電子工程 106 年半導體工程考古題

假如一半導體均勻照光時有一均勻之載子產生速率G，在穩態下，求半導體電導（σ） 之改變量Δσ。（20 分）

請說明影響半導體移動率（Mobility）的兩種主要機制，並說明這兩種機制對半導體 的溫度效應。（10 分）

對一純矽塊樣本，由一邊摻雜施體（donor），其濃度分布為ND = Noexp（-ax），ND >> ni， 在平衡狀態下，推演內建電場E(x)。若a = 1 μm-1，計算內建電場E(x)。（ni 為矽之本 質濃度）。（20 分）

二極體（Diode）的理想順偏電流對電壓（I-V）特性為下圖中的曲線(a)。若有兩顆 二極體分別具有下圖中順偏電流對電壓曲線(b)和(c)，請說明這兩顆二極體分別具有 什麼特性？（10 分）

一操作在主動區之正負正雙載子電晶體（p+-n-p bipolar transistor），畫出射極（emitter）、 基極（base）、汲極（collector）區之少數載子分布圖。（20 分）

對於雙極性電晶體而言，何謂「貫穿效應（Punch Through Effect）」？它會對電晶體 造成什麼影響？（10 分）

有兩個金氧半（MOS）元件除氧化層厚度不同外特性相同，高頻電容-電壓量測產生 之電容最大值與最小值之比值為4 與2，根據這些數據，計算氧化層厚度比。矽介電 常數εs 為11.9εo，氧化層介電常數εox 為3.9εo，真空之介電常數為εo。（20 分）

雙極性電晶體工作在高集極電流（IC）下，請說明此電晶體在什麼情況下會出現科克 效應（Kirk Effect）與準飽和效應（Quasi-Saturation）？（10 分）

作答並解釋： 熱氧化法生長二氧化矽膜，使用濕氧化法或乾氧化法之生長速率何者較高？（4 分） 使用乾氧化法生長二氧化矽膜，初期生長之膜厚與時間之關係為何？在二氧化矽 膜初期生長時，（111）或（100）之矽晶圓上之生長速率何者較高？（8 分） 使用乾氧化法生長一定厚度二氧化矽膜後，生長之膜厚與時間之關係為何？在二氧 化矽膜具一定厚度時，（111）或（100）之矽晶圓上之生長速率何者較高？（8 分）

請分別說明下列n-型通道元件的臨界電壓（Threshold Voltage，Vth）之定義，並說明其 臨界電壓為正值或負值：空乏型場效電晶體（Depletion-Type Field-Effect Transistor）， 加強型場效電晶體（Enhancement-Type Field-Effect Transistor），高電子遷移率場 效電晶體（High-Electron-Mobility Transistor, HEMT）。（15 分）

對於金屬-氧化層-半導體的場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）而言，何謂「氧化層充電（Oxide Charging）」？它對長通道與短通道的場 效電晶體分別會造成什麼影響？（15 分）

什麼是準費米能階（Quasi-Fermi Level）？它和費米能階（Fermi Level）有什麼不同？ （10 分）

在積體電路製造技術中，採用的絕緣技術有局部氧化（Local Oxidation of Silicon, LOCOS）和淺溝槽絕緣（Shallow Trench Isolation, STI），請分別說明局部氧化與淺溝 槽絕緣的製作技術、缺點與應用在那一種線寬製程？（20 分） 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 -0.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 (b) (a) (c) 二極體電流(mA) 二極體電壓(V)