《半導(dǎo)體器件CAD》課程教學(xué)大綱（模板）

《半導(dǎo)體器件CAD》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名半導(dǎo)體器件CAD課程英文名SemiconductordeviceCAD課程代碼083B24A課程學(xué)分3總學(xué)時數(shù)68課程類別口通識課程口學(xué)科基礎(chǔ)課0專業(yè)課口實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課口其他課程性質(zhì)□必修0選修口其他課程形態(tài)口線上0線下口線上線下混合口其他考核方式口閉卷口開卷口一頁開卷口面試口口試口答辯□論文回報告□大型作業(yè)口課程作品□其他開課學(xué)院物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院開課基層教學(xué)組織微電子科學(xué)與工程系面向?qū)I(yè)微電子科學(xué)與工程開課學(xué)期3.2學(xué)期課程負(fù)責(zé)人審核人先修課程半導(dǎo)體物理與器件1,半導(dǎo)體物理與器件2后續(xù)課程無課程網(wǎng)址無課程簡介本課程是微電子科學(xué)與工程專業(yè)選修課程。課程教學(xué)包括課堂理論教學(xué)和上機(jī)操作，要求學(xué)生了解主流半導(dǎo)體器件仿真軟件與仿真技術(shù)，熟悉半導(dǎo)體工藝與器件的仿真規(guī)則與仿真流程，掌握器件CAD軟件的設(shè)計語言規(guī)則。課程主要內(nèi)容有：半導(dǎo)體器件物理特性計算機(jī)仿真的實(shí)現(xiàn)、典型的二維和三維集成工藝模擬系統(tǒng)及其使用、典型的二維和三維器件特性分析系統(tǒng)及其使用、半導(dǎo)體器件特性的計算機(jī)分析實(shí)例等。（英文）無二、課程目標(biāo)《半導(dǎo)體器件CAD》是微電子科學(xué)與工程專業(yè)一門專業(yè)選修課，包括理論講授與上機(jī)實(shí)驗(yàn)。本課程旨在讓學(xué)生了解半導(dǎo)體器件的建模理論與仿真方法，掌握業(yè)界主流半導(dǎo)體器件CAD軟件的使用，同時培養(yǎng)學(xué)生核心價值觀，樹立科學(xué)的世界觀、積極向上的人生觀，以及愛崗敬業(yè)的事業(yè)觀，立志成為有理想信念和人文情懷的科技人才。通過教學(xué)活動，達(dá)到以下課程目標(biāo)：表1課程目標(biāo)序號具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1建立核心價值觀，堅定勤奮學(xué)習(xí)、務(wù)實(shí)求真、報效祖國的理想信念。具備初步的科學(xué)思維能力與解決工程問題的能力，立志成為有理想信念和人文情懷的科技人才。課程目標(biāo)2了解和掌握業(yè)界主流半導(dǎo)體器件CAD工具使用方法，可使用CAD工具創(chuàng)建器件結(jié)構(gòu)、構(gòu)建器件網(wǎng)格、確定物理模型、進(jìn)行仿真并分析仿真結(jié)果。課程目標(biāo)3掌握基本的半導(dǎo)體器件與集成電路工藝流程設(shè)計和調(diào)試的方法與步驟；掌握設(shè)計輸入、編譯、模擬、仿真、綜合等器件與工藝設(shè)計基本過程；掌握應(yīng)用TCAD器件工藝模擬工具進(jìn)行集成電路設(shè)計及器件工藝模擬的方法和過程。課程目標(biāo)4鞏固所學(xué)半導(dǎo)體器件與微電子工藝相關(guān)的理論知識，提高運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決微電子工藝流程和半導(dǎo)體器件工程設(shè)計問題的能力；經(jīng)過查找資料、選擇方案、設(shè)計工藝流程和器件模型、編輯和驗(yàn)證模擬結(jié)果、撰寫設(shè)計報告等一系列實(shí)踐過程，使學(xué)生得到一次較全面的器件與工藝流程設(shè)計工程實(shí)踐訓(xùn)練，通過理論聯(lián)系實(shí)際，提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計，畢業(yè)后的工作打下基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系本課程的課程目標(biāo)對科學(xué)教育專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐情況如表2所示:

