TW201335445A - 製造單晶矽的方法 - Google Patents

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Ning Duanmu
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Abstract

本發明係揭露一種在結晶生長裝置中製造包括高體積百分比之單晶材料之結晶產物的方法。該方法包括下述步驟：提供包括給料和至少一種單晶種子之坩鍋，在沒有實質地熔化該單晶種子之控制條件下熔化該給料，以及亦在控制條件下藉由固化該熔化物而形成該結晶產物。該所得之結晶產物包括大於50體積%單晶材料。

Description

製造單晶矽的方法 相關申請案交互參照
本申請案主張於2012年1月27日所申請之美國第61/591,474號專利申請案的優先權。
本發明係有關一種製造結晶材料之裝置和方法，以及具有高體積百分比之單晶矽之結晶材料。
結晶生長裝置或火爐(如方向性固化系統(DSS)及熱交換器方法(HEM)火爐)涵蓋在坩鍋中熔化及控制再固化給料材料(如矽)，以製造結晶材料，經常被稱為塊錠。由熔化給料製造固化塊錠發生在數個可辨認的步驟中歷時許多小時。例如，為了藉由DSS方法製造矽塊錠，在坩鍋中提供固體矽給料，經常包含在石墨坩鍋盒中，再放置入DSS火爐之熱區中。然後將給料加熱以形成液體給料熔化物，且使火爐溫度(其遠高於1412℃之矽熔點)保持數小時以確保完全熔化。一旦完全地熔化，自經熔化之給料移除熱(經常係藉由在熱區中施加溫度梯度)，以方向性地固化熔化物而形成矽塊錠。藉由控制如何使熔化物固 化，可達成比置入坩鍋之起始給料材料具有更高純度之塊錠。然後此材料可使用於各式各樣的尖端應用，如半導體及太陽光電產業。
在矽給料的典型固化中，所得之固化矽塊錠通常為具有無規(random)小晶粒及方位之多晶。亦顯示亦可形成包括單晶(亦即單一結晶)矽之矽塊錠。例如，為了使用DSS或HEM方法製造單晶矽塊錠，可將一個或多個單晶矽之固體種子與矽給料一起沿著坩鍋的底部放置，然後加熱至熔化。在給料完全地熔化後若保留至少一部份種子，則發生相對應於單晶種子之結晶方位之熔化物的方向性結晶化。
通常，當發生單晶矽塊錠之方向性固化時，亦形成多晶矽的區域，最常沿著塊錠的外部邊緣(有時稱為邊緣生長)，特別是在將單一種子放置在坩鍋底部的中心時。例如，結晶可自種子以外之表面成核，產生相當量之多晶矽。已顯示當坩鍋的整個底部以單一大種子或彼此靠著放置(亦稱為貼磚)之複數個較小種子予以覆蓋時可形成更大區域的單晶材料。然而，由於使用於使結晶塊錠生長的條件之故，已觀察到邊緣生長通常依然發生，因為結晶會自冷卻之坩鍋側邊成核。此減少所得產物之單晶部份的大小，降低產率。結果，單晶矽產率通常小於50%。
因此，為了得到具有大區域之單晶材料，需要改良之方法及結晶生長裝置以小心地控制熔化及生長條件，因此使所形成之單晶材料量最大化。
本發明進一步有關一種製造單晶材料之方法。此方法包括下述步驟：提供包括特定元件之結晶生長裝置，熔化矽給料，而沒有實質地熔化至少一種單晶矽種子，以及形成結晶材料。尤其，該結晶生長裝置包括被絕緣檻籠圍繞之熱區，放置在具有設置在底部上之至少一種單晶矽種子和設置在該單晶矽種子的頂部之矽給料之熱區內之坩鍋，位在該坩鍋上方之上熱電偶以及包括位在該坩鍋上方之頂部加熱器和位在該坩鍋的側面周圍之至少一個側面加熱器之電阻加熱系統，其中，該頂部加熱器與該側面加熱器係裝配成獨立地被供應電力。