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摘要：“集成电路工艺”是微电子专业核心课程。在工程教育背景下，要求学生不但具有扎实的基础知识，更要具备解决实际问题的能力。本研究从教学内容、课堂教学、实践教学和考核等方面进行了深入探讨，强调理论和实际相联系，教学与科研相结合。该教学模式有效地培养了学生实践能力和创新能力，提高了教学质量。
关键词：实践教学；理论教学；英语教学；教学模式
作者简介：李琦（1976-），男，内蒙古包头人，桂林电子科技大学信息与通信学院，副教授；赵秋明（1964-），男，广西桂林人，桂林电子科技大学信息与通信学院副系主任，副教授。（广西 桂林 541004）
基金项目：本文系广西高等教育教学改革工程基金资助项目（项目编号：2008B050）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）01- 0072-02
微电子技术是现代电子和信息产业的技术基础，对于促进我国国民经济持续健康发展和保证国家安全具有举足轻重的作用。集成电路工艺的发展是微电子科学发展的关键，因此对于微电子专业的学生，学好“集成电路工艺”课程显得尤为重要。[1]
“集成电路工艺”讲解集成电路制造工艺的基本原理、设备和流程，是一门实践性很强的课程，完全依靠传统的板书教学很难表达清楚。在工程教育背景下，要求学生不但具有扎实的理论基础，更要具备较强的动手能力。集成电路的制造设备价格昂贵，环境条件要求苛刻，生产厂家为提高成品率，不可能接收学生进行生产实习。桂林电子科技大学（以下简称“我校”）开设“集成电路工艺”课程多年，但办学条件有限。没有进行理论联系实际的半导体工艺实验环境是该课程教学的最大困难。笔者长期承担微电子专业“集成电路工艺”的教学任务，就如何克服实际困难、培养学生的创新和实践能力，提高教学质量方面进行了不断探索、研究与实践，形成了具有良好教学效果的教学模式。
一、丰富教材内容，突出实践性和前瞻性
集成电路工艺遵循摩尔定律快速发展，随着教学改革的不断深入，已有的“集成电路工艺”教材显得陈旧、落后，难以适应工艺技术发展和教学的要求。
我校本课程首选教材是美国明尼苏达大学的《微电子制造科学原理与工程技术》，辅助教材是《半导体制造技术》。前者内容全面，原理讲解深入透彻，是一本理论性较强的教材，要求学生具有较好的专业基础和数学基础。[2]后者围绕半导体企业实际采用的主流CMOS工艺流程，详细介绍了厂房环境、工艺和设备原理，配有大量的真实图片，其特点是简单易读、工程性强。[3]讲授过程中两本教材互为补充、有机融合，但又不完全照搬。
“集成电路工艺”课程授课内容和重点要精心选择，增加实践性和前瞻性内容。围绕当今主流0.25um CMOS集成电路工艺，对各个工艺步骤进行详细阐述，介绍下一代0.09um CMOS工艺流程和设备的改进思路和研究进展。每种工艺重点讲原理和操作步骤，略讲理论，突出本课程工程性强的特点。例如在“氧化工艺”中主要讲解形成二氧化硅的基本原理、工艺菜单和影响因素，对于其理论“D-G模型”则只简单讲解其结论，略过复杂推导过程，学生也容易掌握。结合教师的科研实例，增加实践性内容，如离子注入工艺形成SOI器件和IGBT的制作工艺等。集成电路工艺的发展概述讲解是难点，需要查阅最新工艺技术资料和企业最新技术动态，包括工艺改进原因、技术参数对比、国内企业发展概况和产业格局等，这部分内容能最大程度地激发学生的学习兴趣。
二、互为补充的教学方式
1.实例式的课堂教学
课堂教学仍然是目前专业课教学的主要手段，传统的“灌输式”教学方法，学生普遍感到枯燥，缺乏学习兴趣。为了培养学生的创新思维，提高实践能力，在实际的教学过程中，采用教师主讲与学生自学，教师提问与课堂讨论相结合的方法，由单纯的知识传授型向启发、探讨型的教学方法转化。详细讲授教学内容的重点，对难点内容以启发式教学方法为基础，帮助学生主动思考，激发其求知欲。
