初考-電子工程電子學大意107 年第 3 題單選題
下圖是一矽場效電晶體（Si FET）元件的剖面結構，各層使用不同材料，圖中僅標示某假想製程厚度，此電晶體的臨界電壓（threshold voltage）的絕對值為 $|V_{th}| = 0.5 V$ 。 $V_{D1} = 2 V$ ， $V_{D2} = -2 V$ ， $V_{D} = 2 V$ ， $V_{E} = -2 V$ 。試由此結構剖面判斷此電晶體的閘極氧化層是那一層？
C正確答案
閘極氧化層(Gate Oxide)是MOS結構中夾在閘極金屬與半導體通道之間的極薄絕緣層，圖中C層厚度僅0.01μm，位於閘極導體D層與n+埋層B層/p⁻基板A層之間，符合閘極氧化層特徵。
為什麼答案是 C
C層厚度僅0.01μm（10nm），位於閘極導體D層（0.5μm）與半導體通道/基板之間，是典型MOS結構的閘極氧化層（Gate Oxide），極薄且水平延伸覆蓋通道區域，符合SiO₂閘極絕緣層特徵。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 閘極氧化層(Gate Oxide)是MOS結構中夾在閘極金屬與半導體通道之間的極薄絕緣層，圖中C層厚度僅0.01μm，位於閘極導體D層與n+埋層B層/p⁻基板A層之間，符合閘極氧化層特徵。
閘極氧化層最薄且夾在閘極導體與半導體之間——圖中C層0.01μm最薄、位置居中夾層，秒選C。
逐選項分析
A✕
A層為p⁻基板，厚度400μm，是整個元件的半導體基底（body），負責提供載子通道，絕非絕緣的閘極氧化層。
B✕ 陷阱
B層厚度0.1μm，圖中標示為n⁺區域，位於D1/D2源汲極旁，是重摻雜半導體層（源/汲區），不是絕緣氧化層。容易誤選因厚度也較薄。
C✓ 正確
C層厚度僅0.01μm（10nm），位於閘極導體D層（0.5μm）與半導體通道/基板之間，是典型MOS結構的閘極氧化層（Gate Oxide），極薄且水平延伸覆蓋通道區域，符合SiO₂閘極絕緣層特徵。
D✕
D層厚度0.5μm，位於C層上方，連接VD端點，是閘極導體（Gate electrode）材料（如多晶矽或金屬），非絕緣氧化層。
Si MOSFET各層結構對照
| 層別 | 厚度 | 材料/功能 | 對應MOS結構 |
|---|
| A層 | 400 μm | p⁻半導體基板 | Body（基體） |
| B層 | 0.1 μm | n⁺重摻雜 | Source/Drain區 |
| C層 | 0.01 μm | SiO₂絕緣氧化層 | 閘極氧化層 ✅ |
| D層 | 0.5 μm | 閘極導體（poly/metal） | Gate電極 |
| E層 | 0.8 μm | 背面金屬/接觸層 | 背面電極 |
考生常將「閘極（Gate）」整體誤解為「閘極氧化層」，把D層（閘極導體）當成答案。實際上閘極氧化層特指閘極導體與半導體之間的薄絕緣層（C層）。另外B層n⁺雖然薄（0.1μm），但它是半導體摻雜區不是絕緣層，務必依功能與位置判斷，而非單純比厚度。 
