微电子技术在教学中的应用等离子体在微电子器件加工中的应用|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

等离子体在微电子器件加工中的应用

微电子技术的进步使得信息、通信和娱乐融为一体。采用等离子体技术实施原子级工艺制造，使微电子器件的小型化成为可能。等离子体技术于20世纪90年代进入微电子器件制造领域。下面就来探讨等离子体技术在核心加工工艺（如刻蚀、沉积以及惨杂）中的应用。

等离子体在微电子器件加工中的应用

20世纪70年代末、80年代初，等离子体技术成为集成电路制造工艺中的关键技术。目前，30%的制造工艺要用到等离子体。1999年，全球微电子行业共采购了价值176亿美元的等离子体设备，这些设备生产了价值2450亿美元的芯片。目前，等离子体处理技术以应用于DRAMS、SRAIMS、MODFETS、薄绝缘栅氧化层的生产以及新型光电材料，如硅锗合金、高温电子材料（金刚石或类金刚石碳薄膜）、碳化硅、立方氮化硼以及更多材料和元器件的加工制造。

等离子体处理在集成电路制造不同工序中的应用

生产半导体器件的最初原料为晶体硅或非晶体薄膜。等离子体化学气相沉积是生产a-Si：H的主要技术。等离子体化学气相沉积工艺借助等离子体介质生成离子成分，离子成分随后参与反应并在基底表面实现沉积。与传统化学气相沉积工艺相比，等离子体化学气相沉积工艺可在温度远低于前者的处理温度下生成离子成分，同时，通过离子轰击，可以对薄膜进行改性。等离子体化学气相沉积工艺中的前驱膜一般为经惰性气体稀释的SH4气体，反应产物则为氢化非晶体硅薄膜。

沉积工艺由一下四个步骤组成。

（1）电子和反应气体发生电子碰撞反应，生成离子和自由基；

（2）活性组分从等离子体传输到基底表面；

（3）活性组分通过吸附作用或物化反应沉积到基底表面；

（4）活性组分或反应产物成为沉积薄膜的组成部分。

在高密度等离子体化学气相沉积工艺中，沉积和刻蚀过程往往同时发生。该工艺中的三种主要机理为：等离子体离子辅助沉积、氩离子溅射以及溅射材料的再沉积。在高密度等离子体化学气相沉积（HDP CVD）工艺中，高密度等离子体源（如感应耦合等离子体（ICP）、电子回旋共振等离子体（ECR）或螺旋波等离子体（helicon））对包含硅烷、氧气和氩气的混合气体进行激发。通过将基底作为阴极，可将等离子体中的高能正离子吸引至晶体表面，随后氧与硅烷发生反应生成氧硅烷，在由氩离子溅射过程除去氧硅烷。

在半导体制造中通常采用两种印刷线路制版技术，这两种技术彼此具有互补性。其中一种技术是将电介质印刷到金属表面，另一种技术则是将金属镶嵌在介质板上。前者即为离子刻蚀（RIE）制版技术，其操作步骤如下：

（1）在晶片表面沉积一层厚度均匀的金属层；

（2）然后再表面均匀地涂一层光敏性聚合物——光刻胶；

（3）通过光学手段将电路图案透射至光刻表面，从而改变其溶解性；

（4）采用反应性刻蚀剂将易溶解部分去除，形成一层掩模层；

（5）将未被掩模层保护的金属刻蚀去除；

（6）通过等离子体去胶，将光刻胶剥除；

（7）沉积二氧化硅或氮化硅，钝化表面。

第二种制版技术，即镶嵌技术的灵感源自于历史悠久的首饰镶嵌工艺，或称大马士革工艺。这种技术需要先在平面电介质层上刻蚀出纵横分布的沟槽，然后采用金属沉积工艺将沟槽内填充金属，从而在一个平面上镶嵌入所需电路。在沉积一层绝缘层后，即可重复进行下一层金属薄膜的镶嵌。

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粤教版《信息系统与社会》《信息技术的影响》教学设计

《信息技术的影响》教学设计

一、教材分析

本节从三个方面揭示了信息技术带给人们的影响，分别是推动科技革新与进步、促进社会变革与发展和提升人们在信息社会的适应力与创建力。文中列举了当前最新的信息技术，贴近学生生活实际。文中设立了多个模块，通过《交流》模块获取交流最新技术应用，通过《调查》了解信息技术在各行行业的应用情况，通过《体验》在线咨询如何定制符合个人需求的商品，通过《讨论》了解信息技术的消极一面，通过《实践》开展一次数字化学习之旅或用python解决一个古代数学问题。

二、学情分析

在小学、初中和上一册书《数据与计算》中，学生或多或少了解过信息技术带来的影响，积极影响是主要的，消极影响是次要的，我们要发挥信息技术的积极作用，避免它的消极作用。同时，学生的自己的生活实际中，也对信息技术的影响有亲身体验，如使用手机电脑可以方便快捷地获取知识，同时也会因玩游戏等耽误了学习时间，这些体验对本节的学习是有益的，通过本节可将信息技术的影响进一步升华。

