納米集成電路技術(shù)-電科教學大綱

《納米集成電路技術(shù)》本科課程教學大綱一、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課程學分2課程學時32理論學時32實踐學時開課學院機電學院適用專業(yè)與年級電子科學與技術(shù)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、清華大學出版社是否為馬工程教材先修課程大學物理2100001（3）、半導體器件物理2080257（3）、集成電路工藝原理2080078（3）課程簡介硅IC已進入深次微米（ULSI）時代，并正向納米時代邁進。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圖形的加工技術(shù)；為配合多層金屬互連降低RC延遲應用的低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、自對準技術(shù)、結(jié)構(gòu)改進的柵極制造技術(shù)；12英吋晶片制作；半導體納米器件。本課程以講授教學法為主，結(jié)合討論、問題教學法和自主學習查閱資料等教學方法，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)學生以后跨入先進半導體制造企業(yè)工作有很大的幫助。選課建議與學習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)的大學物理、半導體器件物理、集成電路工藝原理相關(guān)的基礎理論知識和電路分析能力。

二、課程目標與畢業(yè)要求（一）課程目標類型序號內(nèi)容知識目標1理解納米集成電路的基礎理論、ULSI制程流程以及新型半導體納米材料和器件結(jié)構(gòu)；分析納米工藝下超微細圖形轉(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、先進制程技術(shù)以及大尺寸晶圓制程；掌握集成電路先進技術(shù)未來發(fā)展趨勢。技能目標2能夠基于所學基礎理論結(jié)合工程領(lǐng)域設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，以及承擔解決本專業(yè)領(lǐng)域所及問題的能力。素養(yǎng)目標(含課程思政目標)3養(yǎng)成自主學習的習慣，具有終身學習的意識和創(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、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識解決工程領(lǐng)域復雜問題的能力。②能對具體設計對象進行抽象建模和分析，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，并認識到個人應承擔的責任。③能夠分析工程實踐中的社會、安全和法律并具備社會責任擔當。畢業(yè)要求12：終身學習：具備自主學習和終身學習意識，能不斷學習和適應發(fā)展②具備自我學習和完善能力，能夠通過學習解決工作中的問題。（三）畢業(yè)要求與課程目標的關(guān)系畢業(yè)要求指標點支撐度課程目標對指標點的貢獻度畢業(yè)要求1②H理解納米集成電路的基礎理論、ULSI制程流程以及新型半導體納米材料和器件結(jié)構(gòu)；分析納米工藝下超微細圖形轉(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、先進制程技術(shù)以及大尺寸晶圓制程；理解集成電路先進技術(shù)未來發(fā)展趨勢。100%畢業(yè)要求6③M能夠基于所學基礎理論結(jié)合工程領(lǐng)域設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)成自主學習的習慣，具有終身學習的意識和創(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)容與教學設計（一）各教學單元預期學習成果與教學內(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、應用和薄膜制備。教學難點：分析各類低K介質(zhì)的主要性能、應用和薄膜制備。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)在微電子制造中應用；分析納米電子器件制作和應用。能力要求：能夠分析納米電子器件制作和應用。教學難點：分析納米電子器件制作和應用。（二）教學單元對課程目標的支撐關(guān)系課程目標教學單元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）課程教學方法與學時分配教學單元教與學方式考核方式學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、課程思政教學設計1.課程內(nèi)容設計突出自主學習和終身學習意識和創(chuàng)新能力等內(nèi)容，通過引入相關(guān)領(lǐng)域的先進理論、成功案例和典型人物的故事引導學生思考科學發(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)學生的學習興趣和社會責任感。2.教學方法設計采用互動式教學方法，例如討論、翻轉(zhuǎn)課堂等，引導學生自主思考、交流討論，加深對科學發(fā)展觀和價值觀的理解和認識。利用現(xiàn)代化技術(shù)手段，如多媒體課件、在線教學平臺等，提供多樣化的學習資源和交流平臺，促進學生的自主學習和合作學習。3.學習活動設計安排實踐性學習活動，如參觀新材料、新技術(shù)、新設備展覽等，讓學生親身體驗在集成電路行業(yè)中的工作和服務，增強他們的社會責任感和服務意識；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，拓寬學生的視野，激發(fā)他們的責任感和使命感。4.評價體系設計設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，全面評價學生對正確人生觀和價值觀的理解和應用能力，以及在服務他人、企業(yè)和社會方面的表現(xiàn)。通過以上