TVS器件钝化技术与可靠性研究

摘要
氮化硅薄膜具有优良的机械性能以及强的阻挡杂质粒子扩散和水汽渗透等优点，在微电子学领域中有着越来越广泛的应用。

本文主要研究了瞬变电压抑制器（TVS）中氮化硅钝化层的制备和该钝化层的特性。

对器件表面特性以及钝化保护的分析表明，表面效应是引起漏电流的主要因素，采用合适的钝化保护方法可以显著降低漏电流。

实验发现氮化硅直接钝化在器件表面会产生很大的界面应力，对器件可靠性产生影响，于是本文提出了多晶硅+氮化硅的复合钝化结构，在这种结构下，对TVS器件进行钝化，对比其电性参数，发现该结构钝化效果很好。

同时对二氧化硅钝化、氮化硅直接钝化、多晶硅+氮化硅钝化进行了可靠性分析，发现多晶硅+氮化硅钝化的TVS器件的可靠性最好，失效几率仅为0.8%，远小于二氧化硅钝化的9.2 %和氮化硅直接钝化的4.4%。

在以上的基础上，利用发光显微镜和扫描电子显微镜对失效的瞬变电压抑制器进行了失效解剖分析，发现失效晶粒大多为热点击穿损坏，并且常发生在钝化层的切割损伤层，于是对划片切割方式进行试验，发现刀片择向和方式影响了成品的可靠性，对不同择向和方式划片进行对比后发现沿着解理面划片效果好，为了进一步改善划片质量，提出了背切+裂片这一新的划片方式。

实验证明择向背切能极大改善高温漏电流在划片后急升的情况，使芯片在划片后的可靠性变好。

关键词：瞬变电压抑制器; 可靠性; 失效分析; 切割损伤层; 氮化硅薄膜
Abstract
Silicon nitride thin film is important electric dielectrics with excellent mechanical and passivation properties. It will be widely used in microelectronics.
Passivation characteristic and manufacturing process of TVS (Transient voltage suppressor)’s Si3N4passivation layers are studied. Analysis of surface characteristic and passivation protection shows that surface effect is the main reason for leakage current. Leakage current can be obviously reduced by appropriate passivation. The results showed large interface stress existed in the surface between Si and Si3N4when passivation layer just made up of single Si3N4 film. The interface stress would influence reliability of device. In that case, Poly-Si and Si3N4 dual passivation layer was proposed. And it was applied in TVS passivation. The electrical parameters showed very good after test. Then reliabilities were compared among SiO2, single Si3N4 and Poly-Si/Si3N4 passivation layers by HTRB (High Temperature Reverse Bias) test. The results showed Poly-Si/Si3N4 passivation layer has the best performance (0.8% failed) than SiO2(9.2% failed) and single Si3N4(4.4% failed).
Based on the above study, failure analysis is performed using PEM(Photon Emission Microscopy) and SEM(Scanning Electron Microscope). Results showed most of failure chips damaged by thermal runaway in the dicing zone. It was also found that present dicing method would cause passivation layer damage in the front side of chips. So back side cutting was proposed. The experimental results prove that it could reduce HTIR (High temperature reverse leakage) largely, it also increase the reliability after dicing.
Keyword: Transient voltage suppressor; Reliability; Failure analysis;
Cutting damage zone; Silicon nitride thin films
目录
摘要 (I)
Abstract .............................................................................................................. I I 1 绪论
1.1 半导体器件钝化薄膜的发展状况 (1)
1.2 半导体器件表面钝化膜的分类及特点 (2)
1.3 瞬变电压抑制二极管（TVS） (5)
1.4 问题的提出及论文研究内容 (9)
2 TVS器件氮化硅钝化层的制备工艺
2.1 制备工艺概述 (10)
2.2 工艺原理 (10)
2.3 氮化硅LPCVD淀积工艺的优化 (19)
2.4 测试原理及方法 (23)
3 氮化硅钝化层性能分析
3.1 氮化硅钝化层分析 (27)
3.2 不同钝化层的可靠性分析 (33)
3.3 玻璃钝化对可靠性的影响 (33)
3.4 双层介质膜在二极管中的应用 (33)
4 划片方式对器件可靠性的影响
4.1 失效分析 (37)
4.2 划片切割对可靠性影响的研究 (38)
4.3 背切深度和择向对高温漏流的影响 (40)
5 结论 (48)
致谢 (49)
参考文献 (50)
1 绪论
信息技术日新月异蓬勃发展，二十一世纪，世界将全面进入信息时代，以信息技术为代表的高新技术形成的新经济模式将在二十一世纪世界经济中起决定作用。

