Pour faire face à une concurrence économique et technique de plus en plus ardue de par le monde entier, les innovations les mieux positionnées pour faire face au marché de la microélectronique sont celles qui allient à la fois des critères de coût, de performance et de taille. Or, à l'ère du tout numérique, les technologies CMOS voient apparaître le spectre de la fin de la fameuse loi de Moore, c'est-à-dire une stagnation des performances électriques. Parallèlement à ce constat, les systèmes électroniques convergent vers une complexification extrême de leurs architectures, augmentant par conséquent leur coût de conception. D'un point de vue applicatif, les marchés en plein essor sont ceux liés aux systèmes hétérogènes, c'est-à-dire des produits totalement intégrés capables de réaliser plusieurs fonctions complémentaires (téléphonie intelligente, multimédia, etc.). On voit donc apparaître une convergence certaine des problématiques liées à la conception et à la réalisation physique de circuits intégrés vers celles de l'élaboration de systèmes électroniques hétérogènes. Une solution industriellement viable est l'intégration tridimensionnelle de circuits intégrés. En permettant physiquement l'empilement vertical de circuits classiques présentant des fonctionnalités diverses, cette architecture ouvre la voie à des systèmes hétérogènes extrêmement miniaturisés dont les performances électriques globales sont meilleures que l'existant. Néanmoins, les technologies CMOS ne sont pas conçues à l'origine pour être intégrées physiquement dans une architecture tridimensionnelle. Cette thèse de doctorat s'intéresse à évaluer toute forme d'impact engendré par les technologies d'intégration 3D sur les performances électriques des composants CMOS classiques. Ces impacts peuvent être classifiés en deux grandes familles, l'une d'origine thermomécanique, l'autre électrique. Une première étude exploratoire, réalisée par modélisation et simulation TCAD, a permis de montrer l'existence d'un couplage électrique par le substrat provoqué par les structures d'intégration 3D dont l'influence s'avère non négligeable pour les technologies CMOS avancées. La seconde partie de l'étude porte sur la mise en oeuvre et le test de circuits spécialement conçus pour mettre en évidence des phénomènes d'interaction thermomécanique et électrique. Par ce processus, il est également possible de quantifier l'impact de ces phénomènes sur les performances de transistors et d'oscillateurs en anneau.