《半導(dǎo)體制造技術(shù)》課程教學(xué)大綱（本科）

1、半導(dǎo)體制造技術(shù)(Semiconductor Manufacturing Technology)課程代碼：07410077學(xué)分：1.5學(xué)時(shí)：24 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：24實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0上機(jī)學(xué)時(shí)：0課程實(shí)踐學(xué)時(shí):0） 先修課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料化學(xué)適用專業(yè)：無(wú)機(jī)非金屬材料工程教材：半導(dǎo)體制造技術(shù)，Michael Quirk, Julian Serda著，韓鄭生譯，北京：電子 工業(yè)出版社，2015年6月一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)半導(dǎo)體制造技術(shù)是無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的一門(mén)雙語(yǔ)專業(yè)選修課。以硅芯片制造技術(shù) 為核心，本課程介紹高質(zhì)量硅片制備與制造、半導(dǎo)體基本元器件、IC集成電路的制造工藝及其

2、產(chǎn)業(yè) 化的基礎(chǔ)知識(shí)，重點(diǎn)構(gòu)建半導(dǎo)體制造技術(shù)與材料、材料物理與化學(xué)過(guò)程以及材料加工工藝、產(chǎn)品性 能之間的關(guān)聯(lián)。本課程主要目的在于教授學(xué)生半導(dǎo)體制造技術(shù)的基本知識(shí)，認(rèn)知其與材料學(xué)科的聯(lián)系，啟發(fā)學(xué) 生把無(wú)機(jī)材料學(xué)基本知識(shí)運(yùn)用于半導(dǎo)體制造行業(yè)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)材料學(xué)科學(xué)生的知識(shí)深 度，拓寬知識(shí)面，使學(xué)生知道常見(jiàn)半導(dǎo)體制造相關(guān)的英文表達(dá)，了解并清楚以硅芯片制造為核心的 半導(dǎo)體制造技術(shù)的基本原理、工藝知識(shí)和技術(shù)問(wèn)題，能夠分析半導(dǎo)體制造技術(shù)中與材料和工藝有關(guān) 的流程、問(wèn)題，并具備尋求解決問(wèn)題的思路和初步能力。（二）課程目標(biāo).知識(shí)方面了解半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與社會(huì)需求，知道半導(dǎo)體材料的基本特性，掌

3、握高純單 晶硅制備與硅片制造的基本工藝、方法與基本物理化學(xué)過(guò)程。了解影響芯片尺寸、價(jià)格、性能的因素，知道晶體管等半導(dǎo)體元器件的原理與作用。知道并理解集成電路制造的基本加工工藝，清楚典型CMOS制造工藝、各工藝作用與目的, 以及性能的評(píng)價(jià)和影響因素。了解半導(dǎo)體制造技術(shù)當(dāng)前面臨的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，了解中國(guó)半導(dǎo)體制造行業(yè)面臨的困 難。.能力與素質(zhì)方面通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)概況和發(fā)展前景的學(xué)習(xí)，能夠了解半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展歷史和當(dāng)前面 臨的問(wèn)題，能夠全面理解Si芯片制造是半導(dǎo)體行業(yè)和電子產(chǎn)品的核心，知道集成電路的基本概念、 基本制造步驟和摩爾定律的含義。通過(guò)半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，可以分析材料組分、結(jié)構(gòu)、制

4、造工藝與性能之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián) 和相互制約關(guān)系，學(xué)會(huì)調(diào)節(jié)、優(yōu)化及獲得高性能材料與器件的基本思路與方法，具備相關(guān)的分析問(wèn) 題和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)半導(dǎo)體元器件及其功能的學(xué)習(xí)，知道半導(dǎo)體工業(yè)的基本構(gòu)造單元及其工業(yè)用途，具備 根據(jù)不同產(chǎn)品性能要求，恰當(dāng)選擇元器件、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。通過(guò)Si片集成電路制造工藝簡(jiǎn)明而系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，清楚集成電路制造的基本典型工藝及其基 本原理和用途，初步學(xué)會(huì)根據(jù)性能和設(shè)計(jì)要求選擇合適的制備工藝材料，具備利用所學(xué)基本制造工 藝合理設(shè)計(jì)一個(gè)電子產(chǎn)品制造流程的能力。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，進(jìn)一步使學(xué)生樹(shù)立材料科學(xué)與工程技術(shù)“四 要素”基本思路，即構(gòu)建材料組分、結(jié)構(gòu)、制造

5、工藝與性能(功能)之間的密切關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn) 題能力、創(chuàng)新能力，以及運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本工藝方法去分析和解決實(shí)際復(fù)雜工程問(wèn)題的能 力。二課程內(nèi)容與教學(xué)要求第一章半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)介紹(-)課程內(nèi)容半導(dǎo)體制造在電子產(chǎn)品中的中心地位、集成電路的制造步驟與發(fā)展歷史、摩爾定律(Moores Law)o(二)教學(xué)要求了解并理解芯片制造在半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)中的核心地位及其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，知道從單個(gè)晶體 管到大規(guī)模集成電路的發(fā)展歷史，清楚集成電路的關(guān)鍵制造步驟，了解并會(huì)描述摩爾定律(Moores Law)的含義。(三)重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)集成電路的制造步驟和發(fā)展歷史。.難點(diǎn)集成電路的制造步驟。第二章半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)