然而信息科技的发展在很大程度上依赖于微电子半导体的发展水平，其中大规模集成电路技术又是半导体关键的技术。

采用平面工艺制造的晶体管或集成电路都存在着一个半导体和外界接触的问题。

半导体与外界接触的那一层界面（厚度在几百到几万个原子间距）称为半导体表面[1]。

它的物理性质强烈地受到外界环境的影响，如表面的机械损伤，杂质沾污、氧化以及其它气氛条件都可以使半导体表面物理性能发生显著的变化，从而严重影响半导体器件工作的稳定性，甚至造成器件失效，这就是半导体的表面效应。

正因为半导体表面效应的存在，近几年来，半导体表面钝化问题已经成为半导体物理的一个重要的研究领域，它是制造半导体器件和研究半导体基本特性的一个重要方面[2]。

1.1 半导体器件钝化薄膜的发展状况
早在1948 年晶体管问世后，对锗和硅表面的研究就已引起了人们的重视。

众所周知，半导体器件的管芯都做在薄的半导体晶片上，它的有源工作区如二极管、晶体管的管芯部分就在表面层内。

双极型晶体管是基于半导体体内载流子的输运（扩散和漂移）来实现其功能的，而半导体的表面性质会对双极型器件的特性带来严重的影响。

如：材料在切片、磨片、抛光时表面会产生机械损伤；暴露于空气中的片子表面会形成一个天然的氧化层；在腐蚀清洗过程中杂质离子吸附在半导体表面造成沾污等等，这些都会使半导体表面的性质发生显著的变化。

这种受外界影响所产生的表面效应既不稳定，重复性又很差，不仅影响器件的性能，并且严重破坏了器件的稳定性。

所以，为了减少表面效应对器件的不良影响，早期的办法是在器件制造时采用涂敷表面保护剂和将器件进行密封的措施。

一般先在管芯表面涂敷一层保护胶，以隔绝周围环境气氛特别是水汽的影响。

管芯封装到管壳中去之前，还要在管壳中放一些填料，如硅脂，
以及能吸水的分子筛等。

尽管如此，表面效应仍很严重。

六十年代初，制造晶体管的平面工艺兴起后，就采用以二氧化硅膜薄来保护硅表面的钝化技术[3][4]。

由于平面型器件采用了二氧化硅作表面钝化膜，大大改善了表面效应的影响，成为在半导体器件表面钝化方面的第一次重大突破。

这种对半导体表面所进行的钝化减少了器件氧化层中的各种电荷、增强了器件对外来离子沾污的阻挡能力、控制和稳定半导体表面的电特性、保护器件内部的互连以及防止器件受到机械和化学的损伤。

SiO2作为半导体集成电路的钝化膜为保护内部电路的稳定性发挥了重要的作用。

但是在二氧化硅中以及二氧化硅和硅界面处，存在着大量的渗透离子，这些离子成为表面电荷的一种，它们会引起双极型晶体管的特性变化。

例如：电流放大系数下降；反向漏电流增大；击穿电压降低和低频噪声系数增大等，因此要求新的钝化介质膜来代替二氧化硅。

在60代中期开始到现在各种新的钝化介质膜不断地涌现出来，目前表面钝化材料包括有二氧化硅、氮化硅、三氧化二铝、磷硅玻璃、硼硅玻璃、半绝缘多晶硅以及金属氧化物和有机聚合物等。

但目前应用最广泛的表面钝化膜仍为二氧化硅薄膜。

1.2 半导体器件表面钝化膜的分类及特点
半导体表面钝化膜大体可分为两类。

第一类钝化膜是与制造器件的单晶硅材料直接接触的。

其作用在于控制和稳定半导体表面的电学性质，控制固定正电荷和降低表面复合速度，使器件稳定工作。

第二类钝化膜通常是制作在氧化层、金属互连布线上面的，它应是能保护和稳定半导体器件芯片的介质薄膜，需具有隔离并为金属互连和端点金属化提供机械保护作用，它既是杂质离子的壁垒，又能使器件表面具有良好的力学性能。