表2?1微電子科學(xué)與工程專業(yè)：課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系

畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)8職業(yè)規(guī)范8-1.通過思政、人文、社科、體質(zhì)訓(xùn)練、軍訓(xùn)等課程的學(xué)習(xí)，理解世界觀、人生觀和價值觀的基本意義及其影響。目標(biāo)13研發(fā)解決方案3-1.能針對當(dāng)前業(yè)界使用的最先進(jìn)微電子工藝的特定需求，完成相應(yīng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。目標(biāo)23-2.能針對微電子特種元器件的特定需求,完成相應(yīng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。目標(biāo)233針對復(fù)雜微電子數(shù)字集成電路和模擬集成電路問題，能夠從系統(tǒng)的角度權(quán)衡所涉及的相關(guān)因素、提出解決方案、完成系統(tǒng)設(shè)計、實(shí)現(xiàn)和測試，能夠體現(xiàn)創(chuàng)新意識。目標(biāo)35使用現(xiàn)代工5-1.能夠運(yùn)用計算機(jī)輔助設(shè)計工具，對微電子工藝和器件進(jìn)行目標(biāo)4具模擬仿真，表達(dá)和解決微電子復(fù)雜科學(xué)與工程問題。四、課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容和方法的對應(yīng)關(guān)系表3課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的對應(yīng)關(guān)系

教學(xué)內(nèi)容詳細(xì)內(nèi)容與要求教學(xué)方法課程目標(biāo)L半導(dǎo)體工藝仿真SENTAURUSPROCESS(1)教學(xué)內(nèi)容有限元法數(shù)值求解方法；BIPOLAR晶體管和MOSFET晶體管工藝流程與工作原理；SENTAURUS基本仿真原理；集成工藝仿真系統(tǒng)SENTAURUSPROCESS；仿真結(jié)果查看與分析。(2)教學(xué)重點(diǎn)：有限元法數(shù)值求解方法；SENTAURUSPROCESS使用方法；器件工藝仿真流程與命令；仿真結(jié)果的查看與分析。(3)教學(xué)難點(diǎn)：有限元法數(shù)值求解方法；SENTAURUSPROCESS使用方法與命令語言。(4)教學(xué)要求：了解有限元分析的基本原理與CAD軟件的仿真過程，掌握SENTAURUSPROCESS工藝仿真操作基本。思政融合點(diǎn)1：業(yè)內(nèi)主流半導(dǎo)體器件CAD軟件均為國外開發(fā)的，讓學(xué)生認(rèn)識到在微電子CAD軟件開發(fā)領(lǐng)域中國還是慢一步、落后一些，進(jìn)而激起學(xué)生的愛國熱情、樹立為中華復(fù)興而學(xué)習(xí)的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。課堂講授，上機(jī)操作1,2,3,42.半導(dǎo)體器件建模SENTAURUSSTRUCTUREEDITOR與器件特性(1)教學(xué)內(nèi)容使用圖形界面創(chuàng)建2維MOSFET結(jié)構(gòu)與3維FinFET結(jié)構(gòu)；2維與3維結(jié)構(gòu)創(chuàng)建命令；器件仿真初始條件與邊界條件定義方法；仿真模型的選擇與定義；課堂講授，上機(jī)操作1,2,3,4仿真SENTAURUSDEVICE有限元求解的原理與數(shù)學(xué)過程；仿真結(jié)果的查看與分析。(2)教學(xué)重點(diǎn)：2維與3維結(jié)構(gòu)創(chuàng)建命令；仿真模型的選擇與定義。(3)教學(xué)難點(diǎn)：仿真物理模型對仿真結(jié)果精確度的影響；器件仿真過程不收斂的解決方法。(4)教學(xué)要求：可使用圖形界面與命令創(chuàng)建2維與3維器件結(jié)構(gòu)并進(jìn)行器件電學(xué)特性仿真。思政融合點(diǎn)2:知識點(diǎn)：器件進(jìn)行實(shí)際制備之前，都需要使用CAD軟件仿真對器件參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而獲得器件最優(yōu)參數(shù)。