CN103792767A - 波长转换器件、其制造方法以及相关波长转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种波长转换器件、其制造方法以及相关波长转换装置。该波长转换器件的制作方法包括将第一表面为<100>晶面或者<110>晶面的单晶硅片的第一表面上形成带有无掩膜区的掩膜层，并放置到预定腐蚀液中进行腐蚀，以在该第一表面上形成微结构阵列，然后在微结构阵列的表面上依次形成反射层和波长转换层。本发明能提供一种具有表面光滑的微结构阵列的波长转换器件的制作方法。

Description

波长转换器件、其制造方法以及相关波长转换装置

技术领域

本发明涉及照明和显示用的光源技术领域，特别是涉及一种波长转换器件、其制造方法以及相关波长转换装置。 

背景技术

现有技术中的照明系统或者投影系统的光源系统中，常采用激发光对波长转换材料进行激发以产生受激光。由于激发光功率往往会过高而导致波长转换层的温度上升，从而造成波长转换材料的光转换效率下降，缩短波长转换装置的使用寿命。 

针对这个问题，现有技术中常采用的一种方法是，在波长转换材料层的表面形成由多个凸起微结构组成的凸起微结构阵列，该凸起微结构一般呈金字塔结构或者∧字形的条形等，以增大波长转换材料层的表面积。在激发光不改变的前提下，波长转换材料层的表面积增大，能使得位于单位面积内的波长转换材料的光斑的光功率密度下降，进而提高波长转换材料的光转换效率。 

而在波长转换材料层的表面上形成凸起状的微结构阵列的原因在于其制作工艺容易。在该包括凸起微结构阵列的波长转换材料层的制作方法中，先加工微结构模具，然后利用该模具注塑成型。其中该模具只能制作呈凹坑状的微结构阵列，例如采用钻孔或者切削的方法来在该模具上形成凹坑阵列，而注塑成型的微结构阵列与模具呈反结构，因此波长转换材料层上的微结构阵列呈凸起状。 

如图1A所示，图1A是现有技术中的波长转换材料层的结构示意图。在这个方案中，激发光L1入射于波长转换材料层101包括有凸起微结构阵列的一面上的其中至少一个凸起微结构上，对该凸起微结构上的波长转换材料进行激发。波长转换材料吸收激发光并出射受激光。由于波长转换材料是全角发光的，部分受激光L2直接出射，部分受激光L3会入射到其他凸起单元上再被这些凸起单元反射出射，还有部分受激光L4依次被多个凸起单元反射后再出射，这造成出射光斑的严重扩散。 

针对这个问题，本发明人提出了一种新的波长转换装置。如图1B所示，图1B是本发明的一种波长转换装置的结构示意图。在波长转换装置101中，在衬底103表面103a上形成起伏的微结构阵列105，该微结构阵列105的表面上镀有反射膜（图未示），并在该反射膜上涂覆有随该微结构的表面起伏的波长转换层107。相对于平面的波长转换层，将波长转换层的表面设置为起伏不平的，以增加波长转换层的单位平面内的表面积，使得透射于单位面积内的波长转换层的激发光的能量密度减小，进而提高波长转换层的光转换效率。 

然而，虽然这种结构在理论上具有较高的效率，但是由于反射衬底的表面微结构的加工难于实现，使得实施起来存在难点。本发明人通过在金属表面钻孔来实现上述的微结构阵列，采用的手段一般是利用电火花加工，或者使用腐蚀液对金属腐蚀。但是采用该方法加工得到的微结构的表面为粗糙的，在该微结构表面上镀反射膜的效果不佳。 

