半导体材料-微电子电科课程教学大纲.docx

《半导体材料》本科课程教学大纲

一、课程基本信息

课程名称

半导体材料※

SemiconductorMaterials

课程代码

2080259

课程学分

2

课程学时

32

理论学时

32

实践学时

开课学院

机电学院

适用专业与年级

微电子专业大一、二

课程类别与性质

专业必修课

考核方式

考查

选用教材

杨树人编，《半导体材料》（第三版），科学出版社，2013

是否为

马工程教材

先修课程

半导体器件物理2080257（3）

课程简介

半导体材料是半导体科学发展的基础，在现代科学技术中占有极其重要的地位，它广泛应用于国民经济各个领域中，它的发展极大地推动了人类社会的进步和物质文化生活水平的提高。

半导体材料导电能力介于导体与绝缘体之间，是一类具有半导体性能，可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。半导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感，在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电导率。正是利用半导体材料的这些性质，才制造出功能多样的半导体器件。

本课程主要教授学生半导体晶体生长方面的基础理论知识，包括单晶材料的生长及薄膜外延生长原理、制备方法以及常用的锗、硅、化合物半导体材料的基本性质。通过学习，学生将掌握半导体材料的相关知识，为后续学习集成电路工艺及封装测试等专业课程打下坚实基础。

选课建议与学习要求

本课程属于电子信息类学科的基础类课程，适合微电子科学与工程/电子科学与技术专业已学过半导体器件物理的一、二年级本科学生选修

二、课程目标与毕业要求

（一）课程目标

类型

序号

内容

知识目标

1

熟悉半导体材料的发展及在集成电路工艺流程中的应用。

2

知道硅和锗及Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料的化学制备方法和晶体生长的原理；理解均匀成核的理论和过程；理解硅外延生长的工艺技术；掌握硅、锗晶体中的杂质和缺陷对材料性能的影响；掌握化合物半导体材料的制备和外延生长。

技能目标

3

能够使用现代信息技术工具对有关半导体材料的专业文献检索。

素养目标

(含课程思政目标)

4

树立正确的人生观和价值观与大国工匠精神，愿意在集成电路行业服务他人、服务企业、服务社会

（二）课程支撑的毕业要求

毕业要求2：问题分析：具备运用数学、自然科学和工程科学基本原理，通过文献研究分析各关键环节，并进行建模以获取有效结论的能力。

指标点2-1：运用数学、自然科学和工程科学原理，评估电路、设计、工艺等问题的关键环节和参数。

毕业要求5：使用现代工具：具备运用现代工程和信息技术工具解决工程领域复杂问题的能力，包括预测、模拟和理解工具的局限性。

指标点5-1：初步掌握专业现代工具的基本使用方法和知识。

毕业要求6：工程与社会：具备根据工程相关知识进行合理评估的能力，理解所用解决方案对社会、健康、安全、法律和文化的影响，并认识到个人应承担的责任。

指标点6-3：能够分析工程实践中的社会、安全和法律并具备社会责任担当。

（三）毕业要求与课程目标的关系

毕业要求

指标点

支撑度

课程目标

对指标点的贡献度

毕业要求2

1

M

熟悉半导体材料的发展及在集成电路工艺流程中的应用。

40%

知道硅和锗及Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料的化学制备方法和晶体生长的原理；理解均匀成核的理论和过程；理解硅外延生长的工艺技术；掌握硅、锗晶体中的杂质和缺陷对材料性能的影响；掌握化合物半导体材料的制备和外延生长。。

60%

毕业要求5

1

H

能够使用现代信息技术工具对有关半导体材料的专业文献检索。

100%

毕业要求6

3

H

树立正确的人生观和价值观与大国工匠精神、愿意在集成电路行业服务他人、服务企业、服务社会。

100%

三、课程内容与教学设计

（一）各教学单元预期学习成果与教学内容

单元1半导体材料概述（2学时）

知识点：（1）知道半导体材料的基本特性和分类；（2）知道半导体材料的发展、使用和研究历史。

能力要求：（1）具备调研半导体材料发展的相关知识的能力；（2）会分析半导体材料的基本特性与发展历史。

教学重点：半导体材料的基本特性及其应用。

单元2.硅和锗的化学制备（2学时）

知识点：（1）理解硅和锗的基本晶体结构和物理化学性质；（2）理解化学提纯制备高纯硅的三氯氢硅氢还原法和硅烷热分解法。

能力要求：（1）会分析硅和锗的基本晶体结构和物理化学性质；（2）会分析化学提纯制备高纯硅的三氯氢硅氢还原法和硅烷热分解法的优缺点。

教学重点：高纯硅的制备。

教学难点：三氯氢硅的提纯。

单元3区熔提纯（2学时）

知识点：（1）分析分凝现象与分凝系数；（2）理解区熔提纯的原理和技术。

能力要求：会利用分凝现象与分凝系数分析区熔提纯的原理。

教学重点：区熔提纯原理。

教学难点：多次区熔与极限分布。

单元4晶体生长（6学时）

知识点：（1）知道从熔体中生长单晶的