集成電路工藝制造電科 工程認證版 課程教學大綱

【集成電路工藝制造】【IntegratedCircuitProcessManufacturing】一、基本信息課程代碼：【2080495】課程學分：【2】面向?qū)I(yè)：【電子科學與技術】課程性質(zhì)：【系專業(yè)必修課】開課院系：機電學院電子工程系使用教材：主教材【書名:半導體制造技術導論（第2版），（美）蕭宏著，楊銀堂段寶興譯，電子工業(yè)出版社，2013.1】輔助教材【半導體制造技術MichaelQuirk,JulianSerda著，韓鄭生譯，電子工業(yè)出版社，2013.5】參考教材【硅超大規(guī)模集成電路工藝技術——理論、實踐與模型/(美)普盧默等著，嚴利人等譯，北京：電子工業(yè)出版社，2005.12】【硅基集成芯片制造工藝原理/李炳宗等著，復旦大學出版社，2021.】課程網(wǎng)站網(wǎng)址：/course-ans/courseportal/235980189.html先修課程：【半導體器件物理2080257(3)】二、課程簡介和課程目標本教程所安排的教學內(nèi)容圍繞現(xiàn)代集成電路制造的基礎工藝，重點了介紹核心工序及關鍵制造工藝過程的基本原理。近可能多的就當代集成電路芯片制造工藝的最新發(fā)展做了較為詳盡的介紹。本教程共分二十章。第一章至第八章介紹半導體相關的全部基礎技術信息。第九章介紹工藝模型概況，用流程圖將硅片制造的主要領域連接起來。第十章到第十九章覆蓋制造廠中的每一個主要工藝，包括了：氧化介質(zhì)薄膜生長；半導體的高溫摻雜；離子注入低溫慘雜；薄膜汽相淀積工藝；圖形光刻工藝原理；掩模制備工藝原理等。在細節(jié)上覆蓋用于亞0.25μm工藝的最新技術。包括化學機械平坦化，淺槽隔離，步進與掃描系統(tǒng)，具有雙大馬士革的銅金屬以及向多腔集成設備的工藝集成的普遍轉(zhuǎn)移。本課程目標：1.深刻掌握集成電路制造過程中相關工藝理論模型、參數(shù)和流程。（支撐畢業(yè)要求指標點1.4）2.深度理解集成電路工藝制造對器件及芯片性能影響的關鍵因素。（支撐畢業(yè)要求指標點4.3）3.深入了解集成電路工藝發(fā)展的新工藝、新動向。（支撐畢業(yè)要求指標點7.1）三、選課建議本教程面向微電子科學與工程，電子科學與技術專業(yè)二年級的本科生授課。四、課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求指標點課程目標1.工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決微電子科學與工程領域的復雜工程問題1.4能運用相關知識和數(shù)學模型分析集成電路工藝流程、封裝工藝流程和芯片失效分析等測試方面的復雜問題14.研究：能夠基于科學原理并采用科學方法對微電子科學與工程領域的復雜工程技術問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論4.3能正確分析和解釋實驗數(shù)據(jù)/結(jié)果，并能通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論27.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評價針對集成電路制造領域的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響7.1能知曉與微電子科學與工程產(chǎn)業(yè)相關的環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展等方面的理念和內(nèi)涵3備注：表格行數(shù)根據(jù)課程目標數(shù)可添加，一個課程目標可以對應1個指標點，也可以多個課程目標對應1個指標點。五、課程目標/課程預期學習成果（預期學習成果要可測量/能夠證明）序號畢業(yè)要求指標點課程目標教與學方式評價方式11.4能運用相關知識和數(shù)學模型分析集成電路工藝流程、封裝工藝流程和芯片失效分析等測試方面的復雜問題1.深刻掌握集成電路制造過程中相關工藝理論模型、參數(shù)和流程1.講授法（授課）2.微課視頻示范展示1.作業(yè)、線上視頻學習等2.測驗/考試24.3能正確分析和解釋實驗數(shù)據(jù)/結(jié)果，并能通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論2.