随着集成电路的发展,MOS器件已进入深亚微米的时代,传统的MOS器件在结构和尺寸上将会达到物理极限,这时基于物理的问题会对MOS器件产生很大的影响,如短沟道效应(SCE)、漏致势垒降低效应(DIBL)等。为了克服这些影响,研究者努力寻找新的材料,开发新的器件结构,试图制作出理想的半导体器件。SOI器件与传统的体硅器件相比不仅能有效地抑制短沟道效应,还拥有更多的优点:如低功耗、无闩锁效应、寄生电容小、集成度高、抗辐射能力强、速度快、制作工艺简单等。为了对SOI MOSFET器件进行更加深入的研究,我们需要建立一个精确而又简单的电势模型,本文具体开展的工作如下。第1章介绍了传统MOS器件的发展及存在的问题,针对这些问题引入SOI MOSFET器件,并分析了 SOI MOSFET器件的研究意义,研究现状和应用。第2章综述了 SOI MOSFET模型的研究方法,讨论了已有的抛物线近似模型和准二维模型的解法和优缺点,并在此基础上着重分析了基于半解析法的SOI MOSFET亚阈值表面势模型。该模型先通过矩形等效源的方法将器件结构划分三个区域,确立各个区域的电势方程,边界条件。然后根据各个区域的电势相等和电位移相等确立衔接条件。第3章介绍了半解析法SOI MOSFET器件亚阈值表面势模型的解法。该解法的主要过程如下:首先根据分离变量法和特征函数展开法对各个区域进行求解,得到含有待定系数的电势表达式。其次根据交界面处的电势相等,设氧化层和硅膜交界面处的上表面势为φ1(x),硅膜和埋氧化层交界面处的下表面势为φ2(x),将电势方程中的待定系数用上下表面势代替,避免了由于方程中sinh和cosh的存在导致方程不收敛。然后根据交界面处的电位移相等,得到两个含有上下表面势的方程。根据相关区域的边界条件和三角函数的特性,将上下表面势设成广义傅里叶级数形式进行计算,避免由于傅里叶级数同时存在正弦和余弦函数所带来的大量计算。最后对方程进行正交函数化简,得到含有待定系数的矩阵方程。通过数学计算工具MATLAB进行求解,得到要求的系数,再将系数带入上下表面势和电势方程中,可以得到很直观的电势和表面势的解析式。半解析模型不同于数值模型和解析模型,它是在两者的基础上提出的,不仅具有很好的精确度,还具有明确的解析表达式,具有很强的实用性和价值性。第4章对全耗尽SOIMOSFET模型的验证分析。首先,利用PDE工具对模型进行数值验证,对比了各个区域的等值线图。其次,在相同尺寸下将模型计算得到的表面势和SILVACO仿真得到的表面势进行了比较,验证了模型的精确性。从比较结果可知,在不同的沟道长度、氧化层厚度、掺杂浓度、硅膜厚度下模型的计算结果和SILVACO仿真结果都能够较好的吻合,因此建立的模型能够很好的反映表面势随着器件参数的变化。