波長轉(zhuǎn)換器件、其制造方法以及相關(guān)波長轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種波長轉(zhuǎn)換器件、其制造方法以及相關(guān)波長轉(zhuǎn)換裝置。該波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法包括將第一表面為<100>晶面或者<110>晶面的單晶硅片的第一表面上形成帶有無掩膜區(qū)的掩膜層，并放置到預(yù)定腐蝕液中進行腐蝕，以在該第一表面上形成微結(jié)構(gòu)陣列，然后在微結(jié)構(gòu)陣列的表面上依次形成反射層和波長轉(zhuǎn)換層。本發(fā)明能提供一種具有表面光滑的微結(jié)構(gòu)陣列的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法。
【專利說明】波長轉(zhuǎn)換器件、其制造方法以及相關(guān)波長轉(zhuǎn)換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明和顯示用的光源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種波長轉(zhuǎn)換器件、其制造方法以及相關(guān)波長轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的照明系統(tǒng)或者投影系統(tǒng)的光源系統(tǒng)中，常采用激發(fā)光對波長轉(zhuǎn)換材料進行激發(fā)以產(chǎn)生受激光。由于激發(fā)光功率往往會過高而導(dǎo)致波長轉(zhuǎn)換層的溫度上升，從而造成波長轉(zhuǎn)換材料的光轉(zhuǎn)換效率下降，縮短波長轉(zhuǎn)換裝置的使用壽命。
[0003]針對這個問題，現(xiàn)有技術(shù)中常采用的一種方法是，在波長轉(zhuǎn)換材料層的表面形成由多個凸起微結(jié)構(gòu)組成的凸起微結(jié)構(gòu)陣列，該凸起微結(jié)構(gòu)一般呈金字塔結(jié)構(gòu)或者Λ字形的條形等，以增大波長轉(zhuǎn)換材料層的表面積。在激發(fā)光不改變的前提下，波長轉(zhuǎn)換材料層的表面積增大，能使得位于單位面積內(nèi)的波長轉(zhuǎn)換材料的光斑的光功率密度下降，進而提高波長轉(zhuǎn)換材料的光轉(zhuǎn)換效率。
[0004]而在波長轉(zhuǎn)換材料層的表面上形成凸起狀的微結(jié)構(gòu)陣列的原因在于其制作工藝容易。在該包括凸起微結(jié)構(gòu)陣列的波長轉(zhuǎn)換材料層的制作方法中，先加工微結(jié)構(gòu)模具，然后利用該模具注塑成型。其中該模具只能制作呈凹坑狀的微結(jié)構(gòu)陣列，例如采用鉆孔或者切削的方法來在該模具上形成凹坑陣列，而注塑成型的微結(jié)構(gòu)陣列與模具呈反結(jié)構(gòu)，因此波長轉(zhuǎn)換材料層上的微結(jié)構(gòu)陣列呈凸起狀。
[0005]如圖1A所示，圖1A是現(xiàn)有技術(shù)中的波長轉(zhuǎn)換材料層的結(jié)構(gòu)示意圖。在這個方案中，激發(fā)光LI入射于波長轉(zhuǎn)換材料層101包括有凸起微結(jié)構(gòu)陣列的一面上的其中至少一個凸起微結(jié)構(gòu)上，對該凸起微結(jié)構(gòu)上的波長轉(zhuǎn)換材料進行激發(fā)。波長轉(zhuǎn)換材料吸收激發(fā)光并出射受激光。由于波長轉(zhuǎn)換材料是全角發(fā)光的，部分受激光L2直接出射，部分受激光L3會入射到其他凸起單元上再被這些凸起單元反射出射，還有部分受激光L4依次被多個凸起單元反射后再出射，這造成出射光斑的嚴(yán)重擴散。
[0006]針對這個問題，本發(fā)明人提出了一種新的波長轉(zhuǎn)換裝置。如圖1B所示，圖1B是本發(fā)明的一種波長轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在波長轉(zhuǎn)換裝置101中，在襯底103表面103a上形成起伏的微結(jié)構(gòu)陣列105，該微結(jié)構(gòu)陣列105的表面上鍍有反射膜(圖未示)，并在該反射膜上涂覆有隨該微結(jié)構(gòu)的表面起伏的波長轉(zhuǎn)換層107。相對于平面的波長轉(zhuǎn)換層，將波長轉(zhuǎn)換層的表面設(shè)置為起伏不平的，以增加波長轉(zhuǎn)換層的單位平面內(nèi)的表面積，使得透射于單位面積內(nèi)的波長轉(zhuǎn)換層的激發(fā)光的能量密度減小，進而提高波長轉(zhuǎn)換層的光轉(zhuǎn)換效率。
