103年 - 103 高等考試_三級_電子工程：半導體工程#39515

科目：半導體工程 | 年份：103年 | 選擇題數：0 | 申論題數：6

試卷資訊

所屬科目：半導體工程

選擇題 (0)

申論題 (6)

一、Si 的晶體結構為鑽石結構，是由兩個面心立方結構所組成的。面心立方結構的正立方體邊長，即晶格常數，為 5.43 Å。Si 的原子量為 28 克。求 Si 的鍵長、鍵角、原子濃度與密度。（15 分）

二、何謂近似自由電子模型（nearly free electron model）？說明在此模型下電子能量 E 與波向量（wave vector）k 的關係、關係中所謂等效質量（effective mass）的物理意義。同時也說明 E-k 關係的非拋物線性（non parabolicity）。（15 分）

三、一個陡峭（abrupt）P⁺N 接面，N_A = 10¹⁹/cm³、N_D = 10¹⁷/cm³。求內建電位（built-in potential），以及未外接偏壓時的空乏區寬度（depletion width）。T = 300 K, k_B = 8.62 ×10^-5 eV/K, n_i = 1.45 ×10¹⁰/cm³, ε_Si = 11.9, ε₀ = 8.854 ×10^-14 F/cm, q = 1.6 × 10^-19 C。計算空乏區寬度時可忽略 P 邊的空乏區。（20 分）

四、一個 N⁺PN 雙極性電晶體，其射極與基極的雜質濃度分別為 N_D 與 N_A，電洞與電子的擴散長度分別為 L_p 與 L_n，基極中性區的厚度為 W。若電晶體處於順向作用區（forward active），基極中性區靠射極側的邊緣被注入的電子濃度為 np(0)，而靠集極側的電子濃度為 n_p0。假設電子的擴散長度 L_n>>W，電子的復合生命期為 τ_n、擴散係數為 D_n。說明電子在基極中性區的傳導過程、分布的形式，並求電子貢獻的集極電流密度 J_C 以及基極電流密度 J_B。（20 分）

五、說明離子佈植（ion implantation）的基本原理。以離子佈植植入雜質的方法與擴散法比較有何優點？離子佈植後為何需要熱處理？說明離子佈植的通道效應（channeling effect），舉出一種消除的方法。（15 分）

六、Si 的 SiO₂ 熱成長可用 Deal-Grove 模型來描述：t_ox² + A t_ox = Bt，公式中 t_ox 為氧化層厚度、t 為氧化時間、A 與 B 為相關之參數。以 1000˚C 做乾氧成長時，A = 0.165 μm、 B = 0.0117 μm²/hr。成長 10 小時，問 SiO₂ 的厚度。若 t_ox>>A，證明 SiO₂ 的成長速率與 t_ox 成反比，並說明其物理意義。（15 分）