直拉单晶炉(czochralski  crystal  grower)

用于直拉法单晶生长的设备。用于硅、锗、锑化铟等半导体材料的制备，是生产中应用最为广泛、数量最多的半导体材料专用设备。炉子由两部分组成，即炉体机械部分和电控系统。炉体为一带水套的不锈钢炉室，其内装有由石墨加热器和石墨保温套构成的热场。籽晶轴和坩埚轴分别从炉室顶部和底部插入炉内，两轴具有转动和升降的机械传动系统。下轴顶端装有石英坩埚，埚内可装入多晶硅料以供拉晶用。上轴底端夹持一籽晶供引出单晶用(见图)。-1-电极；2-观察孔；3-闸板阀；4-籽晶杆；5-直径检测；6-籽晶轴转动；7-进气口； 8-籽晶轴；9-抽真空；10一光敏元件；u-石英坩埚；12-石墨托；13-石墨加热器；14-保温筒，15一出气口

电控系统包括操作柜，控制晶转、埚转、晶升和埚升的电机速度调节装置，加热用电源变压器，可控硅整流桥和温度自动控制系统，直径自控系统。炉子上还装有压力、速度、行程、温度、单晶重量和直径的各种传感器。

随着电子工业的发展，直拉单晶炉特别是硅单晶炉本身也在朝着从小型到大型、从简单到复杂、从手动到自动的方向不断演变。50年代的单晶炉，装料量仅为1kg以下，单晶直径≤25mm，温度控制主要为手动式。60年代，炉子装料量约为3～4kg，单晶直径增大到50mm．采用自动控温。70年代中期，炉装料量增至8～10kg，单晶达(b76．2mm，并已具有单晶直径自动控制器。80年代，单晶直径更增加到125mm和150mm，出现了60kg级的炉子，单晶的直径自控方式从模拟式发展为数控式。现在φ200mm的硅单晶已批量用于集成电路中，φ300mm单晶已小批量生产，φ400mm单晶已拉制成功。

现代直拉单晶炉的特点是：(1)装料量为60～300kg。(2)拉制单晶的直径为150～300mm。(3)计算机控制整个拉晶过程。(4)减压流通氩气氛下拉晶。(5)籽晶轴为软轴式的。(6)具有机械手取卸单晶的装置。正研究开发连续加料的直拉工艺，即使用很浅的石英坩埚，其中仅有很少的硅熔体。拉晶过程中，一边拉出单晶，一边不断地向埚中加入细硅粒以补充熔体的减少量，使熔体液面位置保持不变。此工艺的特点是使用较小的炉子、较浅的石英坩埚可拉制出很大的硅晶体。既能降低成本，又能改善单晶的电阻率轴向均匀性。