用于探针台的晶圆应力施加装置及晶圆电学性能测试系统的制作方法

本发明的至少一种实施例涉及半导体电学性能测试，具体涉及一种用于探针台的晶圆应力施加装置及晶圆电学性能测试系统。

背景技术：

1、随着社会以及科技的快速发展，晶圆作为半导体材料被广泛应用，对晶圆施加应力以检测其电学性能在晶圆性能研究中十分重要。

2、现有技术中可以采用激光装置精确测定切割晶圆的弯曲程度，再进一步通过仿真确定应力大小，该激光装置虽然测量应力大小更加精确，但是该激光装置存在结构复杂、造价昂贵的问题。进一步地，现有技术中也可以采用纳米压头对晶圆上的器件施加平面应力，测试器件电学性能。包括该纳米压头的装置可以直接读取应力值，但是包括该纳米压头的装置存在施加的应力仅限于平面应力，应力类型较少，与实际器件内的复杂应力不相符的问题。

3、此外，现有技术中还可以采用步进电机对晶圆进行应力施加，步进电机可以方便地调整和记录移动距离，但是包括该步进电机的装置的体积较大，需要将原有的探针台拆除增加重新设计的探针放置台，并且包括该步进电机的装置需要使用聚碳酸酯基板取代晶圆，并将样品贴在该基板上，使得操作分析不便。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的实施例提供了一种用于探针台的晶圆应力施加装置，通过中间升降机构和侧部升降机构中的至少一个能够在高度方向上朝向另一个移动，使得放置在第一施力杆和第二施力杆之间的晶圆发生变形，以对该晶圆施加应力。

2、根据本发明的实施例，提供了一种用于探针台的晶圆应力施加装置，安装在所述探针台上，且位于所述探针台的探针的下方，以配合所述探针测量被测的晶圆的电学性能，所述晶圆应力施加装置包括：基座；两个支撑框架，分别设置在所述基座的相对的两侧，并在纵向方向上延伸；中间升降机构，包括：一组第一升降组件，相对于所述基座分别可升降地安装在两个所述支撑框架的中间；以及至少一个第一施力杆，两端分别安装在一组所述第一升降组件上；以及两个侧部升降机构，安装在所述中间升降机构的纵向方向的两侧，每个侧部升降机构包括：一组第二升降组件，相对于所述基座分别可升降地安装在两个所述支撑框架上；以及第二施力杆，两端分别安装在一组所述第二升降组件上，所述第二施力杆位于所述第一施力杆的下方；其中，所述中间升降机构和所述侧部升降机构中的至少一个被构造成能够在高度方向上朝向另一个移动，使得放置在所述第一施力杆和所述第二施力杆之间的所述晶圆发生形变。

3、根据本发明的实施例，每个所述第一升降组件包括：第一升降块，可移动地安装在形成于所述支撑框架内的第一容纳槽中，每个所述第一施力杆的两端分别可拆卸地连接至两个所述第一升降块；以及第一升降螺杆，可转动地安装在所述第一容纳槽中，且与所述第一升降块螺纹连接，使得所述第一升降螺杆的转动经所述升降块带动所述第一施力杆沿竖直方向移动。

4、根据本发明的实施例，每个所述第一升降块靠近所述第一施力杆的一侧均设置有多个第一连接孔，每个所述第一施力杆的两端分别插入两个所述第一升降块上沿横向方向相对设置的一对第一连接孔中，以调整两个所述第一施力杆之间的间距。

5、根据本发明的实施例，所述第一升降组件还包括多个第一引导杆，所述第一引导杆在所述第一升降螺杆的外围穿过所述第一升降块，以引导所述第一升降块沿竖直方向移动。

6、根据本发明的实施例，所述支撑框架的侧壁上还设置有定位部件，所述定位部件的一端伸入所述第一容纳槽并可释放地挤压所述第一升降块，以固定所述第一升降块在竖直方向的位置。

7、根据本发明的实施例，所述支撑框架的侧壁上设置有能够观察所述第一升降块的第一开口，所述第一开口沿纵向方向的两侧、以及所述第一升降块靠近所述第一开口的一侧沿纵向方向的两端中的至少一个上设置有第一刻度和/或第二刻度，以读取所述第一升降块在竖直方向上的移动量。

8、根据本发明的实施例，所述第二升降组件包括：第二升降块，可移动地安装在形成于所述支撑框架内的第二容纳槽中，每个所述第二施力杆的两端分别可拆卸地连接至两个所述第二升降块；以及第二升降螺杆，可转动地安装在所述第二容纳槽中，且与所述第二升降块螺纹连接，使得所述第二升降螺杆的转动经所述第二升降块带动所述第二施力杆沿竖直方向移动。