熔化該矽給料而沒有實質地熔化該至少一種單晶矽種子之步驟包括藉由以第一頂部加熱器/側面加熱器電力比率獨立地供應電力至該頂部加熱器和該側面加熱器而將該熱區加熱至高於矽之熔點之目標溫度(如以該上熱電偶測得之)；在達到該目標溫度時打開該坩鍋下方之該絕緣檻籠；以及將獨立地供應至該頂部加熱器和該側面加熱器之電力改變成大於該第一頂部加熱器/側面加熱器電力比率之第二頂部加熱器/側面加熱器電力比率。形成該結晶材料之步驟包括自該熱區移除熱及將獨立地供應至該頂部加熱器和該側面加熱器之電力改變成小於該第一頂部加熱器/側面加熱器電力比率之最終頂部加熱器/側面加熱器電力比率。該結晶材料包括大於50體積%單晶矽，較佳包括大於80體積%單晶矽。本發明亦有關該單晶矽材料以及其製備裝置。
應瞭解前述之一般說明及以下之詳細說明僅係示例及解釋而意欲提供本發明之進一步闡釋，如欲主張之權利。
10‧‧‧結晶生長裝置
11‧‧‧火爐外殼
12‧‧‧熱區
13‧‧‧絕緣檻籠
14‧‧‧坩鍋
15‧‧‧坩鍋盒
16‧‧‧坩鍋支撐塊板
17‧‧‧柱腳
18‧‧‧矽給料
19‧‧‧單晶矽種子
20a‧‧‧頂部加熱器
20b‧‧‧側面加熱器
21‧‧‧熱電偶
第1圖係使用於本發明方法實施例之結晶生長裝置的橫截面圖。
本發明係有關一種具有大單晶矽區域之結晶材料的生長方法。
本發明之方法係一種製造結晶材料，包含，例如，矽塊錠或藍寶石之方法。此方法包括下述步驟：提供具有各種元件，特別是具有頂部和側面加熱器之結晶生長裝置，以及以特定方式控制熔化用之熱輸入與生長用之熱移除以製造具有高單晶產率之結晶產物。
使用於本發明方法之結晶生長裝置係一種火爐，尤其是一種能夠在通常大於約1000℃之溫度加熱和熔化固體給料(如矽)，且後續地促進所得之熔化給料材料之再固化以形成結晶材料之高溫火爐。例如，結晶生長裝置可為方向性固化系統(DSS)結晶生長火爐或熱交換器方法(HEM)結晶生長火爐，但較佳為DSS火爐。
結晶生長裝置包括外部火爐室或外殼及火爐外殼內之內部熱區。火爐外殼可為使用於高溫結晶火爐之技藝中已知之任一種，包含包括界定用於冷卻流體(如水) 循環之冷卻管道之外壁和內壁之不銹鋼外殼。結晶生長裝置的熱區為其中可提供及控制熱以使給料材料熔化及再固化之火爐內的內部區域，後文詳述之。熱區係被絕緣材料圍繞且界定，絕緣材料可為具備低熱傳導性且能夠忍受高溫結晶生長火爐中之溫度及條件之技藝中已知之任何材料。例如，熱區可被石墨絕緣材料圍繞。熱區的形狀和尺寸可藉由複數個絕緣面板(一些可為固定或移動)形成之。例如，熱區可由頂部、側面、及底部絕緣面板形成之，其中頂部及側面絕緣面板裝配成相對於放置在熱區內之坩鍋垂直地移動。
熱區包括能夠含有至少給料材料之坩鍋，後文詳述之。坩鍋可由技藝中已知之各種耐熱材料所製成，例如，石英(二氧化矽)，石墨，碳化矽，氮化矽，具有二氧化矽之矽碳或氮化矽的複合材料，熱解氮化硼，氧化鋁，或氧化鋯，且選擇性地，可如以氮化矽予以塗佈，以防止在固化後塊錠的龜裂。坩鍋亦可具有具備至少一個側面及底部之各式各樣不同的形狀，包含，例如，圓柱體，立方體或長方體(具有正方形截面)，或錐體。較佳地，當給料為矽時，坩鍋係由二氧化矽所製成且具有立方體或長方體形狀。
熱區內之坩鍋含有使用於形成包括單晶材料區域(其係具有一個遍佈一致性結晶方位之區域)之結晶產物的置入物，如藍寶石或矽塊錠。結晶材料較佳為矽且包括大於50體積%矽塊錠及可遍佈產物之任意處，如中心 之單晶矽區域。結晶材料更佳地為大於60體積%單晶矽，包含大於70%及大於80%單晶矽。
