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随着集成电路特征线宽的不断减小和集成电路用硅片直径的不断增大及硅片加工精度要求的不断提高,硅单晶机械性能的重要性日益凸显。快速热处理(RTP)是集成电路制造中一步非常重要的工艺,它对硅单晶机械性能的影响还没有得到深入的研究。本文通过研究维氏压痕诱生位错在高温热处理过程中的滑移以及通过纳米压痕表征力学性能等手段研究了快速热处理对硅单晶机械性能的影响,得到如下主要结果：(1)研究了硅单晶中维氏压痕诱生位错在不同气氛的RTP过程中的滑移行为。发现压痕残余应力的弛豫使诱生位错发生快速滑移。当RTP温度高于1100℃时,在氮气氛中处理样品的位错滑移距离小于在氩气氛中处理的样品。这是由于氮气氛下的高温RTP在压痕诱生位错处引入的氮原子对位错产生钉扎作用,从而抑制了位错的滑移。(2)研究了经过不同气氛下高温RTP预处理的直拉硅单晶中的维氏压痕诱生位错在后续热处理过程中的滑移行为。研究表明,氩气氛下的RTP预处理对硅中压痕诱生位错的滑移行为几乎没有影响,而在氮气氛下1150-1250℃的RTP预处理能够显著地减少位错在后续800-1200℃热处理过程中的最大滑移距离。在1250℃氮气和氩气氛下分别进行RTP预处理之后经过900℃/16h的热处理形成氧沉淀后,前者样品中位错滑移最大距离小于后者。这是由于氮气氛下的高温RTP预处理所引入的氮原子及氮原子促进形成的氧沉淀对位错产生钉扎作用,从而抑制了位错的滑移。(3)利用纳米压痕研究了不同气氛下高温RTP处理对硅单晶力学性能的影响。对于直拉硅单晶,氩气下RTP处理降低了杨氏模量和硬度以及压痕断裂韧性,氮气下RTP处理的硅单晶的杨氏模量和硬度略微降低,但压痕断裂韧性有所增高。对于区熔硅单晶,氩气下RTP处理降低了硅单晶的杨氏模量和硬度,氮气下RTP处理对杨氏模量和硬度没有明显影响,上述两种气氛下RTP处理对压痕断裂韧性都没有明显影响。