本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，具體的，涉及硅芯及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、在全球主流改良西門子法制備電子級多晶硅的核心工藝環(huán)節(jié)，需要使用到一種本征硅芯作為化學(xué)氣相沉積的籽晶使用，幾何完美和電學(xué)性能穩(wěn)定的本征硅芯是影響高壓啟動環(huán)節(jié)和氣相反應(yīng)物氣流提升初期運(yùn)行成功的極其重要因素。
2、目前，國內(nèi)外電子級多晶硅企業(yè)常使用等徑硅芯，等徑硅芯直接磨錐后(如圖1所示，硅芯包括等徑區(qū)01和圓錐區(qū)02)與石墨夾頭直接貼合，導(dǎo)電錐面較小，實際電流流通面積較小，易導(dǎo)致多晶硅化學(xué)氣相沉積初期硅芯的根部出現(xiàn)亮點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致硅棒生長過程中倒棒；同時，在硅芯的長徑比(長度/直徑)＞300后，硅芯的重心投影落在硅芯投影面外，在反應(yīng)爐內(nèi)氣流擾動的影響下，極易造成硅棒的傾倒，和/或，造成嚴(yán)重電氣短路、反應(yīng)器內(nèi)壁損傷或物料損耗等不良問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種硅芯，該硅芯在高溫化學(xué)氣相沉積過程中其根部不易出現(xiàn)亮點(diǎn)，進(jìn)而避免發(fā)生倒棒的不良現(xiàn)象。
2、在本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種硅芯。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該硅芯包括一體結(jié)構(gòu)且依次相連的等徑區(qū)、擴(kuò)寬區(qū)和圓錐區(qū)，所述擴(kuò)寬區(qū)的直徑大于所述等徑區(qū)的直徑，在遠(yuǎn)離所述等徑區(qū)的方向上，所述圓錐區(qū)的直徑逐漸減小。由此，該硅芯通過設(shè)置直徑相對較大的擴(kuò)寬區(qū)，圓錐區(qū)的最大直徑相對等徑區(qū)增大，如此，可以增大圓錐區(qū)的表面積，進(jìn)而在化學(xué)氣相沉積的過程中，該硅芯的圓錐區(qū)與石墨夾頭之間有更大的貼合面積，進(jìn)而使得兩者之間有更好的貼合度，從而提高電流流通面積，提高硅芯根部電學(xué)性能，防止硅芯根部出現(xiàn)亮點(diǎn)導(dǎo)致熔斷以至于倒棒。
3、根據(jù)本發(fā)明的實施例，在化學(xué)氣相沉積時，所述硅芯的重心投影點(diǎn)位于所述圓錐區(qū)的投影內(nèi)。
4、根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述等徑區(qū)的直徑為d1，在遠(yuǎn)離所述等徑區(qū)的方向上，所述擴(kuò)寬區(qū)的直徑由d1逐漸增大至d2，所述圓錐區(qū)的直徑由d2逐漸減小至d3。
5、根據(jù)本發(fā)明的實施例，滿足以下條件中的至少之一：d2＝1.2d1～2d1；d3小于等于1mm。
6、根據(jù)本發(fā)明的實施例，d1＝8～15mm。
7、在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種制備前面所述的硅芯的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，制備硅芯的方法包括：采用區(qū)熔拉制法制備硅芯前體，所述硅芯前體包括等徑區(qū)、放肩區(qū)和收尾區(qū)，在所述拉制過程中，所述放肩區(qū)的提拉速度v2小于所述等徑區(qū)的提拉速度v1，所述收尾區(qū)的提拉速度v3大于所述放肩區(qū)的提拉速度v2；對所述放肩區(qū)靠近所述收尾區(qū)的部分區(qū)域和所述收尾區(qū)進(jìn)行磨錐處理，得到所述硅芯。由此，相對等徑區(qū)的提拉速度，減小放肩區(qū)的提拉速度，如此，可以增大放肩區(qū)的直徑，通過磨錐后，在等徑區(qū)和圓錐區(qū)之間具有一個直徑較大的擴(kuò)寬區(qū)，即圓錐區(qū)的最大直徑相對等徑區(qū)增大，在化學(xué)氣相沉積的過程中，該硅芯與石墨夾頭有更好的貼合度，從而提高電流流通面積，提高硅芯根部電學(xué)性能，防止硅芯根部出現(xiàn)亮點(diǎn)導(dǎo)致熔斷以至于倒棒。
