《集成电路工艺原理》课程教学大纲 (三)

《集成电路工艺原理》课程教学大纲

一、课程简介

课程中文名集成电路工艺原理

课程英文名IntegratedCircuitProcessTechnologyandPrinciple

课程代码083P42A课程学分3总学时数51

□通识课程口线上

口学科基础课回必修EI线下

课程类别13专业课课程性质□选修课程形态口线上线下混

口实验实践课□其他合

口其他□其他

13闭卷口开卷□一页开卷口面试口口试口答辩

考核方式

口论文□报告□大型作业□课程作品□其他

开课基层教

开课学院物理科学与技术学院微电子系

学组织

面向专业微电子科学与工程开课学期3.2学期

课程负责人\审核人\

先修课程《大学物理》、《模拟电路》、《半导体物理》、《集成电路原理》

后续课程集成电路工艺原理实验

课程网址无

《集成电路工艺原理》是微电子方向专业的一门专业模块必

修课。学习该课程需要掌握半导体物理、集成电路原理和模拟电

路等相关的基础知识。该课程以当代超人规模集成电路的小尺、J

特征为切入点，围绕抑制小尺寸效应的现代工艺技术，展开介绍

课程简介

了目前较为成熟的集成电路制造工艺技术，重点介绍核心工序及

关键制造工艺过程的基本原理，其中包括氧化、扩散、离子注入、

薄膜淀积、光刻、刻蚀、金属化以及工艺集成等内容。通过本课

程学习，使学生能较系统掌握集成电路制备的基本知识、原理和

方法，搏强创新能力以及实践能力。

（英文）

二、课程目标

《集成电路工艺原理》是微电子类及其相关专业的一门专业基础课和核心课,

是后续专业课程的基础c该课程以当代超大规模集成电路的发展新特点、新拾势

为切入点，展开介绍了目前较为成熟的集成电路制造工艺技术，重点介绍核心工

序及关键制造工艺过程的基本原理。通过课程学习，结合国家建设和民族复兴的

新时代背景，增强学生家国情怀，激发学生使命感和责任心。通过教学活动，达

到以下课程目标：

表1课程目标

序号具体课程目标

课程目标1帮助树立正确的人生观、价值观。坚定勤奋学习、求真学问、科技报国的理想

信念。具备基本的科学素养，培养科学思维，热爱科学探索，立志成为有理想

信念和人文情怀的科技人才。

课程目标2系统掌握核心工序及关键制造工艺过程的基本原理，其中包括氧化、扩散、离

子注入、薄膜淀积、光刻、刻蚀、金属化工艺以及工艺集成等内容。

课程目标3掌握集成电路制造基本工艺原理，提升理论联系实际的能力、确立科学研究的

思想方法、创新能力以及实践能力。了解集成电路工艺发展趋势及其特点。

课程目标4为将来从事微电子、集成电路设计、电子材料及相关学科的科学研究、工程设

计奠定扎实的理论与实践基础。

三、课程目标与毕业要求对应关系

本课程的课程目标对微电子科学与工程专业毕业要求指标点的支撑情况如

表2所示：

表2课程目标与毕业要求对应关系

课程

毕业要求指标点

目标

掌握从事微电子科学与工程所需专业基础知识，理解微

毕业要求1.科学与工程1-2.2,3

电子元裾件的基本工作原理与制备工艺，以及数字集成电路

知识

和模拟集成电路的设计原理和设汁自动化工具使用方法，并

能用于解决微电子科学与工程的基础问题。掌握从事微电子

科学与工程所需的高等数学、线性代数、概率统计等数学知

识，及力学、热学、电磁学等自然科学基本知识，并能应用

于解决微电子相关科学与工程问题，

毕业要求3.研发解决方3-1.能针对当前业界使用的最先进微电子工艺的特定需求，3,4

完成相应设计与实现。

案

4-1.能够基于科学原理，通过设计实验、分析和解释实验数

毕业要求4.科学研究据，明确微电子制备工艺过程中的问题所在，并通过信息综3,4

合提出合理有效的解决方案。

10-1.能够就微电子相关复杂科学与工程问题与业界同行及

