硅微通道陣列高溫氧化及整形技術研究.pdf

1、基于硅微通道陣列厚層氧化機理，對n型<100>晶向硅微通道陣列進行了不同時間的濕氧氧化，用掃描電子顯微鏡進行觀察濕氧過后通道的形貌，通道壁厚由氧化前的1.82μm變成了2.87μm，通道直徑也隨之縮小。利用Deal-Grove模型分析氧化厚度隨時間的變化關系，從中得出了氧化厚度隨時間變化的關系曲線。二維結(jié)構(gòu)下，氧化過程中發(fā)生了體積膨脹，伴隨著熱應力的產(chǎn)生，通道外角邊明顯往外凸出，加快了氧化反應的速率。外角區(qū)域出現(xiàn)了尖狀，外角邊變得圓滑。

2、內(nèi)角邊由于體積膨脹向內(nèi)收縮并且變得圓滑，由于內(nèi)角邊向內(nèi)收縮阻礙了內(nèi)角的生長，從而減慢了內(nèi)角處氧化層的生長速率，氧化過后內(nèi)角處也出現(xiàn)了尖狀。
　　本研究利用Abaqus有限元仿真軟件模擬單孔硅微通道結(jié)構(gòu)熱應力分布，從熱應力云圖中直觀的反應出了內(nèi)角和外角的熱應力大小以及位移。外角的最大熱應力達到了1036N/m2，內(nèi)角的最大熱應力為941N/m2，隨著溫度的升高熱應力逐漸增大，外角應力大小為負值表現(xiàn)形式為壓應力。外角邊應力的變化比內(nèi)角

3、邊應力的變化大，內(nèi)角邊熱應力恒定為941N/m2。整個通道外角位移最大，達到了5.4nm，內(nèi)角位移稍小，大小為5.063nm。與內(nèi)角相比外角氧化層生長的較快。外角邊位移量變化比內(nèi)角邊位移量的變化大，內(nèi)角邊位移大小恒定為5.063nm。但是外角邊和內(nèi)角邊表現(xiàn)形式不同，外角邊向外凸呈弧狀，內(nèi)角邊稍向內(nèi)凹呈弓狀。由于微通道特殊的孔型陣列結(jié)構(gòu)，經(jīng)過厚層絕緣氧化后Si-MCP會出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象，用高溫整形來使得硅片平整。在溫度1250℃，重量達到45