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种具有表面光滑的微结构阵列的波长转换器件的制作方法。 

本发明实施例提供一种波长转换器件的制作方法，该制作方法包括如下步骤： 

a)在第一表面为<100>晶面或者<110>晶面的单晶硅片的第一表面上形成掩膜层，该掩膜层的第一预定位置形成有无掩膜区阵列，该无掩膜区阵列包括多个无掩膜区；或者在该掩膜层的第一预定位置处形成无掩膜区，其中该无掩膜区填充有掩膜区阵列中的多个有掩膜区； 

b)将该单晶硅片放置于预定的湿法腐蚀液中进行腐蚀，以使得经腐蚀后的单晶硅片的第一表面上对应无掩膜区阵列或者有掩膜区阵列的位置形成微结构阵列，该微结构阵列包括多个微结构； 

c)在单晶硅片带有微结构阵列的表面上均镀上反射膜，使得该反射膜的表面的起伏与所述微结构阵列的起伏一致； 

d)在所述反射膜上覆盖波长转换层，使得该波长转换层的表面的起伏与所述微结构阵列的起伏一致。 

本发明实施例还提供一种波长转换器件，该波长转换器件根据上述方法制作得到。 

本发明实施例还提供一种波长转换装置，包括上述波长转换器件，还包括： 

基底，所述波长转换器件固定于该基底上； 

驱动装置，用于对所述基底进行驱动，以使得所述波长转换器件按预定方式运动。 

与现有技术相比，本发明包括如下有益效果： 

本发明中，在第一表面为<100>晶面或者<110>晶面的单晶硅片的第一表面上沉积掩膜层，将该掩膜层的第一预定位置形成无掩膜区阵列或者无掩膜区后进行湿法腐蚀，则腐蚀液在掩膜层的无掩膜区或者无掩膜区阵列中的各无掩膜区处从该单晶硅片的第一表面开始对其进行腐蚀；由于在特定的湿法腐蚀液中，腐蚀液对单晶硅片的<100>晶面和<110>晶面的腐蚀速度远大于对<111>晶面的腐蚀速度，因此，单晶硅片最终会在其第一表面上形成以<111>晶面为侧壁的微结构；在该微结构阵列的表面上依次设置反射层和波长转换层，并使得该波长转换层的表面的起伏与该微结构阵列的起伏一致或者大约一致；由于通过这种方法在单晶硅片上形成的微结构阵列的表面为晶面，相比背景技术中的微结构阵列的表面要更加光滑，在其上镀的反射膜的反射率要更高。 

附图说明

图1是现有技术中的一种波长转换装置的结构示意图； 

图2是本发明波长转换器件制作方法的一实施例； 

图3A是本发明实施例中的单晶硅片上一种掩膜层的结构示意图； 

图3B左侧图是图3A所示的单晶硅片经腐蚀后形成的一种微结构阵列中一个微结构的侧视图； 

图3B右侧图是图3B左侧图所示的微结构的俯视图； 

图3C左侧图是图3A所示的单晶硅片经腐蚀后形成的另一种微结构阵列中一个微结构的侧视图； 

图3C右侧图是图3C左侧图所示的微结构的俯视图； 

图4是本发明实施例中的单晶硅片的另一种掩膜层的结构示意图； 

图5是本发明实施例中的单晶硅片的另一种掩膜层的结构示意图； 

图6A是本发明实施例中的单晶硅片的另一种掩膜层的结构示意图； 

图6B是图6A所示的单晶硅片经腐蚀后形成的微结构阵列的结构示意图； 

图7是本发明波长转换器件制作中在掩膜层上形成无掩膜区阵列的方法的一个实施例； 

图8是本发明波长转换器件制作中在掩膜层上形成无掩膜区阵列的方法的又一实施例。 

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。 

实施例一 

根据单晶硅片的表面的取向和其单晶晶格取向的关系，单晶硅片分为<100>单晶硅片、<110>单晶硅片和<111>单晶硅片，分别指的是该硅片表面的平面方向为硅单晶的<100>晶面、<110>晶面和<111>晶面。单晶硅在碱性溶液中腐蚀时呈现出异向腐蚀的特性，即硅的不同晶面被腐蚀的速率不同。腐蚀液对<100>晶面的腐蚀速度最快，<110>晶面次之，最后是<111>晶面，其中腐蚀液对<100>晶面的腐蚀速是对<111>晶面腐蚀速度的几百倍。 