[0007]然而，雖然這種結(jié)構(gòu)在理論上具有較高的效率，但是由于反射襯底的表面微結(jié)構(gòu)的加工難于實現(xiàn)，使得實施起來存在難點。本發(fā)明人通過在金屬表面鉆孔來實現(xiàn)上述的微結(jié)構(gòu)陣列，采用的手段一般是利用電火花加工，或者使用腐蝕液對金屬腐蝕。但是采用該方法加工得到的微結(jié)構(gòu)的表面為粗糙的，在該微結(jié)構(gòu)表面上鍍反射膜的效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種具有表面光滑的微結(jié)構(gòu)陣列的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法。
[0009]本發(fā)明實施例提供一種波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，該制作方法包括如下步驟:
[0010]a)在第一表面為〈100〉晶面或者〈110〉晶面的單晶硅片的第一表面上形成掩膜層，該掩膜層的第一預(yù)定位置形成有無掩膜區(qū)陣列，該無掩膜區(qū)陣列包括多個無掩膜區(qū)；或者在該掩膜層的第一預(yù)定位置處形成無掩膜區(qū)，其中該無掩膜區(qū)填充有掩膜區(qū)陣列中的多個有掩膜區(qū)；
[0011]b)將該單晶硅片放置于預(yù)定的濕法腐蝕液中進行腐蝕，以使得經(jīng)腐蝕后的單晶硅片的第一表面上對應(yīng)無掩膜區(qū)陣列或者有掩膜區(qū)陣列的位置形成微結(jié)構(gòu)陣列，該微結(jié)構(gòu)陣列包括多個微結(jié)構(gòu)；
[0012]c)在單晶硅片帶有微結(jié)構(gòu)陣列的表面上均鍍上反射膜,使得該反射膜的表面的起伏與所述微結(jié)構(gòu)陣列的起伏一致；
[0013]d)在所述反射膜上覆蓋波長轉(zhuǎn)換層，使得該波長轉(zhuǎn)換層的表面的起伏與所述微結(jié)構(gòu)陣列的起伏一致。
[0014]本發(fā)明實施例還提供一種波長轉(zhuǎn)換器件，該波長轉(zhuǎn)換器件根據(jù)上述方法制作得到。
[0015]本發(fā)明實施例還提供一種波長轉(zhuǎn)換裝置，包括上述波長轉(zhuǎn)換器件，還包括:
[0016]基底，所述波長轉(zhuǎn)換器件固定于該基底上；
[0017]驅(qū)動裝置，用于對所述基底進行驅(qū)動，以使得所述波長轉(zhuǎn)換器件按預(yù)定方式運動。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括如下有益效果:
[0019]本發(fā)明中，在第一表面為〈100〉晶面或者〈110〉晶面的單晶硅片的第一表面上沉積掩膜層，將該掩膜層的第一預(yù)定位置形成無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)后進行濕法腐蝕，則腐蝕液在掩膜層的無掩膜區(qū)或者無掩膜區(qū)陣列中的各無掩膜區(qū)處從該單晶硅片的第一表面開始對其進行腐蝕；由于在特定的濕法腐蝕液中，腐蝕液對單晶硅片的〈100〉晶面和〈110〉晶面的腐蝕速度遠(yuǎn)大于對〈111〉晶面的腐蝕速度，因此,單晶硅片最終會在其第一表面上形成以〈111〉晶面為側(cè)壁的微結(jié)構(gòu)；在該微結(jié)構(gòu)陣列的表面上依次設(shè)置反射層和波長轉(zhuǎn)換層，并使得該波長轉(zhuǎn)換層的表面的起伏與該微結(jié)構(gòu)陣列的起伏一致或者大約一致；由于通過這種方法在單晶硅片上形成的微結(jié)構(gòu)陣列的表面為晶面，相比【背景技術(shù)】中的微結(jié)構(gòu)陣列的表面要更加光滑，在其上鍍的反射膜的反射率要更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種波長轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明波長轉(zhuǎn)換器件制作方法的一實施例；