社会公众进行有效沟通和交流，能撰写报告和设计文稿，并

毕业要求10.沟通通过书面报告和口头陈述清晰地表达复杂微电子科学与工程1

问题的解决方案、过程和结果，并能理解业界同行及社会公

众的质疑和建议。

四、课程目标与教学内容和方法的对应关系

表3课程目标与教学内容、教学方法的对应关系

教学内容详细内容与要求教学方法课程目标

（1）教学内容课堂讲

•集成电路工艺概念、集成电路制造技术发展历程；授、视频

•集成电路制造技术特点；学习、小

•集成电路发展趋势。组讨论

（2）教学重点：集成电路制造技术特点、摩尔定律。

（?）教学难点：后摩尔时代新特点：集成电路制备环

境要求。

（4）教学要求：初步理解本课程的意义，熟悉集成电

路基本术语，初步掌握集成电路制造基础知识。

思政融合点1：

知识点：集成电路（芯片）的特点以及的发展现状。

1.绪论思政拓展1：当前的国际环境已发生变化，美国不断利1、2、4

用其在全球芯片产业的优势地位对中国进行封堵，这

也让全国上K意识到，对于芯片这种“卡脖子”的核

心产业，必须要有主动权，不能再受制于人。（世情

国^育）；

在美国限制华为等中国公司获取芯片的背景下，中国

正在大力支持本国半导体产业发展。中国正在规划制

定一套全面的新政策，以发展本国的半导体产业，应

对美国政府的限制，而且赋予这项任务“如同当年制

造原子弹一样”的高度优先权。尤其是近日，国务院

印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发

影响热氧化生长速率的因素。

6.扩散(1)教学内容课堂讲

•扩散机枸；授、视频

•晶体中扩散的基本特点；学习、小

组讨论

•热扩散工艺中影响杂质分布的因素。

(2)教学重点：杂质的扩散掺杂；氧化增强扩散。

(3)教学难点：结深的测量，表面浓度的确定。

(4)教学要求：能够掌握杂质扩散的基本特点与影响

杂质分布的因素；具体分析扩散工艺质量与工艺条件、

方法的关系。

思政融合点2：

知识点：杂质在半导体中的扩散与杂质浓度梯度和温

度等相关。

思政拓展1:新型冠状病毒的传播扩散，与已知感染者

1、2,3、

人数、传播渠道相关。对已感染者进行隔离，切断传

4

播途径，未感染者做好防护，皆能有效降低新冠病得

的传播。因此，新冠病毒得到完全控制之前，我们戴

好口罩，勤洗手，尽量少去或不去人口密集的公共场

所，能降低感染风险，保护自己。(响应国家政策)

思政拓展2：我国人口基数大，新冠疫情爆发正值春运

期间，人口流动性大，给疫情防控带来巨大挑战。但

是我国政府高度重视疫情并制定一系列举措，国民也

积极响应号召，举国抗疫。所以疫情得到有效的控制。

尤其和国外西方发达国家相比，nJ以说我们国家对疫

情防控做的一系列有效举措，简直就是教科书般漂亮。

通过此次疫情，彰显了我国制度的优越性。也体现了

我国人民上二一心的强大凝聚力。(制度优越性，国

人凝聚力)

7.离子(1)教学内容课堂讲

注入•注入损伤；授、视频

•离子注入设备与工艺；学习、小

•离子注入与热扩散比较及掺杂新技术组讨论

(2)教学重点：离子注入原理；沟道效应。2、3、4

(3)教学难点：注入离子在靶中的分布；丰晶层的形

成。

(4)教学要求：能够掌握离子注入的影响因素及其实

际应用。

8.化学(1)教学内容课堂讲

2、3、4

气相淀积•CVD金属及金属化合物薄膜；授、视频

•CYD工艺原理；学习、小

•CVD工艺方法及应用举例。组讨论

（2）教学重点：CVD工艺薄膜淀积过程；氮化硅薄膜

淀积和多晶硅薄腴的淀积。

（3）教学难点：薄膜淀积速率控制及影响因素：PECVD

工艺。

（4）教学要求：能够掌握各种CVD工艺的特性及差别；

清晰CVD实际应用举例.

