硅微通道陣列高溫氧化及整形技術(shù)研究.pdf

1、基于硅微通道陣列厚層氧化機(jī)理，對(duì)n型<100>晶向硅微通道陣列進(jìn)行了不同時(shí)間的濕氧氧化，用掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察濕氧過(guò)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(shí)間的變化關(guān)系，從中得出了氧化厚度隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線。二維結(jié)構(gòu)下，氧化過(guò)程中發(fā)生了體積膨脹，伴隨著熱應(yīng)力的產(chǎn)生，通道外角邊明顯往外凸出，加快了氧化反應(yīng)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(zhǎng)，從而減慢了內(nèi)角處氧化層的生長(zhǎng)速率，氧化過(guò)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(yīng)力分布，從熱應(yīng)力云圖中直觀的反應(yīng)出了內(nèi)角和外角的熱應(yīng)力大小以及位移。外角的最大熱應(yīng)力達(dá)到了1036N/m2，內(nèi)角的最大熱應(yīng)力為941N/m2，隨著溫度的升高熱應(yīng)力逐漸增大，外角應(yīng)力大小為負(fù)值表現(xiàn)形式為壓應(yīng)力。外角邊應(yīng)力的變化比內(nèi)角

3、邊應(yīng)力的變化大，內(nèi)角邊熱應(yīng)力恒定為941N/m2。整個(gè)通道外角位移最大，達(dá)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(zhǎng)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(guò)厚層絕緣氧化后Si-MCP會(huì)出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象，用高溫整形來(lái)使得硅片平整。在溫度1250℃，重量達(dá)到45