植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】一種植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的制作方法，包括在襯底的表面打通孔；在襯底的正反兩面蒸度二氧化硅膜保護(hù)膜；將襯底清洗；在襯底的一面依次生長(zhǎng)N型摻雜層、多量子阱發(fā)光層、P型摻雜層和ITO層；在ITO層上一側(cè)及中間向下刻蝕，形成第一臺(tái)面和第二臺(tái)面，該第一、第二臺(tái)面的中心處有一通孔；制作N型電極；制作P型電極；在ITO層上的通孔的內(nèi)壁制作絕緣層；在襯底背面及通孔內(nèi)蒸度鉻金引導(dǎo)層；在襯底背面旋轉(zhuǎn)涂覆光刻膠并做出圖形，形成兩個(gè)獨(dú)立的芯片；用一絲網(wǎng)固定在其中的一個(gè)芯片表面，遮擋芯片；涂覆熒光粉；烘烤，完成制備。本發(fā)明的芯片上能解決植物光合作用需求的光。比原來(lái)植物生長(zhǎng)LED光源大大節(jié)約成本和能量。
【專利說(shuō)明】 植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)與設(shè)施農(nóng)業(yè)補(bǔ)光領(lǐng)域，特別是一種植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體發(fā)光二極管照明是新一代固體冷光源，具有低能耗、壽命長(zhǎng)、易控制、安全環(huán)保等特點(diǎn)，是理想的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，適用各種照明場(chǎng)所。人工補(bǔ)光和照明是LED農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最重要的應(yīng)用方式，根據(jù)動(dòng)植物發(fā)育的不同需求，采用不同波長(zhǎng)的單色光組合起來(lái)作為人工光源，并具有光照強(qiáng)度、照射頻率以及不同時(shí)間間隔靈活可調(diào)的特性，已經(jīng)在生產(chǎn)中得到一定的推廣應(yīng)用。設(shè)施農(nóng)業(yè)作物的光合作用，主要是利用波長(zhǎng)為610mm-720nm(波峰為660nm)的紅橙光，吸收的光能約占生理輻射的55%左右；其次是波長(zhǎng)為400_510nm(波峰為450nm)的藍(lán)紫光，約占8%左右。LED能夠發(fā)出植物生長(zhǎng)所需要的單色光(如波峰為450nm的藍(lán)光、波峰為660nm的紅光等)，光譜域?qū)拑H為±20nm，紅藍(lán)光LED組合后，能形成與作物光合作用和形態(tài)建成基本吻合的光譜吸收峰值，光能利用率可達(dá)80%-90%，節(jié)能效果顯著。LED光源這種獨(dú)特的性能，為其在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有效的發(fā)展空間。研究表明，在紅藍(lán)光組合及其配比對(duì)組培育苗、蔬菜生長(zhǎng)影響方面，紅藍(lán)光LED組合對(duì)組培育苗、作物生長(zhǎng)發(fā)育能產(chǎn)生積極影響，主要是由于紅、藍(lán)光的光譜能量分布與葉綠素、類胡蘿卜素吸收光譜峰值區(qū)域一致，從而提高了植物的凈光合速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于提供一種植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的方法，其是在發(fā)光二極管芯片工藝制作中，對(duì)原來(lái)發(fā)光二極管在封裝過(guò)程中，芯片的一半或者一定比例面積涂覆激發(fā)波段在610nm-720nm波段的熒光粉，使得發(fā)光二極管分別在400_510nm和610nm_720nm有兩個(gè)植物需求的光，這樣在一顆芯片上就能解決植物光合作用需求的光。比原來(lái)植物生長(zhǎng)LED光源大大節(jié)約成本和能量。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的制作方法，包括以下步驟:
[0005]步驟1:在襯底的表面用激光器打四個(gè)通孔；
[0006]步驟2:在打有通孔的襯底的正反兩面蒸度二氧化硅膜保護(hù)膜；
[0007]步驟3:將蒸度二氧化硅膜保護(hù)膜的襯底放入濃硫酸和濃磷酸混合液中腐蝕，清洗腐蝕掉通孔側(cè)壁激光燒蝕后的殘余物；
[0008]步驟4:清洗，去掉襯底表面的二氧化硅膜保護(hù)膜；
[0009]步驟5:在襯底的一面依次生長(zhǎng)N型摻雜層、多量子阱發(fā)光層、P型摻雜層和ITO層；
