多晶硅晶棒及來自其的硅晶片的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開涉及多晶娃晶棒，以及來自該多晶娃晶棒的娃晶片。
【背景技術】
[0002] 由方向性固化作用所形成的多晶娃（multi-crystalline silicon，mc_Si)由于其 低生產成本與高產量因而非常吸引光伏產業。然而，由于雜質累積與差排（dislocation) 的產生（增加），隨著鑄錠（ingot)成長越來越高，結晶品質退化。由于這些缺陷，再加上晶 體性質受到晶粒外型與晶格位向影響，因而在晶體成長過程中，晶粒結構的控制是很重要 的。
[0003] 不同于隨機晶界，通過特定錯向（misorientation)以及良好選擇的大量面積 定性特定的晶界（以sigma數（1〈Σ〈29)描述特定的晶界，sigma數定義為以共位晶格 (coincident site lattice，CSL)模式為基礎而在兩相鄰晶粒之間相符的邊界中格點分數 的倒數）。因此，特定晶界具有原子鍵的低變形以及相對小的自由體積，因而有低的邊界能 量。
【發明內容】
[0004] 本公開的一些實施例提供一種多晶硅晶棒，其包括底部分，其自底部開始至高度 IOOmrn ;中間部分，其自該高度IOOmrn至高度200mm ;以及頂部分，其自該高度200mm至頂部； 其中在該底部分中的非共格晶界的百分比大于該頂部分中的非共格晶界的百分比。
[0005] 本公開的一些實施例提供一種多晶硅晶片，其包括非Σ晶界的百分比約60至約 75,以及Σ 3晶界的百分比為約12至約25。
[0006] 本公開的一些實施例提供一種多晶硅晶片，其中非Σ晶界的百分比與Σ 3晶界的 百分比實質相同。
【附圖說明】
[0007] 由以下詳細說明與附隨圖式得以最佳了解本公開的各方面。注意，根據產業的標 準實施方式，各種特征并非依比例繪示。實際上，為了清楚討論，可任意增大或縮小各種特 征的尺寸。
[0008] 圖IA是根據一些實施例說明實驗設定的示意圖。
[0009] 圖IB是為根據一些實施例說明在氮化物涂覆的石英坩鍋中的硅珠的示意圖。
[0010] 圖2A是根據一些實施例說明在拉伸速度（pulling speed)為10mm/h的鑄錠的縱 切面，以及虛線是指初始熔化物/固體界面。
[0011] 圖2B是根據一些實施例說明在拉伸速度（pulling speed)為50mm/h的鑄錠的縱 切面，以及虛線是指初始熔化物/固體界面。
[0012] 圖2C是根據一些實施例說明在拉伸速度（pulling speed)為200mm/h的鑄錠的 縱切面，以及虛線是指初始熔化物/固體界面。
[0013] 圖3A是根據一些實施例說明鑄錠V的鑄錠高度Omm的晶粒結構（左）、EBSD映射 (底）以及反極圖（inverse pole diagram)(右）。
[0014] 圖3B是根據一些實施例說明鑄錠V的鑄錠高度7mm的晶粒結構（左）、EBSD映射 (底）以及反極圖（inverse pole diagram)(右）。
[0015] 圖3C是根據一些實施例說明鑄錠V的鑄錠高度14mm的晶粒結構（左）、EBSD映 射（底）以及反極圖（inverse pole diagram)(右）。
[0016] 圖4是根據一些實施例說明在不同拉伸速度的不同成長距離的主要晶粒位向的 比較；包含h = 19mm的V20的位向的反極圖以作為比較。
[0017] 圖5是說明沿著鑄錠Vl的成長方向的主要晶界的發展。根據一些實施例，插入在 給定高度的雙晶界（紫色）與典型晶界映射以作為比較；鑄錠V5與V20的結果類似。
[0018] 圖6A是根據一些實施例說明每個圖式中的晶粒競爭機制（鑄錠VI，過度成長）， 從左至右為從不同鑄錠位置的EBSD、晶界映射以及反極圖。根據一些實施例，EBSD映射上 的數目是指晶片數目，接近其以mm為單位的高度。
[0019] 圖6B是說明每個圖式中的晶粒競爭機制（鑄錠VI，在三接合處的低介面能量增益 形成），從左至右為從不同鑄錠位置的EBSD、晶界映射以及反極圖。根據一些實施例，EBSD 映射上的數目是指晶片數目，接近其以_為單位的高度。
[0020] 圖7A是說明每個圖式中的晶粒競爭機制（鑄錠VI，來自具有雙晶界移動的三接合 處的高介面能量增益），從左至右為從不同鑄錠位置的EBSD、晶界映射以及反極圖。根據一 些實施例，EBSD映射上的數目是指晶片數目，接近其以mm為單位的高度。
