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  高純度的半導體級多晶矽在一個坩堝(通常是由石英制成)中被加熱至熔融狀態。諸如硼原子和磷原子的雜質原子可以精確定量地被摻入熔融的矽中,這樣就可以使矽變為P型或N型矽。這個摻雜過程將改變矽的電學性質。將晶種(或稱“籽晶”)置於一根精確定向的棒的末端,並使末端浸入熔融狀態的矽。然後,將棒緩慢地向上提拉,同時進行旋轉。如果對棒的溫度梯度、提拉速率、旋轉速率進行精確控制,那麼就可以在棒的末端得到一根較大的、圓柱體狀的單晶晶錠。通過研究晶體生長中溫度、速度的影響,可以儘量避免不必要的結果。上述過程通常在惰性氣體(例如氬)氛圍中進行,並採用坩堝這種由較穩定的化學材料製成的反應室。

  為了提高半導體工業的生產效率,常常按一定標準規格來生產晶圓。早期的晶棒較小,直徑通常只有幾英寸。隨著技術的進步,高階的製造一起開始使用200毫米甚至300毫米直徑的晶圓。要準確地製造這樣尺寸的晶圓,必須嚴格控制工作溫度、旋轉速度以及晶種棒的提拉速度。用於切割成晶圓的晶錠長達2米,重達幾百千克。更大的晶圓可以進一步提升製造效率,這是因為利用單個晶圓能夠製造出更多的晶片。這也是人們不斷嘗試增大矽晶圓尺寸的原因。現在,半導體工業界正在挑戰450毫米級別的晶圓,計劃在2012年投產。矽晶圓的典型厚度在0.2至0.75毫米之間,通過拋光技術可以使表面更加平滑,這樣更適合製造積體電路。此外,通過刻出特定的紋路,晶圓還可以用來製造太陽能電池。  在柴氏法中,工作腔(坩堝)被加熱到大約1500攝氏度,這將使矽(熔點:1414攝氏度)熔化。當矽完全熔化時,末端裝有晶種的棒被緩慢地下放到熔融狀態的矽中。棒以逆時針方向旋轉,坩堝以順時針方向旋轉。隨後,旋轉的棒被極慢地向上提升,這樣,近似圓柱體狀的矽晶棒就能在下方形成。通過繼續提拉,晶棒的長度可以達到1至2米,這取決於坩堝中熔融狀態矽的數量。  在矽熔化前,可以向坩堝中新增硼、磷等材料,這樣,拉制出的矽棒就具有與純矽不同的電學性質。上述新增的材料被稱為“雜質”,對應工藝過程被稱為“摻雜”,得到的材料被稱為“雜質半導體”。如果半導體材料不是矽,而是其他化合物(如砷化鎵),同樣可以使用直拉法來製備單晶材料。  通過上述直拉工藝製備的單晶矽是製造大積體電路的基礎材料,被用於計算機、電視機、行動電話和其他各種電子裝置中。

  使用直拉法工藝製備單晶矽時,常用石英(主要成分為二氧化矽)坩堝作為器皿。這樣做的一個不可避免的結果,就是器皿本身因為高溫加熱,將發生熱分解,導致熔融狀態矽中混入氧,其濃度的典型數量級為10cm。氧雜質將帶來一些好處。嚴格的退火工藝可以使氧沉澱下來。這些氧可以俘獲半導體材料中不必要的過渡金屬。除此之外,氧雜質還能夠改善矽晶圓的機械強度,因為它能夠固定制備流程中被引入的位錯。1990年代,高濃度氧被發現能夠在矽材料粒子探測器(例如歐洲核子研究組織中的大型強子對撞機專案)中用於輻射加固。因此,用這樣的矽製成的輻射探測器,是將來進行高能粒子實驗的理想裝置。在後期的退火過程中,矽中的氧雜質也能俘獲其他不必要的雜質。  然而,氧雜質能夠在光照環境中與硼發生反應,這與太陽能電池的情況類似。這將形成電活躍的硼-氧絡合物。

  通過考慮偏析係數,可以獲得固態晶體中的雜質濃度。  在晶體生長的過程中,熔融物的體積formula_10被凍結,熔融物中的雜質被移除。
柴可拉斯基法(英語:Czochralski process),簡稱柴氏法,又稱直拉法或提拉法,是一種用來獲取半導體(如矽、鍺和砷化鎵等)、金屬(如鈀、鉑、銀、金等)、鹽、合成寶石單晶材料的晶體生長方法。這個方法得名于波蘭科學家揚·柴可拉斯基,他在1916年研究金屬的結晶速率時,發明了這種方法。後來,演變為鋼鐵工廠的標準制程之一。