“微电子装备设计与制造”实验教学大纲
Design and manufacturing of Microelectronics equipments
课程中文名称：微电子装备设计与制造
课程英文名称：Design and manufacturing of Microelectronics equipments
课程编码：MACH4263
实验学时：32
学分：1
适用专业：机械工程及自动化专业
先修课程：先修理论力学，材料力学，大学物理，误差分析与处理，现代设计方法、机械原理、机械制造工艺、电子技术基础，应有半导体方面的基础知识。
开课学院：机械工程学院
开课学期：8
教材及实验指导书：
《微电子装备设计与制造实验指导书》，自编
一、实验课程简介
实验内容主要针对微电子装备的构成和工艺过程展开的，通过具体实验，了解典型的微电子装备的结构及工作原理，加深关键设备和关键工艺的理解，并对实验结果进行评价。通过本实验，使得学生在以后的实际工作中能合理解决有关微电子装备方面的关键技术问题。
二、实验课性质、目的和任务
性质：本实验课是将《微电子装备设计与制造》的基本理论运用于实际的课程，是机械工程及自动化专业的一门主要专业课。
目的：通过本实验课的学习，着重于基础理论和应用知识的教学，培养学生分析问题和解决问题的能力，使得学生在以后的实际工作中能合理解决有关微电子装备方面的关键技术问题，培养我国在微电子装备设计与制造方面的高级人才为目的。
任务：
① 了解光刻机的构成，掌握光刻胶涂敷及图型复型曝光、显影等工艺。
② 了解刻蚀机的构成，掌握湿法刻蚀和干法刻蚀工艺。
③ 了解制膜装备的构成，掌握真空镀膜与溅射工艺
④ 了解测试仪器的构成，掌握SEM测试和白光干涉仪测试芯片形貌
⑤ 了解封装设备的构成，掌握探针台测试芯片的电学特性及芯片的静电键合工艺和金丝球焊工艺等
三、实验课教学基本要求
1．在教学中适当的介绍一些物理实验史料，对学生进行辩证唯物主义世界观和方法论的教育，使学生了解科学实验的重要性，明确物理实验课程的地位、作用和任务。
2．要求学生实验前先预习实验指导书，经实验指导教师讲解实验原理后，学生自理实验方案，经实验指导教师确认后，学生独立完成实验项目。
3．要求学生掌握微电子基本加工工艺，包括光刻工艺、湿法和干法刻蚀工艺、镀膜与溅射工艺等；掌握基本的测试方法和原理，包括SEM测试、白光干涉仪测试、探针台测试等；掌握基本的封装工艺，包括静电键合工艺和金丝球焊工艺等。
4. 要求学生掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的初步能力。
5．在实验过程中，要重视对物理现象的观察和分析，引导学生运用理论去指导实践，解决实验中出现的问题。
四、实验教学的内容与要求（仿宋加粗小4号）
1．实验项目名称：认知微电子加工的整个流程工艺及装备
实验目的：现场参观了解微电子加工的整个工艺流程及对应的关键工艺装备及其关键功能功能部件。
教学基本要求：要求给学生详细讲解微电子加工的整个工艺流程，对关键工艺装备的基本工作原理进行讲解(含半导体生产企业工艺、设备维护工程师的讲解)。
实验内容提要：现场参观了解微电子加工的整个工艺流程及关键工艺装备，掌握装备的基本工作原理
实验类型：参观演示
必做或选做：必做
使用的主要仪器：整个微电子工艺的关键工艺装备
1．实验项目名称：光刻技术
实验目的：掌握光刻机基本工作原理，了解光刻机的主要关键功能部件，了解光刻机工艺参数设置及基本操作。
教学基本要求：要求给学生详细讲解光刻机基本操作规程，对光刻机的基本原理进行讲解。
实验内容提要：首先使用清洗机对晶圆进行清洗，进行涂胶工艺，设定曝光剂量及时间，对实验得到的结果进行显微观察及评价等。
实验类型：演示或动手训练
必做或选做：选做
使用的主要仪器：曝光机、涂胶机、SEM，超声波清洗机等
2．实验项目名称：干法刻蚀技术
实验目的：掌握等离子刻蚀机基本工作原理，了解等离子刻蚀机的主要关键功能部件，了解等离子刻蚀过程的工艺参数设置及刻蚀机的基本操作。
教学基本要求：要求给学生详细讲解等离子刻蚀机基本操作规程，对等离子刻蚀机的基本原理进行讲解。
实验内容提要：首先进行刻蚀样品准备，刻蚀气体准备，设定刻蚀工艺参数，对实验得到的结果进行显微观察及评价等。
实验类型：演示或动手训练
必做或选做：选做
使用的主要仪器：等离子刻蚀机、SEM等
3．实验项目名称：湿法刻蚀技术
实验目的：掌握湿法刻蚀基本工作原理，了解湿法刻蚀过程的工艺参数设置及基本操作。
教学基本要求：要求给学生详细讲解湿法刻蚀基本操作规程，对湿法刻蚀的基本原理进行讲解。