三、教学目标

信息意识：

了解信息技术对社会发展、科技进步，以及人们生活、工作与学习的影响；

计算思维：

按照问题解决方案，选用适当的数字化工具或方法获取、组织、分析数据，并能够将此迁移至其他相关问题的解决过程中；

数字化学习与创新：

能积极利用各种信息系统促进学习与发展；

信息社会责任：

认识信息系统在社会应用中的优势及局限性；

四、重难点分析

重点： 信息技术促进社会变革与发展

难点： 信息技术提升人们在信息社会的适应力与创造力

五、教学方法

项目学习法、任务驱动法、交流协作法、自主探究法

六、教学过程

（一）、创设情境、引入新课

师：信息技术的发展使人类社会发生了翻天覆地的变化。各行各业都在积极推进信息化转型。想想在你平时的学习和生活中，哪些方面实现了信息化？信息技术给你带来了什么影响？

生：结合自己的学习与生活实际，对信息技术带给自己的影响进行归纳总结，小组讨论，代表发言。

师：总结学生发言，注意归纳学生发言的共同点和不同点，区分信息技术带来的积极影响和消极影响。让我们放大视野，放在国家、社会等大的角度去分析信息技术的影响，又有哪些呢？

（二）、信息技术推动科技革新与进步

师：信息技术促进新技术的变革，极大地推动了科学技术的进步。计算机技术的应用，帮助人们在科学研究领域中不断取得新的突破。微电子技术的应用普及，带动了基础理论学科研究、量子通信与计算、人工智能、空间探索、新能源开发、生物工程等一批尖端技术的发展。

1.基础学科理论领域

2015年，美国科学家利用超级计算机完成了引力波的探测。我国科学家也有类似的引力波探测项目《天琴计划》。

2.量子通信

2016年，我国发射的“墨子号”量子科学实验卫星实现了天地量子保密通信。2017年，世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通。

3.人工智能系统

语音识别、人脸识别等人工智能技术已经得到普及。人工智能系统是一个全局整体，其中包含着传感、通信、计算、控制等信息技术环节；同时它也像人一样是一个全局整体，其中包含感觉器官、传输神经系统、思维器官和执行器官。

生：

交流： 1．访问学校老师，查阅期刊文献资料，与同学交流现代信息技术在推动科技革新和进步方面还有哪些例子。

2．智能技术将提升人类生产生活效率，将人从繁重劳动中解放出来，让人能够寻求更高层次的需求。机器人技术、自动驾驶技术、虚拟现实技术、增强现实技术等新的名词层出不穷。通过网络了解这些新技术的含义和作用，选择其中一种技术，与同学交流了解到的知识以及对这种技术如何提升人类生产生活效率和质量的理解。

分析： 1997年5月11日，国际象棋世界冠军加里·卡斯帕罗夫以2.5∶3.5（1胜2负3平）输给计算机程序“深蓝”。2016年，人们首次看到了人工智能对现实世界产生的影响。2016年3月10日，阿尔法围棋（AlphaGo）战胜著名棋手李世石。接着，网络围棋平台上一位名叫Master的神秘账号接连战胜多名国际著名棋手，拿下60连胜。AlphaGo的进步让大家看到了电脑解决复杂问题的曙光。围绕上述话题，寻找一个人机对弈的小游戏进行体验，尝试分析计算机在与人类的交互过程中是如何思考与做出应对的。

（三）、信息技术促进社会变革与发展

师：信息技术的广泛应用，引起了社会各个领域的深刻变革，加快了社会生产力的发展和人们生活质量的提高。信息资源已成为物质和能量之外的第三类资源。

1.提升社会建设水平

现代信息技术的应用，大大提升了国家社会建设的水平，在就业服务、社会保障、医疗与健康、教育与培训等方面都有显著进步。医疗保险信息管理系统，可以帮助政府主管部门获得许多与国民健康状况、医疗卫生相关的重要信息，通过宏观分析和研究，可以作为宏观管理、制定政策的重要依据。

2.促进工农业生产变革

我国《“十三五”全国农业农村信息化发展规划》提出“互联网+现代农业”的愿景，加强信息技术与农业生产融合应用，促进农业农村电子商务快速发展。

3.提升电子商务可靠性

区块链技术，是一种互联网数据库技术，其特点是去中心化和公开透明，让每个人均可参与数据库记录。在区块链协议下，数据呈现分布式存储，有不可篡改删除、可验证等重要特点。它将开启网络空间新的信用时代，说谎将无比困难。

4.加强数字世界的治理

现代信息技术的发展为国家的治理提供了新的手段和思路。从国家宏观经济管理角度来看，有四个重要的国家信息系统，即国家金融管理信息系统、税收管理信息系统、海关管理信息系统和财政管理信息系统。

生：

调查： 阅读课本19-20页四份材料，选择其中一个展开调查，并将调查所得数据在小组中进行交流。搜索有关数字世界的治理措施，讨论数字世界治理的目的和改进方案，完善表1-4的内容。

