應變矽(Strained Silicon)是對電晶體通道區施加機械應變(應力)以提高載子遷移率,進而提升驅動電流與運作速度的技術。在僅靠微縮已難以提升性能的90nm世代前後正式導入,成為此後高性能CMOS不可或缺的「遷移率增強技術(mobility booster)」。
應變種類依極性分別使用。對nMOS(電子傳導)施加拉伸通道的拉伸應變、對pMOS(電洞傳導)施加壓縮的壓縮應變,即可提高遷移率。代表性手法包括在pMOS的源極與汲極嵌入SiGe以施加壓縮應變的eSiGe(embedded SiGe),以及利用應力襯墊膜(氮化膜)施加應變。
應變矽作為即使閘極長度微縮遇到瓶頸也能提升性能的手段,各公司以雙應力襯墊(dual stress liner)或eSiGe等形式採用。它與短通道效應及載子遷移率(carrier-mobility)密切相關,從物理層面提升電晶體性能。
在FinFET與GAA(閘極全環/奈米片)世代,對鰭片或奈米片導入應變以提高遷移率的做法也持續使用。英特爾(Intel)、台積電(TSMC)等將其導入製程,應用材料(Applied Materials)等廠商的設備負責SiGe磊晶與應力膜沉積。搭配finfet及mobility相關條目一起理解,效果會更清楚。