TWI700403B - 矽晶碇及其成長方法、矽晶棒及矽晶片 - Google Patents

Abstract

一種矽晶碇及其成長方法、矽晶棒及矽晶片。矽晶碇具有長晶方向，所述矽晶碇、矽晶棒及矽晶片都包括第一區與第二區。第二區相鄰第一區，且第二區的晶粒數目大於第一區的晶粒數目。

Description

矽晶碇及其成長方法、矽晶棒及矽晶片

本發明是有關於一種矽晶產品，且特別是有關於一種矽晶碇及其成長方法、矽晶棒及矽晶片。

目前以矽材為主的太陽能電池的材料，如單晶矽、多晶矽或非晶矽。其中單晶矽碇的成長方法包括懸浮帶區法（floating zone method）、柴式長晶法（Czochralski method, CZ）等，多晶矽碇的成長方法主要以定向凝固法（Directional Solidification method）製備，非晶矽碇的成長方法主要以電漿式化學氣相沈積法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD）。

然而，在矽晶錠的成長過程中，晶界之間的推擠而產生的應力或於晶界上滑移釋放熱應力，且應力之間沒有足夠的釋放，進而讓矽晶錠具有較多的缺陷，進而後續製成的太陽能電池的光電轉換效率。

因此，如何改善多晶矽錠成長過程中產生的缺陷，以降低晶片的缺陷且可提升晶片的品質，實為目前研發人員積極研究的課題之一。

本發明提供一種矽晶碇及其成長方法，能減少晶體成長時產生的缺陷。

本發明另提供一種矽晶棒，具有平均缺陷面積佔比小、少數載子壽命較長的特性。

本發明再提供一種矽晶片，係平均缺陷面積佔比小且為品質優良的晶片。

本發明的矽晶碇具有長晶方向，其包括第一區與第二區。第二區相鄰第一區，且第二區的晶粒數目大於等於第一區的晶粒數目。

在本發明的一實施例中，上述的第一區的晶粒數目小於10個，且上述的第二區的晶粒數目在1個~30個之間。

在本發明的一實施例中，上述的第一區佔矽晶碇的體積比大於2/3，且上述的第二區佔矽晶碇的體積比小於1/3。

在本發明的一實施例中，上述的矽晶碇還可包括沿長晶方向成長的可用區段，且可用區段的少數載子生命週期大於等於2 µs。

本發明的成長矽晶碇的方法，包括於坩堝底部設置第一單晶區域與第二單晶區域，第二單晶區域圍繞第一單晶區域，且第二單晶區域具有本質缺陷且缺陷面積佔比大於等於0.3%。將矽原料放入所述坩堝內，熔化所述矽原料成為矽熔湯，再沿著長晶方向成長矽晶碇，其中所述矽晶碇沿著所述長晶方向成長的速率為0.5cm/hr~1.2cm/hr。

在本發明的又一實施例中，上述第一單晶區域包括多個第一單晶片，上述第二單晶區域包括多個第二單晶片，且第一單晶片與相鄰之第二單晶片之間的夾角大於0度。

在本發明的又一實施例中，相鄰的上述第一單晶片之間具有第一晶向夾角，且第一晶向夾角的範圍介於1°~40°。

在本發明的又一實施例中，上述第一單晶片的晶向為(100)。

在本發明的又一實施例中，相鄰的第二單晶片之間具有第二晶向夾角，且第二晶向夾角大於等於0°。

在本發明的又一實施例中，上述第二單晶片的晶向為(100)、(110)或(111)。

在本發明的又一實施例中，上述第一單晶片與第二單晶片的形狀各自包括正方形、長方形或圓柱體。

在本發明的又一實施例中，上述第二單晶區域包括平行於長晶方向排列的單層或多層的第二單晶片。

本發明的矽晶棒，是由上述矽晶碇切割而得到的。矽晶棒包括第一區與第二區，所述第二區相鄰所述第一區，其中第二區的晶粒數目大於等於第一區的晶粒數目，且矽晶棒的平均缺陷面積佔比小於等於0.5%。

在本發明的另一實施例中，上述的第一區佔矽晶棒的面積比大於2/3，上述的第二區佔矽晶棒的面積比小於1/3，且上述的第一區的晶粒數目小於10個，上述的第二區的晶粒數目介於1~30個之間。

