300mm大直径硅片要求双面抛光，以获得满足集成电路制造要求所需要的平整度。双面抛光工艺的引入使得传统外吸杂工艺面临淘汰，内吸杂工艺将成为300mm大直径硅片制造中常用的吸杂工艺。 本文研究一种新型的内吸杂工艺：利用快速退火(RapidThermalAnnealing)工艺处理抛光硅片，期望在硅片内部获得一种特殊的空位(Ⅴ)分布(表层浓度低，体内浓度较高)，该分布将在后序的器件和电路退火工艺中影响硅片中氧沉淀的分布，在硅片内形成满足器件制造工艺需要的内吸杂结构。本文研究了RTA保护气氛、恒温温度、恒温时间、降温速率等RTA参数对洁净区和氧沉淀密度的影响，同时还利用XPS、AFM等手段研究RTA气氛对硅片表面态的影响。 本文分别使用N2、N2/Ar混合气、N2/O2混合气体、N2/Ar/NH3混合气作为RTA保护气氛，研究气氛对洁净区和氧沉淀密度的影响。在本实验条件下研究发现：N2/Ar/NH3混合气氛处理的硅片效果最佳，经过该气氛处理的硅片在后序热处理中形成的洁净区最薄、氧沉淀密度最高；N2气氛下获得的洁净区较厚、氧沉淀密度较高；在N2/Ar混合气氛RTA处理硅片，增加Ar比例导致洁净区变厚、氧沉淀密度降低，而且Ar浓度超过30％时，在硅片内不会形成氧沉淀；在O2浓度不超过2％的N2/O2混合气氛RTA处理硅片时，其效果和N2气氛相当，当比例超过2％时，RTA处理后的硅片内部不会有氧沉淀的生成。 研究了RTA恒温温度、降温速率、恒温时间对洁净区和氧沉淀密度的影响。发现延长RTA恒温时间可以降低洁净区的厚度、增加氧沉淀的密度；提高恒温温度、增加降温速率都可以在后序退火中导致氧沉淀密度的增加。 RTA恒温阶段，硅片内点缺陷(空位和自间隙原子)通过热平衡、扩散、表面注入等方式达到一定浓度。在降温阶段，自间隙原子的扩散速率较快，通过外扩散和Ⅴ-Ⅰ复合反应迅速降低浓度，而空位的扩散速率较低，由于降温速率很快，来不急外扩散被保留在硅片内部。在RTA处理结束时，硅片内部形成了特殊的空位分布(表层低、中间高)。这种特殊空位分布，在后序退火处理时，空位促进氧沉淀成核，在体内形成高密度的氧沉淀，表层空位密度低，成核受到抑制形成了洁净区。 影响RTA处理后空位分布的主要参数为：RTA恒温温度、恒温时间、降温速率、保护气氛。升高恒温温度、恒温时间、降温速率，都可以导致RTA结束后硅片内部空位浓度的增加。 RTA气氛主要改变硅片的界面态，不同的气氛和硅片表面发生的反应不同，不同类型点缺陷(空位或自间隙原子)在表面反应中产生并向硅片内部注入，空位的注入会促进氧沉淀的生成，自间隙原子的注入会抑制氧沉淀的生成。N2和N2/Ar/NH3混合气氛下RTA处理会有空位的注入，增加空位浓度；在N2/O2混合气氛中O2的比例超过2％时，表面氧化会向硅片内部注入自间隙原子；在N2/Ar气氛RTA处理时，Ar作为惰性气体减缓氮化速率，导致空位注入量减少。 通过XPS分析RTA处理后硅片表面化学成分的变化，研究发现：经过N2/Ar/NH3混合气氛RTA处理的硅片，表面有20％左右的N元素，进一步分析知道N元素以Si3N4的状态存在；经过N2气氛RTA处理的硅片，表面仅有0.8％的N，而且XPS分析不能确定N元素的状态。XPS的分析表明，在N2/Ar/NH3混合气氛中处理硅片时，表面的氮化反应更加强烈，这也可以从另一个角度来证明硅片的表面态对洁净区和氧沉淀形成的影响。 利用AFM分析RTA处理后硅片表面微观形貌的变化，研究发现：经过N2/Ar/NH3混合气氛RTA处理的硅片，表面微粗糙度增加，而且出现了COP状小坑；经过N2/Ar/NH3混合气氛RTA处理的硅片，经过HF漂洗后，表面微粗糙度降低，COP状小坑消失；经过N2气氛RTA处理的硅片，表面微粗糙度略有增加、没有出现COP状小坑。结合文献资料分析可知这种小坑不是COP，而是NH3和硅片表面反应的结果。