讲课过程中多采用“反问”、“假设”和“实例”方式，将理论学习和实践训练有机结合起来。反问和假设可以让学生知道为什么正确，为什么错误，这对教师的相关专业知识提出了较高的要求。例如光刻工艺中掩模版通常是石英材料，可以做曝光时的掩蔽层，既然可以“掩蔽”，那么可不可以做刻蚀工艺中的掩蔽层呢？假设可以又会出现什么问题？合适的例子不但使内容更易于理解，而且极大地提高了学生学习的兴趣。组织学生展开某一专题讨论，鼓励学生提出问题，回答问题。对学生的答案给予客观积极的评价，锻炼学生的表达能力，提高其自信心。适当的课下自学可以提高学生解决问题的能力，例如铜金属不能刻蚀，设置问题铜金属互联怎么做？让学生自己看，而后课堂进行讨论，最后由教师给出正确答案，收到了良好的教学效果。
2.丰富的实践教学
“集成电路工艺”是一门实践性很强的课程，要求学生具备一定的工艺分析、设计和解决工艺问题的能力，单凭教师在课堂讲授，很难获得预期的教学效果。我们正逐步减少理论教学的课时，由2002年的48学时减少至2009年的16学时，进一步加大实践教学的比重。在实践教学方面，克服学校实验设备缺乏的困难，开展集成电路工艺仿真实验和半导体器件测试实验。
以课程设计的形式组织集成电路工艺仿真实验，包括工艺设计、优化和撰写报告。课程设计是一个较小的实际应用课题的设计，需要学生查阅文献资料，提出设计方案，进行参数优化，一般要求学生在3～4周內完成。针对学生的具体设计方案，教师从设计思路和原理上进行积极引导，充分发挥学生的创新思维，提高实践能力。在集成电路制造企业中，实际的工艺设计也往往采用软件仿真方式以降低成本。工艺仿真实验包括三极管、MOS管和SOI器件工艺流程实验，以及反相器和存储器等简单的集成电路工艺实验等，其实验内容与理论课主要内容完全对应，包括氧化、离子注入、外延和化学机械抛光等。教师也可以结合科研项目让部分优秀的学生以课程设计的形式参与，让学生真正感到“学有所用”。应用软件仿真实验于实践教学中，不仅弥补了某些比较重要的实验暂无条件开出的不足，也使学生较早地了解企业中实际IC工艺的设计流程，为学生以后的就业奠定了坚实的基础。在器件测试实验方面，开展了二极管和三极管IV特性、霍尔效应和运放参数测试等6个实验。
课堂教学以介绍基本原理为主，实践教学以设计工艺和测试为主，二者密切结合，相得益彰。[4]
3.研究型的“英语”教学
由于集成电路工艺和设备资料文献多为英文，为了能够培养出高质量的专业人才，适当采用英语教学是十分必要的。目前较成功的双语教学经验采用混合型双语教学模式，但是在实际的双语教学过程中，由于学生对教学内容不够了解，加上教师英语发音普遍不够标准，使学生学起来困难较大，缺乏学习兴趣。
在“集成电路工艺”讲授过程中，针对双语教学中的实际困难，采用研究型的英语教学方式：教师在广泛阅读的基础上，结合自己的科研实例，指定一些与授课内容相近的科技文献让学生课下提前阅读。课堂采用几乎“全英语”的教学方式进行讲解。一般安排2～3次英语教学，使学生不仅掌握了专业知识，而且真正懂得所学知识“有什么用，怎么用”，同时提高了专业英语水平。提前阅读，可以帮助学生克服语言障碍，加强对学习内容和专业词汇的掌握。例如讲到离子注入时，指定学生对文献[5]进行翻译阅读，该文献是关于一个高压器件的研究，引入一个“埋层”，提高击穿电压。课堂上先对器件的物理机理简单分析，重点讲解器件的制作工艺方法，从集成电路工艺的角度对该文献进行深入研究：如“埋层”怎么做？是采用外延技术，还是离子注入技术？如果采用离子注入，那么决定杂质注入的深度和浓度的参数有哪些，数量级有多大和工艺参数对器件怎么影响等等。这样的英语教学过程强化了“离子注入”的概念，同时激发了学生的科研探索热情，达到了既掌握专业知识，又提高英语能力的目的。