因此，可通过腐蚀液对不同晶面的腐蚀速度之间的巨大差异来实现在单晶硅片的表面上形成微结构阵列。首先在表面为<100>晶面或<110>晶面的单晶硅片的表面上形成带有呈第一预定图形的无掩膜区阵列的掩膜层，并放置到腐蚀液中。由于掩膜层在湿法腐蚀单晶硅的过程中保持稳定而不被腐蚀，单晶硅在掩膜层的无掩膜区阵列处开始被腐蚀。由于单晶硅的表面为<100>晶面或<110>晶面，而腐蚀液对<111>晶面的腐蚀速度远小于对<100>晶面和<110>晶面的腐蚀速度，进而使得经腐蚀后的单晶硅片的第一表面上形成微结构阵列，其中该微结构阵列中的各微结构的侧壁为<111>晶面。具体操作方法如下说明。 

请参阅图2，图2是本发明波长转换器件制作方法的一实施例，包括如下步骤： 

S21：在第一表面为<100>晶面或者<110>晶面的单晶硅片的第一表面上形成掩膜层，该掩膜层的第一预定位置形成有无掩膜区阵列，该无掩膜区阵列包括多个无掩膜区；或者在该掩膜层的第一预定位置处形成无掩膜区，其中该无掩膜区填充有掩膜区阵列中的多个有掩膜区。 

掩膜层的作用是在湿法腐蚀单晶硅片的过程中保持稳定而不被腐蚀，进而阻止单晶硅片被掩膜层所覆盖的位置被腐蚀液腐蚀。 

由于掩膜层会阻挡腐蚀液对单晶硅片的腐蚀，若要在该单晶硅片的表面上形成微结构阵列，则需在掩膜层上形成无掩膜区阵列或者无掩膜区，以使得腐蚀液从掩膜层的无掩膜区阵列或者无掩膜区处开始对单晶硅片进行腐蚀，进而在该单晶硅片的表面上形成微结构阵列，其中各微结构呈凹坑状或者凸起物状。若各微结构呈凹坑状，则该凹坑的开口对应掩膜层上的无掩膜区阵列中的各无掩膜区，该凹坑为单晶硅片被腐蚀液腐蚀掉的部分。若各微结构呈凸起物状，则单晶硅片的第一表面上各凸起物的顶面对应掩膜层的无掩膜区所包围的有掩膜区阵列中的各有掩膜区，各凸起物之间的空隙对应无掩膜区，并为单晶硅片被腐蚀掉的部分。因此，第一预定位置为该单晶硅片的第一表面上需形成的呈凹坑状的微结构阵列的各凹坑开口的位置，第一预定图形为凹坑阵列的开口形状；或者，第一预定位置为该单晶硅片的第一表面上需形成的呈凸起物状的微结构阵列的除凸起物顶面以外的位置，第一预定图形为第一表面上除凸起物的顶面以外的位置所呈现的图形。 

S22：将该单晶硅片放置于预定的湿法腐蚀液中进行腐蚀，以使得经腐蚀后的单晶硅片的第一表面上对应无掩膜区阵列或者有掩膜区阵列的位置上形成微结构阵列，该微结构阵列包括多个微结构。 

单晶硅并不是在任何腐蚀液中都能够各向异性腐蚀，目前已知的各向异性腐蚀液都是碱性的，一般分为两类：一类是有机腐蚀剂，包括EPW（乙二胺，邻苯二酸和水）、TMAH（氢氧化四甲基胺）等；另一类是无机腐蚀剂，包括碱性溶液，如KOH、NaOH、LiOH、CsOH和NH₄OH等。其中较常用的有TMAH腐蚀剂和KOH腐蚀剂。TMAH腐蚀剂效果 较好，得到的腐蚀表面光滑，但价格较贵。而KOH腐蚀剂无毒，价格便宜且反应装置较简单。 

