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文檔簡介
《微電子技術(shù)及應(yīng)用》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼:101145223505課程名稱(中/英文):微電子技術(shù)及應(yīng)用/MicroelectronicsTechnologyandApplications課程類別:專業(yè)選修課程學(xué)分:2總學(xué)時:32理論學(xué)時:24實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時:8適用專業(yè):金屬材料工程適用對象:本科先修課程:材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料物理性能、材料近代分析測試方法教學(xué)環(huán)境:多媒體教室/實(shí)驗(yàn)室開課學(xué)院:材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡介1.課程任務(wù)與目的微電子技術(shù)及應(yīng)用是金屬材料工程的專業(yè)選修課程之一。主要講述半導(dǎo)體器件以及集成電路的工藝原理與加工過程。通過該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生快速了解相關(guān)領(lǐng)域的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)興趣并提高分析和解決微電子技術(shù)基礎(chǔ)問題的能力;對制造半導(dǎo)體器件的基本工藝原理和工藝加工步驟的認(rèn)識;同時,對集成電路的制造加工有基本的了解與掌握,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決半導(dǎo)體工藝基礎(chǔ)問題的能力。這門課為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和進(jìn)一步獲取有關(guān)專業(yè)知識奠定必要的理論基礎(chǔ)。通過我國半導(dǎo)體技術(shù)及集成電路制造業(yè)的發(fā)展歷史和成果回顧,激發(fā)學(xué)生道路自信,從而深入掌握先進(jìn)的微電子技術(shù),鼓勵學(xué)生積極參與科技創(chuàng)新實(shí)踐,勇于面對挑戰(zhàn),為解決國家重大需求和國際前沿科學(xué)問題貢獻(xiàn)智慧和力量,提高學(xué)生投入經(jīng)濟(jì)建設(shè)一線建功立業(yè)的熱情。2.對接培養(yǎng)的崗位能力通過本課程學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生提出問題和分析問題的能力,使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力有所提高和發(fā)展,開闊學(xué)生的眼界、啟迪并激發(fā)學(xué)生的探索和創(chuàng)新精神,更深層次的提升其研究素質(zhì),為將來把基礎(chǔ)理論與微電子技術(shù)最新需求相結(jié)合提高工作能力做好儲備。三、課程教學(xué)目標(biāo)1.課程對畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.2]能夠運(yùn)用工程基礎(chǔ)知識,針對金屬材料的成分設(shè)計(jì)、制備加工等復(fù)雜工程問題,通過合理選材,或者設(shè)計(jì)/開發(fā)加工技術(shù)及工藝流程,滿足特定需求。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1]了解金屬材料領(lǐng)域現(xiàn)代專業(yè)檢測設(shè)備、信息技術(shù)工具和模擬軟件的使用原理和方法,理解其局限性,并能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具和專業(yè)模擬軟件,對金屬材料復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)10.1]具有良好的語言文字表達(dá)能力,能夠就金屬材料復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流,包括撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。2.課程教學(xué)目標(biāo)對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn),具體內(nèi)容如下教學(xué)目標(biāo)1:通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)對制造半導(dǎo)體器件基本工藝原理和加工步驟有清晰、全面的認(rèn)識;了解微電子技術(shù)及其發(fā)展趨勢和應(yīng)用。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.2)教學(xué)目標(biāo)2:熟悉微電子制造中相關(guān)器件、組件的結(jié)構(gòu)和工作原理,具備對工藝方案設(shè)計(jì)、相關(guān)材料選取、性能測試及可靠性分析的能力。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1)教學(xué)目標(biāo)3:具有通過文獻(xiàn)檢索、資料查詢獲取知識的能力;養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的意識和習(xí)慣;具有綜合運(yùn)用微電子技術(shù)的科學(xué)理論與技術(shù)分析并解決工程實(shí)際問題的能力。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)10.1)四、教學(xué)課時安排(一)學(xué)時分配主題或知識點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時學(xué)時完成課程教學(xué)目標(biāo)講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐主題或知識點(diǎn)1集成電路發(fā)展史及工藝介紹22001、2主題或知識點(diǎn)2半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)22201、2、3主題或知識點(diǎn)3晶體生長22201、2、3主題或知識點(diǎn)4硅的氧化22001、2、3主題或知識點(diǎn)5光刻工藝44001、2、3主題或知識點(diǎn)6刻蝕22001、2、3主題或知識點(diǎn)7擴(kuò)散44001、2、3主題或知識點(diǎn)8離子注入22001、2、3主題或知識點(diǎn)9薄膜沉積22201、2、3主題或知識點(diǎn)10工藝集成22201、2、3合計(jì)322480(二)實(shí)踐教學(xué)安排序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)要求每組人數(shù)備注1半導(dǎo)體材料電阻率的四探針法測量2綜合性必做22微觀結(jié)構(gòu)測試與分析2綜合性必做23二氧化硅薄膜制備與厚度測量2綜合性必做24集成芯片解剖觀察與封裝材料識別2綜合性必做2五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)主題或知識點(diǎn)1集成電路發(fā)展史及工藝介紹1.