《微電子器件》是電子資訊與工程技術專業的重要基礎課程。其課程內容涉及微電子器件的實際結構、刻蝕技術、鍍膜技術、封裝技術以及過程檢測技術等。本課程具有內容豐富、實踐性和應用性強等特點，學生普遍感覺學習難度大。針對微電子工藝基礎課程教學的自身特點和多年的MEMS器件加工經驗，本文從蘇州科技學院的實際情況出發，以中科院蘇州奈米所加工平臺為教學實習基地，建立了理論授課、微納加工工藝培訓、參與微專案研究以及完善有效的實驗考核方案相結合的特色教學方式。教學研究表明，通過改革可以激發學生的學習興趣和培養學生的實踐創新能力和科學研究能力，提高了教學效果。
一、引言
微電子器件課程是一門以實踐教學為主，以半導體基本理論和器件工藝知識為嚮導，以培養學生的實踐創新能力和科學研究能力為目標的課程，是電子工程專業的重要內容[1]。它以微小型電子器件和各種感測器的設計、製作和測試為載體，培養學生的實踐工程能力，使學生獲得微納器件製備工藝的基礎知識，瞭解微納器件的生產過程，並初步具備開發新型微奈米半導體器件的能力[2]。隨著微奈米加工和檢測技術的不斷進步，新材料、新器件層出不窮。然而，由於微納電子器件和感測器的製造和加工裝置價格昂貴，國內擁有供科研和教學用的實驗平臺極其有限[3]。對於絕大多數的高校而言，傳統的教學內容和教學模式與新形勢下以培養學生的創新能力和工程實踐能力為目標的教學要求之間的矛盾日益突出。本文以蘇州科技學院的實際情況出發，發揮地域優勢，通過跟中科院蘇州奈米所的實踐教學合作，探索出了一條具有開發微電子新產品、新技術和新工藝的應用型人才培養模式。
本文以電子科學與技術專業核心課程“微電子器件”教學實踐為研究物件，針對本校電子工藝教學中存在的問題就該教學內容、教學方法和考核方式進行了探討。
二、本校微電子器件教學中存在的問題
微電子技術的發展日新月異，對微電子人才的要求不斷提升，2013蘇州科技學院院電子資訊工程專業被遴選為江蘇省“十二五”高等學校重點專業和江蘇省卓越工程師培養計劃試點專業，自立項以來，學院始終堅持以“重點專業建設”為主線，堅持以創新理念思路為先導，以推進學生優質就業為導向，以提高人才培養質量為目標，加強專業建設。在各個方面有了極大的進步，形成了鮮明的特色，但在實踐中仍存在一些問題，主要有如下幾方面：
1.教學內容陳舊。授課內容依然侷限於半導體基礎知識、基本理論、基本方程、PN接面、二極體、雙極性電晶體與絕緣柵場效應電晶體的基本工作原理，以及二極體和三極體的小訊號模型等，而對於真正的微電子工藝介紹則僅限於概念性的介紹，授課內容理論性太強、知識點過於抽象。隨著MEMS加工技術的快速發展，超大規模積體電路、新型太陽能電池、陀螺儀、加速度計等新產品發展迅猛，傳統的焊接訓練、組裝收音機、萬用表等簡單的電子產品越來越跟不上電子元器件和電子工業的飛速發展。以授課為主的傳統教學模式已無法充分調動學生的學習興趣和積極性，更無法鍛鍊學生的創新能力和實踐能力，微電子器件教學應以生為本，以授為輔，向以培養學生的綜合應用能力和創新實踐能力的綜合訓練模式過渡。
2.經費的不足，實驗裝置缺乏。由於微納器件加工和製造裝置價格昂貴，實驗環境要求苛刻，加之經費嚴重短缺，教學裝置和實驗儀器得不到及時的補充和更新，微電子器件教學只能停留在理論教學階段，而對於電子工藝教學只能藉助企業和科研院所進行短期參觀和實習教學，學生沒有機會親自動手，無法深入理解所學的理論知識，嚴重影響教育和教學質量。
3.考核方式單一。單一的以卷面考試為核心，不能充分體現學生的實踐能力、創新意識和綜合素質。因此，本課程對學生的考核，以強調理論與實踐的有機結合，校內與校外的結合。其中理論考試佔學生總成績的40%，實踐考核佔60%，理論考試由本校組織，實踐考試由中科院蘇州奈米所組織。真正做到有理論、有實踐，最終考核以實踐為主，組成雙方參加的教學團隊完成教授內容。
三、以生為本的高校微電子器件教學研究