1.2.1 二氧化硅钝化薄膜
二氧化硅薄膜是半导体器件表面最常用的表面保护和钝化膜。

二氧化硅薄膜的制备方法多种多样，如热氧化法、热分解法、溅射法、真空蒸发法、阳极氧化法、外延淀积等等，不同方法制备的薄膜具有不同的特点，其具体用途也有所差别。

例如，热
氧化法制备的二氧化硅薄膜广泛应用于Si外延表面晶体、双极型和MOS（金属－氧化物－半导体）集成电路中扩散掩蔽膜，作为器件表面和p-n结的钝化膜以及集成电路的隔离介质和绝缘栅等；直流溅射制备的二氧化硅薄膜可用于不宜进行高温处理的器件表面钝化，而射频溅射的二氧化硅薄膜则可在集成电路表面钝化方面具有广泛的用途，但也存在一些不足，其最明显的缺点就是薄膜结构相对疏松，针孔密度较高，因此二氧化硅薄膜的防潮和抗金属离子玷污能力相对较差，易被污染。

为此，人们开发了一系列掺杂的二氧化硅薄膜，如磷硅玻璃（PSG）、硼硅玻璃（BSG）以及掺氯氧化硅等。

PSG是二氧化硅薄膜同五氧化二磷（P2O5）的混合物，它可以用低温沉积的方法覆盖于二氧化硅薄膜上面，也可以在高温下对热生长的二氧化硅薄膜通磷（P）蒸汽处理而获得。

与二氧化硅薄膜相比，PSG针孔密度低，膜内应力小，特别是PSG 对Na+具有提取和阻挡作用，同时，因为Na+的分配系数在PSG中比二氧化硅薄膜层中要大三个数量级以上，所以Na+几乎集中固定在远离Si-SiO2界面的PSG层中。

但采用PSG－SiO2钝化层时必须适当控制PSG层中P含量和PSG层的厚度。

若P浓度过高或PSG太厚，则PSG要发生极化现象，而且P浓度大时还会产生耐水性差的问题，导致器件性能的恶化[5]。

为获得优质的氧化层，有人报道在硅热氧化时，在干氧的气氛中添加一定数量的含氯（Cl）物质可以制备掺氯氧化硅，这种膜对Na+具有吸收和钝化作用。

吸收作用是由于氧化气氛中的氯通过形成挥发性的物质而阻止Na+进入生长的氧化膜中，而钝化作用是由于氯在氧化时被结合进二氧化硅薄膜中，并分布在靠近Si-SiO2界面附近，进入氧化膜中的Cl-可以把Na+固定，或Na+穿过氧化层后，被Si-SiO2界面附近的氯捕获而变成中性使Si器件的特性保持稳定。

此外，氯掺入氧化层后可以同界面附近的过剩Si相结合，形成Si－Cl键，减少氧空位和Si悬挂键，从而减少氧化层的固定电荷和界面态密度；同时由于掺氯氧化层的缺陷密度有所降低，使得氧化层的击穿电压提高[6]。

1.2.2 三氧化二铝钝化膜
Al2O3是针对二氧化硅薄膜存在的缺点而发展的一种介质膜，它具有较强的抗辐射能力，Na+在其中的迁移率也比较低，所以适宜作为抗钠沾污和抗辐射的二次钝化
膜，但Al2O3膜不能用通常的光刻蚀技术，需用SiO2或金属膜作腐蚀掩蔽膜，需在高温磷酸中进行蚀刻，而且由于Al2O3硬度较大且带韧性，因而划片也比较困难，限制了其应用。

Al2O3钝化膜的制备大体上可分为两类：物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。

作为钝化膜，Al2O3必须沉积在热生长的二氧化硅薄膜上面，因为在Al2O3与二氧化硅薄膜界面上以及在Al2O3层中存在一些电子陷阱能级，如果将Al2O3直接沉积在Si表面，则形成的是Si－天然氧化层－Al2O3的结构。

因为天然的氧化层很薄，Al2O3－SiO2界面陷阱同半导体之间可以由隧道效应透过天然氧化层交换电子，因而在界面处会出现负电荷效应而造成不稳定性，而热生长的SiO2层厚度在几百埃以上[7]。