在本發明的另一實施例中，上述的矽晶棒還可包括沿長晶方向成長的可用區段，所述可用區段還可包括頂部區域。頂部區域的氧含量小於1 ppma，且頂部區域的電阻小於1.2 Ω-cm。

在本發明的另一實施例中，上述的頂部區域的平均缺陷面積佔比小於等於1.0%。

本發明的矽晶片是由如上述矽晶棒切片而得到的。矽晶片包括第一區與第二區，所述第二區相鄰所述第一區，其中第二區的晶粒數目大於等於第一區的晶粒數目，且矽晶片的平均缺陷面積佔比小於等於0.5%。

在本發明的再一實施例中，上述的第一區佔矽晶片的面積比大於2/3，上述的第二區佔矽晶片的面積比小於1/3，且上述的第一區的晶粒數目小於10個，上述的第二區的晶粒數目介於1~30個之間。

在本發明的再一實施例中，上述的矽晶片的氧含量大於1 ppma，且矽晶片的平均缺陷面積佔比小於等於0.2%。

在本發明的再一實施例中，上述的矽晶片的電阻大於1.2 Ω-cm，且所述矽晶片的平均缺陷面積佔比小於等於0.2%。

基於上述，本發明的矽晶碇在成長過程中，是藉由在坩堝底部鋪滿第一單晶片並搭配具有本質缺陷的第二單晶片作為犧牲區，且第一單晶片與相鄰之第二單晶片之間的夾角大於0度，能避免多晶區域的滲透而達到降低成長時的缺陷的效果。此外，藉由上述矽晶碇切棒能得到平均缺陷面積較小的矽晶棒，再將矽晶棒切片能得到具有平均缺陷面積佔比小且品質優良的矽晶片。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下將參考圖式來全面地描述本發明的例示性實施例，但本發明還可按照多種不同形式來實施，且不應解釋為限於本文所述的實施例。在圖式中，為了清楚起見，各區域、部位及層的大小與厚度可不按實際比例繪製。另外，在各圖式中使用相似或相同的元件符號傾向於標示相似或相同元件或特徵的存在。圖式中的相似元件符號標示相似的元件並且將省略其贅述。

另外，關於文中所使用「包含」、「包括」、「具有」等等用語，均為開放性的用語；也就是指包含但不限於。而且，文中所提到的方向性用語，例如：「上」、「下」、「左」、「右」等，僅是用以參考圖式的方向。因此，使用的方向性用語是用來說明，而並非用來限制本發明。

在本文中，「矽晶碇」是指將矽原料熔化在模具中並在冷卻後沿長晶方向形成的矽晶柱體。在一些實施例中，矽晶碇在垂直於長晶方向的截面形狀為正方形、長方形或圓柱體，但不以此為限。

在本文中，「矽晶棒」是指將矽晶碇沿長晶方向切割所形成的矽晶柱體。在一些實施例中，多晶矽晶棒在垂直於長晶方向的截面形狀為正方形、長方形或圓柱體，但不以此為限。

在本文中，「矽晶片」是指將矽晶碇或矽晶棒沿長晶方向的方向切割所形成的矽晶片。在一些實施例中，矽晶片的形狀與矽晶棒在垂直長晶方向的截面形狀相同。

圖1A是依照本發明的一實施例的一種製作矽晶碇的底料的俯視圖。圖1B是由圖1A的第一單晶區域成長的矽晶碇的立體示意圖。

首先，請參照圖1A，為了成長矽晶碇(未繪示)，在坩堝101底部設置第一單晶區域108以及第二單晶區域110，且第二單晶區域110在圖中是以斜線繪製的區域。在本實施例中，第一單晶區域108例如包括多個第一單晶片112。第一單晶片112的晶向可為(100)，且相鄰的第一單晶片112之間具有第一晶向夾角θ1，如1°~40°之間，較佳範圍為10°~30°。第二單晶區域110圍繞第一單晶區域108。

