地特三等申論題
111年
[電子工程] 半導體工程
第 一 題
📖 題組：
四、考慮一多晶矽閘極金氧半電容（polysilicon-gate MOS capacitor），在高摻雜的閘極，其 EF - EC = 0.2 eV；在一般摻雜的矽基板，其 EC - EF= 0.2 eV。假設此結構理想化， (一)畫出此多晶矽閘極金氧半電容在平帶（flat-band）情況下的能帶圖。（10 分） (二)當閘極電壓等於零（VG = 0）時，此多晶矽閘極金氧半電容是處於下列那一種情況？聚積（accumulation）？空乏（depletion）？反轉（inversion）？（10 分） (三)請說明閘氧化層和場氧化層的差異。（10 分）
四、考慮一多晶矽閘極金氧半電容（polysilicon-gate MOS capacitor），在高摻雜的閘極，其 EF - EC = 0.2 eV；在一般摻雜的矽基板，其 EC - EF= 0.2 eV。假設此結構理想化， (一)畫出此多晶矽閘極金氧半電容在平帶（flat-band）情況下的能帶圖。（10 分） (二)當閘極電壓等於零（VG = 0）時，此多晶矽閘極金氧半電容是處於下列那一種情況？聚積（accumulation）？空乏（depletion）？反轉（inversion）？（10 分） (三)請說明閘氧化層和場氧化層的差異。（10 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
畫出此多晶矽閘極金氧半電容在平帶（flat-band）情況下的能帶圖。
思路引導 VIP
面對平帶（Flat-band）條件的能帶圖繪製，首先要想到「能帶無彎曲（內部電場為零）」。接著計算兩側材料的功函數差，並利用理想 MOS 假設確認氧化層亦無電場。繪圖時務必確保閘極與基板的導帶（Ec）對齊成水平線，並準確標示兩側費米能階（Ef）相對於 Ec 的位置與落差。
小題 (二)
當閘極電壓等於零（VG = 0）時，此多晶矽閘極金氧半電容是處於下列那一種情況？聚積（accumulation）？空乏（depletion）？反轉（inversion）？
思路引導 VIP
先利用閘極與基板的能階差計算兩者的功函數差（Φms），進而求出平帶電壓（V_FB）。接著判斷基板的摻雜型態（n型），並比較實際閘極電壓 V_G = 0 與 V_FB 的大小關係，藉此推斷能帶彎曲方向與表面多數載子的分布狀態。
小題 (三)
請說明閘氧化層和場氧化層的差異。
思路引導 VIP
本題測驗半導體元件結構中不同區域氧化層的物理作用。作答時應從「位置與功能」、「物理尺寸（厚度）」以及「製程品質與生長方法」三個核心維度進行對比分析，以展現對微電子元件製程與物理的全面理解。