1.2.3 Si3N4钝化薄膜
半导体器件表面最常用的钝化层是二氧化硅膜。

但由于二氧化硅膜的固有缺点，往往使器件或电路性能变坏甚至失效。

为了弥补二氧化硅膜的不足进行了大量有关氮化硅薄膜的生产工艺和应用的研究，进一步提高了器件的可靠性和稳定性。

Si3N4薄膜的研究开始于上个世纪60年代，氮化硅的化学稳定性很好，作为掩蔽扩散用的膜，氮化硅要比二氧化硅密实得多，它们的密度分别是3.8和2.2g/cm3。

适合于钝化器件和掩蔽扩散。

在平面工艺中，已有很多人对氮化硅在硅、锗、砷化镓等半导体上的应用作过大量的研究。

Burgess等人[7]用放射性同位素（钠-22）研究了MNOS结构中氮化硅膜对钠离子的阻挡能力。

各种方法淀积的氮化硅膜，不仅能阻挡钠离子，而且还能捕获钠离子。

一般来说，氮化物绝缘层必须满足下列两点：1、它必须是一种满意的扩散膜（特别象钠离子这样的带电杂质，在器件工作期间所加的电场梯度中，其漂移必须是可以忽略不计）；2、氮化硅与硅基片之间形成的界面必须是满足于表面态和表面电荷的技术要求（对许多应用来说，要求达到 1.6×10-8C/cm2，同时当器件用作开关时应没有滞后效应）[8]。

总的来说，氮化硅与SiO2薄膜相比，氮化硅薄膜介质常数大，抗热震性好，化学稳定性高，致密性好，抗杂质扩散和水汽渗透能力强，而且具有良好的力学性能和绝缘性能，以及抗氧化、抗腐蚀和耐摩擦等性能，它在抗杂质扩散和水汽渗透能力方面
具有明显的优势，因而Si3N4薄膜是半导体集成电路中最具有应用前景的表面钝化材料之一。

如上所述，单独用氮化硅平制作器件，有好多潜在的优点，可惜的是，用化学气相淀积法淀积的氮化硅膜，在器件的通常工作条件下，氮化硅-硅界面会出现一个比较高的且随时间变化的电荷密度。

为了克服这个缺点，有人探讨了采用二氧化硅+氮化硅的双层介质膜结构[8]。

1.3 瞬变电压抑制二极管（TVS）
TVS即瞬变电压抑制二极管(Transient V oltage Suppressor Diode), 它由从事电压瞬变防护工作30年的美国学者Richard V on Barandy发明[9]。

TVS是由硅通过扩散工艺形成PN结的半导体二极管器件，当TVS 的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12s的量级的时间将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数kW的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲和静电的损坏。

由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、体积小等优点，目前己得到广泛应用。

TVS有两种类型：一种是单向的TVS（Unidirectional）符号表示为，用来保护直流电压，它的阴极应接在电压的正端；另一种是双向TVS（Bi-directional）符号表示为，它等同于由两只单向TVS反向串接而成，在使用时可以不考虑电压的正和负端。

1.3.1 TVS二极管的特点
TVS器件有以下几个特点：
1. 极短的响应时间
2. 在导通区极小的动态阻抗
3. 极佳的箝位因子
箝位因子就是峰值脉冲电流冲击时的电压U c和击穿电压U br的比值
4. 长期贮存和使用的稳定性
5. 短时间内能吸收大功率的能量
1.3.2 TVS二极管的电参数
TVS二极管的特性曲线如图1-1和图1-2所示[10]：
图1-1单向TVS的伏安特性曲线图1-2双向TVS的伏安特性曲线
TVS二极管的典型电参数如下所列[11]：
①最大反向漏电流I PP和额定反向关断电压U WM
U WM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加入TVS的两级间时，它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流I PP。