4.考核方式
目前本课程的考核方式为闭卷考试，成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分构成，但是由于该课程是一门实践性很强的课程，主要培养学生的动手能力而不是记忆能力，故建议加大平时成绩的权重或采取开卷考核形式。开卷形式考核题目可以是器件参数计算，也可以是一些集成电路工艺参数和流程设计。例如根据结深、衬底掺杂浓度等基本参数，设计一定参数的硅二极管或MOS管等，给出衬底材料参数的选取、全部工艺流程和具体工艺条件等。开卷考核形式对教师而言工作量较大，组织起来有一定难度，但我们认为有一定的综合性，才能更好地考查学生对课程内容的掌握和分析问题、解决问题的能力。
三、结束语
“集成电路工艺”课程是微电子学本科专业课程，目的是使学生掌握集成电路制造工艺流程、基本原理和设备操作方法。本课程教学模式由内容选取、理论教学、实践教学和考核方式组成，其中以理论教学为主，其他形式为辅。它们互为补充、紧密结合、形式多样、内容全面，有效地培养了学生的创新思维和实践能力，提高了整体教学效果。
参考文献：
[1]常青.微电子技术发展与高校电类专业人才培养[J].高等教育研究学报,2002,25(2):46-48.
[2]曾莹,等.微电子制造科学原理与工程技术[M].北京:电子工业出版社,2003.
[3]韩郑生,徐秋霞.半导体制造技术[M].北京:电子工业出版社,2007.
[4]陈炳若,等.“微电子技术”实践课的教学模式[J].高等理科教育,2004,56(2):54-56.
[5]Jianbing C,Bo Z,Zhaoji L.A novel 1200-V LDMOSFET with floating buried layer in substrate[J].Electron device letters,2008,29(6):645-647.
（责任编辑：刘俊卿）
关键词：实践教学；理论教学；英语教学；教学模式
作者简介：李琦（1976-），男，内蒙古包头人，桂林电子科技大学信息与通信学院，副教授；赵秋明（1964-），男，广西桂林人，桂林电子科技大学信息与通信学院副系主任，副教授。（广西 桂林 541004）
基金项目：本文系广西高等教育教学改革工程基金资助项目（项目编号：2008B050）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）01- 0072-02
微电子技术是现代电子和信息产业的技术基础，对于促进我国国民经济持续健康发展和保证国家安全具有举足轻重的作用。集成电路工艺的发展是微电子科学发展的关键，因此对于微电子专业的学生，学好“集成电路工艺”课程显得尤为重要。[1]
“集成电路工艺”讲解集成电路制造工艺的基本原理、设备和流程，是一门实践性很强的课程，完全依靠传统的板书教学很难表达清楚。在工程教育背景下，要求学生不但具有扎实的理论基础，更要具备较强的动手能力。集成电路的制造设备价格昂贵，环境条件要求苛刻，生产厂家为提高成品率，不可能接收学生进行生产实习。桂林电子科技大学（以下简称“我校”）开设“集成电路工艺”课程多年，但办学条件有限。没有进行理论联系实际的半导体工艺实验环境是该课程教学的最大困难。笔者长期承担微电子专业“集成电路工艺”的教学任务，就如何克服实际困难、培养学生的创新和实践能力，提高教学质量方面进行了不断探索、研究与实践，形成了具有良好教学效果的教学模式。
一、丰富教材内容，突出实践性和前瞻性
