四）工艺要求：晶硅棒生长耗时长、成本高，因此生长的质量成功率至关重要；而石英坩埚是唯一与硅棒直接接触的部件，对生产有重要影响。在直拉硅晶体生长的过程中，由于各种原因，无位错单晶生长会失败，从而造成很大的资源和时间损失。在目前直拉硅单晶炉及其热场设计都很稳定成熟的条件下，与硅熔体直接接触的石英坩埚的纯度及其生长时释放微小方石英颗粒被普遍认为是导致大直径无位错直拉晶体生长失败的主要原因之一。对应的对石英坩埚的羟基含量、杂货含量、气泡含量均有要求。

1.羟基问题：坩埚中羟基（-OH）是对坩埚强度影响的核心因素，由于羟基的存在，改变了SiO2的键合结构，致使坩埚的耐温性能大幅降低，例如坩埚中的羟基含量超过150ppm，1050摄氏度就会开始软化变形，无法正常使用。坩埚中羟基含量主要与坩埚制备所选取的工艺路线直接相关（其次与环境湿度以及原料选取等有关）。

2.杂质扩散：石英坩埚中杂质的扩散会影响单晶硅的生长质量。石英坩埚的性能，直接影响单晶硅的成晶率，当石英坩埚的表面产生失透时石英结晶片就会脱落，并黏着到单晶硅上从而降低单晶硅的成晶率；为了达到内表面高纯度化，需要使用高纯度的石英砂原料，并且在严格的管理下进行高清洁环境下洗净。杂质扩散影响质量：高温下，不同杂质由于其物理性质不同而在石英坩埚中的扩散快慢不同，但杂质扩散的现象说明高品质石英砂的使用，是单晶品质保障的关键。

3.形变析晶：杂质的存在，也会影响坩埚的强度以及导致表面结晶片脱落，均会影响单晶硅生长的成功率。
（1）杂质影响坩埚强度：坩埚所用石英砂的杂质含量，决定了坩埚的强度。杂质含量高的石英坩埚高温强度低，易变形，直接对单晶拉制构成影响。石英坩埚变形后，在拉晶过程中随着埚位的上升，石英坩埚变形的凸出部分将碰撞到导流筒，轻则影响正常拉晶，严重时将无法拉晶；熔料中发生挂边，会造成石英坩埚变形，坩埚上口向内凸出过多，当熔完料埚位上升到引晶位置时，已碰撞到导流筒，这将直接导致不能拉晶的严重后果；熔料中发生鼓包且鼓包较大时，在拉晶过程中随着液位的下降，鼓包会渐渐露出液面，这时已经拉出的晶棒会碰擦鼓包，如不及时停炉会发生晶棒跌落的情况。
（2）析晶：由于采用低档次石英砂或者在生产制程中的污染而带来的坩埚中的杂质含量过高，往往会带来石英坩埚在本体上的析晶。如果析晶靠近内表面，则由于局部的析晶壳层过厚而极易脱落使单晶拉制无法继续。如果析晶造成外壁较厚的析晶，这种现象往往伴随着坩埚外壁在析晶前期已经过度软化贴紧石英坩埚，而极易产生在底部或者弧度的鼓包现象。如果这种析晶有可能贯穿坩埚本体的话，就会引起漏硅等一系列严重后果。

4.气泡：坩埚最内表层是指透明层中最靠近内表面1-2mm的部分。下图中表明了在使用过程中，坩埚对硅液起作用的机理--由于与硅液接触的内表面不断向硅液中熔解，并且伴随着透明层中的微气泡不断的长大，靠近最内表面的气泡破裂，伴随着硅液释放石英微颗粒以及微气泡。而这些杂质会以微颗粒以及微气泡的形式伴随着硅液流遍整个硅熔体，直接影响到硅的成晶（整棒率、成晶率、加热时间、直接加工成本等）以及单晶硅的质量（穿孔片、黑芯片等）。

1）普通坩埚，使用前内表面气泡较多，使用中内表面气泡不断破裂，直接污染硅熔体、影响单晶拉制，气泡破裂现象随着时间的增加愈加严重，无法满足长时间拉晶的需要。

2）高品质坩埚，使用前内表面基本无气泡，使用中内表面气泡破裂现象极少为长时间拉晶（如多次复投料）提供保障。