[0010]步驟6:在ITO層上一側(cè)及中間向下刻蝕，刻蝕深度達(dá)到N型摻雜層內(nèi)，形成第一臺(tái)面和第二臺(tái)面，該第一臺(tái)面的中心處有一通孔，該第二臺(tái)面的中心處有一通孔；[0011]步驟7:在第一、第二臺(tái)面的通孔的上面制作N型電極，該N型電極覆蓋通孔；在第一、第二臺(tái)面一側(cè)的ITO層上的通孔上制作P型電極，該P(yáng)型電極覆蓋通孔；
[0012]步驟8:在第一、第二臺(tái)面另一側(cè)的ITO層上的通孔的內(nèi)壁制作絕緣層；
[0013]步驟9:在襯底背面及四個(gè)通孔內(nèi)蒸度鉻金引導(dǎo)層，該鉻金引導(dǎo)層與N型電極和P型電極接觸；
[0014]步驟10:在襯底背面旋轉(zhuǎn)涂覆光刻膠并做出圖形，腐蝕鉻金引導(dǎo)層，使P型電極和N型電極隔離，形成兩個(gè)獨(dú)立的芯片；
[0015]步驟11:用一絲網(wǎng)固定在其中的一個(gè)芯片表面，遮擋芯片；
[0016]步驟12:在遮擋有絲網(wǎng)的表面，涂覆610mm-720nm波長(zhǎng)的熒光粉；
[0017]步驟13:烘烤，烘烤時(shí)間為30分鐘以上，溫度為150度，完成制備。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說(shuō)明如后，其中:
[0019]圖1是本發(fā)明的制作流程圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0021]圖3是圖2的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]請(qǐng)參閱圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明提供:一種植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的制作方法，包括一下步驟:
[0023]步驟1:在襯底21的表面用激光器打四個(gè)通孔211 ;其中襯底21的材料為藍(lán)寶石、S1、SiC、GaAs或玻璃。通孔211其他制作方法是濕法腐蝕或者干法刻蝕。通孔直徑為20-200 μ m,形狀為圓柱型、倒錐形或者V型。通孔數(shù)量為4-20之間任意數(shù)字。
[0024]步驟2:在打有通孔211的襯底21的正反兩面蒸度二氧化硅膜保護(hù)膜；其他保護(hù)膜材料是氮化硅或者聚酰亞胺，保護(hù)膜厚度是I微米至I毫米，保護(hù)膜制作方法是蒸鍍、濺射或者噴印和旋涂。
[0025]步驟3:將蒸度二氧化硅膜保護(hù)膜的襯底21放入濃硫酸和濃磷酸混合液中腐蝕，清洗腐蝕掉通孔211側(cè)壁激光燒蝕后的殘余物；其中濃硫酸:濃磷酸=3:1，腐蝕溫度為200-330°C，腐蝕時(shí)間為210小時(shí)。
[0026]步驟4:清洗，去掉襯底21表面的二氧化硅膜保護(hù)膜；
[0027]步驟5:在襯底21的一面依次生長(zhǎng)N型摻雜層22、多量子阱發(fā)光層23、P型摻雜層24和ITO層25 ;其中N型摻雜層22的材料為N_GaN，厚度為l_5um。其中多量子阱發(fā)光層23的材料為InGaN，厚度為50_500nm。其中P型摻雜層24的材料為Ρ-GaN，厚度為200_500nm。其中ITO層25的材料為95%的InO2或5% SnO2、厚度為10-1000nm。
[0028]步驟6:在ITO層25上一側(cè)及中間向下刻蝕，刻蝕深度達(dá)到N型摻雜層22內(nèi)，形成第一臺(tái)面210和第二臺(tái)面210’，該第一臺(tái)面210的中心處有一通孔211，該第二臺(tái)面210’的中心處有一通孔211 ;
[0029]步驟7:在第一、第二臺(tái)面210、210’的通孔211的上面制作N型電極28，該N型電極28覆蓋通孔211 ;在第一、第二臺(tái)面210、210’一側(cè)的ITO層25上的通孔211上制作P型電極27，該P(yáng)型電極27覆蓋通孔211 ；
[0030]步驟8:在第一、第二臺(tái)面210、210’另一側(cè)的ITO層25上的通孔211的內(nèi)壁制作絕緣層30:絕緣層30材料為氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅的復(fù)合層，絕緣層厚度為I微米至I毫米。
[0031]步驟9:在襯底21背面及四個(gè)通孔211內(nèi)蒸度鉻金引導(dǎo)層34，該鉻金引導(dǎo)層34與N型電極28和P型電極27接觸；引導(dǎo)層34制作方法為蒸鍍、濺射或者噴?。灰龑?dǎo)層材料為金、鉻、銅、鎢等各種導(dǎo)電金屬；N型電極28和P型電極27制作方法為蒸鍍、濺射或者噴印。
[0032]步驟10:在襯底21背面旋轉(zhuǎn)涂覆光刻膠并做出圖形，腐蝕鉻金引導(dǎo)層34，使P型電極27和N型電極28隔離，形成兩個(gè)獨(dú)立的芯片；
[0033]步驟11:用一絲網(wǎng)固定在其中的一個(gè)芯片表面，遮擋芯片；遮擋面積任意，是原芯片面積的一半或者幾倍。