教學(xué)內(nèi)容:集成電路發(fā)展歷史、集成電路的成品率、集成電路工藝間基本結(jié)構(gòu)、集成電路測試與封裝、集成電路未來發(fā)展趨勢。在介紹集成電路發(fā)展歷史時,融入我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程,如“龍芯”、“麒麟”等國產(chǎn)芯片的突破,增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和愛國情懷。2.教學(xué)重點(diǎn):集成電路發(fā)展歷史、集成電路的成品率、集成電路工藝間基本結(jié)構(gòu)。3.教學(xué)難點(diǎn):集成電路的成品率、集成電路工藝間基本結(jié)構(gòu)。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)(含教學(xué)方法、教學(xué)手段):采用混合式教學(xué),結(jié)合多媒體授課,同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)2半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)1.教學(xué)內(nèi)容:半導(dǎo)體硅材料的特性、半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體工藝技術(shù)、基本工藝步驟。講解半導(dǎo)體硅材料特性時,強(qiáng)調(diào)自主創(chuàng)新的重要性,介紹我國在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的最新研究成果,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科研熱情。2.教學(xué)重點(diǎn):半導(dǎo)體硅材料的特性、半導(dǎo)體工藝技術(shù)。3.教學(xué)難點(diǎn):半導(dǎo)體基本工藝步驟。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)(含教學(xué)方法、教學(xué)手段):采用混合式教學(xué),結(jié)合多媒體授課,同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)3晶體生長1.教學(xué)內(nèi)容:晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、晶體生長技術(shù)、區(qū)熔法、直拉法、砷化鎵晶體的生長技術(shù)。介紹晶體結(jié)構(gòu)與缺陷時,類比社會組織的完善與不足,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到個人成長中的自我完善與團(tuán)隊(duì)合作的重要性。2.教學(xué)重點(diǎn):晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、晶體生長技術(shù)、區(qū)熔法、直拉法。3.教學(xué)難點(diǎn):晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、砷化鎵晶體的生長技術(shù)。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)(含教學(xué)方法、教學(xué)手段):采用混合式教學(xué),結(jié)合多媒體授課,同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)4硅的氧化1.教學(xué)內(nèi)容:硅片的標(biāo)準(zhǔn)清洗方法、熱氧化的本質(zhì)與過程、干氧氧化、濕氧氧化、水汽氧化的過程、氧化過程中的雜質(zhì)再分布、二氧化硅的掩模特性。融入科學(xué)探索的艱辛與樂趣,激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究的興趣和熱愛。2.教學(xué)重點(diǎn):干氧氧化、濕氧氧化、水汽氧化的過程與特點(diǎn)、氧化的本質(zhì)。3.教學(xué)難點(diǎn):氧化的兩個過程、幾種氧化的異同點(diǎn)。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)(含教學(xué)方法、教學(xué)手段):采用混合式教學(xué),結(jié)合多媒體授課,同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)5光刻工藝1.教學(xué)內(nèi)容:光刻膠的組成、正性光刻膠和負(fù)性光刻膠的區(qū)別、光刻工藝的每個步驟、接觸式曝光、接近式曝光、投影式曝光、步進(jìn)式曝光、四種曝光系統(tǒng)、光刻的精度。介紹光刻膠的組成和光刻工藝步驟時,強(qiáng)調(diào)精益求精的工匠精神,鼓勵學(xué)生敢于突破傳統(tǒng),勇于創(chuàng)新。2.教學(xué)重點(diǎn):光刻膠的組成、正性光刻膠和負(fù)性光刻膠的區(qū)別、光刻工藝的流程。3.教學(xué)難點(diǎn):接觸式曝光、接近式曝光、投影式曝光、步進(jìn)式曝光、光刻的精度。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)(含教學(xué)方法、教學(xué)手段):采用混合式教學(xué),結(jié)合多媒體授課,同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)6刻蝕1.教學(xué)內(nèi)容:干法刻蝕、濕法刻蝕、IC工藝中四種被刻蝕的材料和主要的刻蝕劑、IC工藝的刻蝕過程、各向異性刻蝕、各向同性刻蝕、刻蝕精度、刻蝕工藝中的危險。講解干法刻蝕和濕法刻蝕時,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到不同方法各有優(yōu)劣,學(xué)會辯證思考,靈活應(yīng)對問題;分析刻蝕精度時,強(qiáng)調(diào)精準(zhǔn)的重要性,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和精益求精的態(tài)度。