納米集成電路技術(shù)-微電子電科課程教學(xué)大綱

《納米集成電路技術(shù)》本科課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱納米集成電路技術(shù)TechnologyofNanometerIntegratedCircuit課程代碼2080202課程學(xué)分2課程學(xué)時32理論學(xué)時32實踐學(xué)時開課學(xué)院機電學(xué)院適用專業(yè)與年級微電子、電科專業(yè)大二課程類別與性質(zhì)專業(yè)選修課考核方式考查選用教材納米集成電路制造工藝(第2版)，張汝京等編著、清華大學(xué)出版社是否為馬工程教材先修課程大學(xué)物理2100001（3）、半導(dǎo)體器件物理2080257（3）、集成電路工藝原理2080078（3）課程簡介硅IC已進(jìn)入深次微米（ULSI）時代，并正向納米時代邁進(jìn)。傳統(tǒng)IC所采用的材料、器件結(jié)構(gòu)和制程技術(shù)逐漸成為IC向高密度、高性能、低成本發(fā)展的制約因素。本課程主要介紹ULSI制程中采用的超微細(xì)圖形的加工技術(shù)；為配合多層金屬互連降低RC延遲應(yīng)用的低K介電材料、銅制程、金屬阻擋層、鎢栓塞；用高K介電材料制作各式新型高容量薄膜電容器技術(shù)；采用高熔點金屬硅化物、自對準(zhǔn)技術(shù)、結(jié)構(gòu)改進(jìn)的柵極制造技術(shù)；12英吋晶片制作；半導(dǎo)體納米器件。本課程以講授教學(xué)法為主，結(jié)合討論、問題教學(xué)法和自主學(xué)習(xí)查閱資料等教學(xué)方法，通過對這些ULSI中用到的新材料、新器件結(jié)構(gòu)、新制程技術(shù)的了解，必將對電子類工程專業(yè)學(xué)生以后跨入先進(jìn)半導(dǎo)體制造企業(yè)工作有很大的幫助。選課建議與學(xué)習(xí)要求本課程適合電子類工程專業(yè)大二及以上本科生授課，要有相關(guān)的大學(xué)物理、半導(dǎo)體器件物理、集成電路工藝原理相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識和電路分析能力。

二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求（一）課程目標(biāo)類型序號內(nèi)容知識目標(biāo)1理解納米集成電路的基礎(chǔ)理論、ULSI制程流程以及新型半導(dǎo)體納米材料和器件結(jié)構(gòu)；分析納米工藝下超微細(xì)圖形轉(zhuǎn)移的加工技術(shù)、高性能金屬互連制程、新介質(zhì)材料新型結(jié)構(gòu)的大容量電容器制程、先進(jìn)制程技術(shù)以及大尺寸晶圓制程；掌握集成電路先進(jìn)技術(shù)未來發(fā)展趨勢。技能目標(biāo)2能夠基于所學(xué)基礎(chǔ)理論結(jié)合工程領(lǐng)域設(shè)計特定需求的納米器件及其制程解決方案；具備分析本專業(yè)工程項目方案在社會、安全和法律方面的合理性和可行性，以及承擔(dān)解決本專業(yè)領(lǐng)域所及問題的能力。素養(yǎng)目標(biāo)(含課程思政目標(biāo))3養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，具有終身學(xué)習(xí)的意識和創(chuàng)新能力，以發(fā)展的眼光跟蹤時代的腳步，隨時能夠分析和解決工作中的問題。（二）課程支撐的畢業(yè)要求畢業(yè)要求1：工程知識：具備運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識解決工程領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力。（支撐點1.2H）②能對具體設(shè)計對象進(jìn)行抽象建模和分析，提供理論支持。畢業(yè)要求6：工程與社會：具備根據(jù)工程相關(guān)知識進(jìn)行合理評估的能力，理解所用解決方案對社會、健康、安全、法律和文化的影響，并認(rèn)識到個人應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。（支撐點6.3M）③能夠分析工程實踐中的社會、安全和法律并具備社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)。畢業(yè)要求12：終身學(xué)習(xí)：具備自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)意識，能不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展（支撐點12.2H）②具備自我學(xué)習(xí)和完善能力，能夠通過學(xué)習(xí)解決工作中的問題。（三）畢業(yè)要求與課程目標(biāo)的關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點支撐度課程目標(biāo)對指標(biāo)點的貢獻(xiàn)度畢業(yè)要求1②H理解納米集成電路的基礎(chǔ)理論、ULSI制程流程以及新型半導(dǎo)體納米材料和器件結(jié)構(gòu)；分析納米工藝下超微細(xì)圖形轉(zhuǎn)移的加工技術(shù)、高性能金屬互連制程、新介質(zhì)材料新型結(jié)構(gòu)的大容量電容器制程、先進(jìn)制程技術(shù)以及大尺寸晶圓制程；理解集成電路先進(jìn)技術(shù)未來發(fā)展趨勢。