CN103579422A - 植物补光发光二极管的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种植物补光发光二极管的制作方法，包括在衬底的表面打通孔；在衬底的正反两面蒸度二氧化硅膜保护膜；将衬底清洗；在衬底的一面依次生长N型掺杂层、多量子阱发光层、P型掺杂层和ITO层；在ITO层上一侧及中间向下刻蚀，形成第一台面和第二台面，该第一、第二台面的中心处有一通孔；制作N型电极；制作P型电极；在ITO层上的通孔的内壁制作绝缘层；在衬底背面及通孔内蒸度铬金引导层；在衬底背面旋转涂覆光刻胶并做出图形，形成两个独立的芯片；用一丝网固定在其中的一个芯片表面，遮挡芯片；涂覆荧光粉；烘烤，完成制备。本发明的芯片上能解决植物光合作用需求的光。比原来植物生长LED光源大大节约成本和能量。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术与设施农业补光领域，特别是一种植物补光发光二极管的制作方法。
背景技术
半导体发光二极管照明是新一代固体冷光源，具有低能耗、寿命长、易控制、安全环保等特点，是理想的节能环保产品，适用各种照明场所。人工补光和照明是LED农业领域最重要的应用方式，根据动植物发育的不同需求，采用不同波长的单色光组合起来作为人工光源，并具有光照强度、照射频率以及不同时间间隔灵活可调的特性，已经在生产中得到一定的推广应用。设施农业作物的光合作用，主要是利用波长为610mm-720nm(波峰为660nm)的红橙光，吸收的光能约占生理辐射的55％左右；其次是波长为400-510nm(波峰为450nm)的蓝紫光，约占8％左右。LED能够发出植物生长所需要的单色光(如波峰为450nm的蓝光、波峰为660nm的红光等)，光谱域宽仅为±20nm，红蓝光LED组合后，能形成与作物光合作用和形态建成基本吻合的光谱吸收峰值，光能利用率可达80％-90％，节能效果显著。LED光源这种独特的性能，为其在设施农业领域的应用提供了有效的发展空间。研究表明，在红蓝光组合及其配比对组培育苗、蔬菜生长影响方面，红蓝光LED组合对组培育苗、作物生长发育能产生积极影响，主要是由于红、蓝光的光谱能量分布与叶绿素、类胡萝卜素吸收光谱峰值区域一致，从而提高了植物的净光合速率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种植物补光发光二极管的方法，其是在发光二极管芯片工艺制作中，对原来发光二极管在封装过程中，芯片的一半或者一定比例面积涂覆激发波段在610nm-720nm波段的荧光粉，使得发光二极管分别在400-510nm和610nm-720nm有两个植物需求的光，这样在一颗芯片上就能解决植物光合作用需求的光。比原来植物生长LED光源大大节约成本和能量。
为达到上述目的，本发明提供一种植物补光发光二极管的制作方法，包括以下步骤：
步骤1：在衬底的表面用激光器打四个通孔；
步骤2：在打有通孔的衬底的正反两面蒸度二氧化硅膜保护膜；
步骤3：将蒸度二氧化硅膜保护膜的衬底放入浓硫酸和浓磷酸混合液中腐蚀，清洗腐蚀掉通孔侧壁激光烧蚀后的残余物；
步骤4：清洗，去掉衬底表面的二氧化硅膜保护膜；
步骤5：在衬底的一面依次生长N型掺杂层、多量子阱发光层、P型掺杂层和ITO层；
步骤6：在ITO层上一侧及中间向下刻蚀，刻蚀深度达到N型掺杂层内，形成第一台面和第二台面，该第一台面的中心处有一通孔，该第二台面的中心处有一通孔；
步骤7：在第一、第二台面的通孔的上面制作N型电极，该N型电极覆盖通孔；在第一、第二台面一侧的ITO层上的通孔上制作P型电极，该P型电极覆盖通孔；
步骤8：在第一、第二台面另一侧的ITO层上的通孔的内壁制作绝缘层；
步骤9：在衬底背面及四个通孔内蒸度铬金引导层，该铬金引导层与N型电极和P型电极接触；
步骤10：在衬底背面旋转涂覆光刻胶并做出图形，腐蚀铬金引导层，使P型电极和N型电极隔离，形成两个独立的芯片；
步骤11：用一丝网固定在其中的一个芯片表面，遮挡芯片；
步骤12：在遮挡有丝网的表面，涂覆610mm-720nm波长的荧光粉；
步骤13：烘烤，烘烤时间为30分钟以上，温度为150度，完成制备。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是本发明的制作流程图；
图2是本发明的结构剖面图；
图3是图2的俯视图。
具体实施方式
请参阅图1、图2和图3所示，本发明提供：一种植物补光发光二极管的制作方法，包括一下步骤：
步骤1：在衬底21的表面用激光器打四个通孔211；其中衬底21的材料为蓝宝石、Si、SiC、GaAs或玻璃。通孔211其他制作方法是湿法腐蚀或者干法刻蚀。通孔直径为20-200μm，形状为圆柱型、倒锥形或者V型。通孔数量为4-20之间任意数字。
步骤2：在打有通孔211的衬底21的正反两面蒸度二氧化硅膜保护膜；其他保护膜材料是氮化硅或者聚酰亚胺，保护膜厚度是1微米至1毫米，保护膜制作方法是蒸镀、溅射或者喷印和旋涂。
步骤3：将蒸度二氧化硅膜保护膜的衬底21放入浓硫酸和浓磷酸混合液中腐蚀，清洗腐蚀掉通孔211侧壁激光烧蚀后的残余物；其中浓硫酸：浓磷酸＝3：1，腐蚀温度为200-330℃，腐蚀时间为210小时。
