[發明專利]一種硅微通道板的氧化方法

有效

• 申請號: 201210402277.8
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102956416A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 王連衛;彭波波;楊平雄
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;上海歐普泰科技創業有限公司
• 主分類號: H01J9/12
• 分類號: H01J9/12;B81C1/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及一種硅微通道板的氧化方法，屬于微機電系統領域。

背景技術

微通道板通過電子倍增實現圖像的放大，已經廣泛用于微光夜視、紫外探測等多個方面。傳統的微通道板主要通過玻璃拉絲等工藝來制備，成本高。硅微通道板因其采用半導體工藝，可以實現大規模生產，并且其打拿極的選擇比較自由，是近年來重要的發展方向之一。從理論上講，硅微通道板可以消除玻璃微通道板所具有的本底噪聲，其壽命可以達到30000小時，而以玻璃制作的微通道板，其實際壽命只有2000小時。

采用電化學刻蝕方法制作硅微通道板是近年來發展起來的重要方法。通過前面的工作，我們已經發展了自分離工藝以及激光切割技術（專利申請200710037961.X、201110196442.4、201120406111.4）并對刻蝕過程申請了軟件著作權（2011SR074646）。然而，在硅的電化學刻蝕之后，如果直接就進行氧化以及后續的打拿極制作等工藝，往往微通道板的由于熱應力的作用會導致彎曲，但如不完全氧化，又可能導致板電阻不夠。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種硅微通道板的氧化方法，已解決微通道板在熱應力作用下彎曲的問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種硅微通道板的氧化方法，具體步驟如下：

1）將硅微通道板切割成一定形狀；

2）將硅微通道板置1號液和2號液中清洗；

3）在平面型石英舟上放置兩塊平行的硅片或石英棒，將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與氣流方向平行。

所述的氧化條件為：溫度1000℃，干氧15分鐘，濕氧三小時，再干氧15分鐘。

按體積比計，所述的1號液為氨水：雙氧水：水＝1：2：5；2號液為鹽酸：雙氧水：水＝1：2：8。

按重量百分比計，所述的氨水濃度為25％-28％，雙氧水濃度為30％，鹽酸濃度為36-38％。

我們要解決硅微通道板氧化過程出現的彎曲問題，必須弄清楚彎曲的原因，由于機械強度方面的原因，硅微通道板的氧化一般是平放在平面石英舟上，這樣在氧化過程中，由于上面部分接觸到氧氣先氧化，導致整個硅微通道板的受力不均勻，使得微通道板為了平衡應力而彎曲，因此氧化過程中出現的彎曲其實是氧化過程中的應力不平衡導致的，因此必須從應力的平衡入手。

硅微通道板的氧化過程伴隨著硅向二氧化硅的轉變，理論上講，體積擴大2.5倍，因此，如果氧化僅僅發生在一側，應力是相當大的，即使是兩側都發生氧化，如果氧化的程度不同，也要發生彎曲。所以要解決硅微通道板氧化過程的彎曲問題，必須使得硅微通道板的兩側能夠同時氧化，并且進程相同。

由于硅微通道板本身脆弱，無法直立氧化，一種可行的辦法是將微通道板墊高，如圖1所示，可以采用石英棒或硅片，保證上下的氣流都通暢，這樣可以顯著降低因氧化過程而引起的彎曲。

需要說明的是，由于硅微通道板機械強度已經較差，氧化應在切割之后進行，建議采用激光切割。并且，氧化之前，必須經過1號液以及2號液的清洗。

本發明在已經通過陽極氧化等方法制作的硅微通道板的基礎上，進行氧化，提高硅微通道板的板電阻，并能夠克服應力造成的彎曲等問題，從而實現微通道板的應用。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖中：1、硅微通道板??2、石英棒或硅片??3、石英舟。

具體實施方式

下面結合具體實施例進一步闡述本發明的技術特點。

本發明的硅微通道板為采用專利201110196442.4所提供方法，并采用專利申請201120406111.4所提供的裝置獲得的硅微通道板，經過激光切割成所需大小。采用這種工藝制作的硅微通道板具有比較好的均勻性。

一種硅微通道板的氧化方法，具體步驟如下：

1）將硅微通道板切割成一定形狀；

2）將硅微通道板置1號液和2號液中清洗；

3）如圖1所示，在平面型石英舟3上放置兩塊平行的硅片或石英棒2，將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的方向與氣流方向平行。

所述的氧化條件為：溫度1000℃，干氧15分鐘，濕氧三小時，再干氧15分鐘。

按體積比計，所述的1號液為氨水：雙氧水：水＝1：2：5；2號液為鹽酸：雙氧水：水＝1：2：8。

按重量百分比計，所述的氨水濃度為25％-28％，雙氧水濃度為30％，鹽酸濃度為36-38％。

值得一提的是，由于硅微通道板在氧化前經過電解液浸泡以及激光切割等工序，使得硅微通道板表面不僅有有機物污染，還可能有顆粒粉塵等，因此有必要在氧化前進行清洗，一般是采用1號液和2號液，以提高潔凈度。將清洗好的硅微通道板架在兩塊分離的硅片之上時，這樣可以使得通道上下氣流均勻，微通道板各部分氧化均勻，制備獲得的硅微通道板幾乎不發生彎曲。