在硅片和器件制造过程中,作为过渡族金属之一的铜（Cu）有可能会沾污硅片。由于在硅中具有快扩散速率及固溶度随温度急剧下降等特性,Cu很容易在硅片热处理的冷却过程中形成沉淀,从而对器件的性能及可靠性带来不利影响。因此,硅中Cu沉淀行为一直是硅材料界关注的问题。经过五十余年系统深入的研究,人们已揭示了晶体硅中Cu沉淀的热力学和动力学性质,阐明了热处理条件、硅片导电类型、位错和层错等缺陷对Cu沉淀行为的影响。然而,关于点缺陷（自间隙硅原子和空位）、杂质（如:氮、磷、砷、锑和硼）和氧沉淀等因素对Cu沉淀行为的影响到目前为止还没有形成系统的认识。本文系统研究了点缺陷、氧沉淀、氮杂质和高浓度掺杂剂（磷、砷、锑和硼）对直拉（CZ）单晶硅中Cu沉淀及其复合活性的影响,得到以下主要结果:（1）研究了自间隙硅（Si_i）原子对n型CZ单晶硅中Cu沉淀行为的影响。受Cu沾污的硅片经1000℃退火并以30℃/s冷却后,在未故意引入Si_i原子的样品中,Cu沉淀表现为100nm的球状;而经热氧化预处理引入一定量的Si_i原子后,Cu沉淀表现为大量尺寸为10-20nm的球状Cu沉淀聚集在位错上或其周围,形成所谓的“团聚状Cu沉淀”。热氧化注入的Si_i原子的浓度从硅片表面向体内逐渐降低,而Si_i原子和间隙Cu（Cu_i）原子间存在排斥作用,这导致大量Cu_i原子优先分布在硅片体内。在冷却过程中,一部分过饱和的Cu_i原子在硅片体内发生沉淀,在此过程中释放出大量Si_i原子,它们在硅片体内的某些区域聚集形成位错。剩余的Cu_i原子择优在位错上形核长大,形成团聚状Cu沉淀。而对于未额外引入Si_i原子的硅片,Cu_i原子均匀分布在体内,Cu沉淀以均质形核长大的机制进行,形成了表面能最小的球状Cu沉淀。（2）研究了空位对n型CZ单晶硅中Cu沉淀行为的影响。受Cu沾污的硅片经1000℃退火并以30℃/s冷却后,在未故意引入空位的样品中,Cu沉淀表现为100nm的球状;而在经高温快速热处理（RTP）引入一定量空位的样品中,大量10-20nm的球状Cu沉淀聚集在位错上或其周围,形成团聚状Cu沉淀。高温RTP引入的空位的浓度从硅片体内到表面逐渐降低,由于空位能显著促进Cu沉淀,因而在硅片体内的一部分过饱和Cu_i原子在空位的促进作用下发生沉淀,并释放出大量Si_i原子。随后的过程如（1）中阐述的那样,最终形成团聚状Cu沉淀。（3）研究了点缺陷对p型CZ单晶硅中Cu沉淀复合活性和Cu相关深能级的影响。发现空位通过增加Cu沉淀的少数载流子俘获截面而增强了Cu沉淀的复合活性;自间隙硅原子降低了Cu沉淀的密度而削弱Cu沉淀的复合活性。此外,研究发现空位或自间隙硅原子能与Cu_i原子形成复合体,导致硅中出现新的Cu相关深能级,它们位于:E_v+0.35eV或E_v+0.32eV,其电子态都呈局域化。（4）比较研究了Cu在p型CZ和掺氮直拉（NCZ）单晶硅中的沉淀行为和复合活性。受Cu沾污的硅片经Ar气氛下1000℃退火并以30℃/s冷却后,在CZ硅中形成了100nm的球状Cu沉淀;而在NCZ硅中Cu沉淀表现为大量10-30nm球状沉淀聚集在位错上或其周围的团聚状。进一步的研究表明,对于在不同气氛（Ar,N₂,和O₂）下经800-1100℃退火并以30℃/s冷却形成的Cu沉淀,在NCZ硅片中的复合活性都要明显弱于在CZ硅片中的。上述现象是由于NCZ硅中存在相对较大的原生氧沉淀,它们影响了Cu沉淀行为,进而导致Cu沉淀复合活性的改变。（5）研究了重掺磷（P）、砷（As）和锑（Sb）直拉单晶硅中的Cu沉淀行为。受Cu沾污的硅片经1000℃退火并以30℃/s冷却后,在重掺P样品中Cu沉淀表现为尺寸约为80nm的球状;而在重掺As/Sb样品中大量尺寸约为20nm的球状沉淀聚集在位错上或其周围,形成团聚状Cu沉淀。此外,重掺P和重掺As样品中的Cu沉淀行为随热处理温度（700-1000℃）或冷却速度（30℃/s-10℃/min）的变化规律有所不同。分析认为:由于P原子和As/Sb原子的共价半径分别小于和大于硅原子的共价半径,从而导致重掺P硅单晶的晶格应力为张应力,而重掺As/Sb硅单晶的晶格应力为压应力。上述晶格应力性质的不同导致Cu沉淀行为的差异。（6）研究了不同热处理条件下n/n⁺（P,As,Sb）硅外延片的Cu沉淀行为。结果表明重掺n型硅片对Cu杂质具有明显的吸杂效果;并且,重掺Sb,As,P硅衬底对外延层所受Cu沾污的吸杂能力依次递增。（7）研究了重掺硼（B）直拉单晶硅中的Cu沉淀行为。受Cu沾污的重掺B和轻掺B硅片经1000℃退火并以30℃/s冷却后,在重掺B样品中大量尺寸约为10nm的球状沉淀聚集在位错上或其周围,形成团聚状Cu沉淀,这有别于轻掺B样品中形成的尺寸为100nm的球状Cu沉淀。上述差异归因于重掺B硅片中存在可以作为Cu沉淀异质形核中心的较大尺寸的原生氧沉淀。此外,实验发现对于重掺B硅片经1000℃退火并以30℃/s冷却形成的团聚状Cu沉淀,后续1000℃或更高温度退火能使其逐渐转变为颗粒状,但无法彻底消融。指出Cu沉淀的热稳定性与晶格张应力和原生氧沉淀有关。