深度理解集成電路工藝制造對器件及芯片性能影響的關鍵因素1.拓展啟發(fā)式教學法2.思政元素（行業(yè)發(fā)展史）1.作業(yè)、資料學習等2.測驗/考試37.1能知曉與微電子科學與工程產(chǎn)業(yè)相關的環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展等方面的理念和內(nèi)涵3.深入了解集成電路工藝發(fā)展的新工藝、新動向1.引導式教學法2.自主學習（課外資料閱讀）資料查找和撰寫論文六、課程內(nèi)容單元知識點能力要求支持的課程目標教學難點1. 半導體產(chǎn)業(yè)介紹，半導體制造中的化學品，沾污控制（第1,5,6章）（6課時理論）1.知道半導體的發(fā)展歷程2．知道半導體制造過程中所用化學品及應用領域3.理解半導體制造過程中的沾污來源及控制方法4.評價硅片的清洗過程1.能夠正確運用半導體中的化學品2.能夠分析半導體制造過程中沾污的來源及控制目標1沾污的來源及硅片的清洗2.硅材料及襯底制備（第2,4章）（4課時理論）1.知道Czochralski晶體生長技術，區(qū)熔晶體生長技術2.理解晶片的制備過程，晶體定向方法3.理解Si氣相外延的基本原理。4.了解外延摻雜技術1.知道晶體生長的常用方法2.理解晶片制備過程中每步的作用3.理解Si片常用的外延生長技術及方法目標1，2硅片制備過程和外延原理3.薄膜生長技術（第10,11章）（10課時理論）1.理解SiO2結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和在集成電路中的作用。2.理解熱氧化生長動力學原理，熱氧化過程中的雜質(zhì)再分布。3.分析集成電路中的隔離方法。4.理解化學氣相淀積CVD技術的原理和應用。5.理解物理氣相淀積PVD技術的原理和應用6.綜合分析集成電路中薄膜沉積技術優(yōu)缺點和應用領域1.能夠熟練說明SiO2在集成電路中的作用和運用的其什么特征。2.理解不同熱氧化方法的相關原理3.能夠判定集成電路中器件的隔離方法4.能夠根據(jù)具體需要，從氧化，CVD，PVD中選擇合適的薄膜沉積方法目標1，21.SiO2在集成電路中的應用及熱氧化原理2.CVD在集成電路中的應用3.PVD在集成電路中的應用4.摻雜工藝（第17章）（6課時理論）1.理解擴散的原理和優(yōu)缺點2.理解離子注入相對擴散的優(yōu)點和原理。3.理解退火的作用4.運用合適的工藝實現(xiàn)雜質(zhì)的摻雜1.能夠掌握擴散的原理和應用2.能夠掌握離子注入的優(yōu)點和應用3.能夠根據(jù)實際情況選擇合適的摻雜方法目標1，21.擴散和離子注入的原理及設備結(jié)構(gòu)2.退火作用5.圖形轉(zhuǎn)移工藝（第13-16章）（10課時理論）1.理解光刻的定義，目的2.分析光刻的步驟3.分析影響光刻的因素和發(fā)展趨勢4.理解刻蝕的定義，目的，分類5.分析刻蝕的影響因素1.能夠根據(jù)具體的工藝分析每一步光刻的目的作用2.熟練掌握光刻的工藝流程3.學會分析影響光刻的因素以及最新的發(fā)展趨勢4.掌握集成電路中不同材料的刻蝕技術和影響刻蝕的因素目標1，21.光刻的工藝流程2.光刻和刻蝕的分類及影響因素6.金屬化平坦化（第12，18章）（6課時理論）1.理解集成電路中常用金屬的金屬化過程和作用2.理解平坦化的分類和作用1.掌握集成電路常用金屬的金屬化過程，作用，及存在問題和解決方法2.掌握IC互連金屬化引入銅的優(yōu)缺點和Cu的雙大馬士革工藝流程3.平坦化的原因，分類及作用目標1，21.常用金屬的金屬化過程及存在的問題2.Cu的大馬士革工藝流程7.超大規(guī)模集成電路工藝匯總（第9章）（6課時理論）1.綜合運用所學內(nèi)容，分析雙極型器件工藝流程2.綜合運用所學內(nèi)容，分析CMOS器件工藝流程1.學會分析并掌握雙極型器件工藝流程2.學會分析并掌握CMOS器件工藝流程目標3CMOS器件工藝流程七、評價方式與成績1、考核項目與對應的課程目標及計分辦法 采用1+X考核與評價方式評定總成績，1為期終考試、X1為作業(yè)+在線學習、X2為期中考試/測驗、X3為論文，分別占比40%、20%、20%、20%。它們分別與課程目標對應于下表?？傇u構(gòu)成（全X）評價方式分值比例對應課程目標X1作業(yè)+在線學習30%目標1、2X2期中考試40%目標1、2X3論文30%目標32.課后目標達成考核與評價成績 下表中“課程目標”列為課程達成的目標，1+X各