石英坩堝使用過程中的異常現像——析晶

　　石英坩堝在高溫下具有趨向變成二氧化硅石英管的晶體(方石英)。這個過程稱為再結晶，也陶瓷稱為“失透”，通常也稱為“析晶”。

　　析晶通常發生在石英坩堝的表層，按照中國石英玻璃行業標准規定，半導體工業用石英玻璃在1400℃±5℃下保溫6小時，其析晶層的平均厚度應為﹤100µm 。石英坩堝受到沾污，在所有對石英坩堝的沾污中，堿金屬離子鉀(K)鈉(Na)鋰(Li)和堿土金屬離子鈣(Ca)鎂(Mg)這些離子的存在是石英坩堝產生析晶的主要因素。在使用過程中，因操作方法不當也會產生析晶，如在放置石英坩堝和裝填硅料的過程中，帶入的汗水，口水，油污，塵埃等。另外用於拉晶的硅料所含雜質太多或清洗工藝存在問題，熔料時溫度過高，以及石英坩堝在融制、清洗和包裝過程中受到沾污等因素也是導致石英坩堝被玷污產生析晶的原因。新的石墨坩堝未經徹底煆燒或受到沾污就投入使用則是造成石英石英坩堝外層析晶的主要原因。

　　石英坩堝內壁發生析晶時有可能破換坩堝內壁原有的塗層，這將導致塗層下面的氣泡層和熔硅發生反應，造成部分顆粒狀氧化硅進入熔硅內，使得正在生長中的晶體結構發生變異而無法正常長晶。析晶將減薄石英坩堝原有的厚度，降低了坩堝的強度容易引起石英坩堝的變形。

　　防止和減少析晶的方法要靠石英坩堝的生產廠商保證其生產的坩堝從用料到生產的各個環節都符合質量要求。而且在單晶生產的整個過程中應嚴格按照工藝規程認真操作。拉晶所用的原料純度一定要符合生產要求，如果原料本身所含雜質較多，在溶料過程中也會造成析晶。尤其是堿金屬離子的存在，將會降低析晶溫度200～300℃。原料的清洗一定要符合工藝要求，進過酸或堿處理的原料如果未將酸堿殘液衝洗徹底，易造成析晶。新的石墨器件，如石墨坩堝因含有一定的灰粉和其它雜質，在投入使用前須經過徹底的高溫煆燒才能使用。熔料時應選用合適的熔料溫度以減少析晶或降低析石英舟晶的程度。