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三、沿革
MCZ的歷史與沿革NTD硅的歷史有相似之處。
很早以前就知道磁場能抑制導電流體的熱對流o .1937年，Hartmann用水銀研究了導電流體與磁場的關系。到四十年代，在天體物理學中，用電磁流體力學來研究天體中等離子體的運動。進人五十年代，電磁流體力學在熱核理論等領域得到進一步的發展和應用。1966年，Chedzey等人〔to〕和Utech等人指出，用水平法生長晶體時，可用磁場來獲得高質量的InSb晶體。1970年，Witt等人提出橫向磁場中生長直拉InSb晶體的報告。爾后，熔體的溫度波動和設備的機械振動等問題難于解決，人們對MCZ法是否具有實用意義提出疑問。因此，一直看不到有關外加磁場生長晶體的實驗報告，好像使人覺得這方面的研究工作已處于停頓狀態。從1980年開始，MCZ法開始復活，
從應用于InSti晶體的生長推廣到應用于硅晶體的生長，并獲得令人滿意的結果。據麻省理工學院的H.C.Gatos教授來華講學說，日本索尼公司就是用了他所研究的成果。這樣，1981年在明尼阿波利斯召開的國際第四屆半導體硅會議上，橫向磁場中生長直拉硅晶體的工藝，以新的面目出現在半導體硅工業中，顯現其獨特的優點。1982年，Keigo Hoshikawa在軸對稱垂直磁場中，生長了無條紋的CZ硅單晶。目前有幾個公司正在研究和應用這個方面。據報道，索尼公司應用MCZ法生長硅單晶，已進入實用階段。
四、設備
近年來出現的MCZ法是一種很有前途的方法。
MCZ法又可細分為外加橫向磁場直拉(TMCZ)法和外加垂直磁場直拉(VMCZ)法兩種。.據H.C.Gatos說，只要對硅熔體施加磁場，就起到增大粘滯度的目的，從而抑制了對流，使生長條紋有所減少。而且，TMCZ和VMCZ的效果一樣。
1.前者用電磁鐵產生強磁場，后者用圓筒形螺線管產生磁場;
2.前者磁力線比較分散，后者磁力線比較集中;
3.前者放置在爐膛周圍，后者既可放在爐膛周圍，又可放在爐膛內部;
4.前者設備龐大，造價高，后者造價較低，容易制造。
TMCZ的優點是磁場強度大，特別適用于大容量CZ硅晶體的生長。另一方面，常規TMCZ法中，對于生長設備和晶體質量，還有幾個問題有待解決。設備問題是:要有一套體積大而笨重的電磁鐵來產生強磁場，要有能經受住所加磁場而不發生任何破裂的加熱器結構，即加熱器電流方向也必須是水平方向，否則由于電磁作用力，會使加熱元件發生脹裂;晶體質量問題是:由于熱磁效應使生長界面處產生軸向熱的不對稱性，它給生長過程晶體形狀的控制帶來困難，并在晶體生長時產生周期性的旋轉條紋。VMCZ法解決了TMCZ法所存在的問題，與TMCZ比，它有如下特點:
1.尺寸小、重量輕的螺線管可產生強而均勻的磁場;
2.不需要調整常規CZ爐的熱區，就經得住所加的強磁場。這是由于磁場方向與加熱電流方向平行所致;
3. 1000高斯的磁場強度就能有效地抑制熱對流，相當于TMCZ磁場強度的三分之一;
4.晶體乳增禍的旋轉條件可自由選擇，以實現生長界面的熱對稱和控制氧濃度。
外加磁場的直拉設備，基本上是在直拉爐上附加磁場裝置，只是要對設備的構造和材料作新的考慮而已，即爐體各部件不應使用導磁材料。多數情況下是把常規CZ爐稍加改造，加上磁場即可。
圖5三種CZ法代表性的軸向氧分布
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