微电子本科生校内生产实习的探索与实践
王 蔚 刘晓为 航天学院微电子系
摘 要：针对哈尔滨工业大学在微电子专业实验室为本科生开设生产实习遇到的问题进行了探讨。认为在校内专业实验室为本科生开设生产实习是可行的，有助于学生实践能力的培养，综合素质的提高。结合认识实习能够实现让学生对实际大工业化生产方式、过程等有所了解的实习目的。
关键词：生产实习 微电子实验室
一、引言
生产实习是工科院校为本科生开设的实践教学必修课程，是对工科学生培养的一个重要环节[1,2]。目的是通过生产实习使学生了解现代化工业生产的方式、过程，及专业常用设备、检测仪器等，以提高学生的实践能力和综合素质。通常高等院校各专业直接与相关的大型生产企业联系，把学生派到企业先进的生产线实习。微电子专业相关的集成电路或晶体管生产企业对环境要求高，必须在“超净”环境才能生产。尤其是体现微电子核心技术的平面工艺线，对环境要求更高，光刻等工艺必须在无尘（微粒）状态下生产。“超净”是指环境空气中的微粒、有害空气、细菌等污染物被排除，其温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布等被控制在某一需求范围内，生产现场人员的出/入，增/减，都会对环境带来影响。因此，微电子平面工艺线通常不允许大量学生到现场实习。各学校微电子专业的本科生的生产实习多数是到相关企业非平面工艺线走马观花看看，或在自己专业实验室用几个实验代替[3]，没有机会到微电子平面工艺线自己动手操作，掌握芯片工艺技术，实现真正意义上的生产实习。
 哈尔滨工业大学微电子科学与技术系在自己的专业实验室建立了一条微电子平面工艺线，多年来一直用于为本科生开设生产实习。为此，结合哈工大微电子生产实习的情况，对在校内专业实验室开设生产实习的几点问题进行深入探讨。
二、对学生实践能力的培养
哈工大微电子实验室有一条微电子平面工艺线，从恢复高考后的上世纪八十年代初开始，就一直在这条生产线上为本科生开设4周的生产实习。实习内容是要求学生自己动手，从最初的硅片经微电子平面工艺制作出双极型晶体管管芯，再对管芯进行测试，选出合格的管芯进行后工序的封装，直至做出晶体管。如图1所示。
晶体管制作的工艺流程为：
硅片清洗 → 一次氧化 → 测氧化层厚度→ 光刻基区 → 硼扩散掺杂 → 测pn结深、方块电阻 → 光刻发射区 → 磷扩散掺杂→ 测β值→ 光刻引线孔 → 真空镀铝 → 反刻铝 → 合金化 → 中测 → 划片 → 上架烧结 → 压焊 → 封帽 → 成品测试。
在整个的实习过程中，各工序工艺条件的摸索、参数的确定及测试等，都是在教师指导下由学生完成。指导教师对生产中出现的各种工艺现象组织学生进行分析、讨论，及时回答学生提出的问题。并要求学生效仿企业生产线操作者填写各工序生产流程卡，记录生产过程中出现的问题及解决方法，记录各生产环节的责任者，监控产品质量。
从生产实习内容看，学生在教师指导下自己动手完成微电子产品生产的全过程操作，有助于学生动手能力的培养，有助于提高学生对实际问题的分析能力和解决能力。因此，相对于带学生到企业生产线实习，学生走马观花的看看、或只在一、两个工序实际操作来说，在校内专业实验开设生产实习，更有助于学生实践能力的培养。
 三、平面工艺线的建立与完善
建立一条实际的微电子平面工艺线，投资在亿元以上。近年来，随着微电子业在国民经济中日益占据重要地位，由国家投重资在一流大学如清华大学、复旦大学等建立起科研为主的微电子平面工艺线，本科生也可在线上参观、实习。而其它院校无此条件。但也开始重视微电子专业实践教学基地的建设。如合肥工业大学2000年起，投资超过300万元，建立起微电子专业实验室[4]。
