반도체 소자 시뮬레이션에서 사용되는 유체동역학 모델과 에너지전달 모델의 검토(A review of hydrodynamic and energy-transport models for semiconductor device simulation)

전문가 제언

□ 현대 반도체 기술에서 실제 소자를 제작하고 실험하는 일은 많은 비용과 노력과 시간을 요구하기 때문에, 실제 소자 제작에 앞서 시뮬레이션을 통해 소자의 특성을 예측하는 일이 꼭 필요하다. 따라서 소자의 특성을 정확히 예측할 수 있는 시뮬레이션 방법은 중요한 문제이다.

□ 이전의 반도체 세대에서는 소자에 대한 DD(Drift Diffusion) 모델로 소자의 특성을 설명하는 것이 가능했으나, 소자가 소형화되면서 새로운 모델이 필요하게 되었는데 그 새로운 모델로 쓰이고 있는 것이 유체동역학(hydrodynamic) 모델이다.

□ 각 유체동역학 모델들은 각각의 관점에서 다르게 제시된 것이기 때문에, 이들 간의 차이점과 관련성에 대한 종합적 이해가 필요하다. 이 논문은 지금까지의 여러 유체동역학 모델들의 가정과 근사에 대해 비판적인 검토와 더불어 서로간의 차이점과 관련성을 설명한 논문이다.

□ 이 논문은 많은 모델들이 종합적으로 나와 있기 때문에 그간의 반도체 시뮬레이션이 어떻게 진행되었는지를 파악하는데 많이 도움이 된다. 그리고 새로운 시뮬레이션 방법을 연구할 때, 지금까지 무엇이 문제였고 어떤 방향으로 나아가야 하는지를 방향성을 잡는데 좋은 자료가 될 것이다.

□ 소자가 소형화 되면서 양자효과 또한 무시할 수 없는 것이 되었는데, 앞으로는 유체동역학 모델에 양자효과를 고려한 양자 유체동역학 모델(Quantum Hydrodynamic model)과 DD 모델에 양자효과를 고려한 Density-Gradient 모델이 많이 사용돼야 할 것이다.

□ 유체동역학 모델은 MC 시뮬레이션과의 비교가 필수적이다. 비교에 사용되는 MC 시뮬레이션이 앞으로 풀밴드 MC가 계속 사용돼야 할 것이고, 양자보정(quantum corrected) MC도 갈수록 더 필요할 것이다. 그리고 소자가 분자수준에 도달하는 현 단계에서는 분자 동역학 시뮬레이션에 의한 데이터와의 비교도 필요할 것이다.

저자

Grasser, T.; Ting-Wei Tang; Kosina, H.; Selberherr, S.

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2003

권(호)

91(2)

잡지명

Proc. IEEE (USA)

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

251~274

분석자

황*룡

분석물

• 반도체 소자 시뮬레이션에서 사용되는 유체동역학 모델과 에너지전달 모델의 검토.pdf [216,169 byte]

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