第二單晶區域110包括多個第二單晶片116，且平行於長晶方向可排列單層或多層的第二單晶片116。在本實施例中，第二單晶片116圍繞第一單晶片112配置，且第一單晶片112與相鄰之第二單晶片116之間的夾角必須大於0度，可避免多晶區域的滲透。在另一實施例中，第二單晶片116也可放置在相鄰的兩個第一單晶片112之間，但本發明不以此為限，亦即第一單晶片112和第二單晶片116的相對配置位置能依照需求進行調整。另外，在第二單晶區域110外圍可鋪設矽碎料114。

而且，第二單晶片116可為單個或多個相鄰堆疊而成，其中相鄰第二單晶片116之間具有第二晶向夾角θ2，且第二晶向夾角θ2例如大於等於0°，較佳範圍為10°~30°。若是第二晶向夾角θ2大於0度，因為晶界差異(相鄰角度不為0度)，會具有阻隔多晶區域蔓延的效果；而當夾角為0度時，會刺激此處晶界生成新的缺陷，而該缺陷能有效釋放第一單晶片112處的應力，提升第一單晶片112的品質。

此外，第二單晶片116的晶向可與第一單晶片112的晶向相同或不相同，例如第二單晶片116的晶向為(100)、(110)或(111)，藉此可抑制相鄰的兩個單晶片的邊界在矽晶碇100的長晶過程中產生的缺陷。

在本實施例中，矽碎料114的鋪填方法不限制擺放方法、相互堆疊方法及填充密度，例如可規則性的緊密堆疊擺放或任意擺放，且堆疊高度不限制，其中矽碎料114例如是多晶矽的結晶顆粒、單晶矽的結晶顆粒等，平均顆粒尺寸例如介於1~15mm，其成本可遠低於使用單晶矽晶種，且可使用回收的晶片來製作。

由於第二單晶區域110具有本質缺陷（如空隙、間隙、錯位等），且缺陷面積佔比例如大於等於0.3%，所以在晶體成長過程中所產生的應力或晶體間產生的缺陷，可藉由第二單晶區域110的本質缺陷釋放或吸收，以減少長成得到的矽晶碇的整體缺陷面積佔比，特別是可用區段的缺陷面積佔比能大幅降低。

在本實施例中，第一單晶片112與第二單晶片116的形狀各自包括正方形、長方形或圓柱體，但本發明不限於此。

請繼續參考圖1A及圖1B，本發明的矽晶碇100的製造方法包括以下步驟。

在矽碎料114、第一單晶晶片112（即第一單晶區域108）與第二單晶晶片116（即第二單晶區域110）以圖1A的方式鋪於定向凝固系統長晶爐的坩堝101底部之後，將矽原料放入坩堝101內，再將坩堝101放入定向凝固系統長晶爐（未繪示）內。在定向凝固系統長晶爐的加熱下，矽原料會全部熔化成矽熔湯。為了防止上述鋪於坩堝101底部的晶片全部熔化，可將定向凝固系統長晶爐的絕熱籠保持一開口，讓坩堝101散熱。之後，進行方向性凝固製程冷卻坩堝101，使得矽晶粒逐漸沿長晶方向V成長，而形成矽晶碇（未繪示），其中所述矽晶碇沿著所述長晶方向成長的速率為0.5cm/hr~1.2cm/h。然後，將其餘部分切除，僅保留從第一單晶晶片112成長的矽晶碇（如圖1B所示）。

在圖1B中，矽晶碇100的長晶方向V是由底部往頂部延伸，且矽晶碇100中的第一區102與第二區104分別是圖1A的第一單晶片112所包含的區域範圍內，長成後所生成的單晶區域與多晶區域。第二區104相鄰第一區102，第二區104的晶粒數目大於等於第一區102的晶粒數目，且在本文中「晶粒數目」的計算是以晶界來看。也就是說，同樣在第一區102內雖然都是單晶區域，但會因為這個單晶區域內有不同晶向的單晶存在，故有晶粒數目的差異（例如3個不同晶向角之單晶，視為晶粒數目為3；依此類推）。

在本實施例中，第一區102的晶粒數目例如是小於10個；較佳是小於3個；更佳是小於2個。第二區104的晶粒數目例如在1個~30個之間；較佳在1個~5個之間；更佳在2個~5個之間。

