微氣泡
石英坩堝具有半透明的外觀，由外層和內(nèi)層兩部分組成。外層也稱為氣泡復(fù)合層，含有較多氣泡，不透明；內(nèi)層則是氣泡空乏層，透明且不含氣泡，厚度為3~5mm?？刂欺釄逋该鲗又形馀莸暮繉⒂绊懫鋲勖?。在高溫下熔制時，內(nèi)表面不斷與硅液接觸并溶解，導(dǎo)致透明層中的微氣泡逐漸增大，最內(nèi)表面的氣泡會破裂，釋放出石英微顆粒和微氣泡。這些雜質(zhì)以微顆粒和微氣泡的形式隨著硅液流動到整個硅熔體中，直接影響硅的晶體生長和單晶硅的質(zhì)量。
透明層氣泡對石英坩堝的影響示意圖來源：胡澤晨等.石英砂的提純技術(shù)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)
在石英坩堝的制造過程中，由于溫度極高，表面液體包裹體會吸收膨脹，導(dǎo)致坩堝表面出現(xiàn)氣泡和裂紋，進(jìn)而影響坩堝的質(zhì)量。同時，石英坩堝的內(nèi)壁與硅熔體接觸，在高溫狀態(tài)下，如果內(nèi)壁存在氣泡，這些氣泡會釋放氣體和雜質(zhì)到熔體中，從而干擾單晶硅的生長過程。
來源：歐晶科技
產(chǎn)生原因：
解決方案：
(1) 選擇高品質(zhì)、低氣液包裹體含量的石英砂作為石英坩堝的原料，以確保高純度石英砂中的氣液包裹體數(shù)量較少。
(2) 對石英坩堝的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)整熔制過程中的工藝參數(shù)，通過精確調(diào)整和配合各個工藝參數(shù)，進(jìn)一步減少石英砂之間的氣體被包裹在透明層中。
析晶
石英坩堝在高溫下具有趨向變成二氧化硅的晶體（方石英）。這個過程稱為再結(jié)晶，也稱為“失透”，通常也稱為“析晶”。析晶通常發(fā)生在石英坩堝的表層。
由于采用低檔次石英砂或者在生產(chǎn)制程中的污染而帶來的坩堝中的雜質(zhì)含量過高，往往會帶來石英坩堝在本體上的析晶，如果析晶靠近內(nèi)表面，則由于局部的析晶殼層過厚而極易脫落使單晶拉制無法繼續(xù)。如果析晶造成外壁較厚的析晶，這種現(xiàn)象往往伴隨著坩堝外壁在析晶前期已經(jīng)過度軟化貼緊石墨坩堝，而極易產(chǎn)生在底部或者弧度的鼓包現(xiàn)象。如果這種析晶有可能貫穿坩堝本體的話，就會引起漏硅等一系列嚴(yán)重后果。
來源：歐晶科技
產(chǎn)生原因：
析晶主要原因是石英坩堝內(nèi)外表面容易沾污，引起雜質(zhì)離子的局部聚集，特別是堿離子，如K、Na、Li、Ca、Mg等高溫后引起粘度降低，促使失透加速，形成析晶。
（1）員工在操作過程中標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)不規(guī)范，如在石英坩堝檢驗與裝料過程中，帶入汗水、口水、油污及塵埃等。石英坩堝的生產(chǎn)、清洗及包裝過程中受到沾污會使石英坩堝發(fā)生析晶現(xiàn)象。
（2）石英坩堝本身質(zhì)量存在問題，石英坩堝的幾何尺寸和外觀是生產(chǎn)工藝決定的，而純度是由原料決定的。石英坩堝所用高純石英砂原料要求純度高、一致性好及粒度分布均勻等。當(dāng)石英坩堝內(nèi)部有害成分較高時，會影響坩堝的熔制與耐溫性，甚至還會出現(xiàn)氣泡、色斑、脫皮等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響石英坩堝質(zhì)量。
（3）坩堝未經(jīng)徹底煅燒或受到沾污后繼續(xù)投入使用；用于拉晶的原料純度低，所含雜質(zhì)太多（酸、堿離子的殘留）或清洗工藝不盡完善等，這對坩堝的正常使用影響也非常大，主要表現(xiàn)在容易發(fā)生嚴(yán)重析晶；熔料時溫度過高或多次回熔致使石英坩堝長時間處在高溫中也將加重析晶的程度。
解決方案：
（1）在單晶拉制生產(chǎn)的整個過程中必須嚴(yán)格按照工藝規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)操作；
（2）石英坩堝的生產(chǎn)廠商要保證其生產(chǎn)的坩堝從用料到生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)均符合質(zhì)量要求；
（3）拉晶所用的原料純度一定要符合標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的要求，且原料的清洗質(zhì)量也要符合工藝要求，避免硅料表面酸、堿殘留；
