多晶硅晶棒及来自其的硅晶片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及多晶娃晶棒，以及来自该多晶娃晶棒的娃晶片。
【背景技术】
[0002] 由方向性固化作用所形成的多晶娃（multi-crystalline silicon，mc_Si)由于其 低生产成本与高产量因而非常吸引光伏产业。然而，由于杂质累积与差排（dislocation) 的产生（增加），随着铸锭（ingot)成长越来越高，结晶品质退化。由于这些缺陷，再加上晶 体性质受到晶粒外型与晶格位向影响，因而在晶体成长过程中，晶粒结构的控制是很重要 的。
[0003] 不同于随机晶界，通过特定错向（misorientation)以及良好选择的大量面积 定性特定的晶界（以sigma数（1〈Σ〈29)描述特定的晶界，sigma数定义为以共位晶格 (coincident site lattice，CSL)模式为基础而在两相邻晶粒之间相符的边界中格点分数 的倒数）。因此，特定晶界具有原子键的低变形以及相对小的自由体积，因而有低的边界能 量。
【发明内容】
[0004] 本公开的一些实施例提供一种多晶硅晶棒，其包括底部分，其自底部开始至高度 IOOmrn ;中间部分，其自该高度IOOmrn至高度200mm ;以及顶部分，其自该高度200mm至顶部； 其中在该底部分中的非共格晶界的百分比大于该顶部分中的非共格晶界的百分比。
[0005] 本公开的一些实施例提供一种多晶硅晶片，其包括非Σ晶界的百分比约60至约 75,以及Σ 3晶界的百分比为约12至约25。
[0006] 本公开的一些实施例提供一种多晶硅晶片，其中非Σ晶界的百分比与Σ 3晶界的 百分比实质相同。
【附图说明】
[0007] 由以下详细说明与附随图式得以最佳了解本公开的各方面。注意，根据产业的标 准实施方式，各种特征并非依比例绘示。实际上，为了清楚讨论，可任意增大或缩小各种特 征的尺寸。
[0008] 图IA是根据一些实施例说明实验设定的示意图。
[0009] 图IB是为根据一些实施例说明在氮化物涂覆的石英坩锅中的硅珠的示意图。
[0010] 图2A是根据一些实施例说明在拉伸速度（pulling speed)为10mm/h的铸锭的纵 切面，以及虚线是指初始熔化物/固体界面。
[0011] 图2B是根据一些实施例说明在拉伸速度（pulling speed)为50mm/h的铸锭的纵 切面，以及虚线是指初始熔化物/固体界面。
[0012] 图2C是根据一些实施例说明在拉伸速度（pulling speed)为200mm/h的铸锭的 纵切面，以及虚线是指初始熔化物/固体界面。
[0013] 图3A是根据一些实施例说明铸锭V的铸锭高度Omm的晶粒结构（左）、EBSD映射 (底）以及反极图（inverse pole diagram)(右）。
[0014] 图3B是根据一些实施例说明铸锭V的铸锭高度7mm的晶粒结构（左）、EBSD映射 (底）以及反极图（inverse pole diagram)(右）。
[0015] 图3C是根据一些实施例说明铸锭V的铸锭高度14mm的晶粒结构（左）、EBSD映 射（底）以及反极图（inverse pole diagram)(右）。
[0016] 图4是根据一些实施例说明在不同拉伸速度的不同成长距离的主要晶粒位向的 比较；包含h = 19mm的V20的位向的反极图以作为比较。
[0017] 图5是说明沿着铸锭Vl的成长方向的主要晶界的发展。根据一些实施例，插入在 给定高度的双晶界（紫色）与典型晶界映射以作为比较；铸锭V5与V20的结果类似。
[0018] 图6A是根据一些实施例说明每个图式中的晶粒竞争机制（铸锭VI，过度成长）， 从左至右为从不同铸锭位置的EBSD、晶界映射以及反极图。根据一些实施例，EBSD映射上 的数目是指晶片数目，接近其以mm为单位的高度。
[0019] 图6B是说明每个图式中的晶粒竞争机制（铸锭VI，在三接合处的低介面能量增益 形成），从左至右为从不同铸锭位置的EBSD、晶界映射以及反极图。根据一些实施例，EBSD 映射上的数目是指晶片数目，接近其以_为单位的高度。
[0020] 图7A是说明每个图式中的晶粒竞争机制（铸锭VI，来自具有双晶界移动的三接合 处的高介面能量增益），从左至右为从不同铸锭位置的EBSD、晶界映射以及反极图。根据一 些实施例，EBSD映射上的数目是指晶片数目，接近其以mm为单位的高度。
