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超大规模集成电路(Integrated Circuit, IC)的发展对硅单晶材料提出了越来越严格的要求,随着集成电路特征线宽的减小,利用硅片的内吸杂来减少乃至消除集成电路制造过程中不可避免的金属沾污带来的危害成为一个重要的问题。改善硅片的内吸杂能力,除了快速热处理技术外,还可应用杂质工程技术。研究表明,在直拉硅中掺入适量的锗杂质,不仅可以调控硅中的微缺陷,还可增强硅片的内吸杂能力。到目前为止,关于掺锗直拉硅的研究仍集中在轻掺直拉单晶硅。本文研究了掺锗的重掺和轻掺磷直拉单晶硅的内吸杂效应以及掺锗的重掺磷直拉单晶硅中的铜沉淀行为,得到以下主要结果：(1)研究了共掺锗的重掺磷直拉单晶硅的内吸杂效应。发现共掺锗的重掺磷直拉单晶硅可以在基于普通炉退火和快速热处理的内吸杂工艺中形成良好的内吸杂结构,并且掺锗可以改善重掺磷直拉单晶硅的内吸杂能力。同时发现,对于高-低-高普通炉退火内吸杂工艺,改变氧沉淀形核温度对共掺锗的重掺磷直拉硅片的体微缺陷(Bulk MicroDefect, BMD)密度及洁净区(Denuded Zone, DZ)影响不显著。此外,发现掺锗并没有改善重掺磷直拉单晶硅铜吸杂的热稳定性。(2)研究了共掺锗的轻掺磷直拉单晶硅的内吸杂效应。发现经传统的高-低-高三步退火内吸杂工艺和基于快速热处理的内吸杂工艺(以下称MDZ工艺)形成的洁净区在受铜沾污后的表现不相同,即：由传统内吸杂工艺形成的洁净区完全消失,而由MDZ工艺形成的洁净区仍然存在,这表明MDZ工艺的吸杂效果要优于传统的内吸杂工艺。同时,也表明传统内吸杂工艺形成的洁净区是表观上的洁净区,实际上还可能存在小尺寸的氧沉淀及相关微缺陷；而经MDZ工艺形成的洁净区则是真正意义上的无缺陷区。通过对比掺锗浓度为1019和1020cm-3的直拉单晶硅的内吸杂行为,发现当锗掺杂浓度达到一定程度后,再提高锗的掺入量对直拉单晶硅中内吸杂的作用有限。(3)研究了共掺锗的重掺磷直拉单晶硅中的铜沉淀行为。发现共掺锗的重掺磷直拉单晶硅经1000℃/3min退火并以30℃/s冷却时形成的铜沉淀的腐蚀形貌表现为低密度大尺寸的棒状聚集体,与未掺锗样品的腐蚀形貌不相同,这表明掺锗对重掺磷直拉单晶硅的铜沉淀行为产生了显著的影响。同时发现,热处理温度和冷却速度也会影响共掺锗的重掺磷直拉单晶硅中的铜沉淀行为,这与形成铜沉淀的驱动力有关。通过高温快速热处理注入空位后,共掺锗的重掺磷直拉单晶硅中铜沉淀的腐蚀坑尺寸减小,密度增加。这是由于空位和铜沉淀释放的自间隙硅原子复合,从而促进了铜沉淀的形成。此外,发现经1000℃高温退火后共掺锗的重掺磷直拉单晶硅中的铜沉淀可以发生消融,这说明掺锗并没有改善重掺磷直拉单晶硅中铜沉淀的热稳定性。