坩鍋中之置入物包括給料材料，如氧化鋁或多晶矽，其可為技藝中已知之任何形式，包含粉末，顆粒，或者較大之厚片或塊片。置入物進一步包括至少一種單晶種子，其包括與給料相同之材料但具有遍佈之單晶方位。例如，坩鍋可包括放置在至少一種單晶種子上之矽給料。置入物較佳包括複數種單晶種子，其可沿著坩鍋的底部設置。可使用技藝中已知之任何種類的種子結晶。例如，單晶種子的截面形狀可為圓形或多角形，如方形或矩形。此外，種子較佳各具有平坦之下表面以提供與坩鍋底部之內部表面良好之接觸，更佳地，亦進一步具有平坦之上表面。單晶種子的數目可視，例如，所使用之坩鍋之內尺寸及種子的大小而變。例如，2至36個方形單晶種子可設置在內部坩鍋底部的周圍。如特別之實例，25個方形種子可以5乘5圖樣設置在坩鍋的底部。單晶種子沿著任何邊緣的大小可為約10cm至約85cm。種子較佳以實質上完全地覆蓋坩鍋底部之內部表面的圖樣設置之，以實務上可能之方式儘量接近於坩鍋之內部邊緣及角落而放置之。該種放置有時稱為貼磚。因此，複數個單晶種子較佳沿著坩鍋的內部底部表面設置或貼磚，使得各種子與鄰近或相鄰之種子接觸，形成緊密包裝之設置。種子的厚度亦可視可得性及成本變化之。例如，種子可具有約0.5cm至約5cm，包含約1cm至約4cm及約2cm至約3cm之厚度。較佳係所有 的種子皆具有實質上類似之大小、形狀、及厚度。
坩鍋可選擇性地含在坩鍋盒中，其提供坩鍋之側面及底部的支撐及剛性且對由特別是在加熱時易於受到損傷，龜裂，或軟化之材料所製成之坩鍋特佳。例如，坩鍋盒對二氧化矽坩鍋較佳但對由碳化矽，氮化矽，或者具有二氧化矽之碳化矽或氮化矽的複合材料所製成之坩鍋則可能非必要。坩鍋盒可由各種耐熱材料，如石墨所製成，且通常包括至少一個側板及底板，選擇性地進一步包括蓋子。例如，對立方體或長方體形狀之坩鍋而言，坩鍋盒較佳亦為立方體或長方體之形狀，具有四個牆板及底板，具有選擇性之蓋子。坩鍋及選擇性之坩鍋盒可提供在熱區內之坩鍋支撐塊板的頂部上，其進一步可支撐在複數個柱腳上以將坩鍋放置在結晶生長裝置之中心位置中。若使用時，坩鍋支撐塊板可由任何耐熱材料，如石墨製成之，較佳為由與坩鍋盒類似之材料製成之。
熱區進一步包括至少一個熱電偶，藉由熱電偶監測及/或控制其內之溫度。熱電偶可為能夠測量與給料材料之加熱，熔化及再固化相關之高溫之技藝中已知之任一種。例如，熱電偶可包括，例如，由石墨所製成之包裝在配置在保護套中之熱保護管中之熱電偶感測器。此外，熱電偶可被設置在包含自其可適當地測定溫度之熱區內之任一處。例如，熱區可包括位在接近頂部加熱元件之位置上之坩鍋上方的上熱電偶。亦可使用額外之熱電偶且可位在熱區內之其他位置上，如沿著其外部表面之坩鍋下 方或旁邊。
熱區進一步包括至少一種加熱系統以提供熱以熔化放置在坩鍋內之給料。此加熱系統係一種電阻加熱系統，包括多加熱元件，各為電阻加熱器，其中電流流經元件，造成其加熱。電阻加熱元件可以技藝中已知之任何材料設計之，包含，例如，石墨，鉑，二矽化鉬，碳化矽，或金屬合金如鎳鉻或鐵-鉻-鋁合金。尤其，熱區包括位在坩鍋上方，較佳平行地位在熱區之上區域，自上方提供熱之第一或頂部加熱元件，以及位在沿著坩鍋之側面，較佳垂直地沿著第一加熱元件下方之熱區之側面之至少一個第二或側面加熱元件。側面加熱元件較佳圍繞坩鍋及選擇性坩鍋盒之外部周邊。加熱元件可為技藝中已知之任何形狀或大小。例如，側面加熱元件可具有類似於坩鍋之垂直橫截面形狀之大小及整體形狀，且頂部加熱元件可具有類似於坩鍋之平行橫截面形狀之大小及整體形狀。頂部加熱元件亦可為圓形。熱區中之溫度可藉由獨立地調節提供至各種電阻加熱元件之電力而予以控制且可使用單一控制器或多控制器。如此一來，第一或頂部加熱元件與第二或側面加熱元件即可獨立地予以控制。
使用於本發明方法之結晶生長裝置進一步包括自熱區移除熱之至少一種手段。當此裝置為DSS火爐時，移除熱之手段可包括包圍熱區及提供於其內之坩鍋之絕緣的可移動部份。例如，熱區之頂部及側面絕緣面板可配置成垂直地移動同時底部絕緣面板配置成維持不動。另 一可行方案，如另一實例，頂部及側面絕緣面板可配置成維持不動同時底部絕緣面板配置成垂直地移動。其他組合亦為可能。以此方式，可移除熱而沒有移動坩鍋。當此裝置為HEM火爐時，自熱區移除熱之手段可為熱交換器，如氦冷卻熱交換器，提供以與放置在熱區內之坩鍋的底部熱交流。
