CN102956416B - 一种硅微通道板的氧化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅微通道板的氧化方法,具体步骤如下:1)将硅微通道板切割成一定形状;2)将硅微通道板置1号液和2号液中清洗;3)在平面型石英舟上放置两块平行的硅片或石英棒,将清洗好的硅微通道板架在硅片或石英棒上氧化,石英棒或硅片的方向与气流方向平行。本发明在已经通过阳极氧化等方法制作的硅微通道板的基础上,进行氧化,提高硅微通道板的板电阻,并能够克服应力造成的弯曲等问题,从而实现微通道板的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅微通道板的氧化方法,属于微机电系统领域。
背景技术
微通道板通过电子倍增实现图像的放大,已经广泛用于微光夜视、紫外探测等多个方面。传统的微通道板主要通过玻璃拉丝等工艺来制备,成本高。硅微通道板因其采用半导体工艺,可以实现大规模生产,并且其打拿极的选择比较自由,是近年来重要的发展方向之一。从理论上讲,硅微通道板可以消除玻璃微通道板所具有的本底噪声,其寿命可以达到30000小时,而以玻璃制作的微通道板,其实际寿命只有2000小时。
采用电化学刻蚀方法制作硅微通道板是近年来发展起来的重要方法。通过前面的工作,我们已经发展了自分离工艺以及激光切割技术(专利申请200710037961.X、201110196442.4、201120406111.4)并对刻蚀过程申请了软件著作权(2011SR074646)。然而,在硅的电化学刻蚀之后,如果直接就进行氧化以及后续的打拿极制作等工艺,往往微通道板的由于热应力的作用会导致弯曲,但如不完全氧化,又可能导致板电阻不够。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种硅微通道板的氧化方法,已解决微通道板在热应力作用下弯曲的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种硅微通道板的氧化方法,具体步骤如下:
1)将硅微通道板切割成一定形状;
2)将硅微通道板置1号液和2号液中清洗;
3)在平面型石英舟上放置两块平行的硅片或石英棒,将清洗好的硅微通道板架在硅片或石英棒上氧化,石英棒或硅片的方向与气流方向平行。
所述的氧化条件为:温度1000℃,干氧15分钟,湿氧三小时,再干氧15分钟。
按体积比计,所述的1号液为氨水:双氧水:水=1:2:5;2号液为盐酸:双氧水:水=1:2:8。
按重量百分比计,所述的氨水浓度为25%-28%,双氧水浓度为30%,盐酸浓度为36-38%。
我们要解决硅微通道板氧化过程出现的弯曲问题,必须弄清楚弯曲的原因,由于机械强度方面的原因,硅微通道板的氧化一般是平放在平面石英舟上,这样在氧化过程中,由于上面部分接触到氧气先氧化,导致整个硅微通道板的受力不均匀,使得微通道板为了平衡应力而弯曲,因此氧化过程中出现的弯曲其实是氧化过程中的应力不平衡导致的,因此必须从应力的平衡入手。
硅微通道板的氧化过程伴随着硅向二氧化硅的转变,理论上讲,体积扩大2.5倍,因此,如果氧化仅仅发生在一侧,应力是相当大的,即使是两侧都发生氧化,如果氧化的程度不同,也要发生弯曲。所以要解决硅微通道板氧化过程的弯曲问题,必须使得硅微通道板的两侧能够同时氧化,并且进程相同。
由于硅微通道板本身脆弱,无法直立氧化,一种可行的办法是将微通道板垫高,如图1所示,可以采用石英棒或硅片,保证上下的气流都通畅,这样可以显著降低因氧化过程而引起的弯曲。
需要说明的是,由于硅微通道板机械强度已经较差,氧化应在切割之后进行,建议采用激光切割。并且,氧化之前,必须经过1号液以及2号液的清洗。
本发明在已经通过阳极氧化等方法制作的硅微通道板的基础上,进行氧化,提高硅微通道板的板电阻,并能够克服应力造成的弯曲等问题,从而实现微通道板的应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图中:1、硅微通道板 2、石英棒或硅片 3、石英舟。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
本发明的硅微通道板为采用专利201110196442.4所提供方法,并采用专利申请201120406111.4所提供的装置获得的硅微通道板,经过激光切割成所需大小。采用这种工艺制作的硅微通道板具有比较好的均匀性。
一种硅微通道板的氧化方法,具体步骤如下:
1)将硅微通道板切割成一定形状;
2)将硅微通道板置1号液和2号液中清洗;
3)如图1所示,在平面型石英舟3上放置两块平行的硅片或石英棒2,将清洗好的硅微通道板1架在硅片或石英棒2上氧化,石英棒或硅片2的方向与气流方向平行。
所述的氧化条件为:温度1000℃,干氧15分钟,湿氧三小时,再干氧15分钟。
按体积比计,所述的1号液为氨水:双氧水:水=1:2:5;2号液为盐酸:双氧水:水=1:2:8。
按重量百分比计,所述的氨水浓度为25%-28%,双氧水浓度为30%,盐酸浓度为36-38%。
值得一提的是,由于硅微通道板在氧化前经过电解液浸泡以及激光切割等工序,使得硅微通道板表面不仅有有机物污染,还可能有颗粒粉尘等,因此有必要在氧化前进行清洗,一般是采用1号液和2号液,以提高洁净度。将清洗好的硅微通道板架在两块分离的硅片之上时,这样可以使得通道上下气流均匀,微通道板各部分氧化均匀,制备获得的硅微通道板几乎不发生弯曲。
Claims (3)
1.一种硅微通道板的氧化方法,其特征在于:具体步骤如下:
1)将硅微通道板切割成一定形状;
2)将硅微通道板置1号液和2号液中清洗;
3)在平面型石英舟上放置两块平行的硅片或石英棒,将清洗好的硅微通道板架在硅片或石英棒上氧化,石英棒或硅片的方向与气流方向平行;
按体积比计,所述的1号液为氨水:双氧水:水=1:2:5;2号液为盐酸:双氧水:水=1:2:8。
2.根据权利要求1所述的硅微通道板的氧化方法,其特征在于:所述的氧化条件为:温度1000℃,干氧15分钟,湿氧三小时,再干氧15分钟。
3.根据权利要求1所述的硅微通道板的氧化方法,其特征在于:其中,按重量百分比计,所述的氨水浓度为25%-28%,双氧水浓度为30%,盐酸浓度为36-38%。
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