電子工程 104 年半導體工程考古題

㈠對一室溫下低摻雜的n 型半導體，假如溫度升高，請說明它的費米能階（Fermi Level）是偏近導帶還是偏離導帶？請說明原因。（10 分） ㈡請寫出pn 二極體中的接面定律（Law of the Junction）方程式，並說明其物理意義。 （10 分）

㈠關於npn 雙極性電晶體，若基極（Base）區使用漸進式（Graded）濃度的結構，請 說明它可以提供的優點。（10 分） ㈡高電子遷移率電晶體（High-Electron-Mobility Transistor, HEMT）為常用於高頻通 訊的元件之一，因為這種元件具有可以在低溫時降低雜質散射（Impurity Scattering） 效應而提升二維電子雲（Two-Dimension Electron Gas, 2DEG）的電子遷移率之優 點；但在室溫或較高溫度時仍然會受到晶格散射（Lattice Scattering）的影響，能 提升電子遷移率的效應有限。然而，我們都是在室溫使用這種元件於通訊裝置， 請說明高電子遷移率電晶體在室溫可以提供的優點。（10 分）

㈠為什麼在金氧半場效電晶體（MOSFET）的通道所計算的載子遷移率和一般半導 體材料（semiconductor material）量測的載子遷移率是不同的？請說明原因。（10 分） ㈡請說明什麼是鰭式場效電晶體（Fin Field-Effect Transistor, FinFET），它有什麼優點？ （10 分）

㈠請分別繪出由擴散與離子佈植所形成的摻雜濃度對深度的分布圖，並說明它們之 間的差異。（10 分） ㈡以熱氧化法成長的二氧化矽（SiO2）薄膜，起初成長的二氧化矽薄膜厚度與時間成 線性關係，隨著時間增長，二氧化矽薄膜厚度與時間的開根號成正比。請說明這 兩者的物理機制，這兩種機制分界處的二氧化矽薄膜厚度約為多少？（10 分） ㈢請比較使用銅優於鋁作為導線製程技術的原因，至少列出三項。（10 分） ㈣請列出乾式蝕刻優於濕式蝕刻的優點，至少列出四項。（10 分）

已知純Si 之原子密度為5×1022 cm-3，而SiO2 之分子密度為 2.2×1022 cm-3。設有一氧 化製程如下列程序： ①初始為<100> 之P 型Si 晶片 ②成長400 nm 之氧化層 ③進行微影蝕刻（Lithography） ④乾蝕刻（Dry etch）氧化層400 nm ⑤去光阻 ⑥擴散（diffuse）磷雜質以得到（n+）區 ⑦濕氧化（wet oxidation）t 分鐘 下列左圖表示經步驟6 後得到之結構，若將之再進行步驟7 之氧化後其結構則如下列右圖。 試依據氧化的理論，計算： ㈠成長一單位體積之SiO2 時，將消耗多少體積之Si？（10 分） ㈡下列右圖中之Δ d 為多少μm？（10 分） 左圖 右圖 W EF Ec Ei EF Ev 0.50eV 0.36eV

在電漿（plasma）應用製程中，兩電極間加上RF，因電子移動速度較離子快，會形 成電漿電位（plasma potential）VP，令電漿相對RF 電極之直流壓降（DC bias）為 Vx，相對接地電極之直流壓降為Vy，RF 電極面積為Ax，接地電極面積為Ay，其 中 Ay = n Ax，關係式為 Vx/Vy = n4。已知兩電極間之自偏壓（self-bias）為Vy 的 1.25 倍，VP = 20 V，請求出： ㈠n =？（8 分） ㈡DC bias =？（7 分）