应变硅技术是指通过应变材料产生应力,并把应力引向器件的沟道,改变沟道中硅材料的导带或者价带的能带结构,可以通过合理的器件设计来获得合适的应力方向从而减小能带谷内、谷间散射概率以及载流子(电子和空穴)沟道方向上的有效质量,达到增强载流子迁移率和提高器件速度的目的,通过应用应变硅技术制造集成电路的工艺称为应变硅工艺制程技术。
20世纪80年代,Si/SiGe异质结技术快速发展,应变硅技术开始出现。1985年,Abst-reiter 等人在Si1-xGex合金衬底上外延生长应变硅,并观察到二维电子气,并基于 Shubnik-ov-de Haas 和回旋加速共振试验确定了硅导带中原六重简并的△6 能谷分裂成低能量的二重△2 能谷和高能量的四重△4能谷。但是,当时应变硅是生长在缺陷密度非常高的Si1-xGex层上,致使应变硅中的电子霍尔迁移率比体硅低。
1991年,贝尔实验室的 Fitzgerald 通过运用高温下 Ge的组分渐变,降低了在Si1-xGex层上应变硅的位错密度,把位错密度从108cm-2降低到106cm-2,从而把二维电子气的迁移率从19000cm2/(V•s)提高到96000cm2/(V•s),所以应变硅中的电子霍尔迁移率比体硅有了显著提高。Fitzgerald 还提出了应变硅(Strained Silicon)的概念。
1992年,斯坦福大学的 Welser 等人,在国际电子器件大会(IEDM)上,首次报道了制造在Ge的组分渐变缓冲层上的长沟道应变硅 NMOS,应变硅表面的沟道电子迁移率相对于体硅器件的提高了70%,也就是应变硅 NMOS 的速度提高70%。
1993年,Nayak 等人首次报道了应变硅PMOS 中空穴迁移率提高了50%,并提出了应变硅技术使价带中的轻空穴和重空穴带发生分裂,从而提高空穴迁移率的理论。
2000年,在VLSI 技术讨论会上,来自东芝的 Mizuno发表了利用应变硅技术制造在绝缘衬底上的NMOS 的性能提高了60%。
2002年,IBM 在VLSI 技术讨论会上称其利用应变硅技术研制的短沟道 NMOS 的速度提高了15%。
2002年,Intel 公司发布将应变硅技术应用于90nm CMOS 工艺制程技术。至此,应变硅技术正式应用于集成电路制造工艺制程生产中。