積體電路技術研究考古題｜歷屆國考試題彙整

使用深次微米積體電路製程所製造出的電晶體有不可忽略的漏電流 （leakage current）效應，請問一個標準CMOS 邏輯閘的輸出邏輯值， 是否會受到漏電流的影響？請說明理由。（20 分）

將多個功能不同的晶片，整合成一個系統單晶片（System-on-a-chip, SOC）再封裝成一個積體電路（IC），相較於使用印刷電路板整合多顆積 體電路，請說明其優點為何？（20 分）

請說明nMOS 電晶體的基底（Body）在正常工作下為何需要接地（GND）？ （20 分）

請分別說明電子遷移現象（Electromigration）和交談現象（Crosstalk） 如何影響電路佈局（layout）之考量？（20 分）

請說明一個標準CMOS 反相器，當其工作電壓下降成原來的一半時，會 對其動態功率消耗（Dynamic power consumption）造成何影響？又當此 反相器的負載電容加大成原來的兩倍時，又會對其動態功率消耗造成何 影響？（20 分）

說明標準CMOS 邏輯閘和pseudo-nMOS 邏輯閘在矽面積（Silicon Area）、功率消 耗及雜訊邊限（Noise Margin）上之差異。（10 分） 比較CMOS 邏輯閘和nMOS 邏輯閘在所使用的電晶體數、功率消耗及雜訊邊限上 之差異。（10 分）

畫出CMOS 反相器之電路圖。（5 分） 畫出CMOS 反相器之轉移曲線並標示pMOS 和nMOS 電晶體之工作區。（10 分） 說明CMOS 反相器如欲正常工作，其電源電壓之最低值應為何？（5 分）

請說明使用CMOS n-well 製程技術，製造CMOS 反相器之製造程序。（20 分）

請試述下列名詞之意涵：（每小題5 分，共20 分） 積體電路之可靠度（Reliability） 電子遷移現象（Electromigration） 基體效應（Body Effect） 交談現象（Crosstalk）

何謂系統晶片（SOC）？其和一般System on Board（SOB）之差異為何？（10 分） 何謂三維積體電路（3D-IC）？其和一般二維之平面式積體電路之差異為何？（10 分）

現今半導體主流技術互補金氧半CMOS 有何優缺點？（20 分）

何謂FinFET？（6 分） 做在Bulk wafer 與SOI wafer 上的FinFET 有何區別？各有何優缺點？（8 分） FinFET 對當今半導體技術有何重要性？（6 分）

現今半導體技術為何需要金屬閘極、High-k 閘極氧化層和應力技術？請分別詳述 之。（20 分）

現今半導體電路和系統，如何達成節能省碳和Low Power-High Speed？（20 分）

一般太陽能電池主要有PN 和PIN 架構： PN 和PIN 型太陽能電池，各如何操作和供電？（7 分） 那些因素會影響上述太陽能電池之轉換效率，請詳述之。（7 分） 如何改進PN 和PIN 行太陽能電池之短路電流密度Jsc 和開路電壓Voc，請分述之。 （6 分）

何謂CMOS n-well 技術？試繪剖面圖（cross-sectional view）說明NMOS 及PMOS 的結構。同時將兩者均採操作於 Saturation Mode 之下畫出其通道形式。注意通道 厚度、長度並標示出Source 及Drain 兩端點的位置。（20 分）

討論N 型Si 基板與金屬的 Heterojunction 接面，因為製程上有什麼差異，因此而 會形成肖基二極體（Schottky Barrier Diode）或歐姆接觸（Ohmic Contact）兩種不 同的元件行為。（20 分）

為了製程可靠度的要求，CMOS 製程可能在製作過程面臨Antenna effects issue（天 線效應）問題，請簡要敘述該問題及其解決方法。（20 分）

請分別敘述半導體中兩種摻雜技術的特性及不同處。若要形成MOS 元件的Source /Drain 應採何者較合宜？（20 分）

矽晶體之晶格常數為5.43 埃，請依此計算出矽晶體之體積密度，即一立方公分的矽 晶體約有多少個矽原子？並說明矽晶體摻雜Nd 及Na 時，合理的濃度值範圍應為多 少較合宜？（20 分）

何謂silicide？何謂salicide？試繪圖說明形成silicide 的重要步驟。（20 分）

試繪出SoI（silicon-on-insulator）CMOS 元件的基本結構，並說明其重要特性。 （20 分）

何謂triple-well 技術？試繪剖面圖（cross-sectional view）說明triple-well 的結構。 （20 分）

何謂reticle？與傳統的mask 比較下，它具有何重要特性？（20 分）

請解釋下列名詞：（每小題5 分，共20 分） Ion channeling effect MEMS（microelectromechanical system） OPC（optical proximity correction） SiGe-Base transistor