早在1918年,切克勞斯基(J。Czochrdskl)從熔融金屬中拉制出了金屬細(xì)燈絲。受此啟K4S641632C-TC60發(fā),在20世紀(jì)50年代初期,G.K.Ted和J,B,htde采用類似的方法從熔融硅中拉制出了單晶硅錠,開發(fā)出直拉法生長單晶硅錠技術(shù)。囚此,直拉法又被稱為切克勞斯基法簡稱CZ法。直拉法歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,拉制的單晶硅錠直徑已達(dá)lbO mm,即18英寸。目前,微電子工業(yè)使用的單晶硅絕大多數(shù)是采用直拉法制備的。

   圖21所示是直拉法生長單晶硅裝置示意圖。將電子級(jí)的多晶硅放人坩堝中,加熱使之熔融,用一個(gè)卡具夾住一塊適當(dāng)晶向的籽晶,懸浮在坩堝上。拉單晶時(shí),先將籽晶的另一端插人熔融硅中,直至熔接良好;然后,緩慢地向上提拉,硅錠的熔體/晶體界面處,熔體冷凝結(jié)晶轉(zhuǎn)變成晶體。硅錠被拉出時(shí),邊旋轉(zhuǎn)邊提拉,而坩堝則是向相反方向旋轉(zhuǎn)。

   直拉法生長單晶硅錠的裝置稱為單晶爐。圖22所示是TDkA型單晶爐照片,它主要由4個(gè)部分組成:爐體部分、加熱控溫系統(tǒng)、真空系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。爐體部分包括坩堝、水冷裝置和拉桿等機(jī)械傳動(dòng)部分;加熱控溫系統(tǒng)包括光學(xué)高溫計(jì)、加熱器、隔熱裝置等;真空系統(tǒng)包括機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、真空計(jì)、進(jìn)氣閥等;控制系統(tǒng)有顯示器及控制面板等。

   在單晶爐內(nèi)通入惰性氣體,可以避免拉制出的單晶硅被氧化、沾污,并可通過在惰性氣體中摻人雜質(zhì)氣體的方法來給單晶硅錠摻雜。