編號：NMJS01596
篇名：硅應(yīng)力非均勻氧化影響因素及其在納米孔制作中的應(yīng)用
作者：向偉瑋； 文莉； 劉勇； 張秋萍； 何利文； 褚家如；
關(guān)鍵詞：硅； 應(yīng)力； 非均勻氧化； 納米孔；
機構(gòu)： 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)精密機械與精密儀器系；
摘要： 在微等離子體無掩模加工研究中,單晶硅在分布應(yīng)力作用下的非均勻氧化現(xiàn)象決定了采用各向同性刻蝕得到氧化硅空心針尖納米孔的可行性和可靠性.以V型槽為對象,研究了單晶硅在槽尖端的非均勻氧化現(xiàn)象.利用高溫下氧化硅的黏彈性特性,建立了硅在幾何約束導(dǎo)致的分布應(yīng)力作用下的熱氧化模型.該模型表明,應(yīng)力通過抑制氧元素在氧化硅層中的擴散和氧化反應(yīng)速率來抑制氧化進行,從而非均勻的應(yīng)力分布造成了非均勻的氧化層厚度.實驗證明,硅在應(yīng)力作用和幾何約束下的熱氧化,當(dāng)氧化層厚度僅為160 nm時,不同溫度下的厚度非均勻性基本一致,為72%左右;而當(dāng)氧化厚度增長為1.1μm時,低溫與高溫下的厚度非均勻性差距顯著增大,分別為42%和100%.分析表明,氧化層厚度非均勻性是應(yīng)力生成與應(yīng)力釋放過程的綜合作用結(jié)果,受到氧化溫度和氧化時間兩個可控因素的共同影響.在此基礎(chǔ)上,利用硅在950℃下10 h的應(yīng)力非均勻氧化及后續(xù)稀釋氫氟酸的各向同性刻蝕成功制作出空心針尖陣列尖端直徑為50 nm~200 nm的納米孔.
