随着集成电路的飞速发展,特征尺寸不断缩小,对硅材料质量提出了越来越高的要求,当衬底材料的缺陷尺寸为ULSI特征线宽的1/3以上时,就成为致命的缺陷,会导致器件失效。如今在大直径直拉硅单晶中存在的空洞型原生微缺陷已成为影响集成电路成品率的关键因素。本文利用原子力显微镜及快速热处理技术,针对大直径直拉硅单晶中的空洞型微缺陷进行了系统的研究,分析了空洞型缺陷FPDs的微观形貌,及在热处理过程中的行为。这些研究结果对于ULSI用大直径直拉硅单晶中的缺陷工程具有非常重要的意义。研究了大直径直拉硅单晶中空洞型缺陷FPDs的微观形貌,并利用原子力显微镜对其微观结构进行观察,实验发现FPDs外部轮廓为抛物线型,内部存在台阶结构,其空洞有单型和双型两种类型,在空洞两侧有对称凸起结构。本文提出了一个抛物线模型,对FPDs在Secco腐蚀液中的演变,进行了合理的解释。研究了大直径轻掺直拉硅单晶中空洞型缺陷的热处理行为,实验发现硅片经1100°C以上高温RTA处理后,FPDs明显减少,其密度随着退火时间的延长而不断降低。探讨了高温RTA处理过程中FPDs端部空洞微结构湮灭机理。与其它退火气氛相比,其中O₂气氛和H2气氛效果最好。各种气氛下快速热处理均可降低硅片近表面区域20μm内空洞型微缺陷的密度。研究了掺杂剂原子大小对空洞微缺陷密度的影响,对大直径重掺Sb硅片中的FPDs的研究在国内尚属首次。在经过相同工艺处理后,重掺Sb硅片中FPDs密度明显降低,且降低幅度大于轻掺B硅片。研究了不同气氛下快速预处理,对随后两步热处理形成清洁区的影响,同时寻求能够获得低密度空洞型微缺陷和形成高质量清洁区的退火工艺。研究发现,Ar气氛或N₂/O₂（9%）混合气氛下RTA预处理后FPDs密度降低幅度较大,且随后两步热处理形成的清洁区较宽。并且,N₂/O₂混合气氛下退火可以通过调节N₂/O₂混合气氛中两种气氛的比例来控制空洞型微缺陷和氧沉淀诱生缺陷的密度。