中原大學九十二學年度博士班入學招生考試─電子系電子組，半導體元件

中原大學九十二學年度博士班入學招生考試

92年6月11日　08:30~10:00　電子系電子組	誠實是我們珍視的美德，我們喜愛「拒絕作弊，堅守正直」的你！
科目：半導體元件

計算與說明題，共九題。

Si及SiO₂之一些特性及相關物理常數如下:


1.	(a)	試寫下室溫時Si與GaAs的Eg以及 n_i的大小(註明單位) 。	(3%)
	(b)	何謂Einstein關係。試估計矽之D_n與D_p的大小(註明單位) 。	(3%)
	(c)	試說明何謂空乏區近似。	(4%)

2.	請問strained Si與傳統的Si的MOSFET有何不同?請就下列兩方面做說明
	(a)	能帶結構:畫出導帶與價帶結構。	(5%)
	(b)	遷移率:利用等效質量與scattering rate來解釋兩者之不同。	(5%)

3.	假設有一Si wafer，參雜1017cm-3的P，試求在室溫下Si內含的電子與電洞數量
	，並估計電阻值。		(10%)

4.	請解釋何謂Quasi Fermi Levels。對一順偏的PN接面，試畫出能帶圖與Quasi
	Fermi Levels。		(10%)

5.	有一Si的abrupt junction之PN接面，N區摻雜N_D，P區摻雜N_A，設外加電壓V
	(a)	試畫出載子濃度分布。	(2%)
	(b)	試求出depletion width。	(4%)
	(c)	由物理觀念寫下Shockley diodes方程。	(4%)

6.	(a)	試畫出平衡時之pnp BJT的能帶圖。	(5%)
	(b)	設此BJT工作於active region，請畫出此時之能帶圖，註明Quasi Fermi
		Levels的變化。	(5%)
	(c)	試畫出(a)與(b)條件下之載子分布。	(2%)
	(d)	用簡單的物理觀念寫下BJT之電流電壓關係。	(4%)
	(e)	利用(d)之結果說明與畫出Ebers-Moll MODEL之電路模型。	(4%)

7.	(a)	請問SOI的MOSFET有哪些優點?	(4%)
	(b)	試畫出FinFET的結構示意圖，標明源極、汲極、通道長度與電流流向。	(3%)
	(c)	說明短通道效應對MOSFET的影響。	(3%)

8.	(a)	試畫W/SiO2/Si MOC 電容平衡時之能帶圖。	(5%)
		已知Si電子親合力=4.05 eV，SiO₂的電子親合力=0.82 eV，SiO₂的能隙=8.8 eV，　W的功函數=5.25 eV，SiO₂的厚度=100 nm。此時Si摻雜B濃度為10¹⁷cm^-3，假設界面無trap，oxide內無fixed charge。
	(b)	求flat band電壓與threshold voltage。	(5%)

9.	下圖是一MOS 電容量測結果。假設已知電容面積。
	(a)	試解釋圖中三條曲線代表何意義?	(5%)
	(b)	說明如何利用此資料求出氧化層厚度、平帶電壓、臨界電壓、substrate
		doping。	(3%)
	(c)	圖中的substrate是N type或是P type doping。	(2%)


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