在硅微纳加工技术中，几何约束下单晶硅应力非均匀氧化有着广泛应用，例如高深宽比AFM针尖锐化工艺；高精度纳米点、线及复杂结构制造工艺等。在微等离子体无掩模刻蚀加工研究中，等离子体需从倒金字塔空心针尖尖端的纳米孔导出，以实现纳米分辨率的无掩膜刻蚀。利用非均匀氧化，可在硅各向异性刻蚀所得的倒金字塔孔中得到厚度不均匀的SiO2空心针尖。针尖释放后，纳米孔则可通过各向同性刻蚀在其最薄的尖端处获得。相比常用的聚焦离子束(FIB)打孔方法，该工艺成本更低，且可批量阵列化加工而效率更高。在这一过程中，硅的非均匀氧化程度决定了该工艺的可行性和可靠性。在保证一定氧化层厚度的基础上，针尖非均匀性越明显，后续的刻蚀过程越易精确控制，且带孔空心针尖结构越坚固。因此，研究几何约束下的单晶硅应力非均匀氧化及其影响因素至关重要。本文在理论分析的基础上，用实验证明，单晶硅在几何约束和应力作用下的热氧化，其氧化层厚度的非均匀性，是应力生成与释放过程的共同作用结果，应用中，将同时受到氧化温度和氧化时间两个可控参数的影响。这从一定程度上修正了非均匀氧化程度来源于温度对粘度的改变这一传统认识。