摩尔定律问世40多年以来,半导体制造工艺基本按照该定律在飞速地发展中,由于器件尺寸的不断减小引入新的问题和挑战,传统的依靠等比例缩小器件尺寸而提高器件性能的方法也会面临诸多成本和技术上的限制与问题。因此,开发新的器件结构、新的材料与衬底等方法,已经逐渐成为进一步提高晶体管性能的首要途径。应变硅技术的提出,能有效地面对这些问题。应变硅技术是通过在传统的体Si器件中引入应力,使沟道材料晶格发生形变,以提高沟道中载流子的迁移率,从而提高半导体器件的性能。并且应变硅MOS器件以体Si工艺为基础,不需要复杂的工艺技术,因此应变硅技术正在作为一种廉价并且高效的技术得到越来越广泛的应用。基于以上背景,本文首先从应变硅技术的特点出发,描述了应变硅中载流子的输运特性,了解到应变硅技术提升载流子迁移率的原理,同时还介绍了应变硅技术在国内外的发展趋势以及应用前景。较成熟的应变硅技术是采用硅锗虚拟衬底技术,但是这种方法与传统CMOS兼容性不够好而且成本高,并且存在诸多缺点,因此新型应变硅技术的提出显得更加重要性。由于二氧化硅是硅MOS结构以及器件的重要组成部分,而且二氧化硅可以对硅表面起保护作用,对器件的稳定性影响很大,因此对二氧化硅的深入研究显得格外重要。文章从Si的干氧热氧化机制出发,阐述了Si的热氧化原理,并对氧化模型进行理论分析和计算,得出氧化膜厚度与时间的关系是个抛物线关系,因为随着反应的进行,氧原子更难穿透SiO2层与Si反应。同时,文章还介绍了自主设计的施加机械应变装置,并对其进行应力大小的分布计算,利用该应变设备对衬底施加机械应变,包括单轴张应变、单轴压应变、双轴张应变和双轴压应变,再通过热蒸镀、光刻等微加工工艺,制备完整的p型硅MOS电容结构。然后,文章对制备出的MOS结构进行C-V特性曲线的测量,本文的MOS结构制备工艺完整、良好,因此测得的曲线具有良好的频率依存性,C-V回扫迟滞小。将C-V曲线的分析结果,结合对热氧化生长的SiO2薄膜的椭偏仪测量结果,以及高分辨率TEM的表征结果,分析得出在对衬底施加应变以后,Si的干氧热氧化速率会比没有施加机械应变的情况下降低,并且随着应变的增大,氧化速率越慢。文章中简单阐述了造成氧化速度变慢的主要原因,可能是由于应变导致si的键长发生变化,从而需要更高的能量与氧原子结合,应变使氧化膜更致密,导致氧原子更难穿透表面的Si02薄膜,使得反应更难进行。最后文章提出施加机械应变对MOS器件界面态以及可靠性能的影响,是今后研究应变影响硅MOSFET器件性能的重点。