在直拉硅单晶生长过程中,氧不可避免地被引入至硅单晶中,其浓度一般在(5-10)×1017 cm-3。位于硅晶格间隙位的氧原子可以与空位或其它杂质原子结合,形成空位-氧复合体,或者形成具有电活性的杂质-氧复合体,如：氮-氧复合体,对硅单晶的电学性能产生不利的影响。在器件制造过程中,间隙氧原子会聚集形成氧沉淀。硅片体内的氧沉淀可以作为集成电路制造过程中不可避免的金属沾污的吸除中心,从而提高集成电路的成品率。然而,位于硅片近表面的氧沉淀则会导致器件漏电流的增加。因此,深入研究直拉硅中氧相关缺陷的性质,对于提高硅片和器件的性能具有重要的意义。本论文主要研究了直拉硅片中的原生氧沉淀、高浓度的锗掺杂或氮掺杂对直拉硅中氧相关复合体、氧沉淀及其内吸杂能力的影响以及氧沉淀对载流子输运的影响及机制。通过上述研究,加深了对直拉硅中氧、空位、氮或锗原子之间的相互作用以及氧沉淀的认识。本文取得如下创新结果：(1)研究了300 mm.直拉硅片径向上原生氧沉淀的分布及其与铜沉淀之间的关系。结果表明：原生氧沉淀的密度沿硅片径向从中心到边缘逐渐降低；而棒状铜沉淀密度的分布情况与原生氧沉淀的相似,即：棒状铜沉淀与原生氧沉淀两者的密度呈正相关。这是由于原生氧沉淀作为铜沉淀的异质形核中心所致。因此,通过铜缀饰的方法可以间接地显示直拉硅片中原生氧沉淀的分布情况。(2)研究了1020 cm-3量级的锗掺杂对直拉硅中空位-氧复合体的形成及氧沉淀的影响。研究发现：当没有经过预先的高温快速热处理(RTP)时,锗掺杂抑制了直拉硅在低-高两步热处理中的氧沉淀,这可归因于1020 cm-3量级的锗掺杂在硅晶格中引入了较显著的压应力,导致了氧沉淀临界形核半径的增大；但是,当经过1250℃的RTP预处理后,锗掺杂则促进了直拉硅在随后的低-高两步热处理中的氧沉淀。进一步的研究表明：1020 cm-3量级的锗掺杂促进了RTP过程中空位-氧复合体(VOm)的形成。VOm复合体浓度的升高,不仅降低了氧沉淀的临界形核半径,而且提供了更多的氧沉淀异质形核中心,由此促进了直拉硅中的氧沉淀。(3)对比研究了直拉Si1-xGex和直拉硅晶体在高温RTP过程中空位-氧复合体的形成。结果表明：高温RTP预处理对直拉Si1-xGex在随后的低-高两步热处理中氧沉淀的促进作用明显弱于直拉硅的情形,这表明直拉Si1-xGex中空位-氧(VOm)复合体的形成受到了抑制。通过金扩散与深能级瞬态谱测试相结合的方法,进一步证实了这一结论。另外,实验还证实直拉Si1-xGex在650-1000℃温度范围内的氧扩散系数比直拉硅的小一些；而基于密度泛函理论的计算结果表明：在直拉Si1-xGex中空位倾向于在锗的第一近邻位产生,而氧向空位的扩散不利于系统能量的降低。由于以上所述的两个不利因素,直拉Si1-xGex中VOm复合体的形成受到了抑制。(4)利用深能级瞬态谱研究了掺氮直拉硅中的氮-氧复合体。发现了氮-氧复合体的一个新能级,它位于Ec-84 meV,深于以前报道的氮-氧复合体浅施主能级(Ec-(34～37) meV)。该氮-氧复合体在热稳定性上与浅施主氮-氧复合体相似,即在800℃及以上温度退火就可以被消除。目前认为上述能级位于Ec-84meV的氮-氧复合体可能是由“氮对”与氧原子的相互作用而形成。(5)研究了氮掺杂对n/n+硅外延片中的重掺砷直拉硅衬底的氧沉淀及其内吸杂的影响。通过在氮气下的高温RTP预处理,在n/n+硅外延片的重掺砷直拉硅衬底中实现了氮掺杂。在650℃/16 h+1000℃/16 h的两步热处理过程中,由于氮原子与空位的共同作用,在重掺砷直拉硅衬底中形成了高密度的氧沉淀,显著地提高了n/n+硅外延片对金属沾污的内吸杂能力。(6)研究了直拉硅中的氧沉淀对载流子输运的影响。结果表明：随着氧沉淀的生成,直拉硅中的载流子迁移率逐渐下降而载流子浓度几乎保持不变。但是,当氧沉淀被铜或者铁杂质充分地缀饰后,载流子的迁移率得到恢复；与此同时,氧沉淀与硅基体之间的界面态密度也显著降低。根据以上实验结果推测：氧沉淀与硅基体之间的界面上存在着电荷,它们导致了额外的载流子散射,使得载流子迁移率降低。