在本實施例，第一區102佔矽晶碇100的體積比例如大於2/3；較佳是大於99/100。第二區104佔矽晶碇100的體積比例如小於1/3；較佳是小於1/100。

在本實施例中，矽晶碇100還可包括沿長晶方向V成長的可用區段，且在本文中「可用區段」的定義為少數載子生命週期大於或等於特定值的區段，而少數載子生命週期小於該特定值的區段界定義為不可用區段，並可於後續加以切除。舉例而言，在本實施例中，矽晶碇100的可用區段的少數載子生命週期大於或等於2.0 µs的區段，而不可用區段的少數載子生命週期小於2.0 µs的區段，並在後續製成矽晶棒或矽晶片時加以切除。

上述「少數載子生命週期」是使用載子生命週期（Lifetime）測試機(µ-PCD；Microwave Lifetime Tester)量測矽晶碇或矽晶棒沿長晶方向V的少數載子生命週期。在取得矽晶碇或矽晶棒各部位的少數載子生命週期(life time)與長晶方向V的關係之後，可以依據所預訂的少數載子生命週期作為定義出矽晶碇或矽晶棒的可用區段與不可用區段的標準。可用區段沿長晶方向V的底部區域與頂部區域可依矽晶碇或矽晶棒的電阻率、平均缺陷面積佔比、氧含量或其它特性來定義。一般而言，可用區段的底部區域具有較高的平均缺陷面積佔比、較低的電阻率和氧含量。

圖2是依照本發明的另一實施例的一種矽晶棒的立體示意圖，其中沿用前述實施例的元件符號與部分內容，採用相同的元件符號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。

請參照圖2，本實施例的矽晶棒200是將圖1B的矽晶碇開方分割，垂直切成多條的晶棒。因此矽晶棒200同樣包括第一區102以及第二區104，其中第一區102與第二區104的詳細內容可參照前述實施例所記載的內容，而且矽晶棒200平均缺陷面積佔比小於等於0.5%。此外，矽晶棒200沿著長晶方向V成長的速率例如0.5~1.5cm/hr。

在本實施例中，矽晶棒200還可包括沿長晶方向V成長的可用區段，其中矽晶棒200的可用區段的少數載子生命週期大於或等於2.0 µs的區段，而不可用區段的少數載子生命週期小於2.0 µs的區段。在一實施例中，可用區段的底部區域與頂部區域可依矽晶棒200的電阻率、平均缺陷面積佔比、氧含量或其它特性來定義。舉例而言，在本實施例中，矽晶棒200的可用區段的頂部區域的氧含量小於1 ppma且電阻小於1.2 Ω-cm，而此處(頂部區域)的平均缺陷面積佔比小於等於1.0%，代表矽晶棒200整體缺陷面積佔比低。

在取得矽晶棒200沿成長方向V的各部位的少數載子生命週期後，根據選定的少數載子生命週期範圍去除不可用區段，例如矽晶棒200底部的區域106及矽晶棒200頂部。

圖3是依照本發明的再一實施例的一種矽晶片的立體示意圖，其中沿用前述實施例的元件符號與部分內容，採用相同的元件符號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。

請參照圖3，本實施例的矽晶片300例如是將圖2的矽晶棒沿長晶方向的方向切割所形成的矽晶片，因此矽晶片300同樣包括第一區102以及第二區104，其中第一區102與第二區104的詳細內容可參照前述實施例所記載的內容，而且矽晶片300平均缺陷面積佔比小於等於0.5%。此外，第一區102佔矽晶片300的面積比例如大於2/3，第二區104佔矽晶片300的面積比例如小於1/3。在一實施例中，矽晶片300的厚度例如介於0.1mm~3.0mm之間，但不以此為限。

在一實施例中，矽晶片300於初始固化分率氧含量小於於7 ppma；較佳是小於5 ppma，且矽晶片300平均缺陷面積佔比小於等於0.2%；較佳是小於等於0.1%。在另一實施例中，矽晶片300於初始固化分率電阻小於2 Ω-cm；較佳是小於1.5Ω-cm，且矽晶片300平均缺陷面積佔比小於等於0.2%；較佳是小於等於0.1%。在一實施例中，以同一矽晶棒切片所得到的矽晶片130來看，矽晶片300的氧含量大於1 ppma時平均缺陷面積佔比小於等於0.2%的晶片佔全部晶片的90%以上。在另一實施例中，以同一矽晶棒切片所得到的矽晶片130來看，矽晶片300的電阻大於1.2 Ω-cm時平均缺陷面積佔比小於等於0.2%的晶片佔全部晶片的90%以上。因此，本發明的矽晶片300具有平均缺陷面積佔比小且品質優良的特性。

