트랜지스터 안의 전계와 전자 농도는 현미경으로 볼 수 없다. TCAD는 공정 레시피에서 도핑을 계산하고, 소자를 점으로 쪼개 포아송과 드리프트-확산 방정식을 풀어 그 안을 보여 준다. 이 교과서는 이온 주입과 확산, 격자와 이산화, 뉴턴 반복, PN 접합과 MOS 커패시터, 2D MOSFET, 보정과 변동성까지 브라우저 안에서 실제로 방정식을 풀며 배운다. 이 페이지의 소자 그림도 지금 브라우저가 푼 해다.
이 교과서를 끝내면 아래 숫자가 어디서 나오는지, 시뮬레이터가 그것을 어떻게 계산하는지 설명할 수 있게 됩니다.
이 책은 가상의 트랜지스터 하나(타깃 TN-45: 게이트 길이 45 nm 평면 nMOSFET)를 공정 레시피에서 I-V 곡선까지 여섯 단계로 계산합니다. 각 장은 그중 한 단계를 맡습니다.
주입 에너지와 도즈, 스페이서 폭, 어닐 온도를 직접 정하고 공정 모사 → 격자 → 풀이 → 특성 추출을 한 번에 돌린다. 문턱 전압과 누설 전류의 목표를 맞추는 임무를 하나씩 통과해 보자.
1~3장은 TCAD와 반도체 방정식, 4~5장은 격자와 수치 해법, 6~8장은 공정 모사, 9~13장은 소자 해석, 14~15장은 고급 수송과 과도 해석, 16~17장은 보정과 변동성, 18장은 실험실입니다. 각 장은 개념 → 만져 보는 그림 → 수식 → 시뮬레이터 → 타깃 파일 → 퀴즈 순서로 구성됩니다.
목적에 따라 이렇게 읽어 보세요.
TCAD는 소자 물리와 제조 공정을 방정식으로 옮긴 것입니다.