第1圖係可使用於本發明方法之結晶生長裝置之實施例的橫截面圖。對熟知此項技藝者而言應可清楚得知此在本質上僅為說明而非限制，僅以實例之方視呈現之。許多潤飾及其他實施例係在熟知此項技藝者之範圍內且意欲落在本發明之範圍內。此外，熟知此項技藝者應可感知特定之結構配置係為示例之用而實際的結構配置會視特定系統而定。熟知此項技藝者使用不超過例行之實驗亦能夠識別及辨認均等於所示之特定元件者。
第1圖所示之結晶生長裝置10包括火爐外殼11及被絕緣檻籠13圍繞和界定之火爐外殼11內之熱區12。坩鍋盒15內之坩鍋14係以支撐在柱腳17上之頂部坩鍋支撐塊板16提供在熱區12中且含有單晶矽種子19之頂部上之矽給料18，如所示般，該單晶矽種子19係沿著坩鍋14的底部設置且實質地完全地覆蓋整個底部，一種子之邊緣毗連至少一鄰近種子之邊緣。若有空間可用，矽給料18亦可沿著單晶矽種子19之側面及邊緣提供。熱區12進一步包含加熱系統，包括位在坩鍋14上方之頂部加熱器20a及位在坩鍋14之側面周圍之側面加熱器20b。加熱器 係藉由控制器(未示出)予以獨立地控制，控制器提供電力至各加熱器，因而加熱熱區12。可垂直地移動絕緣檻籠13，如箭頭A所示，且此為自坩鍋14下方之結晶生長裝置10之熱區移除熱之主要手段，使熱區12及含於其中之元件曝露於外部室11，其使用冷卻介質(如水)予以冷卻。藉由上熱電偶21監測及/或控制熱區內之溫度。
利用提供在結晶生長裝置之熱區中之含有給料材料及至少一種單晶種子之坩鍋，本發明方法進一步包括熔化給料而沒有實質地熔化單晶種子之步驟。針對此給料熔化步驟，藉由以控制之方式提供電力至頂部加熱器及側面加熱器而將熱區加熱至大於給料之熔點之目標溫度。尤其，若給料為矽且單晶種子為單晶矽種子，則電力係以足以提升熱區中之溫度至例如藉由上述之上熱電偶所測得之大於1420℃，較佳為大於1450℃，更佳為大於1500℃，如約1500℃至約1550℃之用量供應至加熱器。為了達到此目標溫度，以特定比率(本文稱為「頂部加熱器/側面加熱器電力比率」)獨立地供應電力至頂部加熱器及側面加熱器。尤其，為了以自坩鍋的頂部向下至單晶種子的方向熔化給料，以及進一步，為了以儘量短的時間達成熔化，相較於側面加熱器，提供相對較多之電力至頂部加熱器。因此，以大於50/50，如約50/50至約60/40之第一頂部加熱器/側面加熱器電力比率供應電力至頂部加熱器及側面加熱器。對此第一頂部加熱器/側面加熱器電力比率些微調整亦可進一步使總熔化時間最佳化，注意確保坩鍋不 會由於過度快速加熱而因龜裂受到損傷。
一旦到達目標溫度，則使結晶生長裝置之熱區中的溫度維持在特定條件下以熔化給料沒有實質地熔化單晶種子。尤其，針對本發明方法，一旦到達目標溫度，則打開圍繞著熱區之絕緣檻籠，因此在坩鍋下方產生間隙。打開之絕緣檻籠的量係視各種因素而定，包含例如欲熔化之給料的量、絕緣檻籠的大小、及達成給料熔化所希望的時間。例如，檻籠可打開約6至約10cm。此可逐漸地或以增加之步驟完成之，但較佳以儘量短的時間完成之。由於移動絕緣檻籠在坩鍋下方產生間隙，使得熱區中的熱漏出至結晶生長裝置之較冷之壁，為了補償此熱損失而增加熱區中的溫度，此亦在本發明的範圍內。打開檻籠之後，或同時，亦改變頂部加熱器與側面加熱器間之電力比率。尤其，相較於側面加熱器，提供更多之電力至頂部加熱器以達到大於第一頂部加熱器/側面加熱器電力比率之第二頂部加熱器/側面加熱器電力比率。此量係視例如達成給料熔化所希望之時間而定。例如，電力可改變至約50/50至約80/20，包含約60/40至約70/30之第二頂部加熱器/側面加熱器電力比率。此比率可以不連續之增加(亦即逐步)或連續地改變至所希望之第二電力比率。當打開絕緣檻籠時，藉由轉移更多電力至頂部加熱器，可提供充足的熱至熱區以熔化給料，而同時可保護與相對較冷之坩鍋底部熱接觸之單晶種子，防備顯著的熔化。