1.優化教學內容。教學內容的設計是決定教學效果和課程建設優劣的先決條件，它決定了培養目標的實現與否。將傳統的重理論、輕實踐的教學內容和要求調整為重實踐和輕理論。將微電子器件工藝課程內容分為理論教學(弱化)和實踐教學(強化)兩個模組進行施教：(1)瞭解微電子器件的基本原理，主要包括：半導體器件基礎知識、能帶理論、PN接面以及MOS管的工作原理等內容。這部分內容介紹了積體電路製造的基礎知識，闡述了積體電路製造工藝的物理基礎和基本原理，鋪平了學生探索之路，為實踐工作奠定了理論基礎。(2)掌握先進的微納加工技術，主要包括：矽片的加工、摻雜技術、刻蝕技術、鍍膜技術以及封裝技術。這部分內容屬於重點學習和掌握的內容。其中，摻雜技術包括離子注入技術和擴散技術，刻蝕技術包括光刻、幹法刻蝕和溼法刻蝕技術，鍍膜技術包括氧化、物理氣相沉積、化學氣相沉積、原子層沉積以及電鍍技術，封裝技術包括引線焊接技術、倒裝焊技術以及TSV技術。而對於各章的單項工藝，如介紹光刻工藝工藝時，應強調光刻工藝的原理、光刻的步驟(八步)、光刻膠的型別(正向光刻膠和負向光刻膠)及特性、光刻的方式(接觸式、接近式等)及各種方式的優缺點、影響光刻解析度和對比度的因素等內容。這部分內容幾乎涉及到半導體光電器件製備的所有流程，是培養學生實踐能力和綜合素質的重要環節。
2.多媒體輔助教學方式。運用多媒體技術輔助教學能使學生看到圖文並茂、視聽一體的互動式整合資訊。筆者從教學實踐出發，從多年的器件加工工作中積累了大量的視訊資料和各種現場加工圖片，在講述工藝製備過程時，除了用實際生產過程中採集到的多幅影象外，還通過動畫詳細介紹了裝置的內部結構、工作原理以及展示工藝裝置的外形，同時利用EntaurusTCAD軟體模擬工藝裝置的工作過程及工作原理。如圖1為甩膠工藝示意圖;圖2為課件中採用的光刻機工作原理。所用的圖片均使CorelDRAW軟體手工製作。一些較複雜的工藝採用視訊錄影的方式來展示，如圖3所示為筆者在實驗過程中錄製的噴膠工藝視訊錄影，通過視訊展現主要操作步驟和裝置的關鍵結構。
3.強化參觀-理論-實踐相結合的教學模式。教師帶領學生參觀校外實習基地。中科院蘇州奈米所的`加工平臺擁有電子束曝光機、透射電子顯微鏡、光刻機、倒裝焊機等重大儀器裝置，為各研究部專案的實施提供工藝條件和測試服務。同時也是一個公共的服務平臺，具有廣泛的服務物件，包括其他研究院所、全國各地大學和企業。參觀這樣的科研機構，能使同學全面瞭解本行業國內外發展的概況及先進的裝置和工藝水平。在操作人員、技術人員和管理人員的講解和交流中，學到更多的實踐知識。
在實際操作教學環節上，對學生進行微電子器件加工綜合培訓，主要內容有：(1)理論學習：學習奈米加工平臺的管理規定、行為規範以及安全知識等;(2)參觀學習：通過學習奈米加工平臺超淨間知識講解，實地參觀介紹超淨間的佈局、環境，裝置儀器的工作原理等;(3)實踐考核：將學生劃分為小組，每組不超過8人，參與研究所提供的微專案研究，每個微專案都包括一些基本的器件製備工藝，從矽片的清洗、光刻、刻蝕、鍍膜、裂片到最後的封裝測試。最終通過實驗和理論相結合的形式對學生進行考核和測評。
通過微專案的實施，大大提高了學生的實踐能力和創新能力[4]。使同學們感悟到，在微電子器件生產過程中，任何一個條件、一個引數甚至一個小小的失誤都有可能導致流片過程的失敗，從而使同學們樹立正確、嚴謹的科學態度。通過參觀學習與講解指導相結合，動手實踐與課堂學習相結合，學習到更多的寶貴經驗和實踐知識，極大地調動了學生的積極性，激發了學生的創作激情[5]。
4.完善考核辦法。完善有效的考核方案，精減理論內容考核，把動手能力和綜合分析問題的能力及創新能力作為主要考核內容。強調理論(40%)與實踐(60%)的有機結合，校內與校外的結合，組成雙方參加的教學團隊完成考核內容，此種方法促進了學生對實踐技能培養的重視和學習質量的提高。
結束語：
針對本校電子與資訊工程學院微電子器件工藝課程的特點和教學中存在的問題，利用多媒體教學手段和中科院蘇州奈米所加工平臺為教學實習基地，建立了由教學內容的優化、教學方式的改革、參觀微納加工生產線及參與微專案實施相結合的特色教學方式，達到質量良好的整體教學效果。這種微電子器件教學模式的建立，有助於提高學生的工程素質、實踐能力和創新意識。