메쉬 생성 및 솔리드 모델링

개요

Victory Mesh는 기존 2D/3D TCAD 구조의 메쉬 생성 및 세분화와 새로운 2D/3D 구조의 생성을 위한 솔리드 모델링 기능을 제공합니다.
Deckbuild TCAD GUI에서 실행가능. Victory Mesh의 입력:

  • 실바코 표준 2D/3D 구조 파일 형식 (.str)
  • Victory Process 반도체 공정 시뮬레이터에서 저장된 2D/3D 상태

Victory Mesh의 출력:

  • TonyPlot (2D) 및 TonyPlot3D (3D)에서 시각적으로 확인
  • 반도체 소자 시뮬레이터 Victory Device, Atlas, Clever로 내보내기
  • 표준 파일 형식(예. .stl, .vtk)으로 써드 파티 소프트웨어로 내보내기

소자 메쉬 생성 - Victory Mesh는 소자의 메쉬 형태 선택 가능:

  • Delaunay (비구조화 샘플링)
  • Conformal (반구조화 직교 좌표 기반 샘플링)

소자 세분화 (메쉬 재생성) - Victory Mesh는 일반적인 경우 및 TCAD에 특화한 경우에 대해 다양한 들로네 세분화 방법을 포함합니다:

  • 균일
  • 불순물
  • 접합
  • 계면
  • 모양
  • 거리 근사
  • 품질

솔리드 모델링- Victory Mesh는 Victory Mesh 엔진에서 직접 소자를 생성하기 위해 다양한 기능 포함:

  • 모양 생성
  • 기하학적 변환
  • 반전
  • 연결
  • 절취
  • 슬라이스
  • 결합
  • 접착

 

Victory Mesh의 입출력

 

메쉬 생성 및 재생성

Victory Mesh는 Victory Process의 기하학적 데이터를 입력받아, Victory Device, Atlas, Clever의 소자 시뮬레이션에 적합한 메쉬를 생성합니다.

Victory Mesh는 두 가지 형태의 메쉬 구조를 출력할 수 있으며, 이는 실바코의 소자 시뮬레이터에서 사용할 수 있습니다.

등각 (왼쪽) - 사용자 정의 구조화 직교 메쉬.
들로네 (오른쪽) - 자동화 특성 및 수량에 의존하는 비구조화 메쉬.

 

특징

  • 2D/3D로 사용자-정의 메쉬 (등각) 또는 파라미터 자동 정의 (들로네)
  • 들로네 메쉬를 자동으로 생성하여, 다음 항목을 우선적으로 처리:
    • 특정 체적 물질
    • 특정 계면 물질 조합
    • 계면에서의 특정 거리
    • 특정 체적량
    • 특정 물리적 위치
  • 특정한 시뮬레이션 필요를 충족시키기 위해 메쉬 형태 및 밀도를 선택 가능
   

자동 생성 방식에 의한 들로네 메쉬: 최대 엘리먼트 크기, 계면 개선, 접합 개선. 구조 내부 메쉬를 보여주는 단면.

 

솔리드 모델링

Victory Mesh는 2D/3D로 다양한 형태를 생성할 수 있도록 지원합니다:

  • 2D – 삼각형, 사각형, 원 형태.
  • 3D - 원뿔, 직육면체, 원기둥, 타원체, 피라미드, 구 형태.

형태는 사용자 정의 물질로 구성하여 생성됩니다. 이러한 형태는 REFINE, CROP, JOIN 등의 커맨드로 추후 사용할 수 있습니다. 각 형태는 개별적인 커맨드로 생성할 수 있습니다. 구문은 2D/3D에서 되도록 일치되도록 설계되었습니다. 형태를 정의하기 위해 파라미터로 사용된 좌표 점의 차원이 보편적으로 결과의 차원을 나타냅니다.

 

적용 예 – 퀀텀 닷
퀀텀 닷은 LED 기술의 최근 관심사입니다. 기존 식각/증착 엔진에서 퀀텀 닷의 정보는 실용적이지 않습니다. 그러나, 솔리드 모델링 기술을 아용하여 매우 간단하게 생성할 수 있습니다. Victory Mesh는 수많은 솔리드 모델링 커맨드를 사용하여, 퀀텀 닷을 빠르고 쉽게 생성할 수 있습니다. 해당 구조는 들로네 메쉬를 사용하여, 퀀텀 닷 및 그 계면에서 세밀한 메쉬를, 중요성이 떨어지는 영역에서 개략적인 메쉬를 생성합니다.

