用于硅微通道板基体整体氧化防变形约束装置的制作方法

本发明涉及一种用于硅微通道板基体整体氧化防变形约束装置，属于光电子器件技术领域。

背景技术：

相比于铅硅酸盐玻璃微通道板，硅微通道板(Si-MCP)具有很多优点，例如材料纯度高因而背景噪声低；微通道板基体和打拿极制作分别进行；硅微通道板基体耐高温；打拿极材料和制备工艺选择范围更大，可进一步降低MCP噪声、提高电子增益；易于制作小孔径微通道阵列结构，提高了MCP分辨率。作为光电子器件，硅微通道板也应该绝缘耐高压，有文献报道，见C P Beetz,J N Milford.Silicon Etching Process For Making Microchannel Plates.US Patent,5997713[P],1999-12-07，在形成通透的硅微通道阵列结构后，采用热氧化或者低压化学气相淀积(LPCVD)方法在微通道内形成一层绝缘的氧化层。在其方案中，长时间氧化还能够加厚氧化层，并保证硅微通道板不变形，但是，不仅加厚的氧化层依然达不到耐压要求，而且在厚氧化层与硅微通道板基体之间存在应力，导致膜层缺陷进而降低了击穿电压。如果通过更长时间的氧化把硅微通道板整体转变成二氧化硅，虽然彻底解决了绝缘耐压问题，但硅微通道板整体材质由硅转变成二氧化硅，硅微通道板的体积将膨胀为原来的2倍，会使硅微通道板基体发生肉眼可辨的严重弯曲变形，甚至报废。而其中的低压化学气相淀积方法虽然也能获得厚的氧化层，但是，会使微通道孔径明显减小，影响器件其他性能。

还有文献报道，见王连卫等，一种硅微通道板的氧化方法，中国专利申请号201210402277.8，认为氧化变形的原因是硅微通道板基体上下两个面氧化速度不同，据此提出在平面型石英舟上放置两块平行的硅片或者石英棒，将清洗好的硅微通道板基体架在所述硅片或者石英棒上氧化。实际却不然，正如上文所述，氧化变形就是因为硅微通道板的体积膨胀，在该方案中，硅微通道板自由摆放，依然会因为体积膨胀而导致硅微通道板基体变形。另外，在该方案中长时间氧化还有可能在硅微通道板基体与硅片或者石英棒之间发生烧结现象，损坏硅微通道板的阵列结构。

技术实现要素：

本发明的目的是，在硅微通道板基体氧化从而获得绝缘性的前提下，避免硅微通道板基体变形以及与接触物发生烧结，为此，我们发明了一种用于硅微通道板基体整体氧化防变形约束装置。

本发明之用于硅微通道板基体整体氧化防变形约束装置其特征在于，如图1所示，左右两个护板1夹持一个保持环2，护板1、保持环2材质均为蓝宝石晶体，护板1、保持环2均为圆片状，且外径相等，护板1中间区域均匀分布有气孔3，护板1的厚度为2～3mm，保持环2的内径为25～30mm、厚度为350～400μm；如图2所示，卧式卡座4呈长槽形，在槽内横向间隔分布若干卡槽5，卡槽5的宽度比左右两个护板1以及一个保持环2的总厚度大20～30μm；如图3所示，立式压筒6的裙部开有条形气孔7；卧式卡座4、立式压筒6的材质均为石英玻璃；如图2、图3所示，两个护板1与一个保持环2能够落入一个卡槽5中，或者由上下两个立式压筒6对压固定，此时两个立式压筒6裙部相向排布。

本发明其技术效果在于，将待氧化硅微通道板8放入保持环2，然后由左右两个护板1将保持环2、硅微通道板8一并夹持，形成一个工艺组合，如图1所示。将若干个所述工艺组合插入卧式卡座4的各个卡槽5中，或者由若干对立式压筒6各对压一个所述工艺组合，之后一并放入管式氧化炉中进行氧化处理，氧化温度为1100℃，氧化时间为60～100h，如80h。由于待氧化硅微通道板8由保持环2挟持，并由左右两个护板1夹持，护板1是还留有气孔3，能够将氧化气体导入到保持环2内，虽然经长时间高温氧化，待氧化硅微通道板8基体整体氧化，但是，硅微通道板8基体未发生明显变形，其平面度公差小于30μm，或者小于10μm，何况如此之小的平面度公差还能够在后续的抛光工序中消除，可以说，采用本发明的氧化工艺，器件报废率为零。由于护板1、保持环2材质均为蓝宝石晶体，而蓝宝石晶体具有2050℃的高熔点，以及强于硅片、石英棒的硬度、机械性能、化学稳定性，不会发生与待氧化硅微通道板8基体之间的烧结现象。

附图说明

图1为本发明之用于硅微通道板基体整体氧化防变形约束装置中的一个工艺组合结构立体示意图，该图同时表达工艺组合与待氧化硅微通道板之间的空间相互位置关系。

图2为本发明之用于硅微通道板基体整体氧化防变形约束装置采用卧式卡座时的结构立体示意图，该图还以局部剖视的方式表达卧式卡座中的卡槽形貌，该图同时作为摘要附图。

图3为本发明之用于硅微通道板基体整体氧化防变形约束装置采用立式压筒时的结构立体示意图。

具体实施方式

本发明之用于硅微通道板基体整体氧化防变形约束装置的具体方案如下所述。

如图1所示，左右两个护板1夹持一个保持环2，护板1、保持环2材质均为蓝宝石晶体，护板1、保持环2均为圆片状，且外径相等，外径为50mm。护板1中间区域均匀分布有气孔3，所述分布有气孔3的中间区域的直径为35mm，护板1的厚度为2.3mm。当待氧化硅微通道板8的直径为25mm、厚度为350μm时，保持环2的内径为30mm、厚度为380μm。

如图2所示，卧式卡座4呈长槽形，在槽内横向间隔分布若干卡槽5，如5个，卡槽5的宽度略大于左右两个护板1以及一个保持环2的总厚度，如此时的所述总厚度为4.98mm，那么卡槽5的宽度则为5mm。

如图3所示，立式压筒6的裙部开有条形气孔7。

卧式卡座4、立式压筒6的材质均为石英玻璃。

如图2所示，两个护板1与一个保持环2能够落入一个卡槽5中；或者如图3所示，由上下两个立式压筒6对压固定，此时两个立式压筒6裙部相向排布。