電子工程 102 年電子元件考古題

通常我們定義半導體中的電子質量為有效電子質量（Effective Electron Mass, m* e）， 請說明為什麼半導體中的電子質量不同於一般在真空中的電子質量（m0）。（10 分） 請寫出愛因斯坦關係式（Einstein Relationship），並說明其物理意義。（10 分）

對於一工作於逆向偏壓的蕭特基二極體（Schottky Diode），若蕭特基二極體的半 導體為n 型，請問負電極是接在金屬邊或n 型半導體邊？若蕭特基二極體的半導 體為p 型，請問負電極是接在金屬邊或p 型半導體邊？並說明原因。（10 分） 對於p 與n 濃度皆為低度摻雜（Lightly Doped）的p-n 二極體，當p-n 二極體工 作在很大的逆向偏壓會產生崩潰（Breakdown）現象，此時之電壓稱為崩潰電壓。 當它的工作溫度上升時，此p-n 二極體的崩潰電壓會上升或減少？請說明原因。 （10 分）

現今半導體製程都使用n 型高摻雜的多晶矽做為npn 雙極性接面電晶體（Bipolar Junction Transistor，BJT）的射極層與歐姆接觸層，以取代傳統的n 型高摻雜單晶 矽與金屬歐姆接觸層，請說明原因。（10 分） 對於一雙極性接面電晶體（Bipolar Junction Transistor，BJT），當它的工作溫度 上升時，請問電流增益（β）是增加或降低？請說明原因。（10 分）

對於一金屬-氧化層-半導體的金氧半電容（MOS Capacitor）元件，若使用p 型的 基板，請畫出基板電荷對閘極電壓（Qsub versus VG）的關係圖，並指出累積區、 空乏區與反轉區。（10 分） 請說明在金氧半場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor， MOSFET）中常觀察到的長通道效應與短通道效應，它的關鍵區隔是什麼？（10 分）

通常成長二氧化矽（SiO2）或矽的氧化層薄膜的方式有熱氧化法（Thermal Oxidation）中的乾氧化（Dry Oxidation）與濕氧化（Wet Oxidation），化學氣相 沉積（Chemical Vapor Deposition），與電漿加強式化學氣相沉積（Plasma- Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD）。若要成長應用於金氧半電晶體 （MOSFET）的高品質二氧化矽薄膜，應該使用那一種氧化技術？請說明原因。 （10 分） 若以熱氧化法（Thermal Oxidation）在矽晶圓上成長二氧化矽（SiO2）薄膜，已 知矽的原子量是28，矽的密度是2.33；氧的原子量是16；二氧化矽的密度是2.2。 請問矽晶圓消耗的厚度占成長出二氧化矽薄膜的厚度的百分之幾？（10 分）