近年来,应变硅(Strained Si)技术由于在提高MOS器件性能方面的卓越表现而备受关注。例如,通过在沟道中引入适当的压应力和张应力能分别提高PMOS的空穴迁移率和NMOS的电子迁移率。因此,通过工艺、材料、结构参数的优化设计,研究半导体MOS器件中应力、应变的控制有重要的科学意义和实用价值。超深亚微米半导体结构中的局域微应力、应变的精确测量通常必须借助复杂的微结构分析、测量手段。本文探索了运用有限元分析工具ANSYS研究具有典型SiGe源漏结构的单轴应变硅MOS器件和应变Si/SiGe结构的双轴应变硅MOS器件的应力应变分布情况和影响因素。首先介绍应力应变的关系,发现它们均只与材料的杨氏模量和泊松比有关,确定了有限元软件ANSYS的可行性,再利用会聚束电子衍射(CBED)测量获得的应变值与ANSYS对单轴应变硅MOS器件沟道应变的计算结果进行了比较,发现能很好吻合,证明了有限元方法的可靠性。建立单轴SiGe源漏MOS器件的二维模型后,根据SiGe结构的杨氏模量和虚拟热膨胀系数的不同,再对其均匀升温1000℃后,以模拟晶格结构的不匹配所带来的应力应变,所得图形中应变的分布很有层次,能很好的说明器件沟道内应变的分布。再逐步模拟了不同的Ge组分、源漏间距、源漏刻蚀深度和抬高高度对器件的影响,分布绘制出它们与应变值的曲线趋势图,发现高的Ge组分、小的源漏间距、深的刻蚀深度、高的抬高高度均可有效提高沟道内的应变值。同样的,用有限元方法分析了双轴应变Si/SiGe结构MOS器件内应变的分布情况,建立双轴应变硅MOS器件的二维模型后,采用与单轴器件同样的原理,分析了锗组分、应变硅层厚度、弛豫SiGe层厚度和器件宽度对器件的影响,也绘制出它们与应变值的曲线趋势图,发现高的Ge组分、小的应变Si层厚度、大的弛豫SiGe层厚度、小的器件宽度均可有效提高应变Si层中的应变值。