8、根據(jù)本發(fā)明的實施例，v2＝0.25v1～0.69v1。
9、根據(jù)本發(fā)明的實施例，v1＝1.5mm/min～5mm/min，和/或，v3＝3.5mm/min～5.5mm/min。
10、根據(jù)本發(fā)明的實施例，提拉所述放肩區(qū)時的溫度t2大于提拉所述等徑區(qū)時的溫度t1，和/或，提拉所述收尾區(qū)時的溫度t3小于提拉所述等徑區(qū)時的溫度t1。
11、根據(jù)本發(fā)明的實施例，滿足以下條件中的至少之一：t1＝1410℃～1415℃；t2＝1415℃～1420℃；t3＝1405℃～1410℃。
12、本發(fā)明至少具有以下技術(shù)效果：
13、硅芯通過設(shè)置直徑相對較大的擴(kuò)寬區(qū)，圓錐區(qū)的最大直徑相對等徑區(qū)增大，如此，可以增大圓錐區(qū)的表面積，進(jìn)而在化學(xué)氣相沉積的過程中，該硅芯的圓錐區(qū)與石墨夾頭之間有更大的貼合面積，進(jìn)而使得兩者之間有更好的貼合度，從而提高電流流通面積，提高硅芯根部電學(xué)性能，防止硅芯根部出現(xiàn)亮點(diǎn)導(dǎo)致熔斷以至于倒棒；
14、硅芯的重心落在圓錐區(qū)內(nèi)，可防止硅芯重心偏移后，在還原爐氣相沉積過程中由于大氣量從底部吹入，重心不穩(wěn)導(dǎo)致的倒棒現(xiàn)象；
15、可以解決硅芯長徑比比率超過300后，重心偏移嚴(yán)重導(dǎo)致的運(yùn)行倒棒問題；
16、可以在不增加硅芯等徑區(qū)直徑的前提下，提高硅芯的高度，獲得更高硅芯運(yùn)行穩(wěn)定的效果。
17、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
1.一種硅芯，其特征在于，包括一體結(jié)構(gòu)且依次相連的等徑區(qū)、擴(kuò)寬區(qū)和圓錐區(qū)，所述擴(kuò)寬區(qū)的直徑大于所述等徑區(qū)的直徑，在遠(yuǎn)離所述等徑區(qū)的方向上，所述圓錐區(qū)的直徑逐漸減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅芯，其特征在于，在化學(xué)氣相沉積時，所述硅芯的重心投影點(diǎn)位于所述圓錐區(qū)的投影內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅芯，其特征在于，所述等徑區(qū)的直徑為d1，在遠(yuǎn)離所述等徑區(qū)的方向上，所述擴(kuò)寬區(qū)的直徑由d1逐漸增大至d2，所述圓錐區(qū)的直徑由d2逐漸減小至d3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅芯，其特征在于，滿足以下條件中的至少之一：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅芯，其特征在于，d1＝8～15mm。
6.一種制備權(quán)利要求1～5中任一項所述的硅芯的方法，其特征在于，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，v2＝0.25v1～0.69v1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，v1＝1.5mm/min～5mm/min，和/或，v3＝3.5mm/min～5.5mm/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求6～8中任一項所述的方法，其特征在于，提拉所述放肩區(qū)時的溫度t2大于提拉所述等徑區(qū)時的溫度t1，和/或，提拉所述收尾區(qū)時的溫度t3小于提拉所述等徑區(qū)時的溫度t1。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，滿足以下條件中的至少之一：