若在達到第二頂部加熱器/側面加熱器電力 比率後給料沒有完全地熔化，則可持續加熱，利用打開之絕緣檻籠及轉移之電力，直至實質上所有的給料皆已熔化但沒有實質地熔化單晶種子。可使用技藝中已知之任何方法測定殘留之種子的量，雖然測量種子熔化的程度並非本發明方法所需要。若想要，例如，可如自坩鍋上方，在各種時間間隔，將石英浸漬棒插入熔化物中，以基於石英浸漬棒的高度測定熔化的程度。較佳維持90%或更多之種子表面積，更佳保留95%或更多之種子表面積。
在熔化置入物之給料沒有實質地熔化單晶種子後，本發明方法進一步包括使結晶材料形成或生長之步驟。為了開始生長，自結晶生長裝置之熱區移除熱，技藝中已知之任何方法皆可使用於移除熱以形成結晶材料，視結晶生長裝置的種類而定。例如，在DSS火爐中，熔化物的方向性固化可經由藉由逐漸地增加透過坩鍋底部至水冷卻室之輻射熱損失而自坩鍋之控制熱抽出予以達成。在HEM火爐中，可使用熱交換器自下方抽出熱。本發明方法中(其較佳使用DSS火爐)，為了形成結晶材料而自熱區移除熱可包括打開絕緣檻籠，進一步降低熱區中之溫度，其因此降低供應至頂部及側面加熱器，或其組合之總電力。例如，為了形成矽塊錠，可降低熱區中之溫度，後續地或同時地，可進一步打開絕緣檻籠，如約1至約8cm，以使熱自坩鍋下方漏出熱區，因此以向上方向使矽固化。溫度可被降低至類似於給料的熔點，但較佳為不顯著地低於給料的熔點。
為了進一步促進具有高體積之單晶材料之結晶材料的形成，亦改變獨立地供應至頂部加熱器及側面加熱器之電力。此可在自熱區移除熱開始之後或與其同時進行之。尤其，增加提供至側面加熱器之總電力的相對量同時減少提供至頂部加熱器之總電力的相對量，因此達到小於第二頂部加熱器/側面加熱器電力比率，較佳亦小於第一頂部加熱器/側面加熱器電力比率之最終頂部加熱器/側面加熱器電力比率。因此，最終電力比率為小於50/50，較佳為約45/65至約0/100(亦即所有的電力皆提供至側面加熱器)。最終電力比率更佳為約40/60至約10/90。藉由將電力轉移至側面加熱器，將熱提供至坩鍋側面，因此促進自單晶種子固化且減少自側面壁起始之結晶生長的可能性。已發現此可增加最終結晶產物所得之單晶材料的量。可連續地或增加地改變供應至加熱器的電力以達到最終頂部加熱器/側面加熱器電力比率。例如，固化之初始相時，電力首先可轉移至側面加熱器以達到中間頂部加熱器/側面加熱器電力比率，如約20/80至約10/90，後續地改變至最終頂部加熱器/側面加熱器電力比率，如至約40/60至約30/70，以增加生長率並且縮短整體製程循環時間。亦可使用其他改變。所得之結晶材料可選擇性地退火然後可自坩鍋移除。
已發現本發明方法比製備結晶產物之已知方法具有顯著優點，而且進一步，所得之產物具有改良性質，包含顯著地改良之單晶材料的量。尤其，已發現在結 晶生長過程之關鍵相期間，以特定方式獨立地調整供應至頂部加熱器及側面加熱器之電力的相對量可提供先前不可能之傑出的製程控制。例如，在熔化階段期間，提供更多熱至置入物的上部份而非側面，其與打開絕緣檻籠組合，能夠控制坩鍋中之置入物的熔化。藉由以此方式控制熔化階段，可熔化給料而沒有實質地熔化使用於促進單晶生長之有價值的種子。此使得可使用較薄之種子，其為此製程之實質成本。此外，亦已發現藉由沿著坩鍋的側面提供較大量的熱且自上方提供較小量的熱使用相同之結晶生長裝置元件亦可控制所要之結晶材料的生長或固化。此使自單晶種子以外之位置起始之結晶化達到最小。因此，使用本發明方法，能夠可靠地且可預測地製備具有比使用目前可得之結晶生長方法或裝置所可製備者顯著地更大之體積百分比之單晶材料之結晶產物，如矽塊錠。