以下列舉數個實驗用以驗證本發明的功效，但本發明之範圍並不侷限於以下實驗例。

實驗例 1~2

採用如圖1A所示的方式分區域將矽碎料、無本質缺陷的單晶片以及具有本質缺陷的單晶片擺放於定向凝固系統長晶爐的模具的底部，然後將矽原料放入模具內，再將模具放入定向凝固系統長晶爐內。

定向凝固系統長晶爐的操作如下：（1）加熱至熔化段升溫超過1414℃，使長晶爐中矽原料熔化。（2）當矽原料熔化成矽熔湯後，升溫到1500℃~1570℃，長晶爐的絕熱籠打開1cm~7cm，使絕熱籠內的定向凝固塊的溫度達到約1350℃~1400℃，並控制底部單晶片的高度剩餘50mm~70 mm；當矽熔湯的溫度降溫至1450℃~1500℃，絕熱籠打開至1cm~8cm，使定向凝固塊的溫度介於1330℃~1350℃，控制底部單晶片高度剩餘30mm~50mm；當矽熔湯的溫度降溫至1390℃~1450℃，絕熱籠打開至1cm~8cm，使定向凝固塊的溫度不超過1320℃~1340℃，控制底部單晶片高度剩餘15mm~30mm，再進入長晶段。（3）長晶段初始溫度設為1385℃~1430℃，最終溫度設為1385℃~1400℃，絕緣籠由初始為1cm~6 cm開至最終為15~30 cm，以完成長晶。（4）長晶完成後，依序完成退火、冷卻過程。

將所形成的矽晶碇切棒得到數個矽晶棒，再從其中選兩個矽晶棒切片，分別得到實驗例1的矽晶片和實驗例2的矽晶片。

對照例 1

採用傳統類單晶的製程成長矽晶碇，與實驗例1~2的差異在於擺放於定向凝固系統長晶爐的模具的底部的都是單晶片。

升溫超過1414°C，讓矽原料開始熔化，熔化過程控制絕緣籠開度。升溫到1500°C~1570°C矽原料會完全熔化為矽熔湯，然後藉由溫度的控制進行長晶。長晶初始溫度設為1385°C~1430°C，最終溫度設為1385°C ~1400°C。長晶完成後，依序完成退火、冷卻過程，所製得的類單晶矽晶碇分割成數根類單晶矽晶棒，再將其切片得到類單晶矽晶片。

對照例 2

採用如對照例1的傳統類單晶的製程，但是擺放於定向凝固系統長晶爐的模具的底部的都是矽碎料。

然後採用相同的條件長晶，長晶完成後，依序完成退火、冷卻過程，所製得的矽晶碇分割成數根矽晶棒，再將其切片得到矽晶片。

〈分析〉

1. 缺陷面積佔比：利用光激致發光(photoluminescence，PL)機台檢測矽晶片，其利用高於半導體能隙的能量的光打向矽晶片，以產生的載子躍遷與複合行為所放出的螢光，再藉由量測系統根據螢光譜以判定缺陷位置，進而計算出缺陷面積佔比，並比對矽晶片在矽晶棒對應的高度。

2. 電阻：以非接觸式電阻機台檢測矽晶棒側面，於矽晶棒的各高度的對應位置量測四面的平均值可視為該高度的電阻。非接觸式電阻量測法是藉由在發射線圈上通入固定頻率交流電，線圈產生的磁場與待測物接近時，待測物出現渦電流，而渦電流的強弱與電阻成反比，因此可得知待測物電阻。

3. 矽晶片的氧含量：利用傅利葉轉換紅外光譜(FTIR)測量儀器並參照SEMI MF 1391-0704標準測量規範，測量每個矽晶片上九個不同位置的氧含量，最後計算出矽晶片上九個位置單次的氧含量的平均值，並以重複測5次後的總平均值作為該矽晶片的氧含量，並比對矽晶片在矽晶棒對應的固化分率(與高度相關的數值)。

