黄玮 徐振邦

摘要：高职院校学生实践能力的培养是重中之重，针对微电子专业学生，本文讨论了工艺和器件仿真软件Silvcaco在教学和创新实践培养中的应用，通过软件的使用，使学生锻炼了自己的分析能力，加强了对专业知识的认知，提高了自身的实践能力。

关键词：Silvaco TCAD；实践能力；仿真应用

中图分类号：G641 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）24-0246-02

一、引言

高等职业教育的培养目标是造就适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高素质技术应用型人才。这就需要高度重视对于学生实践能力的培养，这也是在课程开发、人才培养方案制订过程中需要重点考虑的方面。[1]

微电子专业学生主要研究的是集成电路芯片的设计、制造和应用。由于集成电路芯片开发周期长，成本高，所以想要学生通过实际参与芯片开发的全过程是不太现实的。这种情况下，对于仿真软件的使用就非常重要，一方面通过仿真过程，可以使学生更直观地理解芯片开发中所涉及到的器件、工艺、设计等方面的相关知识，另一方面，在实际生产中，仿真软件也在企业中大量使用，有助于企业进行产品设计与开发，在教学中运用仿真软件也培养了学生的实际应用能力，使学生今后可以更快地适应工作岗位。

二、Silvaco TCAD软件简介

半导体仿真主要包括工艺仿真、器件仿真和电路仿真：工艺仿真可以实现离子注入、氧化、刻蚀、光刻等工艺过程的模拟，有助于设计新工艺流程，改善旧工艺流程；器件仿真可以实现电学特性仿真、性能参数的提取，可用于设计新型器件，改良传统器件结构；电路仿真可以对电路的时序、工作性能等进行仿真，用于验证电路设计。

Silvaco TCAD软件是由Silvaco公司出品的一款辅助设计工具，它主要包含了工艺仿真软件Athena和器件仿真软件Atlas，通过在软件中设定相应的工艺和器件参数，可以模拟实现器件或者电路制造的全流程，也可以对器件或者电路的性能进行仿真验证分析，提取相关参数。[2]

三、Silvaco TCAD软件在课程中的使用

随着知识经济社会的到来和高新技术的迅猛发展，社会的产业结构正在发生不断变化，一些新兴行业随之兴起并日益發展。经济、社会的发展和学生个人的成长，要求高职院校的毕业生不仅要具有较强的专业能力，同时还要具备较高的社会适应能力和可持续发展能力。在本校微电子专业人才培养中，专门安排了《集成电路工艺仿真》这一实训课程，学生集中学习和实训。主要任务是利用SILVACO TCAD软件对集成电路工艺制程进行仿真。根据前面学习的集成电路制造的工艺原理、方法及工艺中的主要参数等基本理论知识，设计二极管、NPN管和MOS管的工艺流程，并将其利用SILVACO软件进行仿真和优化。

四、Silvaco软件在创新项目中的运用

为了更好地锻炼学生的实践能力，培养学生自行分析解决问题的能力，特别组织学生积极思考，申报江苏省大学生创新课题。学生选择利用Silvaco软件对MOS器件的结构进行改进设计。

在项目实现过程中，小组成员分工合作，通过调研学习了解各种不同器件结构的特点，从中选择一种来进行研究。研究过程中，小组成员在老师的指导下充分利用Silvaco软件，首先对传统的体硅MOS器件结构进行仿真，得到器件的伏安特性等，然后通过软件模拟SOI器件结构，将其器件性能与体硅MOS器件的性能进行对比，在比较分析的基础上，通过对于工艺和结构参数的调整，来获得更优化的器件结构。小组成员还在查阅资料的基础上，加入了高K栅介质材料，并经过仿真，得到优化的器件结构。

学生在项目完成过程中，分工协作，明确自己的职责，同时相互协商，在开发过程中，虽然想法也会有差别，可以明确向其他成员展示自己的看法，相互沟通交流的能力得到提升，最终经过完美的合作完成了任务。

通过这个综合性较强的项目设计，锻炼了学生分析处理数据的能力，锻炼了学生创新开发的思维，也锻炼了学生的合作能力。而且在项目开发研究过程中所获得的经验还可以用到今后的学习工作中。

教师在项目实践过程中，要注重指引学生去实践动手，而不是代替学生去做，引导学生如何来对问题进行分析，综合讨论，列出分析思路，再进一步运用软件去验证自己的思路想法。

五、结语

高职院校学生实践能力的培养是现在高职教育的核心关键。对于微电子专业的学生来说，昂贵的全自动化生产设备和生产成本，使学生实际参与生产过程的可能性微乎其微，而仿真软件Silvaco TCAD的使用可以有效帮助学生理解生产和设计过程，并能全面地模拟仿真，并对结果进行分析论证，这使得学生对于专业的理解不再只是浮于表面，而是更加深入内在本质，在应用软件的过程中，学生能够对于工艺条件、器件结构参数进行设定、调整，这也正是实际生产中需要完成的工作，对于学生今后适应工作岗位有很大的帮助。

参考文献：

[1]梁玉国.高职院校学生职业核心能力培养的思考与实践[J].中国高教研究，2013，（03）：94-97.

[2]徐振邦.半导体器件物理[M].北京：电子工业出版社，2017.

[3]丁金昌.实践导向的高职教育课程改革与创新[J].高等工程教育研究，2015，（01）：119-124.