[0022]圖3A是本發(fā)明實施例中的單晶硅片上一種掩膜層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3B左側(cè)圖是圖3A所示的單晶硅片經(jīng)腐蝕后形成的一種微結(jié)構(gòu)陣列中一個微結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0024]圖3B右側(cè)圖是圖3B左側(cè)圖所示的微結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0025]圖3C左側(cè)圖是圖3A所示的單晶硅片經(jīng)腐蝕后形成的另一種微結(jié)構(gòu)陣列中一個微結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；[0026]圖3C右側(cè)圖是圖3C左側(cè)圖所示的微結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0027]圖4是本發(fā)明實施例中的單晶硅片的另一種掩膜層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是本發(fā)明實施例中的單晶硅片的另一種掩膜層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6A是本發(fā)明實施例中的單晶硅片的另一種掩膜層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6B是圖6A所示的單晶硅片經(jīng)腐蝕后形成的微結(jié)構(gòu)陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7是本發(fā)明波長轉(zhuǎn)換器件制作中在掩膜層上形成無掩膜區(qū)陣列的方法的一個實施例；
[0032]圖8是本發(fā)明波長轉(zhuǎn)換器件制作中在掩膜層上形成無掩膜區(qū)陣列的方法的又一實施例。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明實施例進行詳細(xì)說明。
[0034]實施例一
[0035]根據(jù)單晶硅片的表面的取向和其單晶晶格取向的關(guān)系，單晶硅片分為〈100〉單晶硅片、〈110〉單晶硅片和〈111〉單晶硅片，分別指的是該硅片表面的平面方向為硅單晶的<100>晶面、〈110〉晶面和〈111〉晶面。單晶硅在堿性溶液中腐蝕時呈現(xiàn)出異向腐蝕的特性，即硅的不同晶面被腐蝕的速率不同。腐蝕液對〈100〉晶面的腐蝕速度最快，〈110〉晶面次之，最后是〈111〉晶面，其中腐蝕液對〈100〉晶面的腐蝕速是對〈111〉晶面腐蝕速度的幾百倍。
[0036]因此，可通過腐蝕液對不同晶面的腐蝕速度之間的巨大差異來實現(xiàn)在單晶硅片的表面上形成微結(jié)構(gòu)陣列。首先在表面為〈100〉晶面或〈110〉晶面的單晶硅片的表面上形成帶有呈第一預(yù)定圖形的無掩膜區(qū)陣列的掩膜層，并放置到腐蝕液中。由于掩膜層在濕法腐蝕單晶硅的過程中保持穩(wěn)定而不被腐蝕，單晶硅在掩膜層的無掩膜區(qū)陣列處開始被腐蝕。由于單晶硅的表面為〈100〉晶面或〈110〉晶面，而腐蝕液對〈111〉晶面的腐蝕速度遠(yuǎn)小于對〈100〉晶面和〈110〉晶面的腐蝕速度，進而使得經(jīng)腐蝕后的單晶硅片的第一表面上形成微結(jié)構(gòu)陣列，其中該微結(jié)構(gòu)陣列中的各微結(jié)構(gòu)的側(cè)壁為〈111〉晶面。具體操作方法如下說明。
[0037]請參閱圖2，圖2是本發(fā)明波長轉(zhuǎn)換器件制作方法的一實施例，包括如下步驟:
[0038]S21:在第一表面為〈100〉晶面或者〈110〉晶面的單晶硅片的第一表面上形成掩膜層，該掩膜層的第一預(yù)定位置形成有無掩膜區(qū)陣列，該無掩膜區(qū)陣列包括多個無掩膜區(qū)；或者在該掩膜層的第一預(yù)定位置處形成無掩膜區(qū)，其中該無掩膜區(qū)填充有掩膜區(qū)陣列中的多個有掩膜區(qū)。
[0039]掩膜層的作用是在濕法腐蝕單晶硅片的過程中保持穩(wěn)定而不被腐蝕，進而阻止單晶硅片被掩膜層所覆蓋的位置被腐蝕液腐蝕。
[0040]由于掩膜層會阻擋腐蝕液對單晶硅片的腐蝕，若要在該單晶硅片的表面上形成微結(jié)構(gòu)陣列，則需在掩膜層上形成無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)，以使得腐蝕液從掩膜層的無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)處開始對單晶硅片進行腐蝕，進而在該單晶硅片的表面上形成微結(jié)構(gòu)陣列，其中各微結(jié)構(gòu)呈凹坑狀或者凸起物狀。若各微結(jié)構(gòu)呈凹坑狀，則該凹坑的開口對應(yīng)掩膜層上的無掩膜區(qū)陣列中的各無掩膜區(qū)，該凹坑為單晶硅片被腐蝕液腐蝕掉的部分。若各微結(jié)構(gòu)呈凸起物狀，則單晶硅片的第一表面上各凸起物的頂面對應(yīng)掩膜層的無掩膜區(qū)所包圍的有掩膜區(qū)陣列中的各有掩膜區(qū)，各凸起物之間的空隙對應(yīng)無掩膜區(qū)，并為單晶硅片被腐蝕掉的部分。因此，第一預(yù)定位置為該單晶硅片的第一表面上需形成的呈凹坑狀的微結(jié)構(gòu)陣列的各凹坑開口的位置，第一預(yù)定圖形為凹坑陣列的開口形狀；或者，第一預(yù)定位置為該單晶硅片的第一表面上需形成的呈凸起物狀的微結(jié)構(gòu)陣列的除凸起物頂面以外的位置，第一預(yù)定圖形為第一表面上除凸起物的頂面以外的位置所呈現(xiàn)的圖形。
