半导体产业在过去的几十年里，按照摩尔定律不断缩小各个维度的器件尺寸，获得了集成电路性能以及集成度上的极大提高。如今，MOSFET已经发展到了纳米尺度，由于强电场作用，在器件内部由于电流产生的发热变得越来越严重。另一方面，为了满足ITRS对器件尺寸不断缩小的要求，各种新型结构被引入以改善MOSFET的电学特性。其中的很多结构中，由于沟道与衬底之间存在低热导率的材料，如SiO2等，使得器件内部产生的热量无法正常传导，导致了器件的自热效应更为严重。因此，精确的分析自热效应对于纳米尺度MOSFET的电学特性以及可靠性均具有重要意义。　　 本文利用基于求解量子波尔兹曼方程的蒙特卡罗的方法，分析研究了量子效应中的量子势修正和碰撞展宽修正对纳米尺度半导体器件内部产热的影响。研究结果表明，考虑量子势以后，位于Si/SiO2界面处的产热峰值减小，峰值位置向远离界面处推移；碰撞展宽对产热总量有较大影响，只考虑碰撞展宽将高估热产生总量。利用ISE DESSIS TCAD工具，对不同源漏结构的UTB MOSFET中的热-电特性进行了系统的研究，研究发现源漏抬升和源漏下沉结构的UTBMOSFET具有相似的自热效应，而分析比较自热效应对两者电学特性的影响，结果表明，源漏抬升结构比源漏下沉结构影响略为严重。对新型器件结构SB FET的自热效应进行了详细的研究。通过与UTBMOSFET的比较，分析研究了SB FET中自热效应对其直流特性和交流特性的影响。结果表明，与UTB MOSFET相比，SB FET在自热效应影响方面具有很好的免疫力。