電子工程 105 年半導體工程考古題

回答下列問題：（每小題10 分，共20 分） 在室溫下，具有3.29 × 1017 cm-3電洞濃度的P 型鍺材料，假如它的本質濃度（intrinsic concentration, ni）是2.5 × 1013 cm-3，請計算此材料的電子濃度費米能階與本質 費米能階（intrinsic Fermi level）的能量差距。 關於金屬與半導體的蕭特基接觸（Schottky contact），請解釋為什麼蕭特基接觸不 會展現出擴散電容（diffusion capacitance）的特性？

若有一n 型半導體其熱平衡下之能帶圖（局部）如圖1 所示，其長度為L， 0 ) 0 ( n x n = = 。 求電位差 (0)) - ) ( ( Δ V L V V = 、電場強度分布E(x)與以 0 n 、L與V Δ 為參數表示之電 子濃度分布 ) (x n 。（10 分） 若將此n 型半導體右端接地，左端外接一電壓源 ) Δ ( V VA = ，請繪出此n 型半導體之 能帶圖並求淨電子電流密度分布 ) (x Jn ，已知電子移動率（mobility）為 n μ 。（15 分） 圖1

回答下列問題：（每小題10 分，共20 分） 如下圖的兩個相同pnp 雙極性電晶體（Transistor A 與Transistor B），除了它們的射 極（E）與集極（C）摻雜濃度剛好交換之外。請說明那一個電晶體預期具有較高 的射極效率（emitter efficiency）？那一個電晶體預期具有較高的集極-基極崩潰電 壓（collector-base breakdown voltage）？ 關於npn 雙極性電晶體，當我們縮小npn 雙極性電晶體的平面結構（planar configuration）尺寸時，接面深度也必須同時縮減。請說明如何做出淺接面（shallow junction）？ p n p p n p 105年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員 考試及105年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 全一張 （背面） 考試別： 鐵路人員考試 等 別： 高員三級考試 類科別： 電子工程 科 目： 半導體工程

若有一理想n 型矽半導體與一理想矽pn 接面二極體，其元件結構如圖2 所示。 （每小題10 分，共20 分） 請繪出此兩個元件於照光（光能量>矽能隙寬度）前與後的I-V 特性曲線。 比較兩個元件於照光下的I-V 曲線，說明其不同處及造成兩者差異之原因。 圖2 I1 I2 V + + － － V 105年公務人員高等考試三級考試試題 全一張 （背面） 類 科：電子工程 科 目：半導體工程

回答下列問題：（每小題10 分，共20 分） 對於一理想的金屬-氧化層-半導體電容（metal-oxide-semiconductor capacitor, MOS capacitor），具有下圖的電容-電壓（capacitance-voltage, C-VG）特性，請說明反轉 （inversion）、空乏（depletion）、平坦能帶（flat band）、VG = VT（VG 為閘極電壓， VT 為臨界電壓）、聚積（accumulation）分別對應至下圖電容-電壓特性曲線中a、b、 c、d、e 的何點？ 請比較金屬-氧化層-半導體場效電晶體（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET）與調變摻雜場效電晶體（modulation-doped field-effect transistor, MODFET）在元件結構與特性上的差異。

一理想金氧半場效電晶體（MOSFET），臨界電壓 V 1 = th V ，介電層（SiO2）厚度10 nm， SiO2 介電係數 0 3.9ε ， F/cm 10 854 .8 14 0 − × = ε 。（每小題10 分，共20 分） 若汲極飽和電壓與飽和電流分別為 V 5.2 與mA 5 ，請繪出汲極電壓範圍 V Vds 5 0 ≤ ≤ 之輸出特性曲線並求對應此曲線之閘極電壓 gs V 。 求於 V V V gs ds 4.5 = = 偏壓下之汲極電流ds I 以及於源極端與汲極端之單位面積反轉 層電荷量。

回答下列問題：（每小題10 分，共40 分） 一般清洗矽晶圓，都採用RCA cleans 方式，請說明什麼是RCA cleans？ 目前在超大型積體（VLSI）電路的金屬化（metallization）製程，多採用銅導線而 不是鋁導線。因為採用鋁導線會產生電子遷移（electromigration）的問題，請說明 什麼是電子遷移（electromigration）？ 請說明摻雜的二氧化矽（doped silicon dioxide）用途。 以砷化鎵的磊晶技術為例，請說明化學氣相沉積（chemical vapor deposition, CVD） 與有機金屬化學氣相沉積（metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD）兩者 的差異。 a VG b c d e C

請敘述雙極性接面電晶體（BJT）擁有電流放大能力之主因。（15 分）

若以SiO2 為遮罩材料（開口尺寸為 μm 3 μm 3 × ）並採用KOH 溶液分別蝕刻（100） 與（ 0 1 1 ）晶面矽基板。 請繪出蝕刻深度為0.707 μm 時所得蝕刻圖形的剖面圖（須標示蝕刻圖形之尺寸、 蝕刻面及角度）。（15 分） 請說明何以得到此種蝕刻圖案之原因。（5 分）