哈工大微电子实验室的平面工艺线最初是在上世纪七十年代建立的，主要设备、仪器有的是国内企业淘汰后调拨到学校的；有的是为科研购置的。目前，大型基础设备如水处理系统、高温扩散炉、真空蒸镀机、光刻机等，都是国内七、八十年代生产的。随着最初设备、仪器的老化、报废，及扩招带来的学生人数猛增，工艺线逐渐难以支撑本科生的生产实习。为保证本科生生产实习的顺利进行，实验室及时对老旧设备进行维护、修理。系里还专门组织教师带领学生自制了部分工艺线的必需设备，对已报废的高温扩散炉等进行了改造、完善。并在学校教学经费资助下，更新了一些小型设备、测试仪器，如超生清洗机、晶体管特性图示仪等。科研经费购置的划片机等大型设备在生产实习期间也向学生开放。这些措施确保了生产线的长期持续正常工作。图2是自制储能式晶体管封帽机的照片。
微电子专业在校内开设生产实习，其工艺线的建立是关键。像哈工大微电子系这种多渠道共建方式是一种可行的方法。一些无条件开展生产实习的院校，也可组织学生到有条件的学校进行生产实习，如大庆石油学院就多次组织学生来哈工大微电子实验室进行生产实习。
四、实习内容的合理安排
哈工大微电子本科生在校内专业实验室进行生产实习，由于受到教学经费、办学成本的限制，工艺线的大型设备不可能向大企业生产线一样经常更新换代。设备较陈旧、落后，故障率高，学生对先进的生产设备等缺乏了解。而且学生未置身于企业生产线，对现代化生产方式、过程也缺乏感性认识。为此，系里调整了生产实习的内容，学生到平面工艺线实习前的1周，先进行设认识实习。制作了认识实习多媒体课件。课件包括先进微电子生产线的生产过程，大型设备、仪器介绍，及企业生产中工艺参数确定方法等。
认识实习的主要内容：学习认识实习多媒体课件；参观微电子生产企业—哈尔滨晶体管厂，和研究机构—信息产业部第49所；开设专题讲座：介绍微电子业发展动态、基本生产技术等。认识实习环节的增设成为学生对现代化大工业生产方式、过程了解的一个窗口，使学生感受到微电子业实际生产的现状，对常用的大型设备、仪器有所了解。另外，在生产实习过程中，要求学生填写各工序生产流程卡等措施，也是一种加强学生了解现代化大工业生产方式、过程的方法。
 通过合理安排生产实习内容，并在生产实习中将学生作为生产线操作者严格要求，在一定程度上使学生对实际大工业化生产方式、过程能够有所了解。
五、生产实习效果
从历年哈工大微电子专业学生在实习总结中对生产实习的评价看，普遍认为“在生产实习中，自己动手制作出晶体管，了解了微电子产品的整个生产过程，学到了书本上学不到的东西，提高了对实际问题的分析与解决能力，对微电子业也有所了解，这一实习很有意义”。图3是0421201班部分学生与指导教师在高温氧化炉前的合影。
近年来，本科毕业生在就业找工作时，生产实习获得的专业实践经验为他们提供了很大帮助。有多位同学反映“是生产实习对微电子芯片工艺、晶体管制造过程的了解使我从众多求职者中胜出。”
哈工大微电子专业实验室为本科生开设的生产实习，突出了工科院校工程实践教学环节在本科教学体系中的重要性，具有哈工大微电子专业办学特色。在本科教学水平评估工作中得到专家的一致好评。
六、结论
在有条件的高校，微电子本科生可在校内进行生产实习。哈工大微电子科学与技术系在专业实验室的微电子平面工艺线上为本科生开设的生产实习，效果优良，有助于学生实践能力的培养，提高了学生的综合素质。
参考文献
- 陈健.加强实习基地建设的重要性.北京工业职业技术学院学报.2006,Vol.5(1):102-103.
- 樊路嘉,陈德英.微电子专业生产实习课程的改革与实践.实验室研究与探索,2002,Vol.21(5):138-140.
- 孙一翎,张艳,沈为民.非重点院校微电子学专业实验室建设.电气电子教学学报,2007.10:99-100.
- 毛剑波,易茂祥,张天畅.微电子学专业实验室建设的探索与实践.实验室研究与探索2005,Vol.24(12):118-119,126.
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