[发明专利]一种硅微通道板的氧化方法

说明书

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。