Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Optimierung und Modellierung von Bauelementen in einer 0,35 μm-CMOS-Technologie, die speziell für den Betrieb in einem erweiterten Temperaturbereich von −40 ℃ bis 250 ℃ vorgesehen ist. Bei dieser Technologie handelt es sich um eine Weiterentwicklung einer 1 μm-Technologie, die in weiten Teilen der Prozessierung modifiziert wurde. Durch die geringe Strukturbreite lassen sich komplexere Schaltungen und eine höhere Packungsdichte realisieren. Die Herstellung erfolgt in einer Dünnfilm-SOI-Technologie, die gegenüber einer üblicherweise verwendeten Bulk-Technologie deutliche Vorteile beim Hochtemperaturbetrieb bietet. Die zahlreichen Veränderungen in der neuen Technologie erforderten zunächst die Anpassung des elektrischen Verhaltens verschiedener Bauelemente an die gesetzten Spezifikationen. Dazu gehörte die Charakterisierung und die Parameterextraktion des verkleinerten Transistortyps. Die Optimierung des Durchbruchverhaltens einer Diode, die zum Schutz vor Überspannungspulsen eingesetzt wird, konnte durch die Anpassung der Dotierstoffkonzentrationen erreicht werden. Ebenfalls konnte eine Steigerung der Spannungsfestigkeit eines Hochspannungstransistors erzielt werden, indem u. a. der Avalanche-Effekt durch einen besseren Kanalanschluss vermieden wurde. Neben der Optimierung des elektrischen Verhaltens wurde auch das Zuverlässigkeitsverhalten der Bauelemente verbessert. Hierzu gehörte die Optimierung der Oxidqualität, welche durch Getterung von Kontaminationsatomen signifikant gesteigert werden konnte. Weiterhin konnte auch das Zuverlässigkeitsverhalten der Speicherzellen (EEPROM), welches durch die beiden Aspekte der Datenwechselstabilität und des Datenerhalts beschrieben wird, durch geometrische Veränderungen und Abschirmung der Zelle verbessert werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt dieser Arbeit war die Entwicklung von Simulationsmodellen bestimmter Bauelemente in einem breiten Temperaturbereich. Zum einen konnte das elektrische Verhalten von Dioden bei Temperaturen zwischen −40 ℃ und 300 ℃ durch ein Makromodell genau nachgebildet werden. Zum anderen konnten die Datenwechselstabilität und der Datenerhalt der Speicherzelle bis zu einer Temperatur von 450 ℃ mithilfe eines Modells korrekt wiedergegeben werden. Die Modelle werden verwendet, um eine Vorhersage über das Verhalten von Bauelementen bei unterschiedlichen Temperaturen zu treffen, dienen als Hilfsmittel zur Optimierung der Bauelemente und sind für die Simulation von Schaltungen notwendig. Weiterhin wurden in der vorliegenden Arbeit neue Bauelemente vorgestellt, die vor allem für den Einsatz in einem breiten Temperaturbereich konzipiert sind. So wurde eine Schutzstruktur vor Überspannungspulsen vorgeschlagen, die bei einer Betriebsspannung von 3,3 V und einer Temperatur bis 250 ℃ eingesetzt werden soll. Dazu wurde entweder der Punch-Through- oder der Floating-Body-Effekt ausgenutzt, um das Bauelement ab einer bestimmten Spannung in den Leitungszustand zu versetzen. Für den Betrieb eines Hochspannungstransistors wurde in dieser Arbeit eine Bauweise vorgeschlagen, die es ermöglicht, die transistorspezifischen Eigenschaften, wie die Schwellenspannung oder den Leckstrom, in Abhängigkeit der Temperatur deutlich zu verbessern. Somit wurden in dieser Arbeit verschiedene kritische Bereiche einer CMOS-Technologie behandelt, die sich beim Hochtemperaturbetrieb ergeben. Dazu wurden Optimierungen im Bezug auf das elektrische Verhalten bzw. die Zuverlässigkeit vorgeschlagen und neue Bauelemente entwickelt, die vor allem für den Betrieb bei hohen Temperaturen ausgelegt sind. Zusätzlich wurden Simulationsmodelle für den erweiterten Temperaturbereich entwickelt, die nicht zuletzt zur Optimierung der Bauelemente beitragen.