实验内容提要：首先进行刻蚀样品准备，刻蚀溶液配备，设定刻蚀工艺参数，对实验得到的结果进行显微观察及评价等。
实验类型：演示或动手训练
必做或选做：选做
使用的主要仪器：湿法刻蚀槽、SEM等
4．实验项目名称：真空制膜技术
实验目的：掌握真空镀膜机的基本工作原理，了解真空镀膜基本工艺、镀膜过程工艺参数设置及基本操作。
教学基本要求：要求给学生详细讲解真空镀膜基本操作规程，对真空镀膜的基本原理进行讲解。
实验内容提要：首先进行镀膜样品准备，样品清洗，设定镀膜工艺参数，对实验得到的结果进行显微观察及评价等。
实验类型：演示或动手训练
必做或选做：选做
使用的主要仪器：真空镀膜机、SEM等
5．实验项目名称：磁控溅射制膜技术
实验目的：掌握磁控溅射镀膜机的基本工作原理，了解磁控溅射镀膜基本工艺、镀膜过程工艺参数设置及基本操作。
教学基本要求：要求给学生详细讲解磁控溅射镀膜基本操作规程，对磁控溅射镀膜的基本原理进行讲解。
实验内容提要：首先进行镀膜样品准备，样品清洗，设定磁控溅射镀膜工艺参数，对实验得到的结果进行显微观察及评价等。
实验类型：演示或动手训练
必做或选做：选做
使用的主要仪器：磁控溅射镀膜机、SEM等
6．实验项目名称：SEM测试试芯片形貌
实验目的：掌握SEM的测试原理，了解SEM的主要构成，了解SEM设置参数等对测试结果的影响。
教学基本要求：要求给学生详细讲解SEM、清洗机的基本操作规程，对SEM的基本原理进行讲解。
实验内容提要：首先使用清洗机对被测芯片等器件进行清洗，然后设置SEM的实验参数，如放大倍数、电压大小等，对实验得到的结果进行评价等。
实验类型：演示或动手训练
必做或选做：选做
使用的主要仪器：SEM，超声波清洗机等
7．实验项目名称：白光干涉仪测试芯片形貌
实验目的：掌握白光干涉仪的测试原理，了解白光干涉仪的主要构成，了解白光干涉仪设置参数等对测试结果的影响。
教学基本要求：要求给学生详细讲解白光干涉仪、清洗机的基本操作规程，对白光干涉仪的基本原理进行讲解。
实验内容提要：首先使用清洗机对被测芯片等器件进行清洗，然后设置白光干涉仪的实验参数，如放大倍数、电压大小等，对实验得到的结果进行评价等。
实验类型：演示或动手训练
必做或选做：选做
使用的主要仪器：白光干涉仪，超声波清洗机等
8．实验项目名称：探针台测试芯片的电学特性
实验目的：掌握探针台的测试原理，了解探针台的主要构成，了解探针台设置参数等对测试结果的影响。
教学基本要求：要求给学生详细讲解探针台、清洗机的基本操作规程，对探针台的基本原理进行讲解。
实验内容提要：首先使用清洗机对被测芯片等器件进行清洗，然后设置探针台的实验参数，如加载大小等，对实验得到的结果进行评价等。
实验类型：演示或动手训练
必做或选做：选做
使用的主要仪器：探针台，超声波清洗机，示波器，数字万用表，半导体性能测试分析仪等
9．实验项目名称：静电键合装备与工艺实现
实验目的：掌握静电键合工艺的原理，了解键合装备的主要构成，了解键合工艺参数对键合质量的影响。
教学基本要求：要求给学生详细讲解静电键合仪、清洗机的基本操作规程，对静电键合的基本原理进行讲解。
实验内容提要：首先使用清洗机对键合部件（如硅片和硼硅玻璃片）进行清洗，然后设置静电键合仪的实验参数，如电压大小、键合时间、载荷大小等，键合后对实验得到的结果进行评价，或进一步进行剥离强度的测试等。
实验类型：演示或动手训练
必做或选做：选做
使用的主要仪器：静电键合仪，超声波清洗机
10．实验项目名称：金丝球焊装备与工艺实现
实验目的：掌握金丝球焊工艺的原理，了解引线压焊装备的主要构成，了解金丝球焊工艺参数对引线质量的影响。
教学基本要求：要求给学生详细讲解金丝球焊仪、清洗机的基本操作规程，对金丝球焊的基本原理进行讲解。
实验内容提要：首先使用清洗机对引线压焊元件（如硅芯片）进行清洗，然后设置金丝球焊仪的实验参数，如温度、载荷大小等，压焊后对实验得到的结果进行评价，或进一步进行拉力强度的测试等。
实验类型：演示或动手训练
必做或选做：选做
使用的主要仪器：金丝球焊仪，超声波清洗机
五、实验成绩的考核与评定办法
以实验报告和学生实际操作能力为主，参考提问和出勤情况等，综合评定给出成绩。
附：教学实验基本信息汇总表
大纲制定者：赵立波 刘红忠
大纲校对者：刘红忠
大纲审定者：段玉岗
大纲批准者：訾艳阳
6、实验类型是指演示性、验证性、综合性、设计性、创新性（教育部本科教学评估要求，开出综合性、设计性实验的课程占有实验课程总数的比例应为：A级标准：≥80%；C级标准：50%--60%。）。