6、介紹(-)課程內(nèi)容半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)與電子特性，高純單晶硅片的化學(xué)制備與工藝方法，晶圓制造，硅片質(zhì)量檢 測(cè)。（二）教學(xué)要求知道半導(dǎo)體材料特別是Si的晶體結(jié)構(gòu)與電學(xué)特點(diǎn)，知道半導(dǎo)體p、n型摻雜；掌握高純Si的提 純工藝和化學(xué)反應(yīng)、以及制備單晶Si錠的CZ法、區(qū)熔法的基本原理和過(guò)程；知道Si片制造的工藝 流程；了解影響硅片質(zhì)量的因素及檢測(cè)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)與電子特性；高純Si的提純工藝和化學(xué)反應(yīng)、以及制備單晶Si片方法和技術(shù) 流程。.難點(diǎn)高純Si的提純工藝和化學(xué)反應(yīng)；制備單晶Si片方法和技術(shù)流程。第三章若干典型半導(dǎo)體元器件（-）課程內(nèi)容電阻電容、集成電路的寄生電阻與電容；pn結(jié)

7、二極管；雙極晶體管；（金屬-氧化物型）場(chǎng)效應(yīng) 晶體管（MOSFET）； CMOS集成電路與技術(shù)。（二）教學(xué)要求了解若干典型半導(dǎo)體元器件的基本原理和功能；知道pn結(jié)二極管，（金屬-氧化物型）場(chǎng)效應(yīng) 晶體管（MOSFET）和CMOS集成電路的基本電學(xué)原理和應(yīng)用。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)pn結(jié)二極管、（金屬-氧化物型）場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）和CMOS集成電路的基本電學(xué)原 理和功效.難點(diǎn)pn結(jié)二極管、（金屬-氧化物型）場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）、CMOS集成電路的基本電學(xué)原理 和功效第四章Si片集成電路制造工藝（-）課程內(nèi)容集成電路制造工藝總流程；集成電路的成品率與其影響因素；集成電路制造的典型

8、工藝，包括 晶片凈化處理、氧化、沉積、光刻、干濕法刻蝕、離子注入、金屬化、化學(xué)機(jī)械平坦化、性能測(cè)試 與封裝；集成電路制造工藝在芯片制造過(guò)程中的應(yīng)用（實(shí)例分析、流程圖）。（二）教學(xué)要求了解集成電路制造工藝總流程、集成電路的成品率與影響因素；知道集成電路制造中各個(gè)典型 工藝的原理和功能；學(xué)會(huì)實(shí)例分析并能夠掌握集成電路制造工藝在芯片制造過(guò)程中的應(yīng)用。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)集成電路制造中各個(gè)典型工藝及其原理、功能和在芯片制造過(guò)程中的應(yīng)用。.難點(diǎn)集成電路制造中各個(gè)典型工藝及其原理、功能和在芯片制造過(guò)程中的應(yīng)用。第五章半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及中國(guó)制造面臨的問(wèn)題（-）教學(xué)內(nèi)容世界半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)；

9、中國(guó)半導(dǎo)體制造行業(yè)，特別是芯片制造方面面臨的問(wèn)題與困 難。（二）教學(xué)要求了解世界半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)；了解中國(guó)芯片制造領(lǐng)域面臨的問(wèn)題、困難和挑戰(zhàn)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)世界半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)；中國(guó)芯片制造領(lǐng)域面臨的問(wèn)題、困難和挑戰(zhàn)。.難點(diǎn) 半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與面臨的問(wèn)題。三、學(xué)時(shí)分配及教學(xué)方法注：1 .課程實(shí)踐學(xué)時(shí)按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃列入表格;章（按序填寫(xiě)）教學(xué)形式及學(xué)時(shí)分配主要教學(xué)方法課堂 教學(xué)實(shí)驗(yàn)上機(jī)課程實(shí) 踐小計(jì)第一章半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)介紹22講授法第二章半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)44講授法、演示法第三章若干典型半導(dǎo)體元 器件44講授法、討論法、演示法第四章Si片集成電路制造 工藝1212講授法、討論法第五章半導(dǎo)體制造技術(shù)的 發(fā)展趨勢(shì)及中國(guó)制造面臨 的問(wèn)題22講授法、討論法合計(jì)2424講授法、討論法、演示法.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問(wèn)題、項(xiàng)目、案例等教學(xué)方法）等。四、課程考核考核形式考核要求考核權(quán)重備注課堂表現(xiàn)出勤、回答問(wèn)題30%期末考試開(kāi)卷70%注：1,分學(xué)期設(shè)置和考核的課程應(yīng)按學(xué)期分別填寫(xiě)上表。.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)、階段測(cè)試、期中考試、期末考試、大作業(yè)、小 論文、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和作品等。.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開(kāi)卷、閉卷）、項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求等。.考核權(quán)重指