單晶硅屬于立方晶系，金剛石結(jié)構(gòu)，是一種性能優(yōu)良的半導(dǎo)體材料。自上世紀(jì)40年代起開始使用多晶硅至今，硅材料的生長技術(shù)已趨于完善，并廣泛的應(yīng)用于紅外光譜頻率光學(xué)元件、紅外及射線探測器、集成電路、太陽能電池等。此外，硅沒有毒性，且它的原材料石英（SiO2）構(gòu)成了大約60%的地殼成分，其原料供給可得到充分保障。硅材料的優(yōu)點(diǎn)及用途決定了它是目前最重要、產(chǎn)量最大、發(fā)展最快、用途最廣泛的一種半導(dǎo)體材料。當(dāng)前制備單晶硅主要有兩種技術(shù)，根據(jù)晶體生長方式不同，可分為懸浮區(qū)熔法（Float Zone Method）和直拉法（Czochralski Method）。這兩種方法制備的單晶硅具有不同的特性和不同的器件應(yīng)用領(lǐng)域，區(qū)熔單晶硅主要應(yīng)用于大功率器件方面，而直拉單晶硅主要應(yīng)用于微電子集成電路和太陽能電池方面，是單晶硅的主體。一、懸浮區(qū)熔法懸浮區(qū)熔法（FZ）在1953年首先由Keck和Golay用于生長硅單晶。區(qū)熔法生長單晶不需要使用熔體坩堝，能很好地防止坩堝引入氧或金屬雜質(zhì)，因此能制備出較高純度的單晶體。懸浮區(qū)熔法的生長過程如圖1所示。整個生長過程需要在惰性氣體保護(hù)環(huán)境進(jìn)行，首先將合適長度多晶棒垂直放置在高溫爐反應(yīng)室，通過移動加熱線圈將多晶棒的低端融化，此后將籽晶放入多晶熔融區(qū)域，通過控制加熱線圈的溫度與位置，使得多晶熔融體沿著籽晶形成單晶并長大，最后使得多晶棒轉(zhuǎn)為單晶棒。單晶棒的直徑主要由頂部和底部的相對旋轉(zhuǎn)速率控制。
