应变Si材料具有较高的载流子迁移率，且与传统的Si工艺兼容已成为国内外的研究热点，同时也是由于应变Si禁带宽度的减小和载流子迁移率的增加等因素影响，使得应变Si MOS的热载流子效应也更加显著。所以应变Si MOS器件可靠性等问题已成为制约其发展的瓶颈。本论文在分析应变Si基本物理特性、应变引入机制和单轴应变Si NMOS基本结构的基础上，重点研究了单轴应变Si NMOS的热载流子效应。首先分析了单轴应变Si NMOS器件热载流子效应产生的机制以及热载流子效应对单轴应变SiNMOS界面特性的影响，建立了热载流子效应引起阈值电压退化的模型。该模型重点考虑了热载流子效应引起的界面态的影响，利用Matlab对该模型进行了分析，并通过Silvaco软件进行了验证。然后研究了热载流子效应致单轴应变Si NMOS直流特性的退化机理，建立了热载流子效应引起的衬底电流、漏极电流、亚阈值摆幅等直流参数的退化模型，利用Matlab模拟了这些模型，并使用Silvaco软件对其仿真验证，其仿真结果与所建立的模型有着很好的一致性。最后研究了热载流子效应致单轴应变Si NMOS交流特性的退化机理，建立了热载流效应引起截止频率和噪声系数的退化模型，并利用Silvaco软件仿真了截止频率和噪声系数，其研究结果表明了由于热载流子效应引起的界面态会导致器件交流特性的退化。本文的研究成果为单轴应变Si器件可靠性研究奠定了理论基础。