[0021] 圖7B是說明每個圖式中的晶粒競爭機制（鑄錠VI，雙晶移動），從左至右為從不 同鑄錠位置的EBSD、晶界映射以及反極圖。根據一些實施例，EBSD映射上的數目是指晶片 數目，接近其以mm為單位的高度。
[0022] 圖8是根據一些實施例說明鑄錠A與鑄錠B的不同高度的晶粒大小。
[0023] 圖9A是根據一些實施例說明鑄錠B的給定高度（95mm)的晶粒位向映射與典型晶 界映射。
[0024] 圖9B是根據一些實施例說明鑄錠B的給定高度（95mm)的缺陷位置映射與典型晶 界映射。
[0025] 圖IOA是根據一些實施例說明鑄錠B的給定高度（132. 5mm)的晶粒位向映射與典 型晶界映射。
[0026] 圖IOB是根據一些實施例說明鑄錠B的給定高度（132. 5mm)的缺陷位置映射與典 型晶界映射。
[0027] 圖IlA是根據一些實施例說明鑄錠B的給定高度（170mm)的晶粒位向映射與典型 晶界映射。
[0028] 圖IlB是根據一些實施例說明鑄錠B的給定高度（170mm)的缺陷位置映射與典型 晶界映射。
[0029] 圖12A是根據一些實施例說明鑄錠B的給定高度（207. 5mm)的晶粒位向映射與典 型晶界映射。
[0030] 圖12B是根據一些實施例說明鑄錠B的給定高度（207. 5mm)的缺陷位置映射與典 型晶界映射。
[0031] 圖13是根據一些實施例說明鑄錠B的給定高度的不同晶粒位向的百分比。
[0032] 圖14是根據一些實施例說明鑄錠B的給定高度的不同晶界形式的百分比。
[0033] 圖15A是根據一些實施例說明鑄錠A的給定高度（95mm)的晶粒位向映射與典型 晶界映射。
[0034] 圖15B是根據一些實施例說明鑄錠A的給定高度（95_)的缺陷位置映射與典型 晶界映射。
[0035] 圖16A是根據一些實施例說明鑄錠A的給定高度（132. 5mm)的晶粒位向映射與典 型晶界映射。
[0036] 圖16B是根據一些實施例說明鑄錠A的給定高度（132. 5mm)的缺陷位置映射與典 型晶界映射。
[0037] 圖17A是根據一些實施例說明鑄錠A的給定高度（170mm)的晶粒位向映射與典型 晶界映射。
[0038] 圖17B是根據一些實施例說明鑄錠A的給定高度（170_)的缺陷位置映射與典型 晶界映射。
[0039] 圖18A是根據一些實施例說明鑄錠A的給定高度（207. 5mm)的晶粒位向映射與典 型晶界映射。
[0040] 圖18B是根據一些實施例說明鑄錠A的給定高度（207. 5mm)的缺陷位置映射與典 型晶界映射。
[0041] 圖19是根據一些實施例說明鑄錠A的給定高度的不同晶粒位向的百分比。
[0042] 圖20是根據一些實施例說明鑄錠A的給定高度的不同晶界形式的百分比。
[0043] 其中，附圖標記說明如下：
[0044] 100設備 101誘導線圈
[0045] 102坩鍋 103石墨氈
[0046] 104球形硅珠 110第一珠
[0047] Pl極方向 102B坩鍋底部
[0048] N法線 120第二珠
[0049] P2極方向
【具體實施方式】
[0050] 以下公開內容提供不同的實施例或范例，用于實施本申請案標的的不同特征。元 件與配置的特定范例描述如下，以簡化本公開。當然，這些僅為范例而非用于限制本公開。 例如，在說明內容中，在第二特征上方或第二特征上形成第一特征可包含形成第一與第二 特征直接接觸的實施例，也可包含第一與第二特征之間形成其他特征的實施例，因而第一 與第二特征可非直接接觸。此外，本公開在不同的范例中可重復元件符號與/或文字。此 重復僅作為簡化與清楚闡述的目的，而非支配不同實施例與/或所討論架構之間的關系。
[0051] 在本公開的一些實施例中，具有sigma數目小于或等于3的特定晶界指共格晶界 (coherent grain boundaries)。另一方面，具有sigma數目大于3的特定晶界指非共格晶 界（incoherent grain boundaries)，以及具有sigma數目大于27的特定晶界指非sigma 晶界（non-sigma grain boundaries)。在一些實施例中，非共格晶界與非sigma晶界統稱 為「無共格晶界（non-coherent grain boundary)」。
[0052] 在本公開的一些實施例中，娃晶棒（silicon brick)為娃晶鑄錠的一部分。例如， 娃晶棒可為自娃晶鑄錠分離的156mm乘以156mm的柱狀物。在一些例子中，娃晶鑄錠可分 為5乘以5的娃晶棒陣