[0041]S22:將該單晶硅片放置于預(yù)定的濕法腐蝕液中進行腐蝕，以使得經(jīng)腐蝕后的單晶硅片的第一表面上對應(yīng)無掩膜區(qū)陣列或者有掩膜區(qū)陣列的位置上形成微結(jié)構(gòu)陣列，該微結(jié)構(gòu)陣列包括多個微結(jié)構(gòu)。
[0042]單晶硅并不是在任何腐蝕液中都能夠各向異性腐蝕，目前已知的各向異性腐蝕液都是堿性的，一般分為兩類:一類是有機腐蝕劑，包括EPW(乙二胺，鄰苯二酸和水)、TMAH(氫氧化四甲基胺)等；另一類是無機腐蝕劑，包括堿性溶液，如KOH、NaOH, LiOH, CsOH和NH4OH等。其中較常用的有TMAH腐蝕劑和KOH腐蝕劑。TMAH腐蝕劑效果較好，得到的腐蝕表面光滑，但價格較貴。而KOH腐蝕劑無毒，價格便宜且反應(yīng)裝置較簡單。
[0043]在腐蝕的過程中，可通過控制腐蝕的時間長短來控制各微結(jié)構(gòu)的形狀。具體舉例來說，單晶硅片上的掩膜層形成的無掩膜區(qū)陣列中各無掩膜區(qū)呈正方形。在腐蝕過程中，可讓腐蝕液對各無掩膜區(qū)腐蝕到底，則各微結(jié)構(gòu)呈凹坑狀，且該凹坑呈四棱錐狀，該凹坑的底部為一個點；或者也可以縮短腐蝕的時間提前結(jié)束，則各凹坑呈四棱臺狀，該凹坑的底部為一個平面。
[0044]S23:在單晶硅片帶有微結(jié)構(gòu)陣列的表面上均鍍上反射膜,使得該反射膜的表面的起伏與微結(jié)構(gòu)陣列的起伏一致。
[0045]最常見的反射膜為銀膜,其反射率高達(dá)98%或者以上；還可以鍍鋁膜,其反射率達(dá)至IJ 94%以上；或者也可以鍍金屬和介質(zhì)的混合膜。在鍍膜的時候，如果直接在基底表面上鍍銀膜或者鋁膜可能會存在鍍膜牢固度不高的問題。因此，在鍍銀膜或鋁膜之前先鍍一層鉻膜或者鈦膜以提高鍍膜牢固度?？紤]到銀和鋁在空氣中極易氧化，這會極大地降低反射率；因此，在銀膜或鋁膜表面優(yōu)選再鍍一層透明介質(zhì)的保護膜以隔絕氧氣，例如氧化硅薄膜。
[0046]S24:在反射膜上覆蓋波長轉(zhuǎn)換層，使得該波長轉(zhuǎn)換層的表面的起伏與微結(jié)構(gòu)陣列的起伏一致。
[0047]在本發(fā)明中，通過利用單晶硅片在特定的濕法腐蝕液中的各向異性腐蝕特性，即腐蝕液對單晶硅片的〈100〉晶面和〈110〉晶面的腐蝕速度遠(yuǎn)大于對〈111〉晶面的腐蝕速度，來在單晶硅片的〈100〉晶面或〈110〉晶面上形成微結(jié)構(gòu)陣列。由于通過這種方法在單晶硅片上形成的微結(jié)構(gòu)陣列的表面為晶面，相比【背景技術(shù)】中的微結(jié)構(gòu)陣列的表面要更加光滑，在其上鍍的反射膜的反射率要更高。
[0048]在本實施例中，單晶硅片上的掩膜層的第一預(yù)定位置形成的無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)有多種圖案，以下具體舉例來說明。
[0049]如圖3A所示，圖3A是本發(fā)明實施例中的單晶硅片上一種掩膜層的結(jié)構(gòu)示意圖。單晶硅片的第一表面為〈100〉晶面，該第一表面上的掩膜層301形成多個相互平行的呈長方形的條狀無掩膜區(qū)303，則該條狀無掩膜區(qū)陣列中的各無掩膜區(qū)形狀為第一預(yù)定圖形，該條狀無掩膜區(qū)陣列中各無掩膜區(qū)的位置為第一預(yù)定位置。將該單晶硅片放入腐蝕液中腐蝕后形成的微結(jié)構(gòu)陣列中的每個微結(jié)構(gòu)呈凹坑狀，該凹坑呈V型槽狀。如圖3B所示，圖3B左側(cè)圖是圖3A所示的單晶硅片經(jīng)腐蝕后形成的一種微結(jié)構(gòu)陣列中一個微結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖3B右側(cè)圖是圖3B左側(cè)圖所示的微結(jié)構(gòu)的俯視圖。V型槽302的四個側(cè)面302a、302b、302c和302d均為單晶硅片的〈111〉晶面。當(dāng)然，也可以不將該單晶硅片腐蝕到底而提前結(jié)束，則每個微結(jié)構(gòu)的底部不是V型槽底部的一條直線而是一個平行于掩膜層方向的平面。如圖3C所示，圖3C左側(cè)圖是圖3A所示的單晶硅片經(jīng)腐蝕后形成的另一種微結(jié)構(gòu)陣列中一個微結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖3C右側(cè)圖是圖3C左側(cè)圖所示的微結(jié)構(gòu)的俯視圖。其中該微結(jié)構(gòu)303中的各個側(cè)面303a、303b、303c和303d為單晶硅片的〈111〉晶面，底面303e為單晶硅片的〈100〉晶面。
