SOI(SiliconOnInsulator)器件由于减小了寄生电容和具有良好的驱动能力，被认为是一种很有希望的器件。然而由于低热导率埋氧层(比硅低两个数量级)的存在，带来严重的自热效应和浮体效应，包括DIBL(DrainInducedBarrierLowering)效应的提高，击穿电压的降低和负阻效应等。本实验室提出的DSOI(DrainandSourceOnInsulator)器件结构将沟道下方埋氧层去掉，仅保留在源漏下的埋氧层。因此，既保留了SOI器件寄生电容小的优点，又克服了其浮体效应和自热效应两大缺点，因此可望在ULSI尺度得到应用。本论文从理论分析和数值模拟上系统研究了DSOI，SOI和体硅三种器件的特性，验证了DSOI器件良好的性能。同时，提出了一种改进的DSOI结构，采用了不完全除去沟道下绝缘层的办法，使DSOI器件的结构更接近SOI。采用二维器件模拟器MEDICI对结构进行模拟。结果证明这种改进后的结构使器件具有更优的性能，在保留DSOI解决浮体效应和散热问题的基础上能够提高电路速度和驱动能力等器件性能。为DSOI器件的发展提供了方向。接下来，采用了局域注氧的技术，选择了合适的注入和退火工艺，成功制作了DSOI器件，实现了DSOI，体硅和SOI兼容的新工艺。对同一硅片上的DSOI，SOI和体硅三种器件进行了静态的Ⅰ-Ⅴ特性测试，用环形振荡器结构分析了器件的动态性能，并对三种器件的热阻进行了测试并与模拟结果进行了比较。测量结果证明了DSOI器件与体硅和SOI器件相比具有更好的性能，并且可以克服SOI器件的浮体效应和自热效应，从而验证了理论分析和数值模拟的结果。还对自对准工艺的DSOI器件进行了单项退火工艺试验，对不同的退火温度，退火气体，退火时间对阻挡层和多晶硅栅的影响进行了研究。找到了一种合适的退火条件，为该种器件进一步的发展奠定了良好的基础。 随着器件的按比例缩小，目前的器件的特征尺寸已经达到了几十纳米甚至十几纳米的水平，在这一尺度下材料的热性质发生了很大的变化。薄膜的热性能研究对于SOI类器件的散热分析变得十分重要。对于芯片中普遍存在的薄膜，由于存在强烈的边界散射以及受到制备工艺的很大影响，其热导率将与相应的体硅材料有很大的区别，而且其横向和纵向的热导率将不再相同。目前这方面的实验和理论都很欠缺。本论文中提出了一种新的简单方法，对SIMOX(SeperationbyIMplantationofOxygen)SOI硅片埋氧层的垂直方向的热导率进行了测定，提取出的埋氧层与硅边界之间的热阻为6.3e-8K/W。证明了直至55纳米的厚度垂直方向SIMOX的埋氧层不存在尺寸效应。埋氧层薄膜垂直方向的热导率数值为1.06W/mK，明显小于二氧化硅体材料的热导率。通过引入声子色散谱对三声子过程的影响，重新推导了三声子过程引起的声子散射驰豫时间表达式，改进了单晶硅薄膜热导率模型。利用此模型重新计算了单晶硅薄膜的热导率随温度的关系，进而对已有的单晶硅薄膜的实验数据进行了拟合，取得了令人满意的结果。对单晶硅薄膜横向热导率测试结构进行了热模拟，对测量方法中的假设进行了验证，提出了在较薄埋氧层和单晶硅薄膜的情况下，测量单晶硅薄膜横向热导率的一种修正方法。对硅超薄膜垂直方向的热导率进行了初步的测定，实验结果给出的印象是其值要小于体热导率，即存在尺寸效应。这些工作为基于SOI硅片的电路或MEMS系统的热设计提供了有力的支持。