電子工程 110 年半導體工程考古題

砷化鎵半導體的晶格結構為閃鋅（zincblende）結構；其中砷原子構成一 個面心立方次晶格（sub-lattice），而鎵原子構成另一個面心立方次晶格。 ㈠繪出閃鋅晶格結構，並說明次晶格如何使兩種原子組合成共價鍵鍵 結。（10 分） ㈡若以矽原子為砷化鎵半導體的雜質。分別就矽原子進入砷原子的次晶 格取代砷原子、以及進入鎵原子的次晶格取代鎵原子，討論如何影響 砷化鎵的導電型態。（10 分）

考慮在一個順偏發光二極體元件的主動層內的電子、電洞復合 （recombination），舉出三種復合的方式，說明其物理機制，並敘述其復 合速率與電子、電洞濃度的關係。（20 分）

如下圖所示為一霍爾效應（Hall effect）量測結構，所量測為一半導體薄 膜長方形結構。電流I 如圖所示，由接點a 流入，接點b 流出。磁場B 為出紙面方向，與薄膜電流方向垂直。由接點c 與接點d 量得的電壓為 Vcd；由接點e 與接點d 量得的電壓為Ved。 ㈠若此半導體為n 型半導體，由電子傳導，問電子會堆積在e 接點側或 d 接點側？電壓Ved 為正或為負？說明你的理由。若半導體為p 型半 導體又會如何？（10 分） ㈡若ed 的間距為W，cd 的間距為L，薄膜的厚度為t，磁場的大小為 |B|，單位電荷以q 表之。就半導體為n 型半導體，電子濃度為n 的條 件，求Ved/I 之值，以上述參數表之。（10 分） B磁場

考慮一個異質PN 接面，P 型半導體的能隙為1.4 eV，其中性區之費米 能階在價電帶上方0.05 eV。N 型半導體的能隙為1.7 eV，其中性區的費 米能階在導電帶下方0.1 eV。若在接面接合處N 型半導體的導電帶比P 型半導體的導電帶高0.2 eV。假設P 型半導體的雜質濃度NA 遠高於N 型半導體的雜質濃度ND，畫出平衡時的能帶圖概要圖，圖中需標出能 隙、中性區費米能階、接合處的導電帶與價電帶差異，以及空間電荷區。 說明空間電荷區的主要電荷及其電場方向。並求此PN 接面的內建電位 （built-in potential）大小。（20 分）

舉出兩種乾式蝕刻（dry etch）法，說明其工作之原理。並說明乾式蝕刻 為何能夠達到具高深寬比的非等向性（anisotropic）蝕刻。（20 分）

為什麼在矽局部氧化形成時，氧化薄膜會向矽基板內生長？請計算其比 例（以未成長時之表面當參考位置）。（15 分）