100%畢業(yè)要求6③M能夠基于所學(xué)基礎(chǔ)理論結(jié)合工程領(lǐng)域設(shè)計特定需求的納米器件及其制程解決方案；具備分析本專業(yè)工程項目方案在社會、安全和法律方面的合理性和可行性，以及承擔(dān)解決本專業(yè)領(lǐng)域所及問題的能力。100%畢業(yè)要求12②H養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，具有終身學(xué)習(xí)的意識和創(chuàng)新能力，以發(fā)展的眼光跟蹤時代的腳步，隨時能夠分析和解決工作中的問題。100%三、課程內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計（一）各教學(xué)單元預(yù)期學(xué)習(xí)成果與教學(xué)內(nèi)容單元1緒論知識點：知道IC特征尺寸，深次微米硅（ULSI）概念和發(fā)展趨勢；理解IC制造的特點以及深亞微米技術(shù)給材料器件結(jié)構(gòu)，工藝和IC設(shè)計方法，EDA工具等帶來的挑戰(zhàn)。能力要求：能夠解析深亞微米技術(shù)的特點和基本概念教學(xué)難點：IC制造的特點以及深亞微米技術(shù)給材料器件結(jié)構(gòu)，工藝和IC設(shè)計方法，EDA工具等帶來的挑戰(zhàn)。單元2低介電常數(shù)（K）電介質(zhì)材料知識點：理解選用低K電介質(zhì)在ULSI多層金屬互連中降低RC延遲的作用；知道電介質(zhì)電極化的基本形式；分析各類低K介質(zhì)的主要性能、應(yīng)用和薄膜制備。能力要求：能夠分析各類低K介質(zhì)的主要性能、應(yīng)用和薄膜制備。教學(xué)難點：分析各類低K介質(zhì)的主要性能、應(yīng)用和薄膜制備。單元3柵極技術(shù)知識點：理解CMOSFET中柵極的演化和ULSI對柵極的要求；分析幾種用于ULSI高熔點金屬硅化物性能、制造；理解柵極自對準(zhǔn)技術(shù)；評價幾種ULSI中的柵極結(jié)構(gòu)形式。能力要求：能夠分析幾種用于ULSI高熔點金屬硅化物性能、制造；能夠評價幾種ULSI中的柵極結(jié)構(gòu)形式。教學(xué)難點：評價幾種ULSI中的柵極結(jié)構(gòu)形式。單元4多層互連中的銅制程知識點：理解銅用于ULSI多層布線的意義；知道銅布線的大馬士革工藝和擴(kuò)散阻擋層作用及制作；知道銅膜制備和銅蝕刻技術(shù)；分析制程面臨的幾個問題。能力要求：能夠知道銅布線的大馬士革工藝和擴(kuò)散阻擋層作用及制作；知道銅膜制備和銅蝕刻技術(shù)；能夠分析制程面臨的幾個問題。教學(xué)難點：分析制程面臨的幾個問題。單元5納米技術(shù)知識點：知道納米材料、納米技術(shù)在微電子制造中應(yīng)用；分析納米電子器件制作和應(yīng)用。能力要求：能夠分析納米電子器件制作和應(yīng)用。教學(xué)難點：分析納米電子器件制作和應(yīng)用。（二）教學(xué)單元對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系課程目標(biāo)教學(xué)單元123單元1緒論√單元2低介電常數(shù)（K）電介質(zhì)材料√單元3柵極技術(shù)√單元4多層互連中的銅制程√單元5納米技術(shù)√（三）課程教學(xué)方法與學(xué)時分配教學(xué)單元教與學(xué)方式考核方式學(xué)時分配理論實踐小計單元1緒論講授法和討論法作業(yè)44單元2低介電常數(shù)（K）電介質(zhì)材料講授法和問題教學(xué)法作業(yè)88單元3柵極技術(shù)翻轉(zhuǎn)課堂PPT展示66單元4多層互連中的銅制程講授法和問題教學(xué)法作業(yè)88單元5納米技術(shù)直觀演示和討論法論文66合計3232四、課程思政教學(xué)設(shè)計1.課程內(nèi)容設(shè)計突出自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)意識和創(chuàng)新能力等內(nèi)容，通過引入相關(guān)領(lǐng)域的先進(jìn)理論、成功案例和典型人物的故事引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)發(fā)展觀和價值觀，以及在集成電路行業(yè)中如何踐行這些觀念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和社會責(zé)任感。2.教學(xué)方法設(shè)計采用互動式教學(xué)方法，例如討論、翻轉(zhuǎn)課堂等，引導(dǎo)學(xué)生自主思考、交流討論，加深對科學(xué)發(fā)展觀和價值觀的理解和認(rèn)識。利用現(xiàn)代化技術(shù)手段，如多媒體課件、在線教學(xué)平臺等，提供多樣化的學(xué)習(xí)資源和交流平臺，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)。3.學(xué)習(xí)活動設(shè)計安排實踐性學(xué)習(xí)活動，如參觀新材料、新技術(shù)、新設(shè)備展覽等，讓學(xué)生親身體驗在集成電路行業(yè)中的工作和服務(wù)，增強他們的社會責(zé)任感和服務(wù)意識；組織主題講座、座談會等活動，邀請行業(yè)內(nèi)的專家、企業(yè)家等分享經(jīng)驗和觀點，拓寬學(xué)生的視野，激發(fā)他們的責(zé)任感和使命感。4.評價體系設(shè)計設(shè)計多元化的評價方式，包括作業(yè)、論文、項目報告、實踐成果展示等，全面評價學(xué)生對正確人生觀和價值觀的理解和應(yīng)用能力，以及在服務(wù)他人、企業(yè)和社會方面的表現(xiàn)。通過以上方式