②最小击穿电压U BR和击穿电流I d
U BR是TVS最小的雪崩电压。

25o C时，在这个电压之前，保护TVS是不导通的。

当TVS流过规定的1mA电流（I d）时，加在TVS两极间的电压为其最小击穿电压U BR。

按TVS的U BR与标准值的离散程度可把TVS分为±5%U BR和±10%U BR两种,对于±5%U BR来说,U WM=0.85U BR。

对于±10%U BR来说,U WM=0.81U BR。

③最大箝位电压U C和最大峰值脉冲电流I PP
当持续时间为20微秒的脉冲峰值电流I PP流过TVS时，在其两极间出现的最大峰值电压为U C。

U C、I PP反映了TVS器件的浪涌抑制能力。

U C与U BR之比称为箝位因子，一般在1.2-1.4之间。

作为抑制瞬变电压的元件,最重要的参数是箝位因子, 即元件上流过的电流为最大时的端电压与流过的电流为最小时的端电压之比, 箝位系数越小, 抑制瞬变电压的效果越好。

瞬变电压抑制二极管的箝位系数比金属氧化物压敏电阻的箝位系数低很多。

因此说瞬变二极管要优于金属氧化物压敏电阻。

④电容量C
电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。

C的
大小与TVS的电流承受能力成正比，C过大将使信号衰减。

因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。

⑤最大峰值脉冲功耗P M
P M是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散，P M=U C×I PP。

其规定的试验脉冲波形和各种TVS的P M可以参考有关产品手册。

在给定的最大箝位电压下，功耗P M越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗P M下，箝位电压U C越低，其浪涌电流的承受能力越大。

另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。

而且TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01％，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的“累积”，有可能使TVS损坏。

⑥箝位时间T C
T C是从零到最小击穿电压U BR的时间。

对单极性TVS来说，小于1×10-12秒；对双极性TVS小于10×10-12秒。

1.3.3 TVS二极管保护电路的工作原理
图1-3是TVS的电流－时间和电压－时间曲线，在瞬态峰值脉冲电流作用下，流过TVS的电流，由原来的漏流I d迅速上升到峰值脉冲电流I pp，在其两极的电压被箝拉到预定的最大箝位电压U c，尔后随着脉冲电流衰减，TVS两极的电压也不断下降，最后，恢复到起始状态U BR (未导通前静态电压)，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率保护电子设备的整体过程。

图1-3 TVS的电流-时间特性和电压-时间特性
TVS的反向关断工作电压接近电路的工作电压，一般比它的击穿电压低10％，这
保证了极小的漏电流和由温度差异引起的电压漂移。

TVS在瞬态发生后立即开始钳制，限制峰值电压到安全的范围内，将有破坏性的电流转移到被保护电路之外，这个功能由图1-4和图1-5所示[10]。

图1-4 TVS将有害的瞬态钳制在安全范围内图1-5 TVS将瞬态电流转移到地
1.3.4 TVS的选用及典型应用
选用TVS时，必须考虑电路的具体情况，一般应遵循以下的原则[11-20]：
(1)TVS的额定反向关断电压U WM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。

若选用的U WM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。

(2)TVS的U C应小于被保护对象的最大损坏极限电压。

(3)在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功率P pp必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率，I pp大于瞬态浪涌电流。

(4)对于有数据接口的电路的保护，还必须选取具有合适电容的TVS器件。

(5)温度考虑：TVS可以在-55～155o C之间工作。

如果需要在一个变化的温度下工作，因其I d是随温度增加而增大，功率随TVS结温度增加而下降，从25～175o C 大约线性下降50％；击穿电压U BR随温度的增加按一定的系数增加。

因此必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。

(6)根据不同用途合理的选择TVS的方向性及封装形式。

如抑制交流电路中的浪涌干扰脉冲，应选用双向TVS。

如用于多线路保护时应选用TVS阵列。

TVS的典型应用实例如图1-6到1-10所示：
图1-6 TVS应用的连接实例
图1-7直流线性电源的保护电路图1-8场效应管的保护
图1-9 集成电路的保护图1-10设备防雷的保护电路
1.4 问题的提出及论文研究内容
目前TVS二极管大多采用二氧化硅作为其钝化保护层，但是由于二氧化硅抗辐射性不好；抗离子漂移性差；抗离子污染（特别是Na+离子）的能力差（4000～5000埃时，Na+离子通行无阻）。

于是提出用氮化硅膜来取代二氧化硅膜，测试其钝化性能，并分析其可靠性，试制备一种优良的，高可靠性的氮化硅膜来取代二氧化硅。

因此本论文针对目前半导体氮化硅钝化膜所存在的问题进行了研究，提出了多晶硅氮化硅玻璃钝化的复合膜，利用LPCVD方法在TVS二极管中应用这种复合膜，并分析了划片对TVS器件可靠性的影响。