集成电路工艺遵循摩尔定律快速发展，随着教学改革的不断深入，已有的“集成电路工艺”教材显得陈旧、落后，难以适应工艺技术发展和教学的要求。
我校本课程首选教材是美国明尼苏达大学的《微电子制造科学原理与工程技术》，辅助教材是《半导体制造技术》。前者内容全面，原理讲解深入透彻，是一本理论性较强的教材，要求学生具有较好的专业基础和数学基础。[2]后者围绕半导体企业实际采用的主流CMOS工艺流程，详细介绍了厂房环境、工艺和设备原理，配有大量的真实图片，其特点是简单易读、工程性强。[3]讲授过程中两本教材互为补充、有机融合，但又不完全照搬。
“集成电路工艺”课程授课内容和重点要精心选择，增加实践性和前瞻性内容。围绕当今主流0.25um CMOS集成电路工艺，对各个工艺步骤进行详细阐述，介绍下一代0.09um CMOS工艺流程和设备的改进思路和研究进展。每种工艺重点讲原理和操作步骤，略讲理论，突出本课程工程性强的特点。例如在“氧化工艺”中主要讲解形成二氧化硅的基本原理、工艺菜单和影响因素，对于其理论“D-G模型”则只简单讲解其结论，略过复杂推导过程，学生也容易掌握。结合教师的科研实例，增加实践性内容，如离子注入工艺形成SOI器件和IGBT的制作工艺等。集成电路工艺的发展概述讲解是难点，需要查阅最新工艺技术资料和企业最新技术动态，包括工艺改进原因、技术参数对比、国内企业发展概况和产业格局等，这部分内容能最大程度地激发学生的学习兴趣。
二、互为补充的教学方式
1.实例式的课堂教学
课堂教学仍然是目前专业课教学的主要手段，传统的“灌输式”教学方法，学生普遍感到枯燥，缺乏学习兴趣。为了培养学生的创新思维，提高实践能力，在实际的教学过程中，采用教师主讲与学生自学，教师提问与课堂讨论相结合的方法，由单纯的知识传授型向启发、探讨型的教学方法转化。详细讲授教学内容的重点，对难点内容以启发式教学方法为基础，帮助学生主动思考，激发其求知欲。
讲课过程中多采用“反问”、“假设”和“实例”方式，将理论学习和实践训练有机结合起来。反问和假设可以让学生知道为什么正确，为什么错误，这对教师的相关专业知识提出了较高的要求。例如光刻工艺中掩模版通常是石英材料，可以做曝光时的掩蔽层，既然可以“掩蔽”，那么可不可以做刻蚀工艺中的掩蔽层呢？假设可以又会出现什么问题？合适的例子不但使内容更易于理解，而且极大地提高了学生学习的兴趣。组织学生展开某一专题讨论，鼓励学生提出问题，回答问题。对学生的答案给予客观积极的评价，锻炼学生的表达能力，提高其自信心。适当的课下自学可以提高学生解决问题的能力，例如铜金属不能刻蚀，设置问题铜金属互联怎么做？让学生自己看，而后课堂进行讨论，最后由教师给出正确答案，收到了良好的教学效果。
2.丰富的实践教学
“集成电路工艺”是一门实践性很强的课程，要求学生具备一定的工艺分析、设计和解决工艺问题的能力，单凭教师在课堂讲授，很难获得预期的教学效果。我们正逐步减少理论教学的课时，由2002年的48学时减少至2009年的16学时，进一步加大实践教学的比重。在实践教学方面，克服学校实验设备缺乏的困难，开展集成电路工艺仿真实验和半导体器件测试实验。
以课程设计的形式组织集成电路工艺仿真实验，包括工艺设计、优化和撰写报告。课程设计是一个较小的实际应用课题的设计，需要学生查阅文献资料，提出设计方案，进行参数优化，一般要求学生在3～4周內完成。针对学生的具体设计方案，教师从设计思路和原理上进行积极引导，充分发挥学生的创新思维，提高实践能力。在集成电路制造企业中，实际的工艺设计也往往采用软件仿真方式以降低成本。工艺仿真实验包括三极管、MOS管和SOI器件工艺流程实验，以及反相器和存储器等简单的集成电路工艺实验等，其实验内容与理论课主要内容完全对应，包括氧化、离子注入、外延和化学机械抛光等。教师也可以结合科研项目让部分优秀的学生以课程设计的形式参与，让学生真正感到“学有所用”。应用软件仿真实验于实践教学中，不仅弥补了某些比较重要的实验暂无条件开出的不足，也使学生较早地了解企业中实际IC工艺的设计流程，为学生以后的就业奠定了坚实的基础。在器件测试实验方面，开展了二极管和三极管IV特性、霍尔效应和运放参数测试等6个实验。