在本文中，「固化分率(solidified fraction)」是指在矽晶碇凝固的過程中，其長晶方向V上已凝固部分的高度與矽晶碇總高度之比值。越早凝固的矽晶碇之位置的固化分率越小、越晚凝固的矽晶碇之位置的固化分率越大，因此固化分率為0是代表矽晶碇的底部；固化分率為1.0是代表矽晶碇的頂部。

首先，依照上述分析方式，對實驗例1~2與對照例1~2進行缺陷面積佔比的量測，結果顯示於圖4。從圖4可得到，雖然實驗例1~2的曲線互相重疊而較不易區分，但實驗例1~2的矽晶棒的缺陷面積佔比均明顯小於對照例1~2，且實驗例1~2的矽晶棒的高度在20 cm以上時，缺陷面積佔比分別為0.176%及0.06%。反觀對照例1~2的矽晶棒的高度在20 cm以上時，缺陷面積佔比分別為10.459%及4.126%。因此，本發明的實施例1~2之底部區域的設置製備出的矽晶碇切成的矽晶棒，在長晶方向上的缺陷明顯成長較慢，整體矽晶棒的品質優於對照例1及對照例2的矽晶棒，且實施例1~2的矽晶棒整體平均缺陷面積佔比小於等於0.2%，由這樣的矽晶棒切割並製作出的矽晶片的缺陷面積佔比也會小於等於0.2%，顯示了本發明的在矽晶碇的底部區域設置具有本質缺陷的單晶區域確實可有效抑制缺陷面積的成長。

然後，對實驗例2進行電阻的量測，將所得結果的數據顯示於圖5。從圖2可得到，實驗例2的電阻率隨矽晶棒的高度增加而下降，且矽晶棒的高度在20 cm以下，電阻率在1.4Ω·cm ~ 2.0Ω·cm之間。因此，本發明的實施例2的矽晶棒在長晶方向上的電阻率與高度具有相反的變化趨勢。因此，由圖4及圖5可知，電阻大於1.2 Ω-cm的是實施例2的矽晶棒頂部區域，且在頂部區域的矽晶棒的平均缺陷面積佔比極低(小於等於0.2%)。

接著，對實驗例2的矽晶片進行氧含量測，結果顯示於圖6。從圖6可得到，實驗例2之矽晶片的固化分率小於等於0.6%，氧含量大於1 ppma之範圍。換言之，矽晶片的氧含量在長晶方向V上具有相反的變化趨勢，亦即長晶方向V上，越接近底部的晶體內的氧含量越高、越接近頂部的晶體內的氧含量越低。因此，當矽晶片的氧含量大於1 ppma則表示其為矽晶棒的頂部區域，且本發明的實驗例2在頂部區域的矽晶棒的平均缺陷面積佔比極低(小於等於0.2%)。

綜上所述，本發明的矽晶碇將具有本質缺陷的單晶區域置於底部，因此在成長晶體的過程中，能釋放晶界之間的推擠而產生的應力，降低因為應力而產生的缺陷面積佔比，進而讓矽晶碇具有較佳的晶體品質，且矽晶碇可生長至20 cm以上且缺陷面積佔比無明顯增加。此外，藉由本發明的矽晶碇切棒得到平均缺陷面積較小的矽晶棒，再將平均缺陷面積較小的矽晶棒切片而得到具有平均缺陷面積佔比小且為品質優良的矽晶片。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:矽晶碇 101:坩堝 102:第一區 104:第二區 106:區域 108:第一單晶區域 110:第二單晶區域 112:第一單晶片 114:矽碎料 116:第二單晶片 200:矽晶棒 300:矽晶片 V:長晶方向

圖1A是依照本發明的一實施例的一種製作矽晶碇的底料的俯視圖。 圖1B是由圖1A的第一單晶區域成長的矽晶碇的立體示意圖。 圖2是依照本發明的另一實施例的一種矽晶棒的立體示意圖。 圖3是依照本發明的再一實施例的一種矽晶片的立體示意圖。 圖4是實驗例1~2與對照例1~2之矽晶棒的高度與缺陷面積佔比之關係曲線圖。 圖5是實驗例2之矽晶棒的高度與電阻之關係曲線圖。 圖6是實驗例2之矽晶片的固化分率與氧含量之關係曲線圖。