2.教學(xué)重點(diǎn):干法刻蝕、濕法刻蝕、IC工藝的刻蝕過程、刻蝕精度。3.教學(xué)難點(diǎn):干法刻蝕、濕法刻蝕、IC工藝的刻蝕過程、各向異性刻蝕、各向同性刻蝕。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)(含教學(xué)方法、教學(xué)手段):采用混合式教學(xué),結(jié)合多媒體授課,同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)7擴(kuò)散1.教學(xué)內(nèi)容:擴(kuò)散機(jī)制、擴(kuò)散的過程、各向異性摻雜、各向同性摻雜、菲克第一定律、菲克第二定律、雜質(zhì)擴(kuò)散的方法、擴(kuò)散效果的測量。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)現(xiàn)象背后的復(fù)雜性和規(guī)律性,通過定律的推導(dǎo)和應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力。2.教學(xué)重點(diǎn):菲克第一定律、菲克第二定律、擴(kuò)散機(jī)制、雜質(zhì)擴(kuò)散的方法。3.教學(xué)難點(diǎn):菲克第一定律、菲克第二定律。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)(含教學(xué)方法、教學(xué)手段):采用混合式教學(xué),結(jié)合多媒體授課,同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)8離子注入1.教學(xué)內(nèi)容:離子束的性質(zhì)、離子束的用途、離子注入機(jī)制、掩模方式(投影方式)、離子注入系統(tǒng)、離子注入過程、離子注入的特點(diǎn)、離子注入控制。強(qiáng)調(diào)離子注入的重要性,通過介紹離子注入控制的復(fù)雜性和技術(shù)要求,提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和技術(shù)能力。2.教學(xué)重點(diǎn):離子注入機(jī)制、掩模方式(投影方式)、離子注入系統(tǒng)、離子注入過程、離子注入的特點(diǎn)。3.教學(xué)難點(diǎn):離子注入機(jī)制、離子注入過程。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)(含教學(xué)方法、教學(xué)手段):采用混合式教學(xué),結(jié)合多媒體授課,同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)9薄膜沉積1.教學(xué)內(nèi)容:外延生長技術(shù)、外延層結(jié)構(gòu)及缺陷、電介質(zhì)淀積、多晶硅淀積、金屬化、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)。鼓勵學(xué)生探索薄膜沉積技術(shù)的新應(yīng)用和新領(lǐng)域,培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。2.教學(xué)重點(diǎn):二氧化硅外延生長技術(shù)、外延層結(jié)構(gòu)及缺陷、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)。3.教學(xué)難點(diǎn):二氧化硅外延生長技術(shù)、外延層結(jié)構(gòu)及缺陷、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)(含教學(xué)方法、教學(xué)手段):采用混合式教學(xué),結(jié)合多媒體授課,同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)10工藝集成1.教學(xué)內(nèi)容:無源單元、雙極型工藝技術(shù)、CMOS技術(shù)、MESFET技術(shù)、MEMS技術(shù)、鈍化技術(shù)。融入國家科技發(fā)展戰(zhàn)略和市場需求導(dǎo)向,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注國家需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。2.教學(xué)重點(diǎn):雙極型工藝技術(shù)、CMOS技術(shù)。3.教學(xué)難點(diǎn):CMOS技術(shù)、MESFET技術(shù)、MEMS技術(shù)、鈍化技術(shù)。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)(含教學(xué)方法、教學(xué)手段):采用混合式教學(xué),結(jié)合多媒體授課,同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。六、學(xué)生成績評定1.課程考核方式及比例本課程考核學(xué)生獲取知識的能力、應(yīng)用所學(xué)知識分析問題和解決問題能力、實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力等;考核方式采用出勤、作業(yè)評測、課堂表現(xiàn)、階段測試、實(shí)驗(yàn)以及期末考試等多種形式、多個階段等全過程的考核。學(xué)生成績評定表考核方式平時成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗(yàn)答辯項(xiàng)目小論文實(shí)驗(yàn)√√√√√成績比例%51051020502.課程目標(biāo)考核方式評價權(quán)重本課程教學(xué)目標(biāo)與考核方式評價權(quán)重如表所示:課程教學(xué)目標(biāo)與考核方式評價權(quán)重表課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)考核評價方式權(quán)重(%)過程性考核實(shí)驗(yàn)期末考試合計(jì)出勤及課堂表現(xiàn)作業(yè)及階段測驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)3.257615~3033~48教學(xué)目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)5.157815~2535~45教學(xué)目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)10.106610~2022~32合計(jì)102020501003.