思政拓展:大學(xué)生在做事情之前應(yīng)多收集資料，進(jìn)行合理規(guī)劃，避免盲目從事，高效高質(zhì)量地完成任務(wù)目標(biāo)。思政融合點(diǎn)3:知識點(diǎn)：器件建模參數(shù)的精準(zhǔn)度和模型選擇直接影響模擬仿真結(jié)果，不合理的參數(shù)設(shè)置會使仿真結(jié)果出現(xiàn)偏差甚至錯誤，參數(shù)設(shè)置和所選模型需要絕對精確，分毫不差。思政拓展:要求學(xué)生學(xué)習(xí)和工作要嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、專注和負(fù)責(zé)，鼓勵學(xué)生追求嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、精益求精、超越自我的工匠精神。3.器件級電路仿真SENTAURUSMIXEDMODE(1)教學(xué)內(nèi)容差分放大器電路結(jié)構(gòu)與工作原理；SR觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)與工作原理；SENTAURUS電路混合仿真原理與命令語言；仿真結(jié)果查看與分析，電路結(jié)構(gòu)與參數(shù)優(yōu)化。(2)教學(xué)重點(diǎn)：SENTAURUS電路混合仿真原理與命令語言。(3)教學(xué)難點(diǎn)：使用命令語言建立復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)。(4)教學(xué)要求：掌握使用SENTAURUSMIXEDMODE仿真器件級模擬與數(shù)字電路的方法，可使用軟件進(jìn)行電路特性分析與優(yōu)化。課堂講授，上機(jī)操作2,3,4五、實(shí)踐環(huán)節(jié)及要求

早TJ內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)學(xué)時分配教學(xué)方法實(shí)訓(xùn)一仿真一維p-n結(jié)二極管，進(jìn)行工藝仿真與器件仿真，將其正反向電流特性與課本解析模型進(jìn)行對比，驗(yàn)證仿真的可靠性。改變器件工藝參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)，了解器件特性與參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)特性。7上機(jī)操作實(shí)訓(xùn)二工藝仿真一個二維MOSFET,進(jìn)行襯底定義，外延，氧化，離子注入等完整工藝，仿真其輸出特性與轉(zhuǎn)移特性，以及柵長變小后的短溝道效應(yīng)，熟悉器件的相應(yīng)物理特性與機(jī)制。6上機(jī)操作實(shí)訓(xùn)三三維FinFET仿真，熟悉三維器件的定義與網(wǎng)格優(yōu)化，使用TECPLOT工具觀察器件內(nèi)部物理過程。7上機(jī)操作實(shí)訓(xùn)四仿真一個Si基VDMOS功率器件，了解功率器件的特殊應(yīng)用及相應(yīng)的設(shè)計規(guī)則，熟悉雪崩擊穿機(jī)制，了解器件設(shè)計規(guī)則與優(yōu)化法則。7上機(jī)操作實(shí)訓(xùn)五仿真一個CMOS差動放大器和RS觸發(fā)器，熟悉基本數(shù)字電路和模擬電路的設(shè)計命令與仿真方法。7上機(jī)操作六、學(xué)時分配各章節(jié)的學(xué)時分配如表4所示。表4學(xué)時分配表總計68教學(xué)內(nèi)容課數(shù)講時實(shí)驗(yàn)時數(shù)實(shí)踐學(xué)時課內(nèi)上機(jī)時數(shù)外機(jī)數(shù)課上時自學(xué)時數(shù)習(xí)題課討論時數(shù)1.有限元數(shù)值仿真原理42.SENTAURUSCAD操作與命令語言433.p-n結(jié)工藝仿真444.2維MOSFET工藝仿真465.3維FinFET工藝仿真676.Si基VDMOS功率器件仿真677.CMOS差動放大器和RS觸發(fā)器仿真67合計3434七、課程學(xué)生成績評定方法.課程考核與成績評定方法該課程采用平時考核和實(shí)訓(xùn)考核相結(jié)合的評價方法，學(xué)期總評成績使用百分制評定，由二部分構(gòu)成：平時成績，占比50%；實(shí)訓(xùn)考核成績，占比50%。平時成績至少包含4項考核項目，總占比50%。平時成績的考核項目包括但不僅限于課程思政實(shí)踐（占5%）、考勤、課堂表現(xiàn)、實(shí)訓(xùn)項目完成情況等。