因此，本發明進一步有關一種結晶材料，包括為總產物體積之50%或更多之單晶區域。例如，結晶產物可為結晶矽材料，如矽塊錠，包括大於約50體積%單晶矽，包含大於約60%，大於約70%，大於約80%，及大於約85%單晶矽。單晶區域較佳為結晶材料之內部區域，因此該產物進一步包括外部多結晶區域。
為了圖解及說明之目的，已呈現本發明之較佳實施例之前述說明。非意欲耗盡或侷限本發明於所揭露之確切形式。徵諸上述教示，或可自本發明實務取得之潤飾及變更係為可能者。所選擇及說明之實施例係為了解 釋本發明的原理而其實際應用能夠使熟知此項技藝者因應意欲之特定用途以各種實施例及各種潤飾利用本發明。意欲藉由隨附之申請專利範圍，及其均等物界定本發明之範圍。
10‧‧‧結晶生長裝置
11‧‧‧火爐外殼
12‧‧‧熱區
13‧‧‧絕緣檻籠
14‧‧‧坩鍋
15‧‧‧坩鍋盒
16‧‧‧坩鍋支撐塊板
17‧‧‧柱腳
18‧‧‧矽給料
19‧‧‧單晶矽種子
20a‧‧‧頂部加熱器
20b‧‧‧側面加熱器
21‧‧‧熱電偶

Claims (24)

  1. 一種製造結晶材料之方法，包括下述步驟：i)提供結晶生長裝置，包括被絕緣檻籠圍繞之熱區，放置在該熱區內之坩鍋，其中，該坩鍋包括設置在該坩鍋的底部上之至少一種單晶矽種子和設置在該單晶矽種子的頂部上之矽給料，位在該坩鍋上方之上熱電偶，以及加熱系統，包括位在該坩鍋上方之頂部加熱器和位在該坩鍋的側面周圍之至少一個側面加熱器，其中，該頂部加熱器與該側面加熱器係裝配成獨立地被供應電力；ii)熔化該矽給料，而沒有實質地熔化該至少一種單晶矽種子，包括a)藉由以第一頂部加熱器/側面加熱器電力比率獨立地供應電力至該頂部和該側面加熱器而將該熱區加熱至高於矽之熔點之目標溫度，如以該上熱電偶測得之；b)在達到該目標溫度時打開該坩鍋下方之該絕緣檻籠；以及c)將獨立地供應至該頂部加熱器和該側面加熱器之該電力改變成第二頂部加熱器/側面加熱器電力比率，其中，該第二頂部加熱器/側面加熱器電力比率大於該第一頂部加熱器/側面加熱 器電力比率，從而熔化該矽給料，而沒有實質地熔化該至少一種單晶矽種子；以及iii)形成該結晶材料，包括a)自該熱區移除熱；以及b)將獨立地供應至該頂部加熱器和該側面加熱器之該電力改變成最終頂部加熱器/側面加熱器電力比率，其中，該最終頂部加熱器/側面加熱器電力比率小於該第一頂部加熱器/側面加熱器電力比率，從而形成該結晶材料，其中，該結晶材料包括大於50體積%單晶矽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該結晶生長裝置為方向性固化火爐。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該目標溫度為約1500℃至約1550℃。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在熔化該矽給料之步驟中，以大於供應至該側面加熱器之量供應電力至該頂部加熱器。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，該第一頂部加熱器/側面加熱器電力比率為約50/50至約60/40。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在熔化該矽給料之步驟中，在打開該絕緣檻籠後改變供應至該頂部加熱器及側面加熱器之電力。