[發(fā)明專(zhuān)利]一種單晶片機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試裝置及檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510675218.1
• 申請(qǐng)日: 2015-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105181462A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田原;王云彪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 天津中環(huán)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)試裝置，具體地講是一種單晶片機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試裝置及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體工業(yè)中，作為襯底的單晶片的質(zhì)量直接影響器件性能、質(zhì)量及成品率。近年來(lái)，隨著可再生能源日益受到重視，光伏產(chǎn)業(yè)保持著高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，單晶硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。為了降低太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的成本，各廠商通過(guò)不斷減少硅片厚度來(lái)減少材料消耗。但是，隨硅片厚度減薄，硅片機(jī)械強(qiáng)度降低，最終導(dǎo)致成品率降低（2008年第十屆中國(guó)太陽(yáng)能光伏會(huì)議論文集,283頁(yè)-286頁(yè)報(bào)道）。因此，硅片機(jī)械強(qiáng)度成為衡量硅片質(zhì)量的重要指標(biāo)。

此外，以鍺單晶為襯底的單結(jié)或多結(jié)化合物太陽(yáng)能電池因其轉(zhuǎn)換效率高、耐高溫、抗輻射、可靠性高被廣泛運(yùn)用于空間太陽(yáng)能領(lǐng)域。在空間領(lǐng)域使用，要求鍺單晶片厚度薄且強(qiáng)度高，以滿足航天運(yùn)輸?shù)男枰Ａ硗猓谔?yáng)能電池制作完成后，要進(jìn)行多次抗振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，機(jī)械強(qiáng)度低的電池片很容易破碎，因此需要單晶襯底有較高的機(jī)械強(qiáng)度（半導(dǎo)體技術(shù)刊物.2010年第8期,768頁(yè)-771頁(yè)報(bào)道）。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，諸如GaAs、InP、SiC、藍(lán)寶石等第二代或第三代半導(dǎo)體材料得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)，對(duì)于此類(lèi)材料單晶片的質(zhì)量也提出了更高的要求，而這其中機(jī)械強(qiáng)度是衡量此類(lèi)材料單晶片質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。

目前，單晶片機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試常用三點(diǎn)彎曲法(半導(dǎo)體學(xué)報(bào),1997年第9期，710頁(yè)-713頁(yè)報(bào)道)，這種方法適應(yīng)性強(qiáng)，適用于測(cè)試各種材料的機(jī)械強(qiáng)度。但是，此方法用作單晶片機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試，只能測(cè)試單晶片局部的機(jī)械強(qiáng)度，很難表征單晶片全局的機(jī)械強(qiáng)度。傳統(tǒng)單晶片機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試方法，由于其所用單晶片托架機(jī)械結(jié)構(gòu)固定，只能測(cè)試固定尺寸的單晶片，如果需要測(cè)試其他尺寸的單晶片需要更換整個(gè)單晶片托架，使用較為不便。

綜上所述，開(kāi)發(fā)一種操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、高效、通用性強(qiáng)的單晶片機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試裝置顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)單晶片機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試的需要，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、通用性強(qiáng)的單晶片機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試裝置及檢測(cè)方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種單晶片機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試裝置，包括測(cè)試臺(tái)、推壓力計(jì)、彈簧，所述測(cè)試臺(tái)的兩根立柱上設(shè)有上橫梁和下橫梁，所述下橫梁的下部與測(cè)試臺(tái)臺(tái)面之間設(shè)有彈簧，下橫梁在兩根立柱上上可上下移動(dòng)，所述推壓力計(jì)固定在上橫梁上，其特征在于：還包括樣品卡盤(pán)、螺栓，所述樣品卡盤(pán)包括樣品托架和卡盤(pán)底座；所述樣品托架為環(huán)狀，在樣品托架正面靠近內(nèi)環(huán)的面上設(shè)有一圈凹面，在樣品托架反面靠近內(nèi)環(huán)的面上間隔設(shè)有四個(gè)盲孔，其中，兩個(gè)盲孔與樣品托架的環(huán)心在一條水平線上，另兩個(gè)盲孔與樣品托架的環(huán)心在一條軸線上；

所述卡盤(pán)底座為圓形狀，沿卡盤(pán)底座正面中心的左右水平線上及上下軸線上，依次設(shè)有第一組四個(gè)帶螺紋的盲孔I、第二組四個(gè)帶螺紋的盲孔IV、第三組四個(gè)帶螺紋的盲孔III、第四組四個(gè)帶螺紋的盲孔I、第五組四個(gè)帶螺紋的盲孔V；

所述卡盤(pán)底座固定在測(cè)試臺(tái)的下橫梁上；

四個(gè)所述螺栓分別螺接在第一組四個(gè)帶螺紋的盲孔I中或第二組四個(gè)帶螺紋的盲孔IV中或第三組四個(gè)帶螺紋的盲孔III中或第四組四個(gè)帶螺紋的盲孔I或第五組四個(gè)帶螺紋的盲孔V中；

所述樣品托架設(shè)置在卡盤(pán)底座上，卡盤(pán)底座上的四個(gè)螺栓對(duì)應(yīng)插入樣品托架上的四個(gè)盲孔中；推壓力計(jì)的探頭垂直于樣品卡盤(pán)中心。

一種單晶片機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試裝置的檢測(cè)方法，其特征在于：步驟如下：

第一步、根據(jù)單晶片的尺寸選擇對(duì)應(yīng)直徑的樣品托架，在卡盤(pán)底座上設(shè)有的第一組四個(gè)帶螺紋的盲孔I中或第二組四個(gè)帶螺紋的盲孔IV中或第三組四個(gè)帶螺紋的盲孔III中或第四組四個(gè)帶螺紋的盲孔I中或第五組四個(gè)帶螺紋的盲孔V中螺接一個(gè)螺柱，將樣品托架裝入卡盤(pán)底座上方，此時(shí)四個(gè)螺柱對(duì)應(yīng)的插入樣品托架上的四個(gè)盲孔中，將樣品托架定位在卡盤(pán)底座上；

第二步、將單晶片放入樣品卡盤(pán)樣品托架上設(shè)有的一圈凹面中；

第三步、調(diào)節(jié)測(cè)試臺(tái)下橫梁的位置，使推壓力計(jì)的探頭與單晶片接觸；

第四步、開(kāi)啟推壓力計(jì)，使推壓力計(jì)探頭緩慢向待測(cè)的單晶片加力，直至單晶片被壓碎；

第五步、讀取推壓力計(jì)所示的最大壓力值，此壓力值即為所測(cè)單晶片的機(jī)械強(qiáng)度；

第六步、記錄數(shù)據(jù)。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：以環(huán)狀樣品托架支撐待測(cè)單晶片，并以推壓力計(jì)向單晶片中心加力的方式，相比三點(diǎn)彎曲法機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試裝置，可準(zhǔn)確測(cè)試單晶片全局的機(jī)械強(qiáng)度。