红外焦平面读出电路需要工作在深低温条件下，代工厂商提供的常温SPICE模型不能有效地进行深低温电路的模拟，特别是温度在50K以下，完全不能反映出电路的低温特征，深低温模型参数的研究对于红外焦平面的研制具有明确的工程应用价值。　　 本课题深入研究了CMOS器件在深低温下的特性，总结出了深低温CMOS器件发生较大变化的参数主要有：阈值电压、载流子迁移率、饱和速度、串联电阻等。通过修改代工厂提供的常温模型中的这些参数，并优化其它参数，建立了35K、77K温度下的SPICE模型。同时，对现有模型无法模拟的Kink效应和LDD串联电阻效应进行了理论分析，结合实际测量结果，建立了SPICE宏模型，有效解决了深低温下现有SPICE模型无法模拟Kink效应和LDD串线电阻效应的问题。　　 根据参数提取的要求，设计了50多个不同尺寸的MOS器件，为各种效应的模型提取提供全面的数据信息。同时，设计了两个大尺寸的PN结和两个大尺寸MOS管，用来提取结电容和栅电容参数。这些测试结构通过上华(CSMC)0.6um工艺进行了流片，然后对每个器件进行了特定规则的I-V C-V测试，获得了300K、77K、35K三个温度下的测试数据。根据这些数据及BSIMPro参数提取工具进行BSIM3v3模型的参数提取和优化，获得了CSMC0.6um工艺的35K和77K的模型参数。　　 通过已建立的CSMC低温BSIM3V3模型，对读出电路中受深低温影响较大的运算放大器、环型振荡器和CTIA电路进行仿真和流片验证，实际测量结果与仿真结果吻合，表明所建立的CSMC工艺模型的准确性较高，可以有效地进行77K、35K电路的仿真；并总结出了深低温集成电路的设计要点，可以拓展到各种低温读出集成电路的研制。