[发明专利]利用中性粒子束的发光元件制造方法及其装置

权利要求书

1.一种氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，包括如下步骤：

由采用借助于电子回旋共振的等离子产生方式并具有中和反射板的中性粒子束产生源释放包含氮原子和惰性元素的中性粒子束；

在所述中性粒子束到达所述基板的前后时刻释放IIIA族固体元素，

所述中性粒子束和所述IIIA族固体元素在所述基板上被蒸镀为氮化物半导体单晶薄膜。

2.如权利要求1所述的氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，包括所述释放IIIA族固体元素的步骤的同时，还包括不用前驱体喷射气体而直接释放所要掺入的固体元素而提供给正通过所述氮化物半导体单晶薄膜的形成方法形成的氮化物半导体单晶薄膜的步骤。

3.一种氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，在释放包含氮原子和惰性元素的中性粒子束的同时释放IIIA族固体元素，并同时向形成的氮化物半导体单晶薄膜释放所要掺入的固体元素。

4.如权利要求2或3所述的氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，所述惰性元素为Ar、He、Ne、Kr、Xe中的一种或者其中的两种以上元素的组合。

5.如权利要求4所述的氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，所述IIIA族固体元素为Al、Ga、In中的一种或者其中的两种以上元素的组合。

6.如权利要求5所述的氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，将所述基板的温度维持在200℃至800℃。

7.如权利要求6所述的氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，所述中性粒子束的动能取2eV至100eV。

8.如权利要求7所述的氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，上述释放IIIA族固体元素的步骤是以周期性重复发射与停止的调制模式进行。

9.如权利要求8所述的氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，发射时间τ_on与停止时间τ_off之比满足以下关系：

τoffτon≥ΓIIIγΓn-1]]>

其中，Γ_III为IIIA族固体元素的流量，Γ_n为中性粒子束流量，γ为中性粒子束中的氮原子比率，τ_on为发射时间，τ_off为停止时间。

10.如权利要求9所述的氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，所述IIIA族固体元素的释放过程和所要掺入的固体元素的释放过程同步地周期性重复发射和停止。

11.如权利要求9所述的氮化物半导体单晶薄膜形成方法，其特征在于，所述IIIA族固体元素的释放过程和所要掺入的固体元素的释放过程交替地周期性重复发射和停止。

12.一种氮化物半导体单晶薄膜形成装置，其特征在于，包括：

中性粒子束产生装置，将氮和惰性元素生成为中性粒子而发射到基板上；

固体元素产生装置，与所述中性粒子束产生装置的动作一同将IIIA族固体元素喷射于基板上；

掺杂用固体元素产生装置，在不用前驱体喷射气体的情况下直接将掺杂元素提供给所形成的氮化物半导体单晶薄膜。

13.一种发光元件制造方法，包括如下步骤：

利用有机金属化学蒸镀法掺入n型元素而形成n型半导体层；

利用中性粒子束形成活性层；

利用中性粒子束掺入p型元素而形成p型半导体层。