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硅材料是微电子产业的基础材料。随着超大规模集成电路(ULSI)特征线宽的不断减小，对直拉硅中杂质和缺陷控制的要求越来越严格。氧是直拉硅单晶中最重要的非故意掺入杂质，与氧相关的氧沉淀及内吸杂技术的研究一直是硅材料研究的重要课题。本论文研究了高温氢气退火对直拉硅中氧沉淀、洁净区形成、热施主等氧的行为的影响，得到了以下结果：研究了直拉(CZ)硅片、掺锗直拉(GCZ)硅片、掺氮直拉(NCZ)硅片经氢气和氩气氛下低—高缓慢升温(L-H Ramping)处理即：从800℃以1℃／min的升温速率升温到1050℃或1150℃并保温4小时后氧沉淀和洁净区形成的情况。结果表明：经过氢气氛下L-H Ramping处理，在上述硅片体内生成了更高密度的体微缺陷(BMD)，这是由于氢的引入导致了更高密度的氧沉淀核心。当高温温度为1050℃时，硅片没有形成洁净区(DZ)，而高温温度为1150℃时，则形成了DZ。这表明只有在1150℃及以上温度时，硅片近表面区域的氧沉淀才能被消融。当高温温度为1150℃时，硅片经氢气氛下L-H Ramping处理形成的DZ更宽，这是由于高温下氢促进了氧的外扩散，从而促进了氧沉淀的消融。研究了CZ、GCZ和NCZ硅片经氢气或氩气氛下1200℃／2h高温预处理，再进行800℃／4h+1050℃／16h热处理后氧沉淀和洁净区形成的情况。结果表明：上述硅片经氢气氛下1200℃／2h高温预处理，体内产生了更高密度的BMD，这是由于高温预处理引入的氢促进了低温热处理时氧沉淀的形核。CZ硅片经氢气氛下高温预处理形成的DZ更窄，而GCZ和NCZ硅片经氢气氛下高温预处理形成的DZ更宽，对这一现象做了定性的解释。研究了氢气和氩气氛下1200℃／1h退火对CZ和GCZ硅片经过低温(300～750℃)Ramping处理形成的氧沉淀的消融的影响。CZ和GCZ硅片经过低温(300～750℃)Ramping处理，体内形成了高密度的氧沉淀，经氢气或氩气氛下1200℃／1h退火，体内氧沉淀的消融没有显著区别，但经氢气氛下1200℃／1h退火在硅片近表面形成了更宽的洁净区，这是由于高温下氢促进了氧的外扩散。上述结果表明：低温(300～750℃)Ramping处理结合随后的高温处理可以作为直拉硅片的一种新型的内吸杂工艺。显然，该工艺与传统高—低—高三步退火工艺相比具有低热预算的优点。研究了经氢气和氩气氛1150℃／2h预处理的CZ和GCZ硅片在450℃时氧热施主的生成情况。结果表明，经氢气氛下预处理的CZ硅片生成了更多的热施主，而GCZ硅片在两种情况下热施主的生成没有明显的区别。这是由于GCZ硅片中存在大量的锗氧复合体，抑制了氧原子的扩散，而高温氢气预处理引入氢的浓度较低，不能促进热施主的生成。