在腐蚀的过程中，可通过控制腐蚀的时间长短来控制各微结构的形状。具体举例来说，单晶硅片上的掩膜层形成的无掩膜区阵列中各无掩膜区呈正方形。在腐蚀过程中，可让腐蚀液对各无掩膜区腐蚀到底，则各微结构呈凹坑状，且该凹坑呈四棱锥状，该凹坑的底部为一个点；或者也可以缩短腐蚀的时间提前结束，则各凹坑呈四棱台状，该凹坑的底部为一个平面。 

S23：在单晶硅片带有微结构阵列的表面上均镀上反射膜，使得该反射膜的表面的起伏与微结构阵列的起伏一致。 

最常见的反射膜为银膜，其反射率高达98%或者以上；还可以镀铝膜，其反射率达到94%以上；或者也可以镀金属和介质的混合膜。在镀膜的时候，如果直接在基底表面上镀银膜或者铝膜可能会存在镀膜牢固度不高的问题。因此，在镀银膜或铝膜之前先镀一层铬膜或者钛膜以提高镀膜牢固度。考虑到银和铝在空气中极易氧化，这会极大地降低反射率；因此，在银膜或铝膜表面优选再镀一层透明介质的保护膜以隔绝氧气，例如氧化硅薄膜。 

S24：在反射膜上覆盖波长转换层，使得该波长转换层的表面的起伏与微结构阵列的起伏一致。 

在本发明中，通过利用单晶硅片在特定的湿法腐蚀液中的各向异性腐蚀特性，即腐蚀液对单晶硅片的<100>晶面和<110>晶面的腐蚀速度远大于对<111>晶面的腐蚀速度，来在单晶硅片的<100>晶面或<110>晶面上形成微结构阵列。由于通过这种方法在单晶硅片上形成的微结构阵列的表面为晶面，相比背景技术中的微结构阵列的表面要更加光滑，在其上镀的反射膜的反射率要更高。 

在本实施例中，单晶硅片上的掩膜层的第一预定位置形成的无掩膜区阵列或者无掩膜区有多种图案，以下具体举例来说明。 

如图3A所示，图3A是本发明实施例中的单晶硅片上一种掩膜层的结构示意图。单晶硅片的第一表面为<100>晶面，该第一表面上的掩膜层301形成多个相互平行的呈长方形的条状无掩膜区303，则该条状 无掩膜区阵列中的各无掩膜区形状为第一预定图形，该条状无掩膜区阵列中各无掩膜区的位置为第一预定位置。将该单晶硅片放入腐蚀液中腐蚀后形成的微结构阵列中的每个微结构呈凹坑状，该凹坑呈V型槽状。如图3B所示，图3B左侧图是图3A所示的单晶硅片经腐蚀后形成的一种微结构阵列中一个微结构的侧视图；图3B右侧图是图3B左侧图所示的微结构的俯视图。V型槽302的四个侧面302a、302b、302c和302d均为单晶硅片的<111>晶面。当然，也可以不将该单晶硅片腐蚀到底而提前结束，则每个微结构的底部不是V型槽底部的一条直线而是一个平行于掩膜层方向的平面。如图3C所示，图3C左侧图是图3A所示的单晶硅片经腐蚀后形成的另一种微结构阵列中一个微结构的侧视图；图3C右侧图是图3C左侧图所示的微结构的俯视图。其中该微结构303中的各个侧面303a、303b、303c和303d为单晶硅片的<111>晶面，底面303e为单晶硅片的<100>晶面。 

如图4所示，图4是本发明实施例中的单晶硅片的另一种掩膜层的结构示意图。单晶硅片的第一表面为<100>晶面，该第一表面上的掩膜层403形成阵列排布的多个呈正方形的无掩膜区401a，则该无掩膜区阵列401的形状为第一预定图形，各无掩膜区401a的位置为第一预定位置。由于各<111>晶面的腐蚀速度一样，因此，将该单晶硅片放入腐蚀液中腐蚀后形成的微结构阵列中的每个微结构呈凹坑状，该凹坑呈正四棱锥状，该正四棱锥的四个侧面为<111>晶面；且该正四棱锥的底面即该凹坑的开口为正方形。当然，也可以不将该单晶硅片腐蚀到底而提前结束，则每个凹坑不是呈正四棱锥状而是正四棱台状，其中该正四棱台较大的一个底面为该凹坑的开口，较小的一个底面为该凹坑的底部。容易理解的是，各正方形开口也可以是长方形开口或者其他形状的开口。 

