硅微通道阵列高温氧化及整形技术研究

摘要

基于硅微通道阵列厚层氧化机理，对n型<100>晶向硅微通道阵列进行了不同时间的湿氧氧化，用扫描电子显微镜进行观察湿氧过后通道的形貌，通道壁厚由氧化前的1.82μm变成了2.87μm，通道直径也随之缩小。利用Deal-Grove模型分析氧化厚度随时间的变化关系，从中得出了氧化厚度随时间变化的关系曲线。二维结构下，氧化过程中发生了体积膨胀，伴随着热应力的产生，通道外角边明显往外凸出，加快了氧化反应的速率。外角区域出现了尖状，外角边变得圆滑。内角边由于体积膨胀向内收缩并且变得圆滑，由于内角边向内收缩阻碍了内角的生长，从而减慢了内角处氧化层的生长速率，氧化过后内角处也出现了尖状。
　　本研究利用Abaqus有限元仿真软件模拟单孔硅微通道结构热应力分布，从热应力云图中直观的反应出了内角和外角的热应力大小以及位移。外角的最大热应力达到了1036N/m2，内角的最大热应力为941N/m2，随着温度的升高热应力逐渐增大，外角应力大小为负值表现形式为压应力。外角边应力的变化比内角边应力的变化大，内角边热应力恒定为941N/m2。整个通道外角位移最大，达到了5.4nm，内角位移稍小，大小为5.063nm。与内角相比外角氧化层生长的较快。外角边位移量变化比内角边位移量的变化大，内角边位移大小恒定为5.063nm。但是外角边和内角边表现形式不同，外角边向外凸呈弧状，内角边稍向内凹呈弓状。由于微通道特殊的孔型阵列结构，经过厚层绝缘氧化后Si-MCP会出现翘曲现象，用高温整形来使得硅片平整。在温度1250℃，重量达到450g，高温整形4h时平整度达到0.1，整形效果最佳。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 硅微通道板技术的发展

1.2 硅微通道板基体绝缘化技术及工艺问题

1.3 主要研究内容及意义

第二章 硅微通道阵列厚层绝缘氧化实验研究

2.1 硅微通道阵列厚层氧化基本原理

2.2 硅微通道阵列厚层氧化实验研究

2.3 实验结果分析讨论

第三章 硅微通道阵列厚层氧化热应力有限元分析

3.1 材料热应力的基本关系

3.2 Abaqus有限元热应力模拟过程

3.3 Abaqus有限元模拟结果分析

3.4 小结

第四章 硅微通道阵列高温整形实验研究

4.1 晶体塑性形变机理分析

4.2 高温整形实验过程

4.3 结果分析与讨论

4.4 小结

结论

致谢

参考文献

发表论文和科研情况说明