強(qiáng) 天，姜巖峰

(江南大學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122)

微電子是一門(mén)實(shí)用性、綜合性很強(qiáng)的工程學(xué)科、優(yōu)勢(shì)學(xué)科，其中包括半導(dǎo)體器件物理、集成電路工藝、集成電路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測(cè)試等內(nèi)容，涉及了電磁學(xué)、固體物理學(xué)、材料科學(xué)、電子線路等多個(gè)領(lǐng)域的研究[1-2]。在微電子專(zhuān)業(yè)新工科建設(shè)背景下[3]，應(yīng)改革以往重理論、輕實(shí)踐的教學(xué)方式，將教育的中心轉(zhuǎn)移到提升學(xué)生的工程創(chuàng)新能力上，培養(yǎng)出創(chuàng)新型、多元化、高素質(zhì)的卓越工程人才[4]。

1 集成無(wú)源工藝發(fā)展現(xiàn)狀

集成無(wú)源工藝是微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中不可或缺的內(nèi)容，集成無(wú)源器件的設(shè)計(jì)以射頻集成電路中常用的濾波器、耦合器、功率分配器、共用器、天線等器件為主。這種工藝通過(guò)制作各種電阻、電容、電感元件以及低電感接地板和連接無(wú)源元件的傳輸線走線來(lái)完成電路設(shè)計(jì)。作為連接宏觀無(wú)源器件設(shè)計(jì)仿真與微觀微納米加工工藝的橋梁，集成無(wú)源工藝在合適的載體襯底材料中的制造工藝能滿(mǎn)足所要求的元件性能和精度指標(biāo)，不復(fù)雜，需要的掩模數(shù)較少(一般為 5～9張)。

對(duì)于集成無(wú)源加工技術(shù)中涉及的基本微納米加工工藝學(xué)習(xí)，如曝光、顯影、鍍膜、擴(kuò)散、刻蝕等，有助于學(xué)生理解微電子學(xué)科后續(xù)的理論和專(zhuān)業(yè)課程。但當(dāng)前微電子專(zhuān)業(yè)課程中對(duì)于微納米加工工藝的教學(xué)內(nèi)容主要集中在半導(dǎo)體物理理論教學(xué)和器件性能參數(shù)的公式計(jì)算上，對(duì)于微納米加工工藝流程和仿真模型建立的教學(xué)內(nèi)容涉獵不足。

由于微納米加工工藝實(shí)踐機(jī)會(huì)少，而且課本中的學(xué)習(xí)內(nèi)容和當(dāng)前微電子發(fā)展所亟待解決的科學(xué)問(wèn)題以及所面臨的困境不能產(chǎn)生相應(yīng)聯(lián)系，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性會(huì)降低。本研究嘗試在集成無(wú)源工藝的講授中適時(shí)融入可視化、動(dòng)態(tài)化的工藝流程、微納米電鏡圖片、3D建模仿真模型，讓學(xué)生看得見(jiàn)加工工藝流程，學(xué)得懂基本微納米工藝，用得會(huì)3D建模仿真軟件，以期為微電子專(zhuān)業(yè)課程中涉及微納米加工工藝的工程教學(xué)提供可行的參考方案。

2 微電子專(zhuān)業(yè)工程教育面臨的問(wèn)題

2.1 平臺(tái)及師資力量存在差異性

高校平臺(tái)資源匹配不均，教師資源存在差異性，對(duì)課程的理解程度及講解深度參差不齊，使得學(xué)生的接受程度也不盡不同，有的學(xué)生理解較為深刻，有的學(xué)生理解較為淺顯。

2.2 基礎(chǔ)課程內(nèi)容比較抽象，學(xué)生理解困難

半導(dǎo)體物理、固體物理等課程是微電子專(zhuān)業(yè)方向的基礎(chǔ)和重中之重，但課程內(nèi)容抽象，理解難度大，學(xué)生抽象思維能力不足，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該課程的興趣降低，考試成績(jī)不理想。