如图5所示，图5是本发明实施例中的单晶硅片的另一种掩膜层的结构示意图。单晶硅片的第一表面为<100>晶面，该第一表面上的掩膜层上形成无掩膜区501，该无掩膜区501填充于有掩膜区阵列中的多个有掩膜区之间，其中该有掩膜区阵列502包括多个呈四方阵列排布的掩膜点502a，则该无掩膜区的形状为第一预定图形，其位置为第一预定位置。相对应地，将该单晶硅片放入腐蚀液中腐蚀后形成的微结构阵列中 的每个微结构呈凸起物状，该凸起物状呈以各掩膜点502a为顶点的四棱锥状。若掩膜点在水平方向和竖直方向上的间距不同，则在这两个方向上的腐蚀形成的V槽的深度不同。 

如图6A所示，图6A是本发明实施例中的单晶硅片的另一种掩膜层的结构示意图。单晶硅片的第一表面为<110>晶面，该第一表面上的掩膜层601上形成多个相互平行的呈长方形的条状无掩膜区603。则该条状无掩膜区阵列的形状为第一预定图形，该条状无掩膜区阵列中各无掩膜区的位置为第一预定位置。将该单晶硅片放入腐蚀液中腐蚀后形成的微结构阵列中的每个微结构呈凹坑状，该凹坑呈长方体槽状。如图6B所示，图6B是图6A所示的单晶硅片经腐蚀后形成的微结构阵列的结构示意图。凹槽602的两个侧面均为单晶硅片的<111>晶面，底面为单晶硅片的<110>晶面。 

在掩膜层的第一预定位置上形成无掩膜区阵列或者无掩膜区有多种方法，以下具体举例说明。 

请参阅图7，图7是本发明波长转换器件制作中在掩膜层上形成无掩膜区阵列的方法的一个实施例。在本实施例中，通过在掩膜层上涂覆光敏胶，利用光敏胶经曝光后的位置或者未被曝光的位置能够被显影液洗掉的特性，来使得掩膜层的第一预定位置不被光敏胶所覆盖，进而利用腐蚀液腐蚀、干法刻蚀或者其他方法来去除位于第一预定位置上的掩膜层。 

具体包括如下步骤： 

S211：在单晶硅片的第一表面上沉积掩膜层，该掩膜层为金属化合物。 

常用的用于掩膜层的金属化合物为硅的氧化物或者硅的氮化物，在实际运用中并不限于这些。在单晶硅片的第一表面上沉积掩膜层有多种方法。具体举例来说，掩膜层为SiO₂薄膜。可采用热生长法在单晶硅表面制备SiO₂薄膜：将单晶硅片放入KL4514系列高温扩散炉内，在氧气气氛中使该单晶硅片的表面在氧化物质作用下生长SiO₂薄层。或者还可以采用化学气相沉积的方法来在单晶硅表面生成氧化硅薄膜，其中该化学气相沉积是指通过反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物 质沉积在加热的固态基体表面。 

S212：将光敏胶涂覆于掩膜层的完整表面上。 

S213：将涂覆有光敏胶的掩膜层上的光敏胶的预定位置曝光，使得该光敏胶上的曝光位置或者未曝光位置为第一预定位置并呈第一预定图形。 

由于掩膜层被光敏胶所覆盖，要在掩膜层的第一预定位置上形成无掩膜区阵列或者无掩膜区，则需在光敏胶上的第一预定位置上形成无光敏胶区阵列或者无光敏胶区，这样才能将在第一预定位置暴露出来的掩膜层去除。而根据光敏胶的两种不同特性需对光敏胶上的不同位置进行曝光。 

