随着MOS器件尺寸不断缩小,器件内沟道电场和电流密度激增,高电场使得热载流子（Hot Carrier）的形成儿率大大增加。这些热载流子具有相当高的能量,可以克服Si-SiO₂界面势垒进入栅氧化层,诱生大量的界而态,导致器件性能退化。本文通过理论分析和计算机数值模拟围绕深亚、超深亚微米nMOSFET器件热载流子产生机理,热载流子引起的器件特性退化等问题,对小尺度nMOSFET的热载流子效应进行了系统的研究。首先分析了nMOSFET热载流子分类、产生机理、衬底电流的形成、器件性能退化的饱和特性及温度特性等;继而根据衬底电流的形成理论,建立了使用于深亚、超深亚微米nMOSFET的衬底电流模型,并通过计算机数值模拟得到了衬底电流I_sub随栅压、漏压及器件结构的变化趋势,模拟结果与现有的实验所得到的规律一致,从而验证了理论模型及模拟的合理性,为以后根据I_sub的变化预测热载流子效应引起的器件性能退化提供了依据。器件直流输出特性的退化是热载流子效应的直接体现,本文通过Si-H键断裂模型分析了界面态的产生机理及其与器件直流输出特性退化之间的关系,并模拟得到了不同特征尺寸器件的漏电流退化特性。结果表明漏电流退化随器件工作区域不同而有所改变,同时直流输出特性的退化也表现出随应力时间的增长趋于饱和,这将为预测热载流子引起的器件特性退化提供参考。