電子工程 101 年半導體工程考古題

關於砷化鎵（GaAs）晶體，令a 為該晶體之晶格常數（lattice constant）： ㈠請繪出於a3單位立方體中之砷原子空間分布示意圖，並求出於該單位立方體中之 砷原子等效數目為多少個？（其中等效數目是指歸屬於單一立方體中之原子數 目總和，若原子為多個立方體所共用則需等比例計算）。（10 分） ㈡請繪出在上述立方體中於（110）平面上之鎵原子平面空間分布示意圖，並求出 於該平面上之鎵原子等效數目為多少個？（10 分）

已知矽晶體在常溫下（300 K）之本質載子濃度（intrinsic carrier concentration）為 ni = 1.5×1010 cm-3，1 kT/q = 0.0259 V，該晶體同時摻雜硼原子（濃度為NA = 3×1015 cm-3）及 磷原子(濃度為ND = 5×1014 cm-3)，請求出該晶體於熱平衡時： ㈠電子濃度 no =？（7 分） ㈡電洞濃度 po =？（7 分） ㈢費米能階（Fermi energy level）EF相對本質費米能階（intrinsic Fermi energy level） EFi之位置為 EF - EFi =？eV（6 分）

某pn接合面在n區之熱平衡少數載子濃度為 pn0 = 106 cm-3，電洞之擴散係數（ diffusion coefficient）為Dp =15cm2/s，電洞少數載子壽命（minority carrier lifetime） 為τp0 = 6×10-7 s，q = 1.6×10-19 C，常溫下1 kT/q = 0.0259 V： ㈠當加上順偏壓0.5 V時，在n區之電洞少數載子濃度分布示意圖如下圖所示，請 求出於空乏區（depletion region）邊緣xn處之電洞擴散電流密度Jp(xn) =？（10 分） ㈡當加上逆偏壓使得xn處之電洞濃度為零，請繪出此時之電洞少數載子濃度分布 示意圖，並求出在xn處由n區流入空乏區之電洞擴散電流密度Jp(xn) =？（10 分）

在半導體曝光顯影製程中，對於所使用的光阻（photo resist）： ㈠請說明正光阻與負光阻之特性差異。（10 分） ㈡採用正光阻製程，若要製作一凸起之I 字型光阻圖案，請繪出所設計光罩圖型示 意圖（以斜線代表暗區，空白代表亮區表達）。（10 分）

對於多晶矽閘（poly-Si gate） p 通道金氧半場效電晶體（p-channel MOSFET）： ㈠請簡述採用離子佈植技術之電晶體製程步驟流程。（10 分） ㈡若要將該電晶體之臨限電壓（threshold voltage）調整為更為負ΔVth < 0，請問該 如何達成？（10 分）