[0021] 图7B是说明每个图式中的晶粒竞争机制（铸锭VI，双晶移动），从左至右为从不 同铸锭位置的EBSD、晶界映射以及反极图。根据一些实施例，EBSD映射上的数目是指晶片 数目，接近其以mm为单位的高度。
[0022] 图8是根据一些实施例说明铸锭A与铸锭B的不同高度的晶粒大小。
[0023] 图9A是根据一些实施例说明铸锭B的给定高度（95mm)的晶粒位向映射与典型晶 界映射。
[0024] 图9B是根据一些实施例说明铸锭B的给定高度（95mm)的缺陷位置映射与典型晶 界映射。
[0025] 图IOA是根据一些实施例说明铸锭B的给定高度（132. 5mm)的晶粒位向映射与典 型晶界映射。
[0026] 图IOB是根据一些实施例说明铸锭B的给定高度（132. 5mm)的缺陷位置映射与典 型晶界映射。
[0027] 图IlA是根据一些实施例说明铸锭B的给定高度（170mm)的晶粒位向映射与典型 晶界映射。
[0028] 图IlB是根据一些实施例说明铸锭B的给定高度（170mm)的缺陷位置映射与典型 晶界映射。
[0029] 图12A是根据一些实施例说明铸锭B的给定高度（207. 5mm)的晶粒位向映射与典 型晶界映射。
[0030] 图12B是根据一些实施例说明铸锭B的给定高度（207. 5mm)的缺陷位置映射与典 型晶界映射。
[0031] 图13是根据一些实施例说明铸锭B的给定高度的不同晶粒位向的百分比。
[0032] 图14是根据一些实施例说明铸锭B的给定高度的不同晶界形式的百分比。
[0033] 图15A是根据一些实施例说明铸锭A的给定高度（95mm)的晶粒位向映射与典型 晶界映射。
[0034] 图15B是根据一些实施例说明铸锭A的给定高度（95_)的缺陷位置映射与典型 晶界映射。
[0035] 图16A是根据一些实施例说明铸锭A的给定高度（132. 5mm)的晶粒位向映射与典 型晶界映射。
[0036] 图16B是根据一些实施例说明铸锭A的给定高度（132. 5mm)的缺陷位置映射与典 型晶界映射。
[0037] 图17A是根据一些实施例说明铸锭A的给定高度（170mm)的晶粒位向映射与典型 晶界映射。
[0038] 图17B是根据一些实施例说明铸锭A的给定高度（170_)的缺陷位置映射与典型 晶界映射。
[0039] 图18A是根据一些实施例说明铸锭A的给定高度（207. 5mm)的晶粒位向映射与典 型晶界映射。
[0040] 图18B是根据一些实施例说明铸锭A的给定高度（207. 5mm)的缺陷位置映射与典 型晶界映射。
[0041] 图19是根据一些实施例说明铸锭A的给定高度的不同晶粒位向的百分比。
[0042] 图20是根据一些实施例说明铸锭A的给定高度的不同晶界形式的百分比。
[0043] 其中，附图标记说明如下：
[0044] 100设备 101诱导线圈
[0045] 102坩锅 103石墨毡
[0046] 104球形硅珠 110第一珠
[0047] Pl极方向 102B坩锅底部
[0048] N法线 120第二珠
[0049] P2极方向
【具体实施方式】
[0050] 以下公开内容提供不同的实施例或范例，用于实施本申请案标的的不同特征。元 件与配置的特定范例描述如下，以简化本公开。当然，这些仅为范例而非用于限制本公开。 例如，在说明内容中，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与第二 特征直接接触的实施例，也可包含第一与第二特征之间形成其他特征的实施例，因而第一 与第二特征可非直接接触。此外，本公开在不同的范例中可重复元件符号与/或文字。此 重复仅作为简化与清楚阐述的目的，而非支配不同实施例与/或所讨论架构之间的关系。
[0051] 在本公开的一些实施例中，具有sigma数目小于或等于3的特定晶界指共格晶界 (coherent grain boundaries)。另一方面，具有sigma数目大于3的特定晶界指非共格晶 界（incoherent grain boundaries)，以及具有sigma数目大于27的特定晶界指非sigma 晶界（non-sigma grain boundaries)。在一些实施例中，非共格晶界与非sigma晶界统称 为「无共格晶界（non-coherent grain boundary)」。
[0052] 在本公开的一些实施例中，娃晶棒（silicon brick)为娃晶铸锭的一部分。例如， 娃晶棒可为自娃晶铸锭分离的156mm乘以156mm的柱状物。在一些例子中，娃晶铸锭可分 为5乘以5的娃晶棒阵