[0050]如圖4所示，圖4是本發(fā)明實施例中的單晶硅片的另一種掩膜層的結(jié)構(gòu)示意圖。單晶娃片的第一表面為〈100〉晶面,該第一表面上的掩膜層403形成陣列排布的多個呈正方形的無掩膜區(qū)401a，則該無掩膜區(qū)陣列401的形狀為第一預(yù)定圖形，各無掩膜區(qū)401a的位置為第一預(yù)定位置。由于各〈111〉晶面的腐蝕速度一樣，因此，將該單晶硅片放入腐蝕液中腐蝕后形成的微結(jié)構(gòu)陣列中的每個微結(jié)構(gòu)呈凹坑狀，該凹坑呈正四棱錐狀，該正四棱錐的四個側(cè)面為〈111〉晶面；且該正四棱錐的底面即該凹坑的開口為正方形。當(dāng)然，也可以不將該單晶硅片腐蝕到底而提前結(jié)束，則每個凹坑不是呈正四棱錐狀而是正四棱臺狀，其中該正四棱臺較大的一個底面為該凹坑的開口，較小的一個底面為該凹坑的底部。容易理解的是，各正方形開口也可以是長方形開口或者其他形狀的開口。
[0051]如圖5所示，圖5是本發(fā)明實施例中的單晶硅片的另一種掩膜層的結(jié)構(gòu)示意圖。單晶硅片的第一表面為〈100〉晶面，該第一表面上的掩膜層上形成無掩膜區(qū)501，該無掩膜區(qū)501填充于有掩膜區(qū)陣列中的多個有掩膜區(qū)之間，其中該有掩膜區(qū)陣列502包括多個呈四方陣列排布的掩膜點502a，則該無掩膜區(qū)的形狀為第一預(yù)定圖形，其位置為第一預(yù)定位置。相對應(yīng)地，將該單晶硅片放入腐蝕液中腐蝕后形成的微結(jié)構(gòu)陣列中的每個微結(jié)構(gòu)呈凸起物狀，該凸起物狀呈以各掩膜點502a為頂點的四棱錐狀。若掩膜點在水平方向和豎直方向上的間距不同，則在這兩個方向上的腐蝕形成的V槽的深度不同。
[0052]如圖6A所示，圖6A是本發(fā)明實施例中的單晶硅片的另一種掩膜層的結(jié)構(gòu)示意圖。單晶硅片的第一表面為〈110〉晶面，該第一表面上的掩膜層601上形成多個相互平行的呈長方形的條狀無掩膜區(qū)603。則該條狀無掩膜區(qū)陣列的形狀為第一預(yù)定圖形，該條狀無掩膜區(qū)陣列中各無掩膜區(qū)的位置為第一預(yù)定位置。將該單晶硅片放入腐蝕液中腐蝕后形成的微結(jié)構(gòu)陣列中的每個微結(jié)構(gòu)呈凹坑狀，該凹坑呈長方體槽狀。如圖6B所示，圖6B是圖6A所示的單晶硅片經(jīng)腐蝕后形成的微結(jié)構(gòu)陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。凹槽602的兩個側(cè)面均為單晶硅片的〈111〉晶面，底面為單晶硅片的〈110〉晶面。
[0053]在掩膜層的第一預(yù)定位置上形成無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)有多種方法，以下具體舉例說明。
[0054]請參閱圖7，圖7是本發(fā)明波長轉(zhuǎn)換器件制作中在掩膜層上形成無掩膜區(qū)陣列的方法的一個實施例。在本實施例中，通過在掩膜層上涂覆光敏膠，利用光敏膠經(jīng)曝光后的位置或者未被曝光的位置能夠被顯影液洗掉的特性，來使得掩膜層的第一預(yù)定位置不被光敏膠所覆蓋，進而利用腐蝕液腐蝕、干法刻蝕或者其他方法來去除位于第一預(yù)定位置上的掩膜層。[0055]具體包括如下步驟:
[0056]S211:在單晶娃片的第一表面上沉積掩膜層,該掩膜層為金屬化合物。
[0057]常用的用于掩膜層的金屬化合物為硅的氧化物或者硅的氮化物，在實際運用中并不限于這些。在單晶硅片的第一表面上沉積掩膜層有多種方法。具體舉例來說，掩膜層為SiO2薄膜?？刹捎脽嵘L法在單晶硅表面制備SiO2薄膜:將單晶硅片放入KL4514系列高溫擴散爐內(nèi)，在氧氣氣氛中使該單晶硅片的表面在氧化物質(zhì)作用下生長SiO2薄層?；蛘哌€可以采用化學(xué)氣相沉積的方法來在單晶硅表面生成氧化硅薄膜，其中該化學(xué)氣相沉積是指通過反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面。
[0058]S212:將光敏膠涂覆于掩膜層的完整表面上。
[0059]S213:將涂覆有光敏膠的掩膜層上的光敏膠的預(yù)定位置曝光，使得該光敏膠上的曝光位置或者未曝光位置為第一預(yù)定位置并呈第一預(yù)定圖形。
[0060]由于掩膜層被光敏膠所覆蓋，要在掩膜層的第一預(yù)定位置上形成無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)，則需在光敏膠上的第一預(yù)定位置上形成無光敏膠區(qū)陣列或者無光敏膠區(qū)，這樣才能將在第一預(yù)定位置暴露出來的掩膜層去除。而根據(jù)光敏膠的兩種不同特性需對光敏膠上的不同位置進行曝光。
