在晶圆厂生产中,一颗性能良好的芯片和很多因素相关,包括:原材料特性、电路设计完整性、工艺选择以及环境和人员素养。相对来说,原材料起到不可替代的作用,所以对晶圆的要求也越来越高。现在国际大型晶圆厂商提供的晶圆,能根据客户需求来定制,但各厂商生产的原材料存在差异,在实际生产过程中,不同晶圆厂的产品对这些细微差别敏感度不同,也就要求对每一批的原材料进行仔细的测试和评估。实验晶圆在制作CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）器件时,发现晶圆上器件的电阻值分布不均匀,由电阻值分布图可以看到从8点钟方向到2点钟方向Rs（方块电阻值）逐渐增大,图中的电阻分布不均显现为非对称的,而且有固定方向增大的趋势,由此可以注意一些全局参数,如:弯度、曲值、形状或者中心轴的偏离角。最终根据切片,发现这是因为出问题的晶圆存在较大的中心轴偏离。为此设计了相关仿真和实验去测试中心轴偏离角造成的影响,并且研究相关机理并解决问题。本文主要研究晶圆的各向异性对晶体管特性的影响,对MOSFETs相关小尺寸效应的物理建模,研究MOSFET的不同晶向和晶面对有效迁移率和驱动电流的影响,并设计工艺来对相关问题进行改良和解决,主要研究工作如下:1、利用单电子近似理论,并结合载流子散射机制、载流子迁移率理论和有效质量的各向异性分析载流子在晶体内部运输时的各向异性,并根据半导体器件电流形成机理,综合分析得出载流子的迁移率和电阻率之间的关系。2、针对载流子迁移率的各向异性,设计仿真实验,使用Sentaurus TCAD软件对不同晶面下的迁移率进行仿真,设计合适的3D网格和良好的数值函数方法,和模型的应用相匹配,实现仿真结果的快速和精确,主要考虑晶格振动散射、电离杂质的库伦散射、界面电荷的库伦散射等,以及掺杂依赖模型,高场饱和和相关复合机制。3、设计相关实验来改良相关工艺,期望实现器件的电性参数达到预期值,并对实验后器件内部实际载流子的分布进行分析,结合相关理论给出合理解释与建议。主要是利用离子注入来实现掺杂的杂质离子分布大致在可接受范围之内。