2 TVS器件氮化硅钝化层的制备工艺
2.1 制备工艺概述
TVS是由硅通过扩散工艺形成PN结的半导体二极管器件。

其制备工艺流程如图2-1所示。

首先将原始硅片经过清洗后进行扩散，其后使用湿法腐蚀得到台面二极管结构，电性抽查后进行表面清洗以去除硅片表面的杂质污染源，再进行LPCVD钝化保护，钝化保护之后的硅片经过金属化、划片、电性检查以及封装测试，最后得到TVS成品。

本文重点研究了LPCVD氮化硅钝化膜的制备工艺。

图2-1 TVS工艺流程图
2.2 工艺原理
2.2.1 原料检验
来料检验主要是检查使用的硅片的质量，如尺寸、电阻率、厚度、有无缺陷等，以保障后续工作的正确开展。

使用原料的好坏将直接影响后续产品的优良率，所以在这一步就应该把好关，剔除不良材料对产品的不良影响。

一般采用的检验方法有千分尺进行尺寸测量、四探针法硅片电阻率测试、高倍显微镜下的外观检查等。

2.2.2 硅片清洗
硅片清洗将清除硅片表面的杂质以保证硅片不被污染。

常用的是RCA 清洗方法。

RCA-1号液由去离子水（DI water ）、氨水（NH 3•H 2O ）和过氧化氢（H 2O 2）按一定比例混合而成。

其清洗原理如下：
（a ）利用氨水的碱性，除去油脂等有机物。

（b ）利用H 2O 2的氧化性，将重金属原子氧化成离子，再与氨（络合剂）结合成溶于水的络合物，除去重金属，如
2233434[()]()Cu H O NH Cu NH OH ++=
22332242[()]Ag H O NH Ag NH OH ++=
RCA-2号液由去离子水（DI water ）、过氧化氢（H 2O 2）和盐酸（HCl ）按一定比例配制，其清洗机理如下：
（a ）利用HCl 的强酸性，将金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐变为能溶于水的金属氯化物。

（b ）在酸性清洗液中，H 2O 2具有更强的氧化性。

H 2O 2将金属杂质氧化成金属离子，再和盐酸（络合剂）形成能溶于水的络合物。

如
22422382[]6Au H O HCl H AuCl H O ++=+
2.2.3 杂质扩散
本实验采用的是液态源预淀积两步扩散的方法。

液态源预淀积是指杂质源为液态，由保护性气体（如氮气）把杂质源蒸汽携带入石英管内，杂质在高温下分解并与硅片表面原子发生反应，然后以原子的形式进入硅片内部，扩散装置如图2-2所示。

常用的杂质源有硼酸三甲酯[B(OCH 3)3]、三溴化硼（BBr 3）、三氯氧磷（POCl 3）等。

反应方程式如下：
322324326BBr O B O Br +=+
2322334B O Si SiO B +=+↓
352553POCl PCl P O =+
2522554P O Si SiO P +=+↓
在三氯氧磷系统中，如果只用N 2做携带源，POCl 3分解将不十分充分而生成PCl 5，生
成的PCl 5是一种不容易分解的物质，并对硅片有腐蚀作用，如果通入适当氧气，则可以让POCl 3分解充分：
322524326POCl O P O Cl +=+↑
这一步骤扩散温度较低，扩散时间较短，杂质原子在硅片表面扩散深度很浅，通常把这一步称为“预淀积”，两步扩散法的第二步是把预淀积好的硅片放入另一扩散炉中加热，使杂质向硅片内部扩散，重新分布，达到所要求的表面浓度和扩散结深。

这一步常称为“再分布”。

通过控制再分布的温度、时间，就能得到希望的扩散结深和表面浓度从而得到希望的反向击穿电压。

第二步的再分布，一般通入氮气和氧气，在扩散的同时伴有氧化，通过调节干湿氧氧化的时间可以调节进入Si 体内的杂质从而调节扩散层的表面浓度。

图2-2 预淀积炉管示意图
2.2.4 光刻
光刻的主要步骤一般包括预处理→涂胶→前烘→曝光→显影→坚膜→腐蚀→去胶等。

图2-3 三次光刻示意图。