一种是光敏胶未被曝光的位置能够被显影液处理掉。相对应地，该未被曝光的位置为第一预定位置，光敏胶上除第一预定位置的剩余位置则为第二位置。可隔着不透光的呈第一预定图形的图案板遮住光敏胶，并使用UV光对光敏胶进行曝光。被图案板遮挡住的第一预定位置处的光敏胶未被曝光，其他未被图案板遮挡住的第二位置处的光敏胶则被曝光。 

另一种是光敏胶被曝光的位置能够被显影液处理掉。相对应地，该被曝光的位置为第一预定位置，光敏胶上除第一预定位置的剩余位置为第二位置，该第二位置呈第二图形。可隔着不透光的呈第二图形的图案板遮住光敏胶，并使用UV光对光敏胶进行曝光。则被图案板遮挡住的第二位置处的光敏胶未被曝光，第一预定位置处的光敏胶被曝光。 

S214：将曝光的单晶硅片放入显影液中，使得位于掩膜层上的第一预定位置上的光敏胶被显影液处理掉。 

S215：将经显影液处理后的单晶硅片上未被光敏胶覆盖的掩膜层去除，其中剩余的掩膜层呈第二图形。 

单晶硅片上的光敏胶经显影液处理后，掩膜层的第一预定位置上由于没有光敏胶覆盖而暴露出来，将暴露出来的掩膜层去除。去除的方法有多种，可以采用腐蚀液（例如缓冲氢氟酸）将该暴露出来的掩膜层去除，那么相应地该腐蚀液要具有能够将掩膜层腐蚀掉而不能腐蚀单晶硅和光敏胶特性；还可以采用干法刻蚀的方法将该暴露出来的掩膜层刻蚀 掉，此为公知技术，再次不再赘述。这样，在掩膜层的第一预定位置上形成了无掩膜区阵列或者无掩膜区，剩余的掩膜层与未被显影液处理掉的光敏胶一样，呈第二图形。 

形成有无掩膜区阵列或者无掩膜区的掩膜层上的有掩膜区还覆盖着光敏胶，由于光敏胶会吸收光，因此，在步骤S75后优选将掩膜层上的光敏胶去除。当然，在实际运用中，若掩膜层上的无掩膜区阵列的各无掩膜区的面积占掩膜层的表面积的比例较大，则位于有掩膜区上的剩余的光敏胶较少，对光的吸收较少，也可以不去除该光敏胶。 

在上述在掩膜层第一预定位置上形成无掩膜区阵列或者无掩膜区的方法中，先将图案板上的第一预定图形转移到光敏胶上，再转移到掩膜层上，而不是直接采用光敏胶作为掩膜层。这是因为在湿法腐蚀单晶硅的过程中掩膜层要求保持稳定不被腐蚀，而一般的光敏胶不能满足这个要求。但是，也有一些特殊的光敏胶能够满足对碱有耐受能力的这个要求，例如Brewer Science公司的一款产品Protek PSB。相应地，采用这些特殊的光敏胶时，在掩膜层第一预定位置上形成无掩膜区阵列包括如下步骤。如图8所示，图8是本发明波长转换器件制作中在掩膜层上形成无掩膜区阵列的方法的又一实施例。 

S21a：在单晶硅片的第一表面上涂覆光敏胶作为掩膜层。 

S21b：将该掩膜层的部分位置曝光，使得该掩膜层上的曝光位置或者未曝光位置为第一预定位置。 

具体说明参考步骤S213，在此不再赘述。 

S21c：将曝光的掩膜层放入显影液中，使得该掩膜层上的第一预定位置上的掩膜层被显影液处理掉，形成无掩膜区阵列或者无掩膜区。 

现在，单晶硅片上的掩膜层已经在第一预定位置处形成无掩膜区阵列，使得位于第一预定位置处的单晶硅片暴露出来，而其余位置的单晶硅片仍被掩膜层所覆盖着。 

在本实施例中，波长转换层包括波长转换材料，该波长转换材料用于吸收一种波长范围的光并出射另一种波长范围的光。最常用的波长转换材料是荧光粉，例如YAG荧光粉，它可以吸收蓝光并受激发射黄色 的受激光。波长转换材料还可能是量子点、荧光染料等具有波长转换能力的材料，并不限于荧光粉。在很多情况下，波长转换材料往往是粉末状或颗粒状的，难以直接形成波长转换材料层。这就需要使用一种粘结剂把各个波长转换材料颗粒固定在一起，并形成特定的形状，在本实施例中为片层状。 

