柴氏長晶法(CZ 法:Czochralski Process)是製造半導體用矽單晶晶棒(圓柱狀的結晶塊)最普遍的長晶技術。在石英坩堝內以約 1,420°C 熔化高純度矽,將晶種(seed crystal)浸入熔液,一邊旋轉一邊緩慢向上提拉,使繼承晶種結晶方位的大型單晶成長。
藉由精密控制提拉速度、旋轉速度與溫度梯度,可調整晶體的直徑、缺陷密度、氧濃度與電阻率(摻雜物濃度)。CZ 法的特徵是含有一定量從坩堝溶入的氧;這些氧有助於吸雜(gettering,捕獲金屬雜質)與機械強度,但依元件不同也可能成為需要控制的對象。目前主流的 300mm 晶圓用晶棒,幾乎全部以 CZ 法製造。
成長完成的晶棒經外圓研磨使直徑一致後,以線鋸切成薄片,再經過研磨(lapping)、蝕刻、鏡面拋光(CMP)與清洗,製成用於元件製造的拋光晶圓(mirror wafer)。為因應 300mm 化、低缺陷化與大尺寸化,也會採用磁場輔助 CZ(MCZ)等控制熔體對流的技術。
以 CZ 法生產的矽晶圓供應,集中於信越化學、勝高(SUMCO)、Siltronic、SK Siltron 等少數專業廠商,日本業者掌握過半的全球市占率。供應高純度、低缺陷、高平坦度的晶圓,是支撐最先進元件良率的基礎;與浮區法(FZ 法)則依用途與特性區分使用。