電子工程 111 年半導體工程考古題

㈠何謂接觸電阻（contact resistance）？何謂片電阻（sheet resistance）？ 何謂特徵電阻（specific contact resistance）？並寫出上述三種電阻的單位。 （20 分） ㈡請說明如何量測這三種電阻？（10 分）

對一長度為L 且此長度兩端施加偏壓V 的n 型半導體，假設電子的擴散 長度為Ln，電子的擴散係數為Dn，電子的遷移率（mobility）為μn，電 子濃度為n，電子電荷為q。假設沿長度L 方向為x 軸方向，且電子速 度達到飽和值v。請寫出此半導體的漂移（drift）電流密度與擴散 （diffusion）電流密度方程式？（20 分）

㈠對一npn 雙極性接面電晶體（Bipolar Junction Transistor, BJT），若基 極濃度由射極-基極接面（emitter-base junction）朝向基極-集極接面 （base-collectorjunction）逐漸減少的結構，請說明這樣可以提供什麼優點？ （10 分） ㈡對一npn 雙極性接面電晶體，通常電流增益（）是一常數，但是它在 低集極電流（IC）與高集極電流區域都會呈現減少的趨勢。請說明為 什麼會減少的原因？（10 分）

考慮一多晶矽閘極金氧半電容（polysilicon-gate MOS capacitor），在高摻 雜的閘極，其EF- EC = 0.2 eV；在一般摻雜的矽基板，其EC - EF= 0.2 eV。 假設此結構理想化， ㈠畫出此多晶矽閘極金氧半電容在平帶（flat-band）情況下的能帶圖。（10 分） ㈡當閘極電壓等於零（VG = 0）時，此多晶矽閘極金氧半電容是處於下 列那一種情況？聚積（accumulation）？空乏（depletion）？反轉 （inversion）？（10 分） ㈢請說明閘氧化層和場氧化層的差異。（10 分）

金屬（功函數φm）與n 型半導體（摻雜濃度ND、功函數φS、電子親和 力χS）結合形成金屬-半導體接面（φm > φS）。半導體具有導帶底部能量 EC、價帶頂部能量EV、費米能量EF，其空乏區寬度為W。 ㈠請繪出熱平衡下金屬-半導體接面的能帶結構圖，並標示φm、φS、χS 位 置。（5 分） ㈡請繪出熱平衡下金屬-半導體接面的電荷分布與電場分布。（6 分） ㈢請寫出接面屏障高度（φBn）和內建電位（Vbi）的表示式，並在能帶結 構圖中標示其位置。（5 分） ㈣請繪出施加正偏壓VF 時金屬-半導體接面的能帶結構圖。（4 分）

㈠熱分解反應常用來製作複晶矽，請寫出其化學反應式。（5 分） ㈡相較於複晶矽閘極電極，以鋁作為MOS 閘極電極的穩定性較差， 請說明其原因。（5 分）

請計算面積為4 μm2 的MOS 電容對於10 nm 厚的SiO2 電介質（介電常 數3.9），當施加電壓為5 V 時，MOS 上存儲的電荷（10 分）和電子數 是多少？（10 分）