108年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員考試及 108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
考 試 別：鐵路人員考試
等 別：高員三級考試
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。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：70480 頁次：2－1
一、請說明什麼是「外質半導體（extrinsic semiconductor）」？（5 分）
請列舉兩項影響外質半導體導電率（conductivity）之可能因素，並說 明其影響方式。（10 分）
二、請說明「質量作用定律（mass action law）」之物理意義。（10 分）
三、漂移（drift）及擴散（diffusion）為半導體中載子傳輸之主要方式，請 分別說明其物理機制。（10 分）
試 列 出 「 愛 因 斯 坦 關 聯 式 （Einstein relation ）」 之 數 學 表 示 式
（mathematical equation），並說明其物理意義。（10 分）
四、金屬鎢（W）與 n-型矽（Si）半導體接面，溫度 T = 300 K，其相關參數如下：
鎢之功函數 Φm = 4.55 V、n-型矽半導體之摻雜濃度 ND = 1016 cm-3、 矽之電子親和力χ = 4.01 V、矽之等效導電帶狀態密度 NC = 2.8 ×1019 cm-3、 矽之介電常數ε = 11.7 × ε0 = 11.7 × 8.85 × 10-14 F/cm、單位電量 q = 1.6 × 10-19 C、
波茲曼常數（Boltzmann’s constant）k = 8.62 × 10-5 eV/K。試求在零偏壓 情況下：（每小題 5 分，共 15 分）
理想之蕭特基能障高度（ideal Schottky barrier height）ΦB0 = ？
內建電位能障（built-in potential barrier），qVbi = ？
金屬-半導體接面之最大電場強度|Emax| = ？
五、具有均勻摻雜陡峭接面（abrupt junction）之 p+-n 二極體，請說明如何以 電容-電壓（C-V）量測技術，萃取如下參數：（每小題 5 分，共 10 分）
n-型區之施體摻雜濃度 ND = ？
內建電位能障，qVbi = ？
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六、具有 n-型通道金屬-氧化物-半導體接面場效電晶體（MOSFET），其相關 參數如下：
通道長度 L = 1.25 μm、電子遷移率 μn = 650 cm2/V-s、閘極氧化層電容 Cox = 6.9 × 10-8 F/cm2、臨界電壓 VT = 0.65 V。在閘-源極偏壓 VGS = 5 V 之下，試求：（每小題 5 分，共 10 分）
當逐漸增加汲-源極偏壓，致使電晶體由線性區進入飽和區之汲-源極 電壓 VDS, sat = ？
已知汲極飽和電流ID（sat）= 4 mA，試求電晶體之通道寬度 W = ？ 七、假設以熱氧化製程形成二氧化矽（SiO2），其相關參數值表列如下：
（每小題 10 分，共 20 分）
材料 原子量或分子量 密度
Si 28.9 g/mole 2.33 g/cm3 SiO2 60.08 g/mole 2.21 g/cm3
試求 1 莫耳（mole）矽及 1 莫耳二氧化矽所占的體積分別為？
如欲成長厚度為 100 nm 之二氧化矽層膜，需消耗矽之厚度為？
