本发明涉及半导体加工，特别涉及一种进气结构、p型碳化硅外延生长装置及方法。
背景技术：
1、第三代半导体材料碳化硅（sic）具有禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速度快、热导率高等优点，是制作耐高温、高频、高压、大功率器件的理想材料。sic功率器件已被广泛应用于5g通信、新能源汽车、智能电网、轨道交通等领域。
2、所有的sic功率器件都首先要在sic衬底上生长多层掺杂n型或p型杂质的sic外延层，然后制成sic芯片，最后封装成sic功率器件。目前n型sic高速外延技术及装备在外延片的厚度、掺杂以及缺陷调控等方面已比较成熟。随着双极性器件（如igbt）在新能源领域应用的日益广泛，sic双极性器件逐渐受到热捧。p型sic高速外延是sic双极性器件制作的关键步骤，但相关的外延技术及装备水平还有很大的提升空间。
3、我们在生产实践中发现：利用现有的水平式sic高温外延装备进行p型sic高速外延生长时，外延片的p型掺杂浓度极不均匀。其主要表现为：沿着sic外延片径向，中心位置的p型掺杂浓度很低，边缘位置的p型掺杂浓度很高，单片sic外延片的p型掺杂不均匀性大于30%，使其不能满足大规模量产的要求。
4、究其原因，铝（al）作为sic的p型掺杂剂，其化学性质非常活泼，这与sic的n型掺杂剂氮（n）的差别很大。当氢气携带三甲基铝（提供al源）经过外延炉的匀气盒进入反应室的瞬间，三甲基铝（tma）在高温（1600℃~1700℃）下很快裂解为al原子。故在衬底边缘位置，很多al原子就能迅速与乙烯（c2h4）裂解的c原子结合，形成al-c共价键，并入sic外延晶格中。而剩余的能够运动到衬底中心的al原子数量则明显减少，很自然的，在衬底中心位置，并入sic外延晶格的al-c键就会少很多。由于sic外延生长时，反应室中的sic衬底是以60转/分钟（rpm）的速度旋转，这就造成整个sic外延片的al掺杂浓度出现边缘高、中心低的问题。
5、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种进气结构、p型碳化硅外延生长装置及方法，以解决现有技术的sic外延片的al掺杂浓度边缘高、中心低的问题。
2、一种进气结构，包括进气盒，所述进气盒设有沿x向输送的第一气流通道，所述第一气流通道沿y的两侧均设有第二气流通道，所述第二气流通道与所述第一气流通道的输送方向一致且互不连通，所述第一气流通道、第二气流通道沿x向的投影面积分别为s1、s2，满足以下条件：s1＞s2＞0。
3、具体的，所述第一气流通道与所述第二气流通道之间设有沿x向输送的第三气流通道，所述第三气流通道与所述第一气流通道、所述第二气流通道均互不连通。
4、具体的，所述第三气流通道沿x向的投影面积为s3，满足以下条件：s1＞s3＞s2。
5、具体的，满足以下条件：s1:s3:s2=10~20:2~6:1。
6、一种p型碳化硅外延生长装置，包括所述进气结构，还包括：
7、装置本体，所述装置本体设有反应室，所述第一气流通道、第二气流通道分别与所述反应室的进气端连通；
8、石墨托盘，设于所述反应室内并且可绕z轴旋转，所述石墨托盘用于放置sic衬底；
9、所述第一气流通道沿输送方向的中心线与所述石墨托盘的旋转中心线相交。
10、具体的，所述外延生长装置还包括设于所述装置本体上的加热模块，所述加热模块用于对所述反应室控温。
11、具体的，所述进气盒由石英材料制成，所述装置本体（20）由石墨材料制成；
12、所述装置本体为圆筒状结构，所述加热模块包括缠绕在所述装置本体上的感应线圈。
13、一种p型碳化硅外延生长方法，使用了所述外延生长装置，包括以下步骤：
14、p型sic高速外延生长：
15、a1反应室21先抽低真空，真空度要达到1~4mbar，再抽高真空，真空度要达到1e-4~9e-4mbar，以保证反应室不漏气。
16、a2反应室21通入100~300slm的氢气（h2），调节蝶阀开度，控制反应室21的压力升至960mbar（大气压）。同时打开加热电源，将反应室21温度升高至850~950℃，然后将sic衬底传入反应室21，并置于旋转的石墨托盘30上。
17、a3调节反应室21的蝶阀开度，控制反应室21的压力降至50~200mbar，将反应室21的温度升高至1550~1680℃，通入流量为100~300slm的h2，然后保持3~10分钟，对sic衬底表面进行原位刻蚀。