2.3 傳統(tǒng)教學(xué)呆板化

傳統(tǒng)教學(xué)方式對(duì)于微電子學(xué)科來(lái)說(shuō)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)代要求，而且該學(xué)科的操作性和實(shí)踐性強(qiáng)。日益發(fā)展的科研水平與教學(xué)模式對(duì)可視化和動(dòng)態(tài)化的要求逐漸提升，需要對(duì)教育方式進(jìn)行改革創(chuàng)新。

2.4 人文素質(zhì)教育缺失

傳統(tǒng)理工科教學(xué)模式往往重理工輕人文，忽視了人文素養(yǎng)在理工科學(xué)習(xí)及應(yīng)用中所占的比重及產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。長(zhǎng)此以往，導(dǎo)致理工科學(xué)生只專(zhuān)注搞科研，忽視了產(chǎn)學(xué)研的鏈條式發(fā)展，學(xué)生走上工作崗位后無(wú)法很好地融入團(tuán)隊(duì)建設(shè)與協(xié)作。

2.5 傳統(tǒng)教學(xué)模式對(duì)設(shè)備操作的依賴(lài)性不利于成本控制

若高校平臺(tái)資源或師資資源分配不足，大量實(shí)驗(yàn)將會(huì)被擱置，只能陷入被動(dòng)式教學(xué)，學(xué)生接受程度低，興趣減弱。傳統(tǒng)教學(xué)模式中對(duì)設(shè)備操作的依賴(lài)性不利于成本控制，受制約因素影響較大。

3 集成無(wú)源工藝可視化和動(dòng)態(tài)化在微電子專(zhuān)業(yè)工程教學(xué)中的應(yīng)用

為突出微電子專(zhuān)業(yè)中微納米加工工藝的重點(diǎn)，即有源器件加工工藝、無(wú)源器件加工工藝、傳感器器件加工工藝，搭建了模擬仿真教學(xué)平臺(tái)，讓學(xué)生能夠高效接受并理解課程教學(xué)內(nèi)容。以集成無(wú)源加工工藝為例，將其可視化和動(dòng)態(tài)化應(yīng)用到微電子專(zhuān)業(yè)工程教學(xué)中，并結(jié)合微納米電鏡圖片對(duì)工藝流程和關(guān)鍵工藝進(jìn)行詳盡展示，然后通過(guò)軟件3D建模仿真對(duì)加工工藝流程進(jìn)行模擬和結(jié)果驗(yàn)證，以完成對(duì)集成無(wú)源器件的設(shè)計(jì)。

3.1 讓學(xué)生看得見(jiàn)

利用軟件將集成無(wú)源加工工藝的流程進(jìn)行動(dòng)畫(huà)展示，逐步講解流程，降低工藝流程的抽象化程度，以便學(xué)生理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也能降低設(shè)備成本。工藝中涉及曝光、顯影、鍍膜、擴(kuò)散、刻蝕等基礎(chǔ)微納米加工步驟，清晰明了，讓學(xué)生看得見(jiàn)。

3.2 讓學(xué)生學(xué)得懂

對(duì)集成無(wú)源工藝中的關(guān)鍵加工工藝進(jìn)行微納米電鏡圖片剖析，將微觀世界的加工工藝進(jìn)行宏觀展示，給學(xué)生以直觀的印象，便于學(xué)生理解該課程的重難點(diǎn)，讓學(xué)生學(xué)得懂。

3.3 讓學(xué)生用得會(huì)

3D建模仿真軟件是學(xué)習(xí)微納米加工工藝的有效工具。集成無(wú)源加工工藝可以通過(guò)HFSS、ADS、CST等多種3D建模仿真軟件進(jìn)行輔助學(xué)習(xí)和理解。建模過(guò)程等同于加工過(guò)程，對(duì)于集成無(wú)源器件的精確建模需要理解其加工工藝。軟件仿真結(jié)果的優(yōu)異性能夠反映出學(xué)生對(duì)加工流程的理解程度，在此過(guò)程中可提升動(dòng)手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，讓學(xué)生有章可循，有據(jù)可查。