应变MOS器件是在以Si为基础的MOS器件制造过程中引入了应变。利用Si和SiGe的晶格常数差异可以产生压应变或张应变,从而提高载流子的迁移率。这使得MOS器件的性能在特征尺寸不变的情况下获得了很大的提升。此外,应变MOS器件还具有与传统的体Si工艺兼容、能带结构可调等优点。由于应变MOS器件有上述众多优点,在增加少量投资的情况,将它应用于现有的集成电路生产线中,不仅能够使芯片性能大幅提高,而且还将极大地延长耗资巨大的集成电路生产线的使用年限。因此,应变MOS器件具有很好的应用前景。　　 另外,由于晶体Si中空穴迁移率比电子迁移率低,使PMOS的电流驱动能力和速度比NMOS差。因此Si基CMOS电路的性能在很大程度上受PMOS器件的制约。在CMOS集成电路设计中,为了使PMOS的性能与NMOS相匹配,通常PMOS的版图设计面积要比NMOS大2到3倍,这将会导致芯片集成度、速度的降低以及功耗的增加。应变SiGe量子阱沟道PMOS能够有效提高空穴迁移率,增强了PMOS的驱动能力。因此,在CMOS电路中可以采用宽长比较小的应变SiGe量子阱沟道PMOS来保证NMOS和PMOS的驱动能力基本一致,这样不但减小了芯片的面积,而且保证了CMOS对称性,提高了电路性能。　　 本论文研究内容为应变MOS器件特性,为此做了以下研究工作:分析了应变MOS器件国内外研究发展状况,阐明了所面临的问题；从材料的基本物理属性出发,研究应变Si、应变SiGe的晶格结构和能带结构；分析了应变MOS器件的优势,说明了对应变MOS器件开展研究的意义。研究了应变MOS器件的基本原理和MOS器件的应力引入技术；深入学习Synopsys公司的器件模拟仿真工具ISETCAD,研究器件仿真方法和仿真模型；设计应变Si表面沟道NMOS器件结构和应变SiGe量子阱沟道PMOS器件结构。采用ISETCAD软件对所设计器件的主要电特性,如直流特性、跨导、特征频率等进行模拟仿真,并对主要的结构参数对器件性能的影响做了详细研究,以此来优化器件结构,提升器件性能。