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随着传统体硅器件的特征尺寸不断缩小，短沟效应以及亚阈退化等次级效应对器件性能的进一步提升在物理上构成了障碍。近年来，为了使特征尺寸在45纳米的节点后能继续延伸下去，一系列非传统的CMOS器件结构被广为研究。其中包括双栅(Double-Gate)场效应晶体管，Pi型栅(Pi-Gate)场效应晶体管以及环栅(Surrounding-Gate)场效应晶体管。其中对于给定的沟道长度以及栅氧厚度，环栅器件能表现出最佳的亚阈值特性以及对于短沟效应的控制作用。
本文提供了一种环栅场效应晶体管的工艺实现方法，从版图的优化设计，自创ASHING精细硅基纳米弧线条技术，综合应用金属诱导多晶硅晶化(MILC)工艺和实际可行的工艺流程设计结合，实现一种基于环栅结构，具备栅电极对沟道的很强控制作用，可以达到高驱动能力，且易于工艺实现的场效应晶体管器件。
本文的第二部分是通过解析表面势的解以及基于Pao-Sah双重积分的严格源漏电流形式得到了非掺杂环栅MOSFET的物理上连续的基本沟道势的模型。这个模型通过沟道势涵盖了环栅MOSFET的所有工作区域。我们分别讨论了环栅沟道势的解法，基于物理的元漏电流表达式的解法以及得到了源漏电流的精确表达式。在这部分的最后，我们在固定沟道长度的情况下，对不同的栅压，体硅半径以及栅氧厚度的情况下对模型进行了分析验证。
另外，本文对于非掺杂环栅MOSFET的亚阈值斜率以及阈值电压的复杂性亦做出了讨论。通过研究发现对于体硅半径足够大的非掺杂环栅MOSFET，我们能看到两段亚阈区域，分别对应不同的亚阈值斜率。对于体硅半径足够小的非掺杂环栅MOSFET，我们只能观察到单一的亚阈值斜率。我们还讨论了三种不同的阈值电压的取值方法，并对它们做了相互比较。