9、根据本发明的实施例，每个所述第二升降块靠近所述第二施力杆的一侧均设置有多个第二连接孔，每个所述第二施力杆的两端分别插入两个所述第二升降块上沿横向方向相对设置的一对第二连接孔，以调整所述第二施力杆与被测的晶圆在纵向方向上的相对位置。

10、根据本发明的实施例，所述第二升降组件还包括多个第二引导杆，所述第二引导杆在所述第二升降螺杆的外围穿过所述第二升降块，以引导所述第二升降块沿竖直方向移动。

11、根据本发明的实施例，还提供了一种晶圆电学性能测试系统，包括：探针台；以及上述实施例所述的用于探针台的晶圆应力施加装置，所述晶圆应力施加装置安装在所述探针台上，且位于所述探针台的探针的下方。

12、根据本发明的上述实施例的用于探针台的晶圆应力施加装置，通过在基座的相对的两侧分别设置支撑框架，并在支撑框架上设置中间升降机构以及侧部升降机构，且中间升降机构和侧部升降机构中的至少一个能够在高度方向上朝向另一个移动，使得放置在第一施力杆和第二施力杆之间的晶圆发生形变，以对该晶圆施加应力，一方面使得在该晶圆应力施加装置使用过程中，能够便于与探针台装配，另一方面被测晶圆在发生形变过程中能够相对支撑点移动，使得施加在被测晶圆上的应力更为符合晶圆电学性能的测试要求。

技术特征：

1.一种用于探针台的晶圆应力施加装置，安装在所述探针台上，且位于所述探针台的探针的下方，以配合所述探针测量被测的晶圆的电学性能，所述晶圆应力施加装置包括：

2.根据权利要求1所述的用于探针台的晶圆应力施加装置，其中，每个所述第一升降组件包括：

3.根据权利要求2所述的用于探针台的晶圆应力施加装置，其中，每个所述第一升降块靠近所述第一施力杆的一侧均设置有多个第一连接孔，每个所述第一施力杆的两端分别插入两个所述第一升降块上沿横向方向相对设置的一对第一连接孔中，以调整两个所述第一施力杆之间的间距。

4.根据权利要求2所述的用于探针台的晶圆应力施加装置，其中，所述第一升降组件还包括多个第一引导杆，所述第一引导杆在所述第一升降螺杆的外围穿过所述第一升降块，以引导所述第一升降块沿竖直方向移动。

5.根据权利要求2所述的用于探针台的晶圆应力施加装置，其中，所述支撑框架的侧壁上还设置有定位部件，所述定位部件的一端伸入所述第一容纳槽并可释放地挤压所述第一升降块，以固定所述第一升降块在竖直方向的位置。

6.根据权利要求2所述的用于探针台的晶圆应力施加装置，其中，所述支撑框架的侧壁上设置有能够观察所述第一升降块的第一开口，所述第一开口沿纵向方向的两侧、以及所述第一升降块靠近所述第一开口的一侧沿纵向方向的两端中的至少一个上设置有第一刻度和/或第二刻度，以读取所述第一升降块在竖直方向上的移动量。

7.根据权利要求1所述的用于探针台的晶圆应力施加装置，其中，所述第二升降组件包括：

8.根据权利要求7所述的用于探针台的晶圆应力施加装置，其中，每个所述第二升降块靠近所述第二施力杆的一侧均设置有多个第二连接孔，每个所述第二施力杆的两端分别插入两个所述第二升降块上沿横向方向相对设置的一对第二连接孔，以调整所述第二施力杆与被测的晶圆在纵向方向上的相对位置。

9.根据权利要求8所述的用于探针台的晶圆应力施加装置，其中，所述第二升降组件还包括多个第二引导杆，所述第二引导杆在所述第二升降螺杆的外围穿过所述第二升降块，以引导所述第二升降块沿竖直方向移动。

10.一种晶圆电学性能测试系统，包括：

技术总结
本发明公开了一种用于探针台的晶圆应力施加装置，安装在探针台上，且位于探针台的探针的下方，以配合探针测量被测的晶圆的电学性能，晶圆应力施加装置包括：基座；两个支撑框架，分别设置在基座的相对的两侧，并在纵向方向上延伸；中间升降机构，包括：一组第一升降组件，相对于基座分别可升降地安装在两个支撑框架的中间；以及至少一个第一施力杆，两端分别安装在一组第一升降组件上；以及两个侧部升降机构，安装在中间升降机构的纵向方向的两侧，每个侧部升降机构包括：一组第二升降组件，相对于基座分别可升降地安装在两个支撑框架上；以及第二施力杆，两端分别安装在一组第二升降组件上，第二施力杆位于第一施力杆的下方。

技术研发人员：刘文亮,朱慧珑
受保护的技术使用者：北京超弦存储器研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13