[0061]—種是光敏膠未被曝光的位置能夠被顯影液處理掉。相對應(yīng)地，該未被曝光的位置為第一預(yù)定位置，光敏膠上除第一預(yù)定位置的剩余位置則為第二位置?？筛糁煌腹獾某实谝活A(yù)定圖形的圖案板遮住光敏膠，并使用UV光對光敏膠進行曝光。被圖案板遮擋住的第一預(yù)定位置處的光敏膠未被曝光，其他未被圖案板遮擋住的第二位置處的光敏膠則被曝光。
[0062]另一種是光敏膠被曝光的位置能夠被顯影液處理掉。相對應(yīng)地，該被曝光的位置為第一預(yù)定位置，光敏膠上除第一預(yù)定位置的剩余位置為第二位置，該第二位置呈第二圖形?？筛糁煌腹獾某实诙D形的圖案板遮住光敏膠，并使用UV光對光敏膠進行曝光。則被圖案板遮擋住的第二位置處的光敏膠未被曝光，第一預(yù)定位置處的光敏膠被曝光。
[0063]S214:將曝光的單晶硅片放入顯影液中，使得位于掩膜層上的第一預(yù)定位置上的光敏膠被顯影液處理掉。
[0064]S215:將經(jīng)顯影液處理后的單晶硅片上未被光敏膠覆蓋的掩膜層去除，其中剩余的掩膜層呈第二圖形。
[0065]單晶硅片上的光敏膠經(jīng)顯影液處理后，掩膜層的第一預(yù)定位置上由于沒有光敏膠覆蓋而暴露出來，將暴露出來的掩膜層去除。去除的方法有多種，可以采用腐蝕液(例如緩沖氫氟酸)將該暴露出來的掩膜層去除，那么相應(yīng)地該腐蝕液要具有能夠?qū)⒀谀痈g掉而不能腐蝕單晶硅和光敏膠特性；還可以采用干法刻蝕的方法將該暴露出來的掩膜層刻蝕掉，此為公知技術(shù)，再次不再贅述。這樣，在掩膜層的第一預(yù)定位置上形成了無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)，剩余的掩膜層與未被顯影液處理掉的光敏膠一樣，呈第二圖形。
[0066]形成有無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)的掩膜層上的有掩膜區(qū)還覆蓋著光敏膠，由于光敏膠會吸收光，因此，在步驟S75后優(yōu)選將掩膜層上的光敏膠去除。當(dāng)然，在實際運用中，若掩膜層上的無掩膜區(qū)陣列的各無掩膜區(qū)的面積占掩膜層的表面積的比例較大，則位于有掩膜區(qū)上的剩余的光敏膠較少，對光的吸收較少，也可以不去除該光敏膠。
[0067]在上述在掩膜層第一預(yù)定位置上形成無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)的方法中，先將圖案板上的第一預(yù)定圖形轉(zhuǎn)移到光敏膠上，再轉(zhuǎn)移到掩膜層上，而不是直接采用光敏膠作為掩膜層。這是因為在濕法腐蝕單晶硅的過程中掩膜層要求保持穩(wěn)定不被腐蝕，而一般的光敏膠不能滿足這個要求。但是，也有一些特殊的光敏膠能夠滿足對堿有耐受能力的這個要求，例如Brewer Science公司的一款產(chǎn)品Protek PSB。相應(yīng)地,采用這些特殊的光敏膠時，在掩膜層第一預(yù)定位置上形成無掩膜區(qū)陣列包括如下步驟。如圖8所示，圖8是本發(fā)明波長轉(zhuǎn)換器件制作中在掩膜層上形成無掩膜區(qū)陣列的方法的又一實施例。
[0068]S21a:在單晶硅片的第一表面上涂覆光敏膠作為掩膜層。
[0069]S21b:將該掩膜層的部分位置曝光，使得該掩膜層上的曝光位置或者未曝光位置為第一預(yù)定位置。
[0070]具體說明參考步驟S213，在此不再贅述。
[0071]S21c:將曝光的掩膜層放入顯影液中，使得該掩膜層上的第一預(yù)定位置上的掩膜層被顯影液處理掉，形成無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)。
[0072]現(xiàn)在，單晶硅片上的掩膜層已經(jīng)在第一預(yù)定位置處形成無掩膜區(qū)陣列，使得位于第一預(yù)定位置處的單晶硅片暴露出來，而其余位置的單晶硅片仍被掩膜層所覆蓋著。
[0073]在本實施例中，波長轉(zhuǎn)換層包括波長轉(zhuǎn)換材料，該波長轉(zhuǎn)換材料用于吸收一種波長范圍的光并出射另一種波長范圍的光。最常用的波長轉(zhuǎn)換材料是熒光粉，例如YAG熒光粉，它可以吸收藍(lán)光并受激發(fā)射黃色的受激光。波長轉(zhuǎn)換材料還可能是量子點、熒光染料等具有波長轉(zhuǎn)換能力的材料，并不限于熒光粉。在很多情況下，波長轉(zhuǎn)換材料往往是粉末狀或顆粒狀的，難以直接形成波長轉(zhuǎn)換材料層。這就需要使用一種粘結(jié)劑把各個波長轉(zhuǎn)換材料顆粒固定在一起，并形成特定的形狀，在本實施例中為片層狀。