现有技术中常用的涂覆波长转换层的方法为将混合有粘结剂的荧光浆料均匀刷制到一个衬底表面形成荧光浆料涂层。在这种方法中，形成的荧光浆料涂层的表面为平面的，即使刷制到微结构阵列表面，由于微结构的尺寸很小，刷制到微结构表面的荧光浆料涂层的表面仍是平面，而不能表面跟微结构阵列的起伏一致。 

在具有微结构阵列的第一表面上形成具有一样起伏的波长转换层有多种方法。以下具体举例说明。 

一种是沉降法。先将波长转换材料颗粒（为方便说明，以下均采用荧光粉颗粒来举例）和无机粘结剂颗粒（如硅酸钠或者硅酸钾）均匀地分散或溶解于分散液中。该分散液用于给波长转换材料颗粒和无机粘结剂颗粒提供一个悬浮并且能够缓慢沉降的介质，常用的分散液有水或者酒精。然后将该分散液倾倒在底面承放有单晶硅衬底的容器内，这时荧光粉颗粒和无机粘结剂颗粒缓慢沉降于单晶硅的微结构阵列的表面上，并覆盖该表面形成均匀的一层。沉降完成后取出该波长转换器件并将其烘干，这样，在单晶硅上的微结构阵列的表面上形成荧光粉层。 

在该方法中，由于荧光粉层使用无机粘结剂来将荧光粉颗粒进行粘结固定，荧光粉层的内部会存在很多气孔，这会导致对入射的激发光的反射率较高从而降低对激发光吸收的效率，同时还可能导致光线在荧光粉层内部散射严重进而降低受激光出射的效率。为解决这个问题，可以再喷洒液态的胶水，使胶水渗入到荧光粉层的内部并固化，以填补荧光粉层内部的空洞，降低光线被散射的可能性。 

一种是电泳法。由于掺杂的单晶硅片可以导电，所以可以将单晶硅片作为一个电极，在分散有荧光粉颗粒的电泳液中施加电场，使得在溶液中带有表面电荷荧光粉颗粒“游到”单晶硅表面并吸附。相对于依靠重力的沉降法，这种方法形成的荧光粉层更致密，均匀性更好。 

还有一种是喷涂法。先将荧光粉颗粒和液态的胶水或者固态的有机物颗粒（如硅胶或者环氧树脂）混合在一起，利用喷嘴均匀喷洒于单晶硅片表面形成均匀的荧光粉层，然后加热使胶水固化形成荧光粉层。喷洒时也可以加静电喷洒，即将荧光粉颗粒和无机物颗粒或液滴带静电，同时待喷洒的单晶硅接地。喷洒出来后，带静电的荧光粉颗粒和无机物颗粒会吸附在单晶硅上，这样形成的荧光粉层更致密，均匀性更好。 

本发明实施例还提供一种波长转换装置，包括采用以上实施例所描述的方法制成的波长转换器件。优选地，该波长转换装置还包括驱动装置，用于驱动波长转换器件运动，使得入射的激发光在波长转换装置上形成的光斑按预定路径作用于该波长转换装置。这样，可以使波长转换器件上的不同位置周期性的位于激发光的传播路径上被激发，这样对于每一个位置来说被激发的时间都只是转动到激发光的传播路径上的一瞬间，其温度得以大大降低，效率则大幅度的提高。具体举例来说，驱动装置可以是马达，用于驱动波长转换器件转动，使得激发光在波长转换装置上形成的光斑按圆形路径周期性转动。 

在本实施例中，由于硅比较脆，该波长转换器件优选放置在一个金属或者玻璃等硬度较大的材料制成的基底上。驱动装置用于对该基底进行驱动，以使得波长转换器件按