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年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員考試及
104
年
特種考試交通事業鐵路人員、退除役軍人轉任公務人員考試試題
代號：70980 全一張
（正面）
等 別： 高員三級鐵路人員考試
類 科 別： 電子工程
科 目： 半導體工程
考試時間： 2小時 座號：
※注意： 可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
（請接背面）
一、有一均勻摻雜之 Si 晶片在 T = 300 K 時之能帶圖如下所示，求：
此Si 晶片之多數載子（majority carriers）為何種型態，n型或 p型？又此多數載子之
濃度為何？（10 分）
此Si 晶片之電阻係數（resistivity）約為多少？設 Si 之ni = 1010 cm-3，且電子與電洞之
移動率各為 μn = 1600（公分）2∕（伏特．秒）與 μp = 450（公分）2∕（伏特．秒）。
（10 分）
二、有一 n通道之 Si MOSFET，設其長寬各為 L = W =1 μm，有效閘極氧化層厚度為
Toxe = 3.45 nm（有效閘極電容為 C oxe = 10-6 F/cm2），又閘極功函數ΦM = 4.03 eV，且 Si
材之摻雜濃度（bulk Si dopant concentration）為 NA = 1017 cm-3（其對應之 Si 材功函數
ΦS = 5.03 eV，最大空乏區寬度為 WT =100 nm）。設 T = 300 K，Si 之ni = 1010 cm-3，求：
若此元件之固定氧化電荷（fixed oxide charge），QF為每平方公分 1012 的電子電荷，
則其平帶電壓，VFB，應為多少？（10 分）
若此元件之空乏區電荷 Qdep 為1.6×10-7 C/ cm2，則其臨界電壓 VT為何？又此元件
為增強型或是空乏型（enhancement-mode or depletion-mode device），請說明理由？
（10 分）
三、請問答下列問題：
何謂 MOSFET 之短通道效應？為何會發生此效應？又此效應發生時會對元件之特
性產生何種利或弊？為什麼？（10 分）
何謂後退的濃度分布（retrograde channel doping profile），又其較常用於長通道
MOSFET 或短通道 MOSFET 之製作？為什麼？（10 分）
Ec
Ei
Ev
EF
0.36 eV
104
年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員考試及
104
年
特種考試交通事業鐵路人員、退除役軍人轉任公務人員考試試題
代號：70980 全一張
（背面）
等 別： 高員三級鐵路人員考試
類 科 別： 電子工程
科 目： 半導體工程
四、在 T = 300 K 時，有一金屬與 Si 接觸，其接面形成之平衡能帶如下圖所示，呈現
整流態（rectifying metal-Si contact），設此 Si 之雜質摻雜濃度為 10-16 cm-3， 試求：
此金屬∕Si 接觸之 Schottky 能障，ФB，及空乏區寬度，W，各為何？（10 分）
若欲將此金屬∕Si 接觸製作成歐姆態（ohmic metal-Si contact），則應作何處理？
（設 Si 之εSi 為1.0×10-12 F/cm）（10 分）
五、已知純 Si 之原子密度為 5×1022 cm-3，而 SiO2之分子密度為 2.2×1022 cm-3。設有一氧
化製程如下列程序：
①初始為<100> 之P型Si 晶片
②成長 400 nm 之氧化層
③進行微影蝕刻（Lithography）
④乾蝕刻（Dry etch）氧化層 400 nm
⑤去光阻
⑥擴散（diffuse）磷雜質以得到（n+）區
⑦濕氧化（wet oxidation）t分鐘
下列左圖表示經步驟 6後得到之結構，若將之再進行步驟 7之氧化後其結構則如下列右圖。
試依據氧化的理論，計算：
成長一單位體積之 SiO2時，將消耗多少體積之 Si？（10 分）
下列右圖中之Δd為多少 μm？（10 分）
左圖 右圖
W
EF
Ec
Ei
EF
Ev
0.50eV
0.36eV