《半导体制造技术》课程教学大纲（本科）

1、半导体制造技术(Semiconductor Manufacturing Technology)课程代码：07410077学分：1.5学时：24 （其中：课堂教学学时：24实验学时：0上机学时：0课程实践学时:0） 先修课程：材料科学基础、材料化学适用专业：无机非金属材料工程教材：半导体制造技术，Michael Quirk, Julian Serda著，韩郑生译，北京：电子 工业出版社，2015年6月一、课程性质与课程目标（一）课程性质半导体制造技术是无机非金属材料工程专业的一门双语专业选修课。以硅芯片制造技术 为核心，本课程介绍高质量硅片制备与制造、半导体基本元器件、IC集成电路的制造工艺及其

2、产业 化的基础知识，重点构建半导体制造技术与材料、材料物理与化学过程以及材料加工工艺、产品性 能之间的关联。本课程主要目的在于教授学生半导体制造技术的基本知识，认知其与材料学科的联系，启发学 生把无机材料学基本知识运用于半导体制造行业。通过本课程的学习，加强材料学科学生的知识深 度，拓宽知识面，使学生知道常见半导体制造相关的英文表达，了解并清楚以硅芯片制造为核心的 半导体制造技术的基本原理、工艺知识和技术问题，能够分析半导体制造技术中与材料和工艺有关 的流程、问题，并具备寻求解决问题的思路和初步能力。（二）课程目标.知识方面了解半导体产业的发展历史、现状与社会需求，知道半导体材料的基本特性，掌

3、握高纯单 晶硅制备与硅片制造的基本工艺、方法与基本物理化学过程。了解影响芯片尺寸、价格、性能的因素，知道晶体管等半导体元器件的原理与作用。知道并理解集成电路制造的基本加工工艺，清楚典型CMOS制造工艺、各工艺作用与目的, 以及性能的评价和影响因素。了解半导体制造技术当前面临的问题和未来发展趋势，了解中国半导体制造行业面临的困 难。.能力与素质方面通过对半导体产业概况和发展前景的学习，能够了解半导体制造技术的发展历史和当前面 临的问题，能够全面理解Si芯片制造是半导体行业和电子产品的核心，知道集成电路的基本概念、 基本制造步骤和摩尔定律的含义。通过半导体材料基础的学习，可以分析材料组分、结构、制

4、造工艺与性能之间的内在关联 和相互制约关系，学会调节、优化及获得高性能材料与器件的基本思路与方法，具备相关的分析问 题和解决问题的能力。通过半导体元器件及其功能的学习，知道半导体工业的基本构造单元及其工业用途，具备 根据不同产品性能要求，恰当选择元器件、设计产品的能力。通过Si片集成电路制造工艺简明而系统的学习，清楚集成电路制造的基本典型工艺及其基 本原理和用途，初步学会根据性能和设计要求选择合适的制备工艺材料，具备利用所学基本制造工 艺合理设计一个电子产品制造流程的能力。通过课程的学习，培养学生的逻辑思维能力，进一步使学生树立材料科学与工程技术“四 要素”基本思路，即构建材料组分、结构、制造

5、工艺与性能(功能)之间的密切关系，增强学生分析问 题能力、创新能力，以及运用所学的基本理论、基本工艺方法去分析和解决实际复杂工程问题的能 力。二课程内容与教学要求第一章半导体产业介绍(-)课程内容半导体制造在电子产品中的中心地位、集成电路的制造步骤与发展历史、摩尔定律(Moores Law)o(二)教学要求了解并理解芯片制造在半导体技术和产业中的核心地位及其未来的发展趋势，知道从单个晶体 管到大规模集成电路的发展历史，清楚集成电路的关键制造步骤，了解并会描述摩尔定律(Moores Law)的含义。(三)重点与难点.重点集成电路的制造步骤和发展历史。.难点集成电路的制造步骤。第二章半导体材料基础

6、介绍(-)课程内容半导体材料的结构与电子特性，高纯单晶硅片的化学制备与工艺方法，晶圆制造，硅片质量检 测。（二）教学要求知道半导体材料特别是Si的晶体结构与电学特点，知道半导体p、n型掺杂；掌握高纯Si的提 纯工艺和化学反应、以及制备单晶Si锭的CZ法、区熔法的基本原理和过程；知道Si片制造的工艺 流程；了解影响硅片质量的因素及检测。（三）重点与难点.重点半导体材料的结构与电子特性；高纯Si的提纯工艺和化学反应、以及制备单晶Si片方法和技术 流程。.难点高纯Si的提纯工艺和化学反应；制备单晶Si片方法和技术流程。第三章若干典型半导体元器件（-）课程内容电阻电容、集成电路的寄生电阻与电容；pn结

7、二极管；双极晶体管；（金属-氧化物型）场效应 晶体管（MOSFET）； CMOS集成电路与技术。（二）教学要求了解若干典型半导体元器件的基本原理和功能；知道pn结二极管，（金属-氧化物型）场效应 晶体管（MOSFET）和CMOS集成电路的基本电学原理和应用。（三）重点与难点.重点pn结二极管、（金属-氧化物型）场效应晶体管（MOSFET）和CMOS集成电路的基本电学原 理和功效.难点pn结二极管、（金属-氧化物型）场效应晶体管（MOSFET）、CMOS集成电路的基本电学原理 和功效第四章Si片集成电路制造工艺（-）课程内容集成电路制造工艺总流程；集成电路的成品率与其影响因素；集成电路制造的典型

8、工艺，包括 晶片净化处理、氧化、沉积、光刻、干湿法刻蚀、离子注入、金属化、化学机械平坦化、性能测试 与封装；集成电路制造工艺在芯片制造过程中的应用（实例分析、流程图）。（二）教学要求了解集成电路制造工艺总流程、集成电路的成品率与影响因素；知道集成电路制造中各个典型 工艺的原理和功能；学会实例分析并能够掌握集成电路制造工艺在芯片制造过程中的应用。（三）重点与难点.重点集成电路制造中各个典型工艺及其原理、功能和在芯片制造过程中的应用。.难点集成电路制造中各个典型工艺及其原理、功能和在芯片制造过程中的应用。第五章半导体制造技术的发展趋势及中国制造面临的问题（-）教学内容世界半导体制造技术的发展趋势；

9、中国半导体制造行业，特别是芯片制造方面面临的问题与困 难。（二）教学要求了解世界半导体制造技术的发展趋势；了解中国芯片制造领域面临的问题、困难和挑战。（三）重点与难点.重点世界半导体制造技术的发展趋势；中国芯片制造领域面临的问题、困难和挑战。.难点 半导体制造技术的发展趋势与面临的问题。三、学时分配及教学方法注：1 .课程实践学时按相关专业培养计划列入表格;章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法课堂 教学实验上机课程实 践小计第一章半导体产业介绍22讲授法第二章半导体材料基础44讲授法、演示法第三章若干典型半导体元 器件44讲授法、讨论法、演示法第四章Si片集成电路制造 工艺1212讲授法、讨论法第五章半导体制造技术的 发展趋势及中国制造面临 的问题22讲授法、讨论法合计2424讲授法、讨论法、演示法.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。四、课程考核考核形式考核要求考核权重备注课堂表现出勤、回答问题30%期末考试开卷70%注：1,分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。.考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、项目设计和作品等。.考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、项目设计要求等。.考核权重指