功率半导体器件在计算机、通信、消费电子和工业控制以及在电力电子等领域获得广泛的应用,它们还在节能减排中发挥着重要的作用。在全球大力推行低碳经济的形势下,功率半导体器件的重要性将日益凸显。重掺N型直拉硅单晶由于具有低的电阻率,广泛用作制造功率半导体器件所需的外延硅片的衬底。为了降低功率半导体器件的功耗,需要尽可能地降低外延硅片衬底的电阻率。重掺磷直拉硅单晶是电阻率最低的N型硅单晶,已经大量用作外延硅片的衬底。然而,关于其微缺陷的研究在以前还很少报道。氧沉淀是硅晶体中最重要的微缺陷,它在硅片的内吸杂中发挥着重要作用。重掺硅衬底的氧沉淀是外延硅片内吸杂能力的决定性因素。　　 本文系统地研究了普通和掺氮的重掺磷直拉硅单晶的氧沉淀,揭示了不同温度下氧沉淀的形核机制、氮对重掺磷直拉硅单晶氧沉淀的影响和不同的内吸杂工艺对重掺磷直拉硅单晶中氧沉淀行为的影响,取得了如下主要结果:　　 (1)研究了基于HNO3-HF-H2O体系的混合液对重掺杂直拉硅单晶的缺陷择优腐蚀,开发出组成为VHNO3％:VHF％:VH2O％=20％:45％:35％的新型无铬择优腐蚀液。该腐蚀液对电阻率低于0.0010Ω.cm的重掺杂直拉硅单晶在不同晶面上的位错及沉淀均有良好的显示效果和形状定义本领。此外,改进了基于CrO3基的传统择优腐蚀液,改进型腐蚀液能够清晰地显示重掺磷直拉硅单晶的空洞型和间隙型缺陷。　　 (2)研究了重掺磷直拉硅单晶在450.850℃退火下的杂质沉淀行为,发现在650℃及以下温度退火时形成晶体结构为面心立方的磷化硅沉淀,而在750℃以上温度退火时形成氧化硅沉淀。　　 (3)研究了重掺磷直拉硅单晶中氧沉淀的形核机制,发现在650℃及以下温度退火时形成的SiP沉淀可以作为随后高温退火过程中氧沉淀的异质核心,从而显著增强氧沉淀;而当形核温度为750℃及以上时,随后高温温度退火过程中的氧沉淀则是基于SiO2核心。研究了基于SiP和SiO2形核机制的氧沉淀的生长,指出SiP形核机制显著加速了氧沉淀的熟化过程。　　 (4)研究了重掺磷直拉硅单晶在高-低-高、低-高、单步高温、低温线性升温和快速预处理等不同热处理制度下的氧沉淀行为,指出基于SiP或SiO2形核机制的内吸杂工艺均可以使硅片表面形成洁净区而在硅片体内形成高密度的体微缺陷。此外,还发现重掺磷直拉硅单晶的高密度原生沉淀容易弓I起氧沉淀的延迟现象。　　 (5)研究了重掺磷直拉硅单晶的原生沉淀,发现重掺磷直拉硅单晶比轻掺磷直拉硅单晶有更高密度的原生沉淀,指出原生沉淀对后继退火中氧沉淀的密度和形貌均产生显著影响。通过模拟晶体冷却过程,揭示SiP沉淀是增强原生沉淀的重要原因。此外,发现重掺磷直拉硅在晶体冷却过程中由于受重掺磷的影响有可能在晶锭尾部产生大尺寸原生沉淀及其诱生位错环。　　 (6)研究了掺氮对重掺磷直拉硅单晶在低-高两步退火和单步高温退火下的氧沉淀的影响,发现在650℃退火条件下,氮杂质对氧沉淀形核的促进作用几乎被强烈的磷化硅沉淀形核机制掩盖,同时发现在750℃-1150℃退火条件下,氮杂质对氧化硅沉淀的形核过程有显著的增强作用,指出氮杂质增强氧化硅沉淀的形核与氮关复合体有关。