为了获得合乎制造器件要求的半导体材料，还需将提纯后的多晶体材料生长成一单晶体，这一工艺过程就称为单晶成长。单晶成长最常用的方法是拉单晶。最初拉单晶的概念就是用一固定的籽晶与熔融的半导体材料液面相接触，然后援慢提拉籽晶，于是在籽晶下面就会不断地粘晶生长成一新的单晶体来。
为了使单晶材料能满足制作半导体器件所要求的导电类型和电阻率，还要向多晶熔体渗入适当的杂质。拉单晶的具体工艺有很多种，常用的有直拉法、横拉法、无坩埚拉晶法等。
单晶成长的特点单向凝固是制备单晶体的最有效的方法。为了得到高质量的单晶体，首先要在金属熔体中形成一个单晶核；可以引入籽晶或自发形核，而后，在晶核和熔体介面上不断生长出单晶体。单晶在生长过程中要绝对避免固液界面不稳定而长出胞晶或柱晶，因而固液界面前沿不允许有温度过冷和成分过冷。固液界面前沿的熔体应处于过热状态，结晶过程的潜热只能通过生长着的晶体导出。单向凝固满足上述热传输的要求，只要恰当地控制固液界面前沿熔体的温度和晶体，生长速率，是可以得到高质量的单晶体的。
单晶体从液相中生长出来，按其成分和晶体特征，可以分为三种：
1．晶体和熔体成分相同。纯元素和化合物属于这一种，由于是单元系，在生长过程中晶体和熔体的成分均保持恒定，熔点不变。如硅、锗、三氧化二铝等容易得到高质量的单晶体，生长速率也允许较快。
2．晶体和熔体成分不同。为了改善半导体器件单晶材料的电学性质：如导电类型、电阻率，少数载流子寿命等，通常要在单晶中掺入一定浓度的杂质。掺杂元素或化合物使这类材料实际上变为二元或多元系。这类材料要得到均匀成分的单晶就困难得多。在生长着的固 液界面上会出现溶质再分配。熔体中溶质的扩散和对流传输过程对晶体中杂质的分布有重要作用。另外，蒸发效应也将使熔体或晶体杂质含量偏离需要成分。
3．有第二相或出现共晶的晶体。高温合金的铸造单晶组织不同于纯元素的单晶组织，单晶体内的缺陷比多晶粒柱状晶界对力学性能的影响要小得多。单晶材料经恰当的固溶处理之后，可以得到优良的力学性能。1
晶体提拉法晶体提拉或丘克拉斯基技术是一种常用的晶体生长方法，它能在较短时间里生长出大而无位错的晶体。将欲生长的材料放在坩埚里熔化，然后将籽晶插人熔体中，在适中的温度下，籽晶既不熔掉，也不长大；然后，缓慢向上提拉和转动晶杆。旋转一方面是为了获得好的晶体热对称性，另一方面也搅拌熔体。用这种方法生长高质量的晶体，要求提拉和旋转速度平稳，熔体温度控制精确。单晶体的直径取决于熔体温度和拉速;减少功率和降低拉速,晶体直径增加，反之直径减小。
提拉法的主要优点1)在生长过程中，可以方便地观察晶体的生长状况。
2)晶体在熔体的自由表面处生长，而不与坩埚接触，显著减少晶体的应力，并防止坩埚壁上的寄生成核。
3)可以以较快的速度生长，具有低位错密度和高完整性的单晶，而且晶体直径可以控制。1
晶体的质量控制单晶中的晶体缺陷对晶体性能有显著的影响。晶体中可能出现的缺陷是空位、置换或间隙杂质原子、位错、小角度晶界、孪生、生长层、气泡、胞状组织、包裹物、裂隙等。这些缺陷通常能够吸收、反射、折射或散射晶体内部产生的或者由外部输人的磁、光、声和电能，从而损害了晶体性能。晶体缺陷与晶体的生长条件密切相关，只有在最佳的生长条件下，才能生长出高度完整的晶体。
单晶炉膛内温度场决定了固液界面的形状，而控制固液界面形状是取得晶体完整性的主要关键技术之一。晶体中、熔体中以及固液界面前沿的温度梯度和温度分布的稳定性都需要严格加以控制，否则，不仅会使晶体生长速率出现波动，而且也可能引起界面形状变化。1
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王宁 - 副教授 - 西南大学