용어집 & 종합 퀴즈
TCAD 엔지니어의 대화는 약어로 이루어진다. SG, DD, BGN, TED, SRH, DIBL, CET, RDF… 이 장은 책 전체에 흩어진 용어를 한곳에 모은 사전이고, 그 용어들이 TCAD 흐름의 어디에 놓이는지 보여 주는 지도이며, 공정 레시피에서 변동성까지 전 범위를 점검하는 마무리 시험이다.
- 한국어·영어·약어 어느 쪽으로든 용어를 찾아 정의를 읽고, 그 용어를 가르치는 장으로 바로 이동할 수 있다.
- 공정 모사에서 보정까지 TCAD 흐름의 각 단계에 어떤 용어와 모델이 속하는지 지도로 정리한다.
- 25문항 종합 퀴즈로 스스로를 점검하고, 틀린 문제의 장을 다시 본다.
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용어집
검색창에 한국어(예: 준페르미), 영어(예: Scharfetter), 약어(예: TED) 중 아무것이나 입력하면 바로 걸러진다. 정의 본문도 검색 대상이고, 용어 이름이 일치하는 항목이 먼저 나온다. 분야 칩으로 범위를 좁히고, 가나다순·분야별·장 순서로 묶어 볼 수 있다. 각 항목 아래의 링크는 그 용어를 가르치는 장으로 간다.
TCAD 흐름 지도
이 책의 장들은 공정 모사 → 구조·격자 → 물리 모델 → 수치 해 → 소자 특성 → 보정·활용의 흐름 위에 놓여 있다. 아래 지도에서 단계를 누르면 그 단계에서 쓰는 용어가 칩으로 나온다. 칩을 누르면 용어집에서 그 항목으로 간다. 마지막 단계에서 첫 단계로 돌아가는 점선은 측정과 맞지 않을 때 모델 파라미터나 레시피를 고쳐 다시 돌리는 보정 루프다.
단계를 누르면 그 단계의 용어
지도에서 보듯 용어가 가장 많이 몰린 곳은 물리 모델 단계다. TCAD 결과의 정확도는 대부분 여기서 정해지고, 앞의 격자와 뒤의 수치 해는 그 모델을 “틀리지 않게, 끝까지” 풀기 위한 장치다. 그래서 숙련된 TCAD 엔지니어는 결과가 이상할 때 격자 → 수렴 → 모델 순서로 의심한다.
공식 모음
이 책에서 되풀이해 쓰는 식을 한곳에 모았다. 제목 옆의 링크가 유도와 시뮬레이터가 있는 장이다. 기호는 책 전체에서 같다. \(\psi\)는 정전 전위, \(n, p\)는 전자·정공 농도, \(V_t = kT/q\)는 열 전압(300 K에서 약 25.9 mV)이다.
포아송 방정식 → 3장
연속 방정식 → 3장
드리프트-확산 전류 → 3장
디바이 길이 → 4장
샤페터-거멜 플럭스 → 5장
뉴턴 갱신 → 5장
가우시안 주입 분포 → 6장
확산 길이 → 7장
딜-그로브 산화 → 8장
SRH 재결합 → 10장
문턱 아래 기울기 → 12장
충돌 이온화 계수 → 13장
펠그롬 관계 → 17장
종합 퀴즈
1장부터 17장까지 전 범위에서 낸 25문항이다. 보기를 누르면 바로 해설과 관련 장 링크가 나오고, 위 막대에 점수가 쌓인다. 모두 풀면 등급과 다시 볼 장을 보여 준다. 다시 풀기를 누르면 문제 순서와 보기 순서가 새로 섞인다.
마치며
- TCAD는 흐름이다. 공정 모사가 만든 도핑과 형상이 격자 위에 놓이고, 물리 모델이 그 위의 방정식을 정하며, 수치 해법이 그것을 풀고, 추출한 특성을 측정에 맞춰 보정한다. 어느 한 단계의 오류는 뒤 단계 전부로 번진다.
- 세 개의 방정식이 뼈대다. 포아송 방정식과 전자·정공 연속 방정식, 그리고 드리프트-확산 전류식. 나머지 모델(이동도, 재결합, 양자 보정, 고전계)은 이 뼈대의 계수와 원천 항을 채운다.
- 격자와 이산화가 답을 바꾼다. 디바이 길이보다 성긴 격자, 둔각 삼각형, 중심 차분은 틀린 답이나 진동하는 답을 낸다. 샤페터-거멜 이산화와 들로네 격자는 그것을 막는 표준 장치다.
- 수렴은 기술이다. 뉴턴은 해 근처에서 빠르지만 멀리서 출발하면 발산한다. 좋은 초기 추정, 작은 바이어스 간격, 감쇠와 연속법이 실제 시뮬레이션의 절반이다.
- 보정 없는 TCAD는 경향만 맞힌다. 민감도 분석으로 중요한 파라미터를 고르고, 실험 계획과 반응 표면으로 맞추며, 변동성은 통계로 다룬다. 직접 돌려 보려면 18장 TCAD 실험실로, 소자 물리와 공정의 배경은 DeviceBook과 ProcessBook으로 간다.