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在熔化該矽給料之步驟中，在打開該絕緣檻籠時改變供應至該 頂部加熱器及側面加熱器之電力。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該第二頂部加熱器/側面加熱器電力比率為約50/50至約80/20。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該第二頂部加熱器/側面加熱器電力比率為約60/40至約70/30。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在熔化該矽給料之步驟中，以增加之步驟將供應至該頂部加熱器及該側面加熱器之電力改變成該第二頂部加熱器/側面加熱器電力比率。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在熔化該矽給料之步驟中，在該矽給料熔化後該單晶種子具有95%維持之種子表面積。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在形成該結晶材料之步驟中，藉由進一步打開該絕緣檻籠而自該熱區移除熱。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中，當改變供應至該頂部加熱器及該側面加熱器之該電力時連續地打開該絕緣檻籠。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在形成該結晶材料之步驟中，藉由降低該熱區中之溫度而自該熱區移除熱。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在形成該結晶材料之步驟中，在自該熱區移除熱後改變供應至該頂部加熱器及該側面加熱器之該電力。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在形成該結晶材料之步驟中，當自該熱區移除熱時改變供應至該頂部加熱器及該側面加熱器之該電力。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在形成該結晶材料之步驟中，以小於供應至該側面加熱器之量供應電力至該頂部加熱器。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中，該最終頂部加熱器/側面加熱器電力比率為約45/65至約10/90。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中，該最終頂部加熱器/側面加熱器電力比率為約40/60至約20/80。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在形成該結晶材料之步驟中，以增加之步驟將供應至該頂部加熱器及該側面加熱器之該電力改變成該最終頂部加熱器/側面加熱器電力比率。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該結晶材料包括大於60%單晶矽。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該結晶材料包括大於70%單晶矽。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該結晶材料包括大於80%單晶矽。
  24. 一種結晶矽材料，包括大於80%單晶矽。
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