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随着集成电路特征线宽的不断减小,集成电路所需硅片直径越来越大,对硅片质量的要求也越来越高。在大直径直拉硅片的生产中如何保证硅片的表面质量,特别是如何有效的控制硅单晶中的空洞型(VOID)缺陷一直是国内研究的主要课题,VOID缺陷的存在会严重降低栅氧化层完整性,进而影响MOS器件的性能。在国内目前还无法在单晶生长过程中有效控制VOID缺陷,研究表明,高温退火能够有效地消除大直径硅片近表面区域的VOID缺陷,因此利用高温退火消除VOID缺陷是一个不错的选择。本文在前人的研究基础上通过研究晶体原生粒子(Crystal Originated Particle)研究了高温退火工艺中热处理时间、温度和气氛对硅单晶中VOID缺陷的消除作用。研究发现在1150℃以下温度进行高温退火,只对较小尺寸的COP的消除作用明显,对大尺寸的COP无法有效消除,只有当温度升高到1150℃及以上的时候,硅片表面较大尺寸的COP才能有效的消除；退火时间对硅片表面COP的消除影响不大,延长退火时间从0.5小时到1小时,只对200～300nm尺寸范围内的COP消除有一定的促进作用,延长退火时间有利于1200℃条件下硅片近表层VOID缺陷的消除,从而促进硅片近表层形成更宽的VOID Free区；在氩气条件下,1200℃高温退火0.5小时在硅片近表面处形成了4～6μm的VOID Free区,退火1小时形成了8～10μm的VOID Free区；采用氩/氢混合气氛进行高温退火,能有效的消除硅片表面的COP,对硅片内部VOID缺陷的消除有一定的促进作用。同时,本文研究了高温退火对硅片表面状态和几何参数的影响。发现高温退火后硅片表面微观区域形貌起伏较大,造成硅片表面不同点处微粗糙度值(Rms)变化较大,1150℃退火硅片的微粗糙度值(Rms)相对于未退火时增加了0.53nm；退火气氛对硅片表面微粗糙度(Haze)值影响很大,与纯氩气退火相比,氩/氢混合气氛更大幅度的增加了硅片表面的Haze值,平均增加了100%以上。同时随着氢气含量的增加,表面Haze值增加的百分比总体呈递增趋势；高温退火对硅片的弯曲度(Bow)翘曲度(Warp)和局部平整度(SFQR)没有影响。本文还通过硅片表面的氧化诱生层错实验研究了高温退火对硅片表面残余应力的消除作用,发现在1100℃以上高温退火能有效消除硅片加工过程中双面磨削工艺造成的残余应力。