（4）新的石墨器件，如石墨坩堝因含有一定的灰粉和其它雜質(zhì)，在投入使用前須經(jīng)徹底的高溫煅燒才能使用；
（5）熔料時選用合適的熔料溫度以減少或降低析晶的程度。
變形
產(chǎn)生原因：
(1) 羥基含量過高會顯著降低坩堝的耐溫性能，因為羥基會改變SiO2的鍵合結(jié)構(gòu)。當(dāng)坩堝中的羥基含量超過150ppm時，1050攝氏度就會導(dǎo)致坩堝軟化變形。
(2) 不正確的裝料方法會導(dǎo)致液位以上的料與石英坩堝呈面接觸狀態(tài)，這容易在熔料過程中發(fā)生掛邊，導(dǎo)致坩堝變形。如果坩堝的最上部全部裝了碎小細(xì)料，那么在熔料過程中，下部已經(jīng)溶解完，而上部仍處于結(jié)晶狀態(tài)，這也會導(dǎo)致坩堝變形。
(3) 析晶現(xiàn)象會減薄石英坩堝的厚度，降低坩堝的強(qiáng)度，容易導(dǎo)致石英坩堝變形。
(4) 熔料溫度過高或過低都會導(dǎo)致問題。
(5) 不正確的熔料方法也會導(dǎo)致問題。
解決方案：
鼓包
熔料中發(fā)生鼓包且鼓包較大時，在拉晶過程中隨著液位的下降，鼓包會漸漸露出液面，這時已經(jīng)拉出的晶棒會碰擦鼓包，如不及時停爐會發(fā)生晶棒跌落的情況。
產(chǎn)生原因：
（1）石英砂雜質(zhì)含量過高、粘度較低；
（2）石英坩堝外表面析晶嚴(yán)重，造成反應(yīng)產(chǎn)生的氣體聚集；
（3）燒煉溫度過高，石英坩堝在高溫下會變軟，如果燒煉溫度超過其耐溫極限，它就會畸變、變形，甚至出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象；
（4）石英坩堝因為長時間在高溫環(huán)境下，如果突然受到冷卻或者遭受快速的溫度變化，會引起熱震現(xiàn)象。熱震會導(dǎo)致坩堝表面出現(xiàn)撕裂甚至鼓包；
（5）石英坩堝在制作過程中存在生產(chǎn)缺陷，例如存在空洞、氣泡或者裂紋等缺陷，這些問題會出現(xiàn)在使用過程中，并表現(xiàn)為鼓包等問題；
解決方案：
（1）在投料過程中要注意控制投料量，避免發(fā)生掛邊現(xiàn)象；
（2）合理的投料操作可以減少對石英坩堝造成的壓力和變形；
（3）在熔化過程中要密切觀察液面變化情況。發(fā)現(xiàn)有鼓包問題應(yīng)及時采取相應(yīng)的措施來消除或降低鼓包。
黑點(diǎn)
石英坩堝內(nèi)壁有時會出現(xiàn)小到零點(diǎn)幾mm到大到十幾個mm的黑點(diǎn)。
產(chǎn)生原因：
（1）石英砂原料沒有充分進(jìn)行提純；
（2）石英砂加工設(shè)備的金屬殘留，對石英砂產(chǎn)生污染；
（3）在高溫下，設(shè)備的迸濺進(jìn)入坩堝里面；
（4）在石英坩堝上料成型過程當(dāng)中，人工的操作的不規(guī)范，將外界的一些雜質(zhì)帶入到坩堝里面。
解決方案：
（1）使用高品質(zhì)的石英砂或?qū)κ⑸斑M(jìn)行充分提純除雜；
（2）在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格按照操作工藝規(guī)程認(rèn)真操作。
漏硅
石英砂的雜質(zhì)含量過高，尤其是堿金屬和堿土金屬，如含有許多Li、Na、K、Ca、Fe雜質(zhì)含量的石英砂用在石英坩堝內(nèi)層，雜質(zhì)會遷移擴(kuò)散到硅液當(dāng)中，如果它在內(nèi)表面濃度較高，會形成異常的破壞性析晶，產(chǎn)生的顆粒進(jìn)入到硅液中也會產(chǎn)生嚴(yán)重的斷線，如果濃度更高，則會形成一個腐蝕坑，一旦形成腐蝕坑，硅液會順著坑和縫隙不斷向外腐蝕，最終產(chǎn)生漏硅的風(fēng)險。
解決方案：
（1）選擇合適的熔料方法，防止因“二次”結(jié)晶發(fā)生漏硅；
（2）在熔料時，根據(jù)不同的熔料場，不同的投料量選擇合適的熔料溫度與時間；
（3）在石英坩堝的生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸過程中應(yīng)避免石英坩堝受到撞擊，以免其受到損傷而產(chǎn)生破裂；
（4）在清洗原料的過程中應(yīng)該將酸堿殘液徹底沖洗干凈以避免坩堝內(nèi)壁產(chǎn)生嚴(yán)重析晶。
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