期末考核為實(shí)訓(xùn)報告或大型作業(yè)。各部分的具體評價環(huán)節(jié)、關(guān)聯(lián)課程目標(biāo)、評價依據(jù)及方法和在總成績中的占比，如表5所示。表5課程考核與成績評定方法成績構(gòu)成考核項目考核關(guān)聯(lián)的課程目標(biāo)考核依據(jù)與方法占總評成績的比重平時成績課程思政實(shí)踐1根據(jù)教學(xué)思政元素，通過討論、課堂小組討論、報告等多種形式，考查學(xué)生的核心價值觀狀況等進(jìn)行考核（五級制）。5%課堂綜合表現(xiàn)1,2,3,4主要包括上課狀態(tài)、互動交流、課堂練習(xí)等；占比不超過10%可根據(jù)情況進(jìn)行安排，至少包含3項，共計占比45%實(shí)訓(xùn)項目完成情況2,3,4每次實(shí)訓(xùn)項目完成后提交實(shí)訓(xùn)報告，根據(jù)項目完成情況給分，占比30%。出勤無故曠課者，每曠一次課扣20%的出勤成績，扣完為止。占比5%。申請自學(xué)+輔導(dǎo)免于考勤。期末考試報告1,2,3,450%總評成績1,2,3,4二平時成績*50%+考試成績*50%100%.各個考核項目的詳細(xì)評分標(biāo)準(zhǔn)重修或因其它原因申請自學(xué)+輔導(dǎo)的學(xué)生，平時成績可以申請不考核而取80分。

表6各個考核項目的詳細(xì)評分標(biāo)準(zhǔn)考核項目優(yōu)(91-100)良(81-90)中(71-80)及格(61-70)不及格（0-60）課程思政實(shí)踐認(rèn)真完成思政任務(wù)，表現(xiàn)積極，知行合比較認(rèn)真完成思政任務(wù)，表現(xiàn)積極，無不良表現(xiàn)能夠完成思政任務(wù)，表現(xiàn)較積極，無不良表現(xiàn)基本完成思政任務(wù)，無不良表現(xiàn)不能完成思政任務(wù)，有不良行為表現(xiàn)實(shí)訓(xùn)項目完成情況完成項目并提交報告，多次為A（三4次）缺報告不多于1次，較多A（N2次）缺報告不多于3次，基本為B及以上，缺報告多于3次只交報告1次，為C及以下出勤100%缺課1次（遲到2次計缺課1次）缺課2次缺課3次缺課4次課堂綜合表現(xiàn)認(rèn)真聽課，積極參與課堂活動認(rèn)真聽課，部分參與課堂活動較認(rèn)真聽課基本能夠聽課，效果較差較少聽課，有其它違規(guī)行為八、教學(xué)資源表7課程的基本教學(xué)資源資源類型資源教材半導(dǎo)體器件TCAD設(shè)計與應(yīng)用韓雁、丁扣寶電子工業(yè)出版2013年參考書籍或文獻(xiàn)無課程網(wǎng)址無課程文檔無九、課程目標(biāo)達(dá)成情況評價在課程結(jié)束后,需要對每一個課程目標(biāo)（含思政課程目標(biāo)）進(jìn)行達(dá)成情況進(jìn)行定性和定量評價,用以實(shí)現(xiàn)課程的持續(xù)改進(jìn)。其中課程目標(biāo)達(dá)成情況的定量評價算法如下:1、使用教學(xué)活動（如課程思政實(shí)踐、課后作業(yè)、課堂練習(xí)、單元測驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收、演講、課堂討論、互動、閱讀報告、大作業(yè)等等）成績或期末考試部分題目得分率作為評價項目,來對某個課程目標(biāo)進(jìn)行達(dá)成情況的定量評價;2、為保證考核的全面性和可靠性,要求對每一個課程目標(biāo)的評價項目選擇超過兩種;3、根據(jù)施教情況,評價項目可以由教師自行擴(kuò)展,權(quán)重比例可以由教師自行設(shè)計;4、對某一個課程目標(biāo)有支撐的各評價項目權(quán)重之和為1；5、使用所有學(xué)生（含不及格）的平均成績計算。?課程分目標(biāo)達(dá)成度計算公式如下（參照教學(xué)計劃，本課程分目標(biāo)一共有4個）:8i=ai*A/100+Xi*B/100（i=1~4）其中：A、B分別對應(yīng)平時考核、實(shí)訓(xùn)（試驗(yàn)）考核的平均成績（百分計）；各考核環(huán)節(jié)分目標(biāo)權(quán)重系數(shù)如下表：分目標(biāo)序號平時考核分目標(biāo)權(quán)重系數(shù)i期末考核分目標(biāo)權(quán)重系數(shù)i目標(biāo)1（思政）0000.3mo.7目標(biāo)2（知識）0000.5回釀0.5目標(biāo)3（能力）0000.4EEH30.6目標(biāo)4（素質(zhì)）0000.500120.5注：平時考核、期末考核分別占50%和50%。?課程總