115年 - 115 高等考試_三級_電子工程：半導體工程#141794

科目：半導體工程 | 年份：115年 | 選擇題數：0 | 申論題數：9

試卷資訊

所屬科目：半導體工程

選擇題 (0)

申論題 (9)

一、在室溫 300 K 時，摻雜雜質完全解離的情況下，若在某矽半導體試片中
僅摻雜濃度等於 N D 的施體。請回答以下子題：
若此試片中的電子濃度與電洞濃度分別以 n 與 p 表示，以及本質載子
濃度以 ni 表示。請用數學式子分別表示此矽半導體之電中性(charge
neutrality)與質量作用定律(mass-action law)
，並說明其意義？(10 分)
 如 果 此 試 片 中 的 電 洞 濃 度 等 於 5  103 cm 3 、 5  109 cm 3 或
1.5  1010 cm 3 ，試計算摻雜濃度 N D 分別等於多少？已知電子電荷
q  1.6  1019 C 與本質載子濃度 ni  1.5  1010 cm 3 。(15 分)
二、在 室 溫 300 K 時 ， 電 子 的 擴 散 係 數 Dn  35 cm 2 /s 與 遷 移 率
n  1350 cm 2 /V-s 。考慮某 n 型矽半導體在 x  0 處的電子濃度分布可表
示為 n( x)  5  1015 e  x / Ln cm 3，其中 Ln  2  103 cm 。另外，在此半導體還
存 在 一 個  x 方 向 的 固 定 電 場 E  150 V/cm 。 已 知 電 子 電 荷
q  1.6  1019 C ； 波 茲 曼 常 數 k  8.62  105 eV/K ； 本 質 載 子 濃 度
ni  1.5  1010 cm 3 。請回答以下子題：
寫出愛因斯坦關係式(Einstein relation)，及說明此關係式之物理意
義？(5 分)
計算在 x  0 處電子的漂移電流密度(drift current density)大小？(10 分)
計算在 x  0 處電子的擴散電流密度(diffusion current density)大小？
(10 分)
代號：37120
頁次：2－2
三、溫度等於 300 K 時，考慮一個矽的 pn 陡接面二極體，其 p 型區的摻雜濃
度 N A  1017 cm 3 ，與 n 型區的摻雜濃度 N D  1016 cm 3 。已知電子電荷
q  1.6  1019 C；熱電壓 kT /q  0.026 V；本質載子濃度 ni  1.5  1010 cm 3；
 0  8.854  1014 F/cm ；  SiO2  3.9 0 ；  Si  11.7 0 。請回答以下兩子題：
無外加偏壓時，計算此 pn 二極體之內建電位、空乏區寬度與最大內建
電場？(15 分)
逆向偏壓1 V 時，計算此 pn 二極體之電子能障與接面電容？(10 分)
四、現代半導體的先進 CMOS 製程技術中會有許多道離子佈植步驟，請回答
以下與離子佈植製程相關之兩子題：
說明通道效應(channeling effect)的成因以及通道效應對離子佈植製
程的影響，並指出一種製程上可改善的方法。(10 分)
請就一 n 型 MOSFET 元件中的 LDD(lightly doped drain)
、halo 與 APT
(anti-punch through)等三項離子佈植步驟，說明其主要目的與植入雜
質型式(n 型、p 型或均可) 。(15 分)