步骤4：清洗，去掉衬底21表面的二氧化硅膜保护膜；
步骤5：在衬底21的一面依次生长N型掺杂层22、多量子阱发光层23、P型掺杂层24和ITO层25；其中N型掺杂层22的材料为N-GaN，厚度为1-5um。其中多量子阱发光层23的材料为InGaN，厚度为50-500nm。其中P型掺杂层24的材料为P-GaN，厚度为200-500nm。其中ITO层25的材料为95％的InO2或5％SnO2、厚度为10-1000nm。
步骤6：在ITO层25上一侧及中间向下刻蚀，刻蚀深度达到N型掺杂层22内，形成第一台面210和第二台面210’，该第一台面210的中心处有一通孔211，该第二台面210’的中心处有一通孔211；
步骤7：在第一、第二台面210、210’的通孔211的上面制作N型电极28，该N型电极28覆盖通孔211；在第一、第二台面210、210’一侧的ITO层25上的通孔211上制作P型电极27，该P型电极27覆盖通孔211；
步骤8：在第一、第二台面210、210’另一侧的ITO层25上的通孔211的内壁制作绝缘层30：绝缘层30材料为氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅的复合层，绝缘层厚度为1微米至1毫米。
步骤9：在衬底21背面及四个通孔211内蒸度铬金引导层34，该铬金引导层34与N型电极28和P型电极27接触；引导层34制作方法为蒸镀、溅射或者喷印；引导层材料为金、铬、铜、钨等各种导电金属；N型电极28和P型电极27制作方法为蒸镀、溅射或者喷印。
步骤10：在衬底21背面旋转涂覆光刻胶并做出图形，腐蚀铬金引导层34，使P型电极27和N型电极28隔离，形成两个独立的芯片；
步骤11：用一丝网固定在其中的一个芯片表面，遮挡芯片；遮挡面积任意，是原芯片面积的一半或者几倍。
步骤12：在遮挡有丝网的表面，涂覆610mm-720nm波长的荧光粉29；除了涂覆这个波段的荧光粉，还包括280nm-800nm之间任何波段的荧光粉。
步骤13：烘烤，烘烤时间为30分钟以上，温度为150度，烘烤时间为10分钟至200分钟，温度100度至300度；最后切割双芯片或者多芯片完成植物补光发光二极管制备。
虽然已经结合具体实例描述了本发明，然而本领域技术人员按照上面的描述显然可以进行许多替换、修改和变化。据此，本发明意在包含所有其他这种落入所附权利要求的精神范围内的替换、修改和变化。
Claims (9)
1.一种植物补光发光二极管的制作方法，包括以下步骤：
步骤1：在衬底的表面用激光器打四个通孔；
步骤2：在打有通孔的衬底的正反两面蒸度二氧化硅膜保护膜；
步骤3：将蒸度二氧化硅膜保护膜的衬底放入浓硫酸和浓磷酸混合液中腐蚀，清洗腐蚀掉通孔侧壁激光烧蚀后的残余物；
步骤4：清洗，去掉衬底表面的二氧化硅膜保护膜；
步骤5：在衬底的一面依次生长N型掺杂层、多量子阱发光层、P型掺杂层和ITO层；
步骤6：在ITO层上一侧及中间向下刻蚀，刻蚀深度达到N型掺杂层内，形成第一台面和第二台面，该第一台面的中心处有一通孔，该第二台面的中心处有一通孔；
步骤7：在第一、第二台面的通孔的上面制作N型电极，该N型电极覆盖通孔；在第一、第二台面一侧的ITO层上的通孔上制作P型电极，该P型电极覆盖通孔；
步骤8：在第一、第二台面另一侧的ITO层上的通孔的内壁制作绝缘层；
步骤9：在衬底背面及四个通孔内蒸度铬金引导层，该铬金引导层与N型电极和P型电极接触；
步骤10：在衬底背面旋转涂覆光刻胶并做出图形，腐蚀铬金引导层，使P型电极和N型电极隔离，形成两个独立的芯片；
步骤11：用一丝网固定在其中的一个芯片表面，遮挡芯片；
步骤12：在遮挡有丝网的表面，涂覆610mm-720nm波长的荧光粉；
步骤13：烘烤，烘烤时间为30分钟以上，温度为150度，完成制备。
2.根据权利要求1所述的植物补光发光二极管的的制作方法，其中衬底的材料为蓝宝石、Si、SiC、GaAs或玻璃；通孔数量为4-20。
3.根据权利要求1所述的植物补光发光二极管的的制作方法，其中N型掺杂层的材料为N-GaN，厚度为1-5um。
4.根据权利要求1所述的植物补光发光二极管的的制作方法，其中多量子阱发光层的材料为InGaN，厚度为50-500nm。
5.根据权利要求1所述的植物补光发光二极管的的制作方法，其中P型掺杂层的材料为P-GaN，厚度为200-500nm。
6.根据权利要求1所述的植物补光发光二极管的的制作方法，其中ITO层的材料为95％的InO2或5％SnO2、厚度为10-1000nm。
7.根据权利要求1所述的植物补光发光二极管的的制作方法，其中绝缘层的材料为二氧化硅，厚度为0.001-1000μm。
8.根据权利要求1所述的植物补光发光二极管的的制作方法，其中衬底上通孔的直径为20-200μm。
9.根据权利要求1所述的植物补光发光二极管的制作方法，其中浓硫酸：浓磷酸＝3：1，腐蚀温度为200-330℃，腐蚀时间为2-10小时。
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