18、a4通入流量为20~100sccm的乙烯（c2h4）作为碳（c）源，通入流量为50~200sccm的三氯氢硅（tcs）作为硅（si）源，通入流量为100~300sccm的三甲基铝（tma）作为铝（al）源，生长缓冲层，长速8~30um/h，生长时间 10~20min。进一步的，可以通过设定工艺程序，让设备自动控制载体气体h2携带的c2h4和tcs同时通过进气盒10的第一气流通道11、第二气流通道12和第三气流通道13，但载体气体h2携带的tma不通过第三气流通道13，仅通过第一气流通道11和第二气流通道12，其中tma通过第一气流通道11、第二气流通道12的流量比约为19：1。另外，c2h4、tcs源气组合是sic高速外延的关键，即使长速达到100um/h，外延片表面也不会出现硅滴。
19、a5通入流量为50~200sccm的c2h4作为c源，通入流量为100~400sccm的tcs作为si源，通入流量为5~60sccm的tma作为al源，生长外延层，长速30~70um/h，生长时间10~20min。与上一步生长缓冲层一样，载体气体h2携带的c2h4和tcs同时通过进气盒10的第一气流通道11、第二气流通道12和第三气流通道13，但载体气体h2携带的tma不通过第三气流通道13，仅通过第一气流通道11和第二气流通道12，其中tma通过第一气流通道11、第二气流通道12的流量比约为9：1。
20、tma采用如前所述的第一气流通道11、第二气流通道12流量比组合，能够保证在高速外延生长时，将sic外延片的p型掺杂浓度不均匀性降至2.5%以内。
21、a6生长完成后，关闭加热电源，调节蝶阀开度，将反应室21的压力升至960mbar，等待反应室温度降至100℃以下。
22、外延片测试：
23、b1利用外延炉的机械手将生长完的sic外延片从反应室21中取出。
24、b2将sic外延片放入型号为semilab mcv-530l的汞探针c-v测试仪中进行p型掺杂浓度测试。
25、本发明的有益效果：
26、本发明的进气盒采用三种通道进气，不仅能灵活控制 c2h4、tcs、tma进入反应室的方式，还能更加精准的调控大尺寸sic外延的厚度和掺杂浓度的均匀性；
27、本技术采用“tma仅通过第一气流通道、第二气流通道”以及“tma在缓冲层与外延层采用不同的第一气流通道与第二气流通道的流量比”组合的外延生长方法，能够在p型高速外延生长时大幅减少sic外延片边缘与中心的p型掺杂浓度差，实现较低的掺杂浓度不均匀性；
28、本技术从sic外延的设备硬件和工艺方法两方面同时入手，提出了简单有效的硬件设计方案和外延工艺方法，用来解决高速外延生长时p型外延片掺杂浓度均匀性差的问题。这比单一的改造外延设备或单纯的调整外延工艺参数更加省时省力，且效果更好。
1.一种进气结构，其特征在于，包括进气盒（10），所述进气盒（10）设有沿x向输送的第一气流通道（11），所述第一气流通道（11）沿y的两侧均设有第二气流通道（12），所述第二气流通道（12）与所述第一气流通道（11）的输送方向一致且互不连通，所述第一气流通道（11）、第二气流通道（12）沿x向的投影面积分别为s1、s2，满足以下条件：s1＞s2＞0。
2.根据权利要求1所述的一种进气结构，其特征在于，所述第一气流通道（11）与所述第二气流通道（12）之间设有沿x向输送的第三气流通道（13），所述第三气流通道（13）与所述第一气流通道（11）、所述第二气流通道（12）均互不连通。
3.根据权利要求2所述的一种进气结构，其特征在于，所述第三气流通道（13）沿x向的投影面积为s3，满足以下条件：s1＞s3＞s2。
4.根据权利要求3所述的一种进气结构，其特征在于，满足以下条件：s1:s3:s2=10~20:2~6:1。
5.一种p型碳化硅外延生长装置，包括如权利要求1~4任意一项所述进气结构，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求5所述一种p型碳化硅外延生长装置，其特征在于，所述外延生长装置还包括设于所述装置本体（20）上的加热模块，所述加热模块用于对所述反应室（21）控温。
7.根据权利要求5所述一种p型碳化硅外延生长装置，其特征在于，所述进气盒（10）由石英材料制成，所述装置本体（20）由石墨材料制成；
8.一种p型碳化硅外延生长方法，使用了如权利要求5所述外延生长装置，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种p型碳化硅外延生长方法，其特征在于：
10.根据权利要求8所述的一种p型碳化硅外延生长方法，其特征在于，所述载体气体为氢气，所述碳源为乙烯，所述硅源为三氯氢硅，所述铝源为三甲基铝。
