Hydrodynamic 모델을 이용한 3차원 반도체 해석 = Hydrodynamic Modeling of the Three Dimensional Semiconductor Device : SNU-GOODS

국문 초록 (Abstract)

소자가 작아짐에 따라 3차원 소자 분석이 중요해지고 있다. 둔각 삼각형 메쉬에도 오차를 발생하지 않은 이산화방법을 사용한 SNU-GOODS에 에너지 보존방정식을 고려한 3차원 해석 프로그램을 만들었다. 만들어진 시뮬레이터는 둔각 삼각형 메쉬요소에서도 올바른 해를 구하기 위해 유한요소법과 Novel Discretization Scheme을 이용한 새로운 이산화 방법을 사용하였다. 캐리어의 에너지 관계를 고려한 Hydrodynamic 모델을 적용하기 위해 에너지 보존방정식이 포함된 3차원 시뮬레이터로 확장하였다. 전류 보조식과 에너지 보조식의 이산화 방법은 Scharfetter-Gummel 이산화 방법을 이용하였다. 해를 구하는 알고리즘은 decoupled algorithm을 이용해서 컴퓨터 용량을 줄이면서 정확한 해를 구하도록 하였다. 이 프로그램의 타당성을 알아보기 위해 일차원 N-I-N 구조에서 시뮬레이션을 행하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As the size of the device is smaller and smaller, the three dimensional device analysis has become more important. With the newly developed discretization scheme that is able to get the real solution in the obtuse element, the three dimensional device simulator which is considering the energy balance equation is developed. The device simulator employs new discretization scheme including the finite element method and the Novel discretization scheme in order to get the normal solution in the obtuse element. In order to apply the Hydrodynamic model taking the energy of carrier into account, the three dimensional simulation has been expanded into being able to solve energy balance equation. The current flux equation and the energy equation are discretized in the way of the Scharfetter-Gummel scheme. This device simulator chooses the decoupled algorithm which has the merit of using the small memory size and getting the normal solution. To show the reasonability of the developed device simulator, the program is applied to the one dimensional N-I-N device.