9.物理（1）教学内容课堂讲

气相淀积•PVD概述；授、视频

•真空系统及真空的获得；学习、小

组讨论

•溅射。

（2）教学重点：真空蒸镀原理及方法；磁控溅射。2、3、4

（3）教学难点：蒸镀薄膜质量检测：PVD金属及化合

物。

（4）教学要求：能够掌握PVD的原理与方法，具体实

用举例。

10.光刻（1）教学内容课堂讲

工艺和光•基本光刻工艺流程；授、视频

刻技术•光刻技术中常见的问题；学习、小

组讨论

•光刻胶和光刻掩模版；

•曝光技术。

（2）教学重点：光刻胶特:性；光刻工艺；对准和曝光。

（3）教学难点：光学分辨率增强技术；光刻图形转移。

（4）教学要求：能够明晰光刻具体步骤和相对应的原

理；能够追踪光刻最新技术，了解最新进展。

思政融合点3：

知识点：光刻机的先进性决定芯片制备技术水平。1、2,3、

思政拓展：目前，国内科技企业都意识到了自主研发4

和生产芯片的重要性，但是国内却很少有企业能生产

出高端的芯片来，原因归根结底还是缺乏高端的光刻

机!全球最先进的光刻机都被荷兰ASML公司所掌控，

高达10亿一台，但依然供不应求；由于种种原因的限

制，我们始终没有从ASML购买到先进的EUV光刻

机。从中得到启示，我们必须坚持源头创新，自主研

发，大力投入到芯片制造中去，以后才能少被“卡脖

子”。而作为学生，应该规划好自己，珍惜时光，多

参与创新创业活动，提升自己。并且，将个人理想和

国家发展H标相结合，投入到国家最需要的地方去，

实现人生价值。（科技创新，职业理想）

11.刻蚀（1）教学内容课堂讲

技术•湿法刻蚀；授、视频

•干法刻蚀学习、小

组讨论

•刻蚀技术新进展。

（2）教学重点：硅和二氧化硅的湿法刻蚀；其他刻蚀2、3、4

工艺举例。

（3）教学难点：光学分辨率增强技术：光刻图形转移°

（4）教学要求：能够明晰干法刻蚀和湿法刻蚀的差异；

了解刻蚀技术的最新进展。

12.工艺（1）教学内容课堂讲

集成和工•金属化与多层互连；授、视频

艺监控•CMOS集成电路工艺；学习、小

组讨论

•实时工艺检测技术。

1、2、3、

（2）教学重点：布线技术；铜多层互连；骑离工艺。

4

（3）教学难点：多层互连系统工艺；集成结构测试图

形。

（4）教学要求：能够掌握集成电路的金属布线工艺和

原理；能够运用监控设备进行芯片生产的实时检测。

13.封装（1）教学内容课堂讲

与测试•芯片封装技术；授、视频

•集成电路测试技术。学习、小

组讨论

（2）教学重点：封装类型与几种典型封装技术。1、2、3、

（3）教学难点：封装技术问题；数字电路测试方法和4

模型。

（4）教学要求：能够明晰芯片封装的作用却地位；掌

握典型的封装技术，了解封装技术的最新进展。

五、学时分配

各章节的学时分配如表4所示。

表4学时分配表

内

课外

课

实

践

机

上

机

讲课实验上自学习题讨论

学

教学内容时

时

时数

时数时数数时数课时数

1.绪论323

2.单晶硅特性323

3.硅片的制备323

4.外延423

5.热氧化423

6.扩散423

7.离子注入423

8.化学气相淀积423

9.物理气相淀积423

10.光刻工艺和光刻技

924

术

11.刻蚀技术323

12.工艺集成和工艺监

323

控

13.封装与测试323

合计51240

总计课内51学时+课外自学40学时

六、课程学生成绩评定方法

1.课程考核与成绩评定方法

该课程采用形成性评价与终结性评价相结合的评价方法，学期总评成绩使用

百分制评定，由二部分构成：平时成绩，占比5C%；期末考试成绩，占比50%。

平时成绩至少包含4项考核项目，总占比50%。平时成绩的考核项目包括但

不仅限于课程思政实践（占5%）、考勤、平时测验、课后作业、课堂综合表现等。

期末考核为闭卷考试，试卷主要题型有名词解释、填空题、选择题、判断题、

简单题和综合题等。

各部分的具体评价环节、关联课程目标、评价依据及方法和在总成绩中的占

比，如表5所示。

表5课程考核与成绩评定方法

成绩考核关联的占总评成

考核项目考核依据与方法

构成课程目标绩的比重

根据教学思政元素，通过讨论、课堂小组

课程思政

1讨论、报告等多种形式，考查学生的核心5%

实践

价值观状况等进行考核（五级制）。

每次作业单独评分，根据作业质量给出批

课后作业2,3,4阅成绩（五级制），折算为百分制后，计

算平均得分；占比不超过15%。

平时

无故旷课者，每旷一次课扣20%的出勤成

成绩

出勤绩，扣完为止。占比5%。申请自学+辅导

45%

免于考勤。

根据情况，进行不少于2次的平时测验。

平时测验2,3,4

取平均分。占比不超过10%。

课堂综合主要包括上课状态、互动交流、课堂练习

1,2,3,4

表现等；占比不超过15%

期末

闭卷考试1,2,3,4考试成绩50%

考试

成绩考核关联的占总评成

考核项目考核依据与方法

构成课程目标绩的比重

根据教学思政元素，通过讨论、课堂小组

平时课程思政

1讨论、报告等多种形式，考查学生的核心5%

成绩实践

价值观状况等进行考核（五级制）。

总评成绩1,2,3,4二平时成绩*50%+考试成绩*50%100%

2.各个考核项目的详细评分标准

重修或因其它原因申请自学+辅导的学生，平时成绩可以申请不考核而取80分。

表6各个考核项目的详细评分标准

优(91-100)良(81-90)中(71-80)及格(61-70)不及格

考核项目

（0-60）

认真完成思比较认真完能够完成思基本完成思不能完成思

课程思政实政任务，表现成思政任务，政任务，表现政任务，无不政任务，有不

践积极，知行合表现积极，无较积极，无不良表现良行为表现

不良表现良表现

完成作业，多缺作业不多缺作业不多半数以上交交作业少于

次为A（24于1次，较多于3次，基本作业，基本为半数，多为C

课后作业

次），作业有A（22次），为B及以上C及以上及以下

认真订正作业有订正

100%缺课1次（迟缺课2次缺课3次缺课4次

出勤到2次计缺

课1次）

平时测验按卷面成绩按卷面成绩按卷面成绩按卷面成绩按卷面成绩

认真听课，积认真听课，部较认真听课基本能够听较少听误，有

课堂综合表

极参与课堂分参与课堂课，效果较差其它违规行

现

活动活动为

七、教学资源

表7课程的基本教学资源

资源类型