[0074]現(xiàn)有技術(shù)中常用的涂覆波長轉(zhuǎn)換層的方法為將混合有粘結(jié)劑的熒光漿料均勻刷制到一個襯底表面形成熒光漿料涂層。在這種方法中，形成的熒光漿料涂層的表面為平面的，即使刷制到微結(jié)構(gòu)陣列表面，由于微結(jié)構(gòu)的尺寸很小，刷制到微結(jié)構(gòu)表面的熒光漿料涂層的表面仍是平面，而不能表面跟微結(jié)構(gòu)陣列的起伏一致。
[0075]在具有微結(jié)構(gòu)陣列的第一表面上形成具有一樣起伏的波長轉(zhuǎn)換層有多種方法。以下具體舉例說明。
[0076]一種是沉降法。先將波長轉(zhuǎn)換材料顆粒(為方便說明，以下均采用熒光粉顆粒來舉例)和無機粘結(jié)劑顆粒(如娃酸鈉或者娃酸鉀)均勻地分散或溶解于分散液中。該分散液用于給波長轉(zhuǎn)換材料顆粒和無機粘結(jié)劑顆粒提供一個懸浮并且能夠緩慢沉降的介質(zhì)，常用的分散液有水或者酒精。然后將該分散液傾倒在底面承放有單晶娃襯底的容器內(nèi)，這時熒光粉顆粒和無機粘結(jié)劑顆粒緩慢沉降于單晶硅的微結(jié)構(gòu)陣列的表面上，并覆蓋該表面形成均勻的一層。沉降完成后取出該波長轉(zhuǎn)換器件并將其烘干，這樣，在單晶硅上的微結(jié)構(gòu)陣列的表面上形成突光粉層。
[0077]在該方法中，由于熒光粉層使用無機粘結(jié)劑來將熒光粉顆粒進行粘結(jié)固定，熒光粉層的內(nèi)部會存在很多氣孔，這會導(dǎo)致對入射的激發(fā)光的反射率較高從而降低對激發(fā)光吸收的效率，同時還可能導(dǎo)致光線在熒光粉層內(nèi)部散射嚴(yán)重進而降低受激光出射的效率。為解決這個問題，可以再噴灑液態(tài)的膠水，使膠水滲入到熒光粉層的內(nèi)部并固化，以填補熒光粉層內(nèi)部的空洞，降低光線被散射的可能性。
[0078]一種是電泳法。由于摻雜的單晶硅片可以導(dǎo)電，所以可以將單晶硅片作為一個電極，在分散有熒光粉顆粒的電泳液中施加電場，使得在溶液中帶有表面電荷熒光粉顆?！坝沃罥J”單晶硅表面并吸附。相對于依靠重力的沉降法，這種方法形成的熒光粉層更致密，均勻性更好。
[0079]還有一種是噴涂法。先將熒光粉顆粒和液態(tài)的膠水或者固態(tài)的有機物顆粒(如硅膠或者環(huán)氧樹脂)混合在一起，利用噴嘴均勻噴灑于單晶硅片表面形成均勻的熒光粉層，然后加熱使膠水固化形成熒光粉層。噴灑時也可以加靜電噴灑，即將熒光粉顆粒和無機物顆?；蛞旱螏ъo電，同時待噴灑的單晶硅接地。噴灑出來后，帶靜電的熒光粉顆粒和無機物顆粒會吸附在單晶硅上，這樣形成的熒光粉層更致密，均勻性更好。
[0080]本發(fā)明實施例還提供一種波長轉(zhuǎn)換裝置，包括采用以上實施例所描述的方法制成的波長轉(zhuǎn)換器件。優(yōu)選地，該波長轉(zhuǎn)換裝置還包括驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動波長轉(zhuǎn)換器件運動，使得入射的激發(fā)光在波長轉(zhuǎn)換裝置上形成的光斑按預(yù)定路徑作用于該波長轉(zhuǎn)換裝置。這樣，可以使波長轉(zhuǎn)換器件上的不同位置周期性的位于激發(fā)光的傳播路徑上被激發(fā)，這樣對于每一個位置來說被激發(fā)的時間都只是轉(zhuǎn)動到激發(fā)光的傳播路徑上的一瞬間，其溫度得以大大降低，效率則大幅度的提高。具體舉例來說，驅(qū)動裝置可以是馬達(dá)，用于驅(qū)動波長轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)動，使得激發(fā)光在波長轉(zhuǎn)換裝置上形成的光斑按圓形路徑周期性轉(zhuǎn)動。
[0081 ] 在本實施例中，由于硅比較脆，該波長轉(zhuǎn)換器件優(yōu)選放置在一個金屬或者玻璃等硬度較大的材料制成的基底上。驅(qū)動裝置用于對該基底進行驅(qū)動，以使得波長轉(zhuǎn)換器件按預(yù)定方式運動。
[0082]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0083]以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，其特征在于，該制作方法包括如下步驟: a)在第一表面為〈100〉晶面或者〈110〉晶面的單晶硅片的第一表面上形成掩膜層，該掩膜層的第一預(yù)定位置形成有無掩膜區(qū)陣列，該無掩膜區(qū)陣列包括多個無掩膜區(qū)；或者在該掩膜層的第一預(yù)定位置處形成無掩膜區(qū)，其中該無掩膜區(qū)填充有掩膜區(qū)陣列中的多個有掩膜區(qū)； b)將該單晶硅片放置于預(yù)定的濕法腐蝕液中進行腐蝕，以使得經(jīng)腐蝕后的單晶硅片的第一表面上對應(yīng)無掩膜區(qū)陣列或者有掩膜區(qū)陣列的位置形成微結(jié)構(gòu)陣列，該微結(jié)構(gòu)陣列包括多個微結(jié)構(gòu)； c)在單晶硅片帶有微結(jié)構(gòu)陣列的表面上均鍍上反射膜，使得該反射膜的表面的起伏與所述微結(jié)構(gòu)陣列的起伏一致； d)在所述反射膜上覆蓋波長轉(zhuǎn)換層，使得該波長轉(zhuǎn)換層的表面的起伏與所述微結(jié)構(gòu)陣列的起伏一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，其特征在于，所述步驟a)包括: O在所述單晶娃片的第一表面上沉積掩膜層，該掩膜層為金屬化合物； 2)將光敏膠涂覆于所述掩膜層的完整表面上； 3)將涂覆有光敏膠的掩膜層上的光敏膠的部分位置曝光，使得該光敏膠上的曝光位置或者未曝光位置為第一預(yù)定位置； 4)將曝光的單晶硅片放入顯影液中，使得位于所述掩膜層上的第一預(yù)定位置上的光敏膠被顯影液處理掉； 5)將經(jīng)顯影液處理后的單晶硅片上未被光敏膠覆蓋的掩膜層去除，形成無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，其特征在于，所述掩膜層為一種光敏膠，該光敏膠對堿有耐受能力； 所述步驟a包括: I)在所述單晶硅片的第一表面上涂覆光敏膠作為掩膜層； II)將所述光敏膠的部分位置曝光，使得該光敏膠上的曝光位置或者未曝光位置為第一預(yù)定位置； III)將曝光的光敏膠放入顯影液中，使得位于該光敏膠上的第一預(yù)定位置上的掩膜層被顯影液處理掉，形成無掩膜區(qū)陣列或者無掩膜區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，其特征在于，在所述步驟b)之后、步驟c)之前還包括:將剩余的光敏膠去除。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，其特征在于，第一表面上的掩膜層的第一預(yù)定位置形成有無掩膜區(qū)陣列，該無掩膜區(qū)陣列呈方形開口陣列狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)陣列中各微結(jié)構(gòu)的底部不存在與第一表面一樣的晶面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，其特征在于，所述步驟d)包括: dl)將波長轉(zhuǎn)換材料顆粒和無機粘結(jié)劑顆粒分散或溶解于分散液中； d2)將該分散液傾倒于底面盛放有所述單晶硅片的容器內(nèi)，使波長轉(zhuǎn)換材料顆粒沉降于該單晶硅片的反射膜上，覆蓋該反射膜的表面并形成波長轉(zhuǎn)換層；d3)沉降完成后取出該波長轉(zhuǎn)換器件并烘干。
8.根據(jù)權(quán)利要求13所述的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，其特征在于，所述步驟d2)之后還包括: 對所述波長轉(zhuǎn)換層噴灑液態(tài)膠水，使其滲入該波長轉(zhuǎn)換層內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，其特征在于，所述步驟d)包括: dl)將所述單晶硅片放置于分散有波長轉(zhuǎn)換材料顆粒的電泳液中； d2)對所述電泳液施加電場，使得該溶液中帶有表面電荷的波長轉(zhuǎn)換材料顆粒吸附到該單晶硅片的反射膜的表面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換器件的制作方法，其特征在于，所述步驟d)包括: dl)將波長轉(zhuǎn)換材料顆粒與液態(tài)的膠水或者固態(tài)的有機物顆粒混合在一起形成混合物； d2)將該混合物噴灑于所述單晶硅片的反射膜的表面以形成波長轉(zhuǎn)換層； d3)對所述波長轉(zhuǎn)換層加熱以固化該波長轉(zhuǎn)換層。
11.一種波長轉(zhuǎn)換器件，其特征在于，該波長轉(zhuǎn)換器件根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述方法制作得到。
12.—種波長轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求11所述的波長轉(zhuǎn)換器件，還包括: 基底，所述波長轉(zhuǎn)換器件固定于該基底上； 驅(qū)動裝置，用于對所述基`底進行驅(qū)動，以使得所述波長轉(zhuǎn)換器件按預(yù)定方式運動。
【文檔編號】G03B21/14GK103792767SQ201210428516
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】楊毅 申請人:深圳市繹立銳光科技開發(fā)有限公司