[0034]步驟12:在遮擋有絲網(wǎng)的表面，涂覆610mm-720nm波長(zhǎng)的熒光粉29 ;除了涂覆這個(gè)波段的熒光粉，還包括280nm-800nm之間任何波段的熒光粉。
[0035]步驟13:烘烤，烘烤時(shí)間為30分鐘以上，溫度為150度，烘烤時(shí)間為10分鐘至200分鐘，溫度100度至300度；最后切割雙芯片或者多芯片完成植物補(bǔ)光發(fā)光二極管制備。
[0036]雖然已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)例描述了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員按照上面的描述顯然可以進(jìn)行許多替換、修改和變化。據(jù)此，本發(fā)明意在包含所有其他這種落入所附權(quán)利要求的精神范圍內(nèi)的替換、修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的制作方法，包括以下步驟: 步驟1:在襯底的表面用激光器打四個(gè)通孔； 步驟2:在打有通孔的襯底的正反兩面蒸度二氧化硅膜保護(hù)膜； 步驟3:將蒸度二氧化硅膜保護(hù)膜的襯底放入濃硫酸和濃磷酸混合液中腐蝕，清洗腐蝕掉通孔側(cè)壁激光燒蝕后的殘余物； 步驟4:清洗，去掉襯底表面的二氧化硅膜保護(hù)膜； 步驟5:在襯底的一面依次生長(zhǎng)N型摻雜層、多量子阱發(fā)光層、P型摻雜層和ITO層；步驟6:在ITO層上一側(cè)及中間向下刻蝕，刻蝕深度達(dá)到N型摻雜層內(nèi)，形成第一臺(tái)面和第二臺(tái)面，該第一臺(tái)面的中心處有一通孔，該第二臺(tái)面的中心處有一通孔； 步驟7:在第一、第二臺(tái)面的通孔的上面制作N型電極，該N型電極覆蓋通孔；在第一、第二臺(tái)面一側(cè)的ITO層上的通孔上制作P型電極，該P(yáng)型電極覆蓋通孔； 步驟8:在第一、第二臺(tái)面另一側(cè)的ITO層上的通孔的內(nèi)壁制作絕緣層； 步驟9:在襯底背面及四個(gè)通孔內(nèi)蒸度鉻金弓I導(dǎo)層，該鉻金弓I導(dǎo)層與N型電極和P型電極接觸； 步驟10:在襯底背面旋轉(zhuǎn)涂覆光刻膠并做出圖形，腐蝕鉻金引導(dǎo)層，使P型電極和N型電極隔離，形成兩個(gè)獨(dú)立的芯片； 步驟11:用一絲網(wǎng)固定在其中的一個(gè)芯片表面，遮擋芯片； 步驟12:在遮擋有絲網(wǎng)的表面，涂覆610mm-720nm波長(zhǎng)的熒光粉； 步驟13:烘烤，烘烤時(shí)間為30分鐘以上，溫度為150度，完成制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的的制作方法，其中襯底的材料為藍(lán)寶石、S1、SiC、GaAs或玻璃；通孔數(shù)量為4-20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的的制作方法，其中N型摻雜層的材料為N-GaN，厚度為l-5um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的的制作方法，其中多量子阱發(fā)光層的材料為InGaN，厚度為50_500nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的的制作方法，其中P型摻雜層的材料為 P-GaN，厚度為 200-500nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的的制作方法，其中ITO層的材料為95%的 InO2 或 5% SnO2、厚度為 IO-1OOOnm0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的的制作方法，其中絕緣層的材料為二氧化硅，厚度為0.001-1000 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的的制作方法，其中襯底上通孔的直徑為 20-200 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物補(bǔ)光發(fā)光二極管的制作方法，其中濃硫酸:濃磷酸=3:I，腐蝕溫度為200-330°C，腐蝕時(shí)間為2-10小時(shí)。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK103579422SQ201310585913
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】謝海忠, 宋昌斌, 姚然, 盧鵬志, 楊華, 李璟, 伊?xí)匝? 王軍喜, 王國(guó)宏, 李晉閩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所