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107年公務人員高等考試三級考試試題 代號：36180 全一頁
類科： 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。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
（請接背面）
一、半導體材料矽（Si）及砷化鎵（GaAs）：
試分別指出其為何種晶格結構（crystal structure）？（5分）
請說明兩者之能帶圖結構各為直接能隙（direct bandgap）或間接能隙（indirect
bandgap）？（10 分）
二、砷化鎵（GaAs）於溫度 K300=
T
時，其能隙（bandgap）、本質載子濃
度（intrinsic carrier concentration）；波茲曼常數（Boltzmann’s
constant）
eV42.1=
g
E
36
300, cm1026.2 −
×=
Ki
n
5
1062.8 −
×=
k
eV/K。設升溫至 K450=
T
時，其 Eg維持不變，試求砷化鎵
在450 K 之本質載子濃度 ？（10 分）
=
Ki
n450,
三、假設在一半導體中之載子傳輸以漂移（drift）為主要機制：
請說明「載子遷移率（carrier mobility, μ）」之物理意義？（10 分）
請寫出 μ之物理單位？（5分）
四、假設在矽（Si ）半導體中，其電子濃度依位置 x變化之分布函數可表示為
，電子之擴散長度（diffusion length），電
子之擴散率（diffusivity） ，單位電量 。試求在
3
/
15 cm10)( −
−
=n
Lx
exn )0( ≥x
n
D
cm10 4−
=
n
L
2=
s/cm25 2
=C106.1 19−
×=qμm
x
處，電子擴散電流密度 ？（10 分）
=
n
J
五、請說明 p-n 接面因外加逆向偏壓、導致接面崩潰（junction breakdown）時，常見之兩
種物理機制？（10 分）
六、請分別說明：短通道效應（short-channel effect）及窄通道效應（narrow-channel effect），
對於金屬-氧化物-半導體場效電晶體（MOSFET）臨界電壓（threshold voltage, VT）
之影響？（10 分）
七、「基極寬度調變（base width modulation）效應」為雙極性電晶體（bipolar transistor）
非理想效應（nonideal effects）之其一，請說明導致此效應之原因及其對於電晶體共
射極輸出特性曲線（IC-VCE）之影響？（10 分）
八、假設以氟原子（F）進行矽（Si）或二氧化矽（SiO2）的蝕刻時，其蝕刻率可表示為：
蝕刻率（nm/min）=RT
a
E
eTnA F
−
××× 2
1
其中，氣體常數 987.1=
R
cal-K，該常數（A）及活化能（Ea）參數值表列如下：
材料 A Ea
Si 2.86 × 10-13 2.48 kcal/mol
SiO2 6.14 × 10-14 3.76 kcal/mol
315 cm103 −
×=
假設氟原子濃度
F
n，試求在溫度 K300=
T
時，其對 SiO2與Si 的蝕刻
選擇比為何？（20 分）