半导体硅材料是微电子产业的基础材料。随着超大集成规模电路的发展，半导体产业界已经把研究的重点放在了如何控制和利用硅中的杂质和缺陷上，即所谓的“缺陷工程”。本文通过在直拉硅中掺入微量杂质锗来控制硅中的微缺陷。利用傅立叶红外测试仪(FTIR)、透射电镜(TEM)、扩展电阻仪(SPR)、激光粒子计数器(SSIS)等实验手段重点研究了杂质锗(Ge)对直拉(CZ)硅单晶中氧沉淀和空洞型缺陷的影响。 我们对掺锗(GCZ)硅中原生氧沉淀的形成进行了研究。研究发现，微量Ge的掺入能够提高直拉硅中原生氧沉淀的形成温度，促进原生氧沉淀的生成，并改变其尺寸分布。此外，我们进一步证明了Ge能够促进后续热处理中氧的沉淀，在不高于1150℃的温度下促进效果都很显著。 研究了CZ和GCZ硅样品在800℃和1000℃长达225 h的热处理过程中的氧沉淀的行为。研究发现，Ge的掺入对氧沉淀有显著的促进作用，这种促进作用表现在对氧沉淀的量以及密度两方面的增加，并且TEM的观察证明了Ge的掺入对硅中氧沉淀的微观形态和尺寸都有所改变。其次，我们对CZ和GCZ硅样品中在上述热处理下形成的氧沉淀在高温下的溶解行为进行了研究，实验发现GCZ硅样品中的氧沉淀比CZ硅样品中的氧沉淀更加易于溶解，我们认为，一方面是由于Ge杂质的掺入促进了高密度小尺寸氧沉淀的生成，增大了氧沉淀的总表面积，从而有助于氧原子从氧沉淀中向外扩散；另一方面，由于上述热处理中，GCZ硅体内形成了大量的氧沉淀，因而GCZ硅中氧的初始浓度低于同样处理条件下CZ硅样品的，所以高温处理下GCZ硅中氧沉淀溶解的驱动力大于CZ硅样品。 研究了微量锗的掺入对硅片内吸杂(IG)的影响。实验中发现掺Ge CZ硅仅仅通过一步高温热处理就可以同时形成洁净区和体微缺陷区，而普通CZ硅中则无此现象。我们认为这是由于Ge的掺入促进了硅片近表面氧的外扩散及体内的氧沉淀，因而只需一步高温退火就可以同时形成DZ区和BMDs区。并且，GCZ硅体内通过快速热处理(RTP)处理注入空位更加有利于高温退火过程中氧沉淀的生成。 研究了微量Ge的掺入对CZ硅单晶中氧施主形成的影响。经研究发现，由于GCZ硅中有相当数量的氧与Ge及空位相互结合形成了稳定的复合体，因而Ge在450℃下减缓了氧原子的聚集，抑制了热施主(TDs)的形成。同时，还发现由于浙江大学硕士研究生毕业论文Ge一O一V复合体能够作为650℃一卜具有电活性相对较大的氧聚集体的形核中心，Ge的掺入促进了新施主(NDS)的生成。 研究了微量锗的掺入对晶体生长过程中原生颗粒(COPs)的影响，以及对氢气下高温退火过程中原生COPs消除行为的影响。实验发现，与CZ硅相比，GCZ硅中生成了更高密度和更小尺寸的COPS。并且，在高温氢气退火下，GCZ硅片中的COPS比CZ硅中的更加易于消除。分析认为，锗在vo记形成前与空位以及氧的复合减少了可用于形成void的空位浓度，由此，根据Voronkov的理论可以推论Ge的掺入降低了晶体生长过程中void的形成温度，GCZ硅中形成了更高密度更小尺寸的COPs:同时，我们猜测GCZ硅中的void内壁氧化膜比CZ硅中的薄，因此GCZ硅中void稳定性较低，在氢气高温退火下更加易于消除。