课堂教学以介绍基本原理为主，实践教学以设计工艺和测试为主，二者密切结合，相得益彰。[4]
3.研究型的“英语”教学
由于集成电路工艺和设备资料文献多为英文，为了能够培养出高质量的专业人才，适当采用英语教学是十分必要的。目前较成功的双语教学经验采用混合型双语教学模式，但是在实际的双语教学过程中，由于学生对教学内容不够了解，加上教师英语发音普遍不够标准，使学生学起来困难较大，缺乏学习兴趣。
在“集成电路工艺”讲授过程中，针对双语教学中的实际困难，采用研究型的英语教学方式：教师在广泛阅读的基础上，结合自己的科研实例，指定一些与授课内容相近的科技文献让学生课下提前阅读。课堂采用几乎“全英语”的教学方式进行讲解。一般安排2～3次英语教学，使学生不仅掌握了专业知识，而且真正懂得所学知识“有什么用，怎么用”，同时提高了专业英语水平。提前阅读，可以帮助学生克服语言障碍，加强对学习内容和专业词汇的掌握。例如讲到离子注入时，指定学生对文献[5]进行翻译阅读，该文献是关于一个高压器件的研究，引入一个“埋层”，提高击穿电压。课堂上先对器件的物理机理简单分析，重点讲解器件的制作工艺方法，从集成电路工艺的角度对该文献进行深入研究：如“埋层”怎么做？是采用外延技术，还是离子注入技术？如果采用离子注入，那么决定杂质注入的深度和浓度的参数有哪些，数量级有多大和工艺参数对器件怎么影响等等。这样的英语教学过程强化了“离子注入”的概念，同时激发了学生的科研探索热情，达到了既掌握专业知识，又提高英语能力的目的。
4.考核方式
目前本课程的考核方式为闭卷考试，成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分构成，但是由于该课程是一门实践性很强的课程，主要培养学生的动手能力而不是记忆能力，故建议加大平时成绩的权重或采取开卷考核形式。开卷形式考核题目可以是器件参数计算，也可以是一些集成电路工艺参数和流程设计。例如根据结深、衬底掺杂浓度等基本参数，设计一定参数的硅二极管或MOS管等，给出衬底材料参数的选取、全部工艺流程和具体工艺条件等。开卷考核形式对教师而言工作量较大，组织起来有一定难度，但我们认为有一定的综合性，才能更好地考查学生对课程内容的掌握和分析问题、解决问题的能力。
三、结束语
“集成电路工艺”课程是微电子学本科专业课程，目的是使学生掌握集成电路制造工艺流程、基本原理和设备操作方法。本课程教学模式由内容选取、理论教学、实践教学和考核方式组成，其中以理论教学为主，其他形式为辅。它们互为补充、紧密结合、形式多样、内容全面，有效地培养了学生的创新思维和实践能力，提高了整体教学效果。
参考文献：
[1]常青.微电子技术发展与高校电类专业人才培养[J].高等教育研究学报,2002,25(2):46-48.
[2]曾莹,等.微电子制造科学原理与工程技术[M].北京:电子工业出版社,2003.
[3]韩郑生,徐秋霞.半导体制造技术[M].北京:电子工业出版社,2007.
[4]陈炳若,等.“微电子技术”实践课的教学模式[J].高等理科教育,2004,56(2):54-56.
[5]Jianbing C,Bo Z,Zhaoji L.A novel 1200-V LDMOSFET with floating buried layer in substrate[J].Electron device letters,2008,29(6):645-647.
（责任编辑：刘俊卿）