制程流程以及新型半导体纳米材料和器件结构；分析纳米工艺下超微细图形转移的加工技术、高性能金属互连制程、新介质材料新型结构的大容量电容器制程、先进制程技术以及大尺寸晶圆制程；理解集成电路先进技术未来发展趋势。100%毕业要求6③M能够基于所学基础理论结合工程领域设计特定需求的纳米器件及其制程解决方案；具备分析本专业工程项目方案在社会、安全和法律方面的合理性和可行性，以及承担解决本专业领域所及问题的能力。100%毕业要求12②H养成自主学习的习惯，具有终身学习的意识和创新能力，以发展的眼光跟踪时代的脚步，随时能够分析和解决工作中的问题。100%三、课程内容与教学设计（一）各教学单元预期学习成果与教学内容单元1绪论知识点：知道IC特征尺寸，深次微米硅（ULSI）概念和发展趋势；理解IC制造的特点以及深亚微米技术给材料器件结构，工艺和IC设计方法，EDA工具等带来的挑战。能力要求：能够解析深亚微米技术的特点和基本概念教学难点：IC制造的特点以及深亚微米技术给材料器件结构，工艺和IC设计方法，EDA工具等带来的挑战。单元2低介电常数（K）电介质材料知识点：理解选用低K电介质在ULSI多层金属互连中降低RC延迟的作用；知道电介质电极化的基本形式；分析各类低K介质的主要性能、应用和薄膜制备。能力要求：能够分析各类低K介质的主要性能、应用和薄膜制备。教学难点：分析各类低K介质的主要性能、应用和薄膜制备。单元3栅极技术知识点：理解CMOSFET中栅极的演化和ULSI对栅极的要求；分析几种用于ULSI高熔点金属硅化物性能、制造；理解栅极自对准技术；评价几种ULSI中的栅极结构形式。能力要求：能够分析几种用于ULSI高熔点金属硅化物性能、制造；能够评价几种ULSI中的栅极结构形式。教学难点：评价几种ULSI中的栅极结构形式。单元4多层互连中的铜制程知识点：理解铜用于ULSI多层布线的意义；知道铜布线的大马士革工艺和扩散阻挡层作用及制作；知道铜膜制备和铜蚀刻技术；分析制程面临的几个问题。能力要求：能够知道铜布线的大马士革工艺和扩散阻挡层作用及制作；知道铜膜制备和铜蚀刻技术；能够分析制程面临的几个问题。教学难点：分析制程面临的几个问题。单元5纳米技术知识点：知道纳米材料、纳米技术在微电子制造中应用；分析纳米电子器件制作和应用。能力要求：能够分析纳米电子器件制作和应用。教学难点：分析纳米电子器件制作和应用。（二）教学单元对课程目标的支撑关系课程目标教学单元123单元1绪论√单元2低介电常数（K）电介质材料√单元3栅极技术√单元4多层互连中的铜制程√单元5纳米技术√（三）课程教学方法与学时分配教学单元教与学方式考核方式学时分配理论实践小计单元1绪论讲授法和讨论法作业44单元2低介电常数（K）电介质材料讲授法和问题教学法作业88单元3栅极技术翻转课堂PPT展示66单元4多层互连中的铜制程讲授法和问题教学法作业88单元5纳米技术直观演示和讨论法论文66合计3232四、课程思政教学设计1.课程内容设计突出自主学习和终身学习意识和创新能力等内容，通过引入相关领域的先进理论、成功案例和典型人物的故事引导学生思考科学发展观和价值观，以及在集成电路行业中如何践行这些观念，激发学生的学习兴趣和社会责任感。2.教学方法设计采用互动式教学方法，例如讨论、翻转课堂等，引导学生自主思考、交流讨论，加深对科学发展观和价值观的理解和认识。利用现代化技术手段，如多媒体课件、在线教学平台等，提供多样化的学习资源和交流平台，促进学生的自主学习和合作学习。3.学习活动设计安排实践性学习活动，如参观新材料、新技术、新设备展览等，让学生亲身体验在集成电路行业中的工作和服务，增强他们的社会责任感和服务意识；组织主题讲座、座谈会等活动，邀请行业内的专家、企业家等分享经验和观点，拓宽学生的视野，激发他们的责任感和使命感。4.评价体系设计设计多元化的评价方式，包括作业、论文、项目报告、实践成果展示等，全面评价学生对正确人生观和价值观的理解和应用能力，以及在服务他人、企业和社会方面的表现。通过以上方式