[发明专利]一种多晶硅薄膜残余应力的测试结构及其测试方法

权利要求书

1.一种多晶硅薄膜残余应力的测试结构，其特征在于，包括：硅衬底(5)，在硅衬底(5)上设有二氧化硅层(6)，在二氧化硅层(6)上设有氮化硅层(7)，在氮化硅层(7)上设有东向偏转结构、南向偏转结构、西向偏转结构及北向偏转结构，东向偏转结构与西向偏转结构呈现镜面对称，南向偏转结构与北向偏转结构呈现镜面对称，东向偏转结构、南向偏转结构、西向偏转结构及北向偏转结构采用结构相同的偏转结构，所述偏转结构包括指针梁(1)，在指针梁(1)上垂直连接有驱动梁(2)，指针梁(1)及驱动梁(2)分别连接于设在氮化硅层(7)上的第一锚区(3)和第二锚区(4)，东向偏转结构与西向偏转结构中的指针梁在同一条直线上，南向偏转结构与北向偏转结构中的指针梁在同一条直线上，东向偏转结构与西向偏转结构中的指针梁与南向偏转结构与北向偏转结构中的指针梁相垂直，各个偏转结构的指针梁及驱动梁连接于设在氮化硅层(7)上的PSG牺牲层(8)，当PSG牺牲层(8)被释放后，各个偏转结构的指针梁发生偏转，利用发生偏转后的东向偏转结构中的指针梁与北向偏转结构中的指针梁之间的夹角(α)及发生偏转后的西向偏转结构中的指针梁与南向偏转结构中的指针梁之间的夹角(β)即可得到多晶硅薄膜残余应力。

2.一种多晶硅薄膜残余应力的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(a)取N型(100)硅片，

步骤(b)在硅片表面热生长一层二氧化硅，

步骤(c)低压化学汽相淀积LPCVD生长一层氮化硅，

步骤(d)再低压化学汽相淀积LPCVD生长一层的磷硅玻璃PSG，形成PSG牺牲层，

步骤(e)光刻PSG牺牲层，在PSG牺牲层上形成各个偏转结构的锚区结构，

步骤(f)在光刻后的PSG牺牲层上低压化学汽相淀积LPCVD生长一层多晶硅，

步骤(g)光刻多晶硅，形成东向偏转结构、南向偏转结构、西向偏转结构及北向偏转结构，

步骤(h)释放PSG牺牲层，在残余应力的作用下，各个偏转结构的驱动梁长度会发生变化，各个偏转结构的指针梁发生偏转，测得发生偏转后的东向偏转结构中的指针梁与北向偏转结构中的指针梁之间的夹角(α)及发生偏转后的西向偏转结构中的指针梁与南向偏转结构中的指针梁之间的夹角(β)，计算多晶硅薄膜的残余应力σ。

3.根据权利要求2所述的多晶硅薄膜残余应力的测试方法，其特征在于，多晶硅薄膜残余应力σ的计算公式如下：

σ=(β-α)ELd4(1-υ)Lt]]>

式中E是多晶硅的杨氏模量，υ是多晶硅的泊松比，L_t是驱动梁的长度，L_d是驱动梁中心到指针梁与锚区连接处的距离，若σ＞0，残余应力为张应力；若σ＜0，残余应力为压应力；若σ＝0，残余应力为0。