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随着半导体器件的尺寸不断减小,短沟道效应和漏致势垒下降效应等次级物理效应不断增强,严重影响了器件性能,给器件和电路的仿真模拟带来了一系列的挑战。解析模型能够给出描述MOSFET在亚阈值状态下短沟效应对器件性能影响的解析表达式,因此精准的MOSFET解析电势模型是迫切需要的。论文首先对伯克利短沟阈值电压模型、电压-掺杂转换模型以及二维双区模型、单区模型在模型构建和解析方程方面做了详细描述。针对二维双区模型,为了提高其模型精度,改进了以下三个方面:一、增加了特征函数的展开项数;二、修改了源漏边界条件,小于结深的边界依然是常数电势,大于结深部分的边界条件采用了耗尽近似,称为浅结条件;三、考虑到小尺寸器件的耗尽层厚度会受漏电压等因素的影响,用电压-掺杂转换模型耗尽层厚度的计算方法校正了双区模型。同时定义了一个平均误差,该误差可以评测模型满足源漏边界条件的情况。由于伯克利短沟阈值电压模型是准二维模型,只能描述表面处的电势分布,本文将其拓展为二维模型使之能够得到二维电势分布,这样可研究衬偏效应对亚阈值摆幅的影响。和二维双区模型不同的是二维拓展的伯克利短沟阈值电压模型中源漏边界条件是常数。本文在不同衬底电压、沟道掺杂浓度和漏电压下,分别计算了双区和单区模型的源漏平均误差,发现双区模型的误差要小得多,并给出了两模型随栅长和漏电压减小的阈值电压滚降趋势,初步确定了双区模型具有更高的精度。计算了双区模型的亚阈值斜率,与伯克利短沟阈值电压模型及其二维拓展模型、电压-掺杂转换模型做了比较,结果显示双区模型的亚阈值斜率无论是变化趋势还是数值大小都与实验数据最为接近,且浅结条件要比常数条件更适合于小尺寸器件。同时发现对于二维拓展的伯克利短沟阈值电压模型,当结深远小于耗尽区厚度时,矩形求解区域的衬底边界电势斜率非零,表明源漏常数边界条件近似不成立。综上结果表明,校正后的双区模型在浅结边界条件时的精度最好。因为BSIM6.1模型在电路设计中更加方便,最后一章利用基因算法实现了BSIM6.1模型与BSIM3v3.2模型的参数转换。作为初步工作,我们在不考虑衬偏效应的情况下实现了利用BSIM6.1模型拟合BSIM3v3.2模型的I-V曲线。