近几十年,晶体管的特征尺寸一直按照摩尔定律逐渐缩小,来到纳米尺度后,越来越严重的短沟道效应极大阻碍了器件性能的进一步提升。在此背景下,FinFET和GAAFET相继被提出,由于其在晶体管结构和形态上的创新使得相比传统平面MOS,它们拥有更卓越的性能优势。但FinFET和GAAFET并非完美器件,它们的沟道通常采用轻掺杂甚至不掺杂的本征硅来降低散射,通过三栅或者四栅结构来加强栅极对沟道的控制作用,因此也带来了耐压低、难以调节宽长比等一系列问题。由此,我们团队提出了一种新型纵向MOSFET结构来解决FinFET和GAAFET的不足。新型纵向MOSFET的沟道区重掺杂,同时在漏极和沟道之间及源极和沟道之间增加了一个低掺杂的漂移区,由于采用垂直构造,新增的漂移区结构不仅不会占用芯片面积,还提高了耐压。同时,新型纵向MOSFET还可以很容易的通过调节导电沟道面数来实现对沟道宽度的调控,并且沟道长度可以不再受光刻工艺的限制,由此就很容易能实现任意宽长比的器件。基于此新型纵向MOSFET结构设计了新型DRAM单元结构和新型CMOS反相器单元结构,并完成了分析和仿真。具体内容如下:一、通过Sentaurus软件对新型纵向MOSFET进行了模型的构建和电学特性的仿真,得到了晶体管的转移特性曲线、输出特性曲线以及阈值电压和泄漏电流等参数。二、基于新型纵向MOSFET设计了一种使用沟槽电容的新型DRAM单元,对其进行了模型构建和功能的仿真验证。然后通过对不同参数下DRAM单元的数据写入速度和保持时间的变化趋势分析,得到了参数优化后的模型结构并给出了仿真结果。最后提供了新型DRAM单元的工艺实现方法。三、基于新型纵向MOSFET设计了一种新型CMOS反相器单元,对其进行了模型构建和功能的仿真验证。通过加深栅极长度解决了输出电平无法达到理论高值和低值的问题。然后通过对不同参数下CMOS反相器结构传播延时和开关阈值的变化趋势分析,得到了参数优化后的模型结构并给出了仿真结果。通过设计异常输入波形对优化后模型结构进行了功能验证,确认其输出符合理论预期。最后提供了新型CMOS反相器单元的工艺实现方法。