随着集成电路技术的快速发展,等比例缩小技术已经不能满足摩尔定律,应变硅MOSFETs技术成为后硅时代研究的热点。应变硅技术通过拉伸或压缩硅晶格达到不减小器件尺寸仍可提高器件性能的目的,同时应变硅技术与传统体硅工艺兼容,减少了改善工艺设施所带来的投资,降低了生产成本。研究应变硅CMOS器件的性能以及可靠性问题也日益重要。论文介绍了几种常用的单轴应变以及双轴应变的应变机理、材料性能和工艺条件。分析了双轴应变中驰豫SiGe缓冲层的组分、厚度和生长方式。论文主要研究了双轴应变硅CMOS器件的自热效应和热载流子效应。由于双轴应变硅CMOS器件引入了导热率较硅低的SiGe固溶体,这阻碍了器件在加电工作时的散热,所以比较体硅CMOS器件,自热效应在双轴应变硅器件中对可靠性的影响要大得多。论文通过对器件的材料和结构的分析,说明了产生自热效应的原因,介绍了现阶段对自热效应的测量方式和抑制自热效应的方法。应用ISE-TCAD10.0软件对体Si器件与双轴应变硅器件的转移特性进行了仿真,比较了两者的差异;对双轴应变硅器件在考虑自热效应前后的输出特性进行了仿真,证明了自热效应对器件的影响。由于应变硅技术是通过提高载流子迁移率来使器件的性能得到提高的,所以热载流子效应也是重要的可靠性问题之一。论文分析了热载流子效应产生的原因,测量的方法,讨论了热载流子效应对MOS器件的影响,以及在设计和工艺上抑制热载流子效应的方法。特别针对双轴应变硅器件,应用ISE-TCAD10.0软件对nMOS的热载流子效应进行了仿真模拟。