半导体工艺检测实验教学改革与研究*(2)

二、半导体工艺检测实验的改革措施

针对实验教学中存在的主要问题，以关注实验教学效果，提高实验教学质量，培养高素质微电子人才为目标，深入分析问题根源，积极探索教学内容、教学模式、实验配套设施与师资建设的创新性改革方案，是为学校、为社会、为国家培养微电子创新实践人才的必经之路。

（一）更新实验内容，补充新知识、新技术

针对《半导体工艺检测》实验课中存在的内容守旧、前沿涉及不足的问题，我校“集成电路实验教学示范中心”对实验教材内容进行更新和替换，适当补充新知识、新技术，拓展实验内容。实验教中心以往的《半导体工艺检测》实验包括：椭偏法测薄膜厚度、干涉法测薄膜厚度、MOSFET CV特性测试、半导体材料四探针电阻率测试等。当前的半导体工艺检测在膜厚测量方面比较常用的是椭偏法，而干涉法作为一种比较经典的膜厚测量方法，在现有半导体产业和科研领域应用较少，为避免重复、突出重点，《半导体工艺检测》实验中保留椭偏法、去掉干涉法。在椭偏法实验过程中将干涉法作为薄膜厚度测量方法的拓展内容进行简要介绍即可。

增加新实验——GaN材料的荧光（PL）光谱分析。GaN基材料作为第三代半导体的典型代表，在光电照明领域有着广泛应用，是全球研究的前沿和热点。GaN蓝光LED实现了白光发射，被广泛应用于固态照明领域。因此有必要对GaN基LED的特性进行分析研究，增强学生对该领域的了解。该实验内容主要包括：（1）熟悉荧光光谱分析仪的使用方法和操作流程；（2）熟悉GaN基LED的基本结构，异质外延的基本概念。（3）掌握GaN和InN形成的三元合金InxGa(1-x)N的禁带宽度和晶格常数（a、c）与In组分的关系，会通过PL普的测量计算InxGa(1-x)N的In组分和晶格常数等参数。（4）比较样品荧光光谱峰位和强度，分析样品发光效率的优劣。

本实验课流程主要包括：课前预习检查；产业和科研背景介绍，机理介绍；实验目标，实验设备使用方法和注意事项；学生实验。通过GaN材料的PL普分析实验，让本科生更加深入的了解第三代半导体材料的特性及其应用，顺应时代发展，紧跟科技前沿。

（二）更新实验设备，优化教学环节

为解决实验设备老旧，设备操作方式与产业脱节的问题，响应教育部产学合作、协同育人的教育理念[2]，学校和学院投资经费大力支持实验中心建设工作，主动对接产业发展需求，对实验设备进行全面更新和部分替代。同时，“集成电路实验教学示范中心”与微电子相关产业沟通，与设备厂商合作，进行实验教学环节优化，以高精度通用仪表为核心，搭配专业实验设备的模块化实验方案，实现实践能力教育的产业链打通与覆盖。新的实验设备采用先进的技术，具备更加人性化的人机界面，其操作方式和现代化的产业设备更加吻合。实验设备更新和教学环节优化，使学生具有满足工程实际需要的实践能力，使得微电子专业实践能力培养水平大幅提高。

（三）实验教学模式改进，改善教学效果

1.改变教学细节，探索网络化教学新模式

实验课课堂教学的侧重点从照本宣书，机械介绍实验原理、设备操作方法和实验步骤，拓展到讲解实验及实验涉及的理论知识在工程实践中的应用范围，以及可以实现实验目的的其他方法。激发学生做实验的兴趣，启发学生思考理论知识在实验中的应用价值，使学生更加深入理解理论知识，学以致用，提高探索学习能力和综合应用能力。采用网络教学和线下教学深度融合的教学模式，实现《半导体工艺检测》实验课的教师和学生跨越时空限制的自由交流，实现从“课堂内”向“课堂外”延伸，从“教室内”向“教室外”拓展[10]。

增加提问环节：如在“椭偏法测膜厚”实验课上，设问：膜厚测量在半导体工业领域的重要性体现在哪里，常用的测量膜厚的方法有哪些，引导学生思考，调动学生积极性。实验课中增加提问互动环节后，老师能够清晰掌握该批学生的理论知识掌握程度，重点解决学生可能存在的问题，同时调动学生思考问题，提高实验课参与度。

拓展实验内容：如在“椭偏法测膜厚”实验中不只讲解本实验原理，还要拓展知识面，介绍其他常用的或经典的测试方法，如干涉法、比色法，以及科研中常用的透射电子显微镜（TEM）法等。简单介绍这些方法的测试原理以及优劣，让学生了解这些测试方法在工程应用和科学研究中的其他应用领域。

文章来源：《微电子学与计算机》 网址: http://www.wdzxyjsjzz.cn/qikandaodu/2020/1228/454.html