随着半导体制备工艺的高速发展,半导体器件的栅长不断减小,IC芯片所含的器件数目也在呈几何数字增长。目前器件的最小栅长已经达到10到20nm,短沟效应严重影响了器件特性,这给器件和电路的仿真模拟也带来了一系列新的挑战。同时,对集成电路设计人员而言,高速、精确的模型对提高集成电路与系统的性能,缩短研制周期都有着重要的价值。因此,对超短沟道的器件需要重新进行建模以适应半导体工艺的发展。目前工程人员使用的半导体模型可以分为两种,一是进行电路级别仿真的解析模型,特征是有简约的电路特性解析表达式、计算量小、精确度不高,含有大量适配参数,例如：SPICE模型。另一类是进行器件仿真的数值模型,例如：MEDICI、ATLAS TCAD等,特征是精度高、计算量大、不适用于电路级别的仿真。为了兼顾解析模型和数值模型的优点,本文采用一种新的半解析法进行建模,分别得到了深结MOSFET和浅结MOSFET的二维模型。文中采用的半解析方法来源于广义多级理论,但是在待定系数的解法上有所区别,具体的方法是：首先确定平面MOs器件的坐标系,列出氧化层和空间电荷区的定解问题——包括泊松方程和边界条件,然后求解每个区域的定解问题,得到含待定系数的级数和形式的二维电势方程,接着按照区域衔接处的本构关系方程,对方程两端做特征函数展开,最后得到待定系数的线性矩阵。目前的模型为了简化边界条件,都是将器件作为深结处理,即不考虑结深的影响,可是实际情况中结深对电势特性是有着影响的,而且随着器件尺寸的减小,结深的影响越来越大,深结模型已经不再适用。因此本文首先给出了深结情况下的电势半解析模型,在此基础上提出了考虑结深的MOSFET二维定解问题,及其对应的边界条件,并首次用半解析法求解得到了电势的二维模型。从建模的结果可以看出,半解析法既有明确的解析表达式,又可以根据精度要求确定待定系数个数,是一种新的建模方法。由于电势模型中包含耗尽层厚度,而耗尽层厚度又是由电势计算得到,对于超短沟道器件,必须要有精确的耗尽层厚度值才能得到精确的电势模型,如果仍然使用以往的耗尽层厚度模型,会导致模型精确度下降。本文给出了耗尽层厚度和电势的自洽解法,根据耗尽层底部的边界条件,进行自洽迭代计算,最后得到结果。通过与MEDICI数值计算软件对比发现,本文给出的自洽解法收敛速度快,计算量明显小于数值模型的计算量。论文中还讨论了基于二维电势的短沟道亚阈值电流模型。文章最后对电势、耗尽层厚度、亚阈值电流、以及阈值电压进行了仿真验证,从对比结果可以看出,该模型的优点是充分考虑了结深对器件特性的影响,精度与数值解的精度相同,不含适配参数、运算量小、避免了数值分析时的方程离散化,可以直接用在电路模拟程序中。