五、請比較矽（Si）晶圓及砷化鎵（GaAs）晶圓用來製作積體電路晶片（IC chip）之優 缺點。（20 分）

一、在溫度 300K 的環境，一 n 型（n–type）矽晶圓，其摻雜磷（Phosphorus）之濃度為 3x1017 atoms/cm3，假設其摻雜之雜質均勻分布於晶圓，同時摻雜雜質完全游離化 （complete ionization），有效導帶能態密度（effective density of states in the conduction band）NC=2.86X1019 cm-3  ，有效價帶能態密度（effect density of states in the valence band） NV=2.6X1019cm-3，請計算及畫圖說明此晶圓之費米能階（Fermi level, EF）和導 電帶（conduction band,Ec ）最低點之電子伏特（eV）差值。（20 分） （常數 k = 1.38066 X 10-23 J K ）

(1)iD 仍隨 VDS增加而增加，其主要原因是什麼效應產生的？（6 分）

(2)請說明此效應之原理。（6 分）

(3) 若此電晶體連接成共源極（common source）型式，請畫圖說明其小訊號等效電路 模型（Small signal equivalment circuit models）。（8 分）

四、目前業界製作發光二極體（Light emitting diode, LED）或雷射二極體（Laser diode, LD）元 件，最常用的磊晶方法為有機金屬化學氣相沉積法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD），而較早期的磊晶技術液相磊晶法（Liquid Phase Epitaxy, LPE），亦 可製作 LED 或 LD 元件，請說明以 MOCVD 和 LPE 來比較，MOCVD 法製作的優 勢為何？（20 分）

五、隨著技術節點持續微縮，曝光技術亦不斷演進。請說明自曝光波長λ=248 nm KrF 以降，至鰭式場效電晶體（FinFET）時代，如何運用各種 不同的曝光技術與圖案化方法來實現更微小的電路圖案。（20 分）

(二)如何從汲/源極設計的角度來抑制短通道效應？並說明此方法可能導致的副作用。（12 分）

(一)請說明為何金氧半場效電晶體（MOSFET）的長通道與短通道元件之臨界電壓會有所不同。（8 分）

(二)請計算 t =0 秒時準費米能階相對於本質費米能階的能量差，並在能帶圖上標示出來。（10 分）

(一)在 t =0 秒時，多數載子和少數載子的濃度各為多少？（10 分）

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