sSOI(Strained Silicon On Insulator,绝缘体上应变硅)技术结合了应变硅和SOI的各自优点,显著的提高了材料和器件的性能。目前sSOI主流技术是基于SGOI(Silicon Gem On Insulator,绝缘体上硅锗)虚衬底的外延应变硅,其迁移率增强在高电场下会发生退化。而基于智能剥离技术和机械弯曲工艺的单轴应变SOI材料具有材料结构简单、无硅锗虚衬底、迁移率增强高及其高场下不退化等优势,即将成为sSOI研究的热点。论文深入研究了应变Si的能带结构、载流子有效质量、载流子增强机理等理论,对SOI的注氧隔离技术(SIMOX)、键合和背面腐蚀技术(BESOI)与智能剥离技术(Smart-cut)进行了对比分析。根据Si晶圆的材料特性,自主研究设计并制造了用于晶圆级Si单轴应变的专用设备。在此基础上,论文重点研究了晶圆级单轴应变SOI的工艺原理及其制备技术,包括H+离子注入工艺、硅片清洗与键合工艺、机械弯曲工艺、剥离工艺等。采样自制的专用设备,进行了晶圆级单轴应变SOI的工艺实验研究,得到了晶圆级(4英寸)单轴压应变SOI材料。论文实现晶圆级单轴应变SOI的关键与独特之处是,利用自主研制的不同曲率半径弧面设备,在200摄氏度下进行了连续15小时的机械弯曲键合。论文对实验样品进行了高分辨X射线衍射(HRXRD)和原子力显微(AFM)表征,测试结果表明:实验样品的顶层硅的2θ为69.2437,衬底硅的2θ为69.3185,样品表面平均粗糙度为9nm。计算得出顶层硅与衬底硅的垂直材料平面方向上的晶格常数分别为0.5423nm和0.5418nm。最终验证了机械单轴应变技术的可行性。