成績評價標(biāo)準(zhǔn)平時成績評定及考核標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀(90~100分)良好(80~89分)中等(70~79分)及格(60~69分)不及格(<60分)出勤及課堂表現(xiàn)(10%)無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論,并有自己獨(dú)到的見解,能夠準(zhǔn)確回答問題,并有自己獨(dú)到的見解。偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論,能夠準(zhǔn)確回答問題,并提出自己的見解。有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動參加課堂討論,能夠回答問題。有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論,基本能回答相關(guān)問題。遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論,回答不出所有問題。作業(yè)(10%)能夠獨(dú)立完成作業(yè),作業(yè)完成質(zhì)量優(yōu)秀,能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決問題,并獲得正確結(jié)論。能夠獨(dú)立完成作業(yè),完成質(zhì)量較高,能夠運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決問題,并獲得正確結(jié)論。能夠獨(dú)立完成作業(yè),完成質(zhì)量符合要求,能夠運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決問題,并獲得有效結(jié)論?;灸軌颡?dú)立完成作業(yè),部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象,運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決問題的能力基本符合要求。不能獨(dú)立完成作業(yè),存在明顯抄襲現(xiàn)象,不具備運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決問題的能力。階段測驗(yàn)(10%)完成所有階段測驗(yàn),根據(jù)參考答案評分,總評成績?yōu)閮?yōu)秀。完成所有階段測驗(yàn),根據(jù)參考答案評定分,總評成績?yōu)閮?yōu)良。完成所有階段測驗(yàn),根據(jù)參考答案評分,總評成績?yōu)橹械取M瓿伤须A段測驗(yàn),根據(jù)參考答案評分,總評成績?yōu)榧案?。沒有完成階段測試,根據(jù)參考答案評分,總評成績不及格。實(shí)驗(yàn)(10%)實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠獨(dú)立完成,內(nèi)容完整,數(shù)據(jù)合理,數(shù)據(jù)處理正確,圖表規(guī)范。能夠正確完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問題,并對實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行深入的討論,提出自己的見解。實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠獨(dú)立完成,內(nèi)容完整,數(shù)據(jù)合理,數(shù)據(jù)處理正確,圖表基本規(guī)范。能夠完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問題,并對實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行討論,提出意見。實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠完成,內(nèi)容完整,數(shù)據(jù)基本合理,能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問題,對實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行討論。實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本能夠獨(dú)立完成,內(nèi)容完整,數(shù)據(jù)圖表齊全,基本完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問題。實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能獨(dú)立完成,存在抄襲現(xiàn)象,報(bào)告中提出的問題沒有或基本沒有回答。課程教學(xué)目標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀(90~100分)良好(80~89分)中等(70~79分)及格(60~69分)不及格(<60分)教學(xué)目標(biāo)1熟練掌握制造半導(dǎo)體器件基本工藝原理和加工步驟,認(rèn)識十分全面;熟練了解微電子技術(shù)及其發(fā)展趨勢和應(yīng)用?;菊莆罩圃彀雽?dǎo)體器件基本工藝原理和加工步驟,認(rèn)識全面;基本了解微電子技術(shù)及其發(fā)展趨勢和應(yīng)用。掌握制造半導(dǎo)體器件基本工藝原理和加工步驟,認(rèn)識較為全面;了解微電子技術(shù)及其發(fā)展趨勢和應(yīng)用?;菊莆罩圃彀雽?dǎo)體器件基本工藝原理和加工步驟,認(rèn)識較為全面;基本了解微電子技術(shù)及其發(fā)展趨勢和應(yīng)用。不能掌握制造半導(dǎo)體器件基本工藝原理和加工步驟,不了解微電子技術(shù)及其發(fā)展趨勢和應(yīng)用。教學(xué)目標(biāo)2熟練掌握微電子制造中相關(guān)器件、組件的結(jié)構(gòu)和工作原理,具備對工藝方案設(shè)計(jì)、相關(guān)材料選取、性能測試及可靠性分析的能力?;菊莆瘴㈦娮又圃熘邢嚓P(guān)器件、組件的結(jié)構(gòu)和工作原理,具備對工藝方案設(shè)計(jì)、相關(guān)材料選取、性能測試及可靠性分析的能力。掌握微電子制造中相關(guān)器件、組件的結(jié)構(gòu)和工作原理,具備對工藝方案設(shè)計(jì)、相關(guān)材料選取、性能測試及可靠性分析的能力?;菊莆瘴㈦娮又圃熘邢嚓P(guān)器件、組件的結(jié)構(gòu)和工作原理,有一定的對工藝方案設(shè)計(jì)、相關(guān)材料選取、性能測試及可靠性分析的能力。不能掌握微電子制造中相
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