퀀텀 닷을 보여주는 투시도. 내부 메쉬를 보여주는 단면도. 메쉬의 상세도.

 

적용 예 – 결정립 생성
엑시머 레이저 어닐링(ELA)같은 레이저 어닐링 공정은 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 변환하여, 캐리어의 이동도를 향상시키는데 사용됩니다. 폴리실리콘 구조 (결정립 경계)는 레이저의 파장, 펄스의 폭 및 공간 빔에 의해 좌우됩니다.

Victory Mesh는 보로노이 이산 방법을 이용하여 결정립 경계의 형태를 에뮬레이션할 수 있습니다. 결정립 생성 예는 다음 Simulation Standard 항목에 게재된 작업을 확장합니다: 3D TFT Simulation of Grains and Grain Boundaries, Vol 29, No. 1 Jan-Mar 2019. 여기서 결정립의 크기는 모든 방향으로 변화합니다.

   

결정립 속성을 사용자가 지정하여, Victory Mesh로 영역 내에 결정립 생성. 생성된 구조는 TCAD 소자 시뮬레이션에서 전기적 특성 분석 가능.

 

적용 예 – 물결 모양 측면
Deep Reactive Ion Etching (RIE) 공정은 보통 깊고, 거의 수직인 기둥 형태로 식각할 때 사용됩니다. 실바코 공정 시뮬레이터 (Victory Process)는 Deep Reactive Ion Etching 공정을 시뮬레이션할 수 있으나, 이러한 형태의 세밀한 공정 분석은 트렌치가 매우 깊어서 시뮬레이션 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 대신 소자 시뮬레이션에 관심이 있다면, Victory Mesh는 솔리드 모델링 커맨드를 직접 사용하여, 본 공정의 기하학적 형태를 신속하게 생성할 수 있습니다.

     

전체 구조의 단면 (왼쪽).
트렌치 내부 (가운데).
트렌치를 채우지 않은 실리콘 식각 모양 (오른쪽).

 

적용 예 – 텍스처 표면화 태양 전지
광 흡수를 향상시키기 위해, 태양 전지는 텍스처 표면으로 제조되었습니다. 결정질 실리콘에 대해, 이방성 식각은 우선권을 갖는 낮은 인덱스 방향에 따라 식각율을 향상시켜서 복잡한 표면 피라미드를 생성합니다. 이를 공정 시뮬레이션에서 수행하기 위해서는 컴퓨터의 퍼포먼스를 많이 소비합니다. 대안으로 솔리드 모델링을 사용할 수 있습니다. 텍스처 형태의 태양 전지는 Victory Mesh의 솔리드 모델링 커맨드를 사용하여 생성됩니다. 본 구조는 또한, Victory Mesh에서 불순물 및 산화 계면에 대해 들로네 방식으로 세분화합니다. 소자 특성 분석을 위해 실바코의 소자 시뮬레이터에 메쉬를 로드할 수 있습니다.

Victory Mesh로 만든 전체 구조. 불순물 및 계면에 대해 들로네 방식을 표현. Victory Device로 불러온 구조 및 텍스처 표면의 전류 밀도.

 

적용 예 – MicroLED
일반적인 micro LED 구조는 조밀하게 배치된 물질 레이어를 포함합니다. 이러한 소자는 상대적으로 단순하여, 표준 식각/증착 공정 엔진에서 생성됩니다. 하지만, 캡 형성 단계는 보다 복잡합니다. Victory Mesh는솔리드 모델링 커맨드를 사용하여 micro LED를 완전히 생성할 수 있습니다. 본 LED는 또한 실제적인 캡 형성 단계를 포함합니다. 이후, 소자 특성 분석을 위해 실바코의 소자 시뮬레이터에 메쉬를 로드할 수 있습니다.

 

   

   
솔리드 모델링 엔진을 사용하여, 캡 형태의 다층 GaN LED 생성 가능.