100:矽晶碇

102:第一區

104:第二區

106:區域

V:長晶方向

Claims (20)

1. 一種成長矽晶碇的方法，包括： 於坩堝底部設置第一單晶區域以及第二單晶區域，所述第二單晶區域圍繞所述第一單晶區域，其中所述第二單晶區域具有本質缺陷且缺陷面積佔比大於等於0.3%； 將矽原料放入所述坩堝內； 熔化所述矽原料成為矽熔湯；以及 沿著長晶方向成長矽晶碇，其中所述矽晶碇沿著所述長晶方向成長的速率為0.5cm/hr~1.2cm/hr。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述第一單晶區域包括多數個第一單晶片，所述第二單晶區域包括多數個第二單晶片，且所述第一單晶片與相鄰之所述第二單晶片之間的夾角大於0度。
3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中相鄰的所述第一單晶片之間具有第一晶向夾角，且所述第一晶向夾角範圍介於1°~40°。
4. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述第一單晶片的晶向為(100)。
5. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中相鄰的所述第二單晶片之間具有第二晶向夾角，且所述第二晶向夾角大於等於0°。
6. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述第二單晶片的晶向為(100)、(110)或(111)。
7. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述第一單晶片與所述第二單晶片的形狀各自包括正方形、長方形或圓柱體。
8. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述第二單晶區域包括平行於所述長晶方向排列的單層或多層的所述第二單晶片。
9. 一種矽晶碇，具有一長晶方向，所述矽晶碇包括： 第一區；以及 第二區，相鄰所述第一區，其中所述第二區的晶粒數目大於等於所述第一區的晶粒數目。
10. 如申請專利範圍第9項所述的矽晶碇，其中所述第一區的所述晶粒數目小於10個，且所述第二區的所述晶粒數目在1個~30個之間。
11. 如申請專利範圍第9項所述的矽晶碇，其中所述第一區佔所述矽晶碇的體積比大於2/3，且所述第二區佔所述矽晶碇的體積比小於1/3。
12. 如申請專利範圍第9項所述的矽晶碇，更包括沿所述長晶方向成長的可用區段，其中所述可用區段的少數載子生命週期大於等於2 µs。
13. 一種矽晶棒，是由如申請專利範圍第9~12項中任一項所述的矽晶碇切割而得到的，所述矽晶棒包括第一區與第二區，所述第二區相鄰所述第一區，其中所述第二區的晶粒數目大於等於所述第一區的晶粒數目，且所述矽晶棒的平均缺陷面積佔比小於等於0.5%。
14. 如申請專利範圍第13項所述的矽晶棒，其中所述第一區佔所述矽晶棒的面積比大於2/3，所述第二區佔所述矽晶棒的面積比小於1/3，且所述第一區的所述晶粒數目小於10個，所述第二區的所述晶粒數目介於1~30個之間。
15. 如申請專利範圍第13項所述的矽晶棒，更包括沿所述長晶方向成長的可用區段，其中所述可用區段更包括一頂部區域，所述頂部區域的氧含量小於1 ppma，且所述頂部區域的電阻小於1.2 Ω-cm。
16. 如申請專利範圍第13項所述的矽晶棒，其中所述頂部區域的平均缺陷面積佔比小於等於1.0%。
17. 一種矽晶片，是由如申請專利範圍第13~16項中任一項所述的矽晶棒切片而得到的，所述矽晶片包括第一區與第二區，所述第二區相鄰所述第一區，其中所述第二區的晶粒數目大於等於所述第一區的晶粒數目，且所述矽晶片的平均缺陷面積佔比小於等於0.5%。
18. 如申請專利範圍第17項所述的矽晶片，其中所述第一區佔所述矽晶片的面積比大於2/3，所述第二區佔所述矽晶片的面積比小於1/3，且所述第一區的所述晶粒數目小於10個，所述第二區的所述晶粒數目介於1~30個之間。
19. 如申請專利範圍第17項所述的矽晶片，其中所述矽晶片的氧含量大於1 ppma，且所述矽晶片的平均缺陷面積佔比小於等於0.2%。
20. 如申請專利範圍第17項所述的矽晶片，其中所述矽晶片的電阻大於1.2 Ω-cm，且所述矽晶片的平均缺陷面積佔比小於等於0.2%。

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