微電子工藝實(shí)習實(shí)踐教學(xué)研究

目前微電子專(zhuān)業(yè)得到廣泛重視，我國從戰略高度將其確定為優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。無(wú)論軍用還是民用方面都對微電子尤其是集成電路方向人才需求旺盛，這在發(fā)展集成電路方面是難得的機遇，同時(shí)也面臨挑戰。這也致使高校學(xué)生過(guò)于偏重集成電路設計學(xué)習，忽視工藝方面的研究，導致學(xué)生對集成電路實(shí)際工藝偏差對所設計的器件影響理解不夠深入，很難設計出性能*的半導體器件以及集成電路。開(kāi)展本科生半導體工藝實(shí)習，成為半導體以及微電子學(xué)科的必然要求。本文將從工藝實(shí)習的必要性、如何開(kāi)展工藝實(shí)習等方面探討在實(shí)踐教學(xué)中的微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養方法。
1 開(kāi)展微電子專(zhuān)業(yè)實(shí)習實(shí)踐的必要性
實(shí)踐教學(xué)對于大多數工科課程都具有十分重要的作用，微電子學(xué)是基于半導體工藝的工程技術(shù)學(xué)科，直到21世紀*年，半導體器件發(fā)展基本遵循摩爾定律，加工技術(shù)突飛猛進(jìn)。尤其是集成電路課程相對于其他學(xué)科更加偏重于對微米甚至納米級物理效應的研究，知識體系復雜，學(xué)生理解和掌握的難度較高。由于本學(xué)科自身的抽象特性，導致學(xué)生很難在電路設計中理解由于工藝和半導體晶體特性產(chǎn)生的對所設計器件的極限性能的影響，學(xué)生設計出的電路往往達不到預想的性能，甚至在功能上都難以保證。此外，由于集成電路設計工作可以獲得較高的經(jīng)濟利益，致使我國半導體工藝研究明顯滯后于集成電路或半導體器件的設計研究工作，通過(guò)工藝實(shí)踐可以使學(xué)生充分理解和掌握半導體工藝特點(diǎn)，培養學(xué)生對半導體器件原理研究的興趣，促進(jìn)學(xué)生將來(lái)從事半導體工藝物理方面的研究，改善我國微電子行業(yè)發(fā)展不平衡的狀態(tài)。后，實(shí)習實(shí)踐教學(xué)可以有效的彌補理論教學(xué)的抽象性局限，能夠減少學(xué)生的知識盲點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)習成績(jì)的提高。
2 如何開(kāi)展微電子工藝實(shí)習實(shí)踐教學(xué)
結合微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)習特點(diǎn)，開(kāi)展微電子工藝實(shí)踐教學(xué)，務(wù)必做到實(shí)踐課程有理論支撐、與理論相關(guān)聯(lián)，促進(jìn)理論知識理解，從學(xué)生興趣出發(fā)，建立健全實(shí)驗、工藝實(shí)習所需儀器設備，提高學(xué)生對工藝實(shí)習的積極性，從而達到學(xué)習目的和激發(fā)學(xué)生從事相關(guān)科研、生產(chǎn)工作的熱情。為更好地開(kāi)展微電子工藝實(shí)習實(shí)踐教學(xué)，有必要從以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作。
2.1 合理的實(shí)習內容構建
微電子工藝實(shí)習是半導體物理、集成電路以及MEMS設計等課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節，該實(shí)習課程主要內容應該按照以上相關(guān)課程需要開(kāi)設。結合半導體工藝特點(diǎn)設置適合高校開(kāi)展的實(shí)習內容。由于半導體工藝生產(chǎn)線(xiàn)特別昂貴，國內高校很少有獨立半導體生產(chǎn)線(xiàn)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)以本科教學(xué)為目的建設的一條集成電路生產(chǎn)線(xiàn)，包含清洗、擴散、光刻、蒸鍍、燒結、壓焊以及封裝等設備，能夠完整實(shí)現簡(jiǎn)單集成電路生產(chǎn)，使同學(xué)們在學(xué)校就能夠了解和學(xué)習集成電路生產(chǎn)的全過(guò)程。同時(shí)，為了配合半導體工藝實(shí)習，實(shí)驗室配備了集成電路工藝生產(chǎn)中的中測、成測環(huán)節所必須的顯微鏡、電阻率探針測試臺、半導體特性圖示儀等鏡檢和測試儀器，開(kāi)展了靜電鍵合實(shí)驗、四探針?lè )娮杪蕼y試實(shí)驗以及三極管特性測試實(shí)驗等與工藝生產(chǎn)相結合的實(shí)驗課程，進(jìn)一步加深學(xué)生對半導體工藝的了解。實(shí)踐證明，以上實(shí)習內容對學(xué)生的知識掌握和開(kāi)拓視野起到十分重要的作用，*。
2.2 面向應用的教學(xué)方法與教學(xué)模式