（四）、信息技术提升人们在信息社会的适应力与创造力

师：信息社会的到来给我们带来新的机遇和挑战，信息化生存成为新的生存方式。在这种生存方式下，一个人的信息观念、信息能力、信息行为将必须进行相应的改变。

1.改变人们生产与工作方式

信息成为重要的生产资源，脑力劳动投入比例不断增加，还需要具备信息技术应用能力。的制造业则呈现水平格局，根据消费者的需要个性化的设计与生产。

生：

体验： 在生活中有时会遇到需要定制个性化商品的情况，如在学校开展义卖活动时定制有特色的物品，在各种交流活动中定制带有主办方或活动主题标志的纪念品等。尝试登录网上商城，看看如何利用在线咨询工具定制符合个人需求的商品。

师：

2.改变人们生活与交往方式

信息技术应用突破了时空限制，减少了地域和经济发展造成的差异，促进不同国家、不同民族之间的交流与学习。足不出户照样能办事，网上看病、网上学习、网上会议、网上购物、网上洽谈生意、网上娱乐等，成为人们新型的生活方式。

生：

讨论： 信息技术对社会发展、人们生活的影响也有消极的一面。爆炸式的信息量增长速度已经超出人们的处理能力，错误信息与虚拟信息混杂在巨大的信息资源中，使人们难辨真假；虚拟化的网络生活与交流容易使人产生双重人格和孤僻的性格；社交网络上的个人信息被过度“共享”，使个人隐私受到侵犯……小组内展开讨论：如何看待信息技术对青少年成长带来的利与弊？面对信息技术带来的种种问题，有什么应对方法？在使用信息技术的行为习惯方面有哪些需要改进和提高的地方？

师：

3.促进人们数字化学习与创新

信息技术促进了教育思想和教育观念的变化。信息技术使人们树立了新的教育观、学校观和教学观，树立了新的教育理论观和素质教育观。特别是新冠疫情后，人们更加习惯于在线学习、在线办公。

4.培养人们计算思维方式

计算思维是信息社会要求的基本能力。计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。具备计算思维的人，在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。

生：

实践：

选择以下一个活动进行实践，并与同学们交流感受。

活动一

尝试与小组的同学一起，选择一个MOOC（慕课）网络学习平台，找到一门感兴趣的课程开展一次数字化学习之旅。

活动二

运用计算机科学领域的思想方法，对给定的任务进行需求分析，提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用“形式化”的方法表述问题，运用基本算法设计方案，最后编程解决问题。这样的思维方式可以有效地启迪计算思维。尝试在解决以下问题中体验计算思维过程。

中国古代数学家张丘建在他的《算经》中提出了著名的“百钱百鸡”问题：鸡翁一，值钱五；鸡母一，值钱三；鸡雏三，值钱一；百钱买百鸡，翁、母、雏各几何？

以计算思维解决问题：

1.提取问题的基本特征，并抽象为数学模型。

设鸡翁为X只，鸡母为Y只，鸡雏为Z只，得到数学式：

X+Y+Z=100

5X+3Y+Z/3=100

2.为数学模型设定边界条件，设鸡翁X<=100/5，鸡母Y<=100/3，鸡雏Z<=100。

3.用流程图的方式进行形式化表述。

4.使用“枚举”算法，用Python语言编程解决问题。

师：

5.提升人们信息意识与信息社会责任感

信息意识是指个体对信息的敏感度和对信息价值的判断力。

信息社会责任是指信息社会中的个体在文化修养、道德规范和行为自律等方面应尽的责任。

（五）、课堂总结

本节从三个方面谈了信息技术的影响，这些影响都是积极的、有益的。看任何事物，我们都要有一分为二的观点，肯定和发挥它的积极一面，避免和改变它的消极一面。

（六）、作业布置

各小组根据项目选题及拟订的项目方案，结合本节所学知识，进一步完善该项目方案中的各项学习活动，并参照项目范例的样式，撰写相应的项目成果报告。

各小组运用数字化学习工具，将所完成的项目成果，在小组或班级上进行展示与交流，共享创造、分享快乐。

可以组织一次调查报告交流会。报告会的组织方式可以参考众多科技新品发布会的方式，每个项目学习小组派代表上台演讲。为了取得更好的演讲效果，同学们需要进一步提炼观点，在图文并茂的宣传海报或演示文稿的配合下，展示调查成果和结果，如图1-14所示。

各小组根据项目选题、拟订的项目方案、实施情况以及所形成的项目成果，利用教科书附录2的“项目活动评价表”，开展项目学习活动评价。

七、板书设计

八、教学反思

本节主体内容是学习信息技术的积极影响，但是在教学中应向学生提及信息技术的相关消极影响，如电信诈骗和网络游戏等。在《分析》环节，除了美国的AlphaGo外，还应提及我国腾讯公司研发的“绝艺”。在《调查》环节，除了区块链技术之外，还应提及我国基于区块链技术的数字货币，让学生了解最新的信息技术。在《实践》环节的“活动二”中，除了编写相应的python程序解决问题外，还可要求学生尝试着优化程序，减少循环次数，提高程序运行效率。