哈爾濱工業(yè)大學(xué)是以工科為主的大學(xué)，其教育目標就是培養工程應用人才，尤其是微電子技術(shù)學(xué)科工程應用背景更加突出。在工藝實(shí)習實(shí)踐教學(xué)中應該自始至終貫徹該教學(xué)要求，做到培養有扎實(shí)理論基礎和熟練實(shí)際動(dòng)手能力的新型技術(shù)人才。在教學(xué)方法上采用學(xué)—做—想—創(chuàng )的新理念，首先有教師結合理論課知識，講解如何通過(guò)工藝生產(chǎn)得到集成電路和其它半導體器件，輔助視頻教程理解實(shí)際半導體生產(chǎn)流程，使得學(xué)生能夠從觀(guān)察、學(xué)習入門(mén)，培養學(xué)生學(xué)習興趣，同時(shí)了解真正生產(chǎn)時(shí)需要注意的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、操作要求以及安全注意事項。其次，鼓勵學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行工藝生產(chǎn)步驟，由于學(xué)生數量較多，可以采用分步驟責任分工的形式，保證每個(gè)學(xué)生都能親自參與其中，對于其他學(xué)生負責的部分以觀(guān)察為主。對于加工出的器件進(jìn)行實(shí)際測試，思考工藝流程中有哪些操作會(huì )給器件性能造成影響，做到能夠分析原因、能夠有針對性提出改進(jìn)方法的要求。后就是能夠提出有創(chuàng )造性和建設性的意見(jiàn)，鼓勵學(xué)生自主設計芯片，在能夠滿(mǎn)足加工要求的情況下盡可能多的提供流片機會(huì )，這樣能夠提高學(xué)生的成就感，促使其今后能夠更加勝任所從事的半導體技術(shù)工作。
2.3 通過(guò)實(shí)踐教學(xué)拓寬學(xué)生的學(xué)習、就業(yè)方向
微電子學(xué)科是具有較強理論基礎的應用型學(xué)科，而集成電路已經(jīng)成為眾多行業(yè)的基礎，需求量十分巨大。而大學(xué)生通過(guò)理論學(xué)習很難了解今后工作需求。借助生產(chǎn)實(shí)習課以進(jìn)一步加深學(xué)生對所從事行業(yè)的認識。該校學(xué)生在實(shí)習期間，基本的要求是設計并加工出一只雙極性三極管，測試其性能參數與設計值之間的差距，這樣既能使學(xué)生掌握半導體器件基本理論，又能通過(guò)大數據分析，完善工藝參數。通過(guò)學(xué)生的設計、制造和分析，為后續集成電路設計課程奠定基礎，實(shí)現縱向拓展。實(shí)習期間，教師帶領(lǐng)學(xué)生去周邊晶體管廠(chǎng)和研究所實(shí)地參觀(guān)半導體生產(chǎn)加工，了解本行業(yè)工作環(huán)境、社會(huì )需求以及工資待遇等學(xué)生們關(guān)心的問(wèn)題，橫向拓展學(xué)生對本行業(yè)的了解。通過(guò)以上過(guò)程，學(xué)生對所學(xué)習的知識和從事的工作會(huì )有更加深入的了解，有助于學(xué)生根據自身條件規劃后續學(xué)習、研究方向。
2.4 提供更多的實(shí)踐機會(huì )與實(shí)踐平臺
通過(guò)開(kāi)展大學(xué)生科技創(chuàng )新項目、學(xué)生自主設計研發(fā)實(shí)驗儀器項目，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機會(huì )，學(xué)生通過(guò)以上比較有代表性的實(shí)踐創(chuàng )新平臺參與實(shí)踐學(xué)習，既加深了學(xué)生對知識的理解，又鍛煉了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。尤其對于微電子專(zhuān)業(yè)而言，其理論性的實(shí)驗證明往往都是具有*的行業(yè)特點(diǎn)，市面上很難購買(mǎi)到能夠支持微電子相關(guān)實(shí)驗的教學(xué)儀器設備。為了解決這一問(wèn)題，開(kāi)展學(xué)生自主研發(fā)方式開(kāi)發(fā)儀器設備，對學(xué)生的微電子理論知識掌握程度要求明顯要高于書(shū)本所學(xué)內容，同時(shí)要求對電路、機械、計算機以及通信等知識的全面掌握，才能完成相關(guān)課題研究，從而使學(xué)生在實(shí)踐中得到學(xué)習。
3 結語(yǔ)
本文通過(guò)對微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養方式、專(zhuān)業(yè)知識以及就業(yè)的分析，探討了實(shí)踐教學(xué)在微電子專(zhuān)業(yè)的重要性和必要性，從實(shí)踐體系構建、實(shí)踐內容安排、教育教學(xué)方法、知識拓寬與就業(yè)分析以及實(shí)踐平臺建設等方面，提出了加強微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)培養的方法。實(shí)踐證明，通過(guò)有效的實(shí)踐學(xué)習安排，能夠促進(jìn)學(xué)生對微電子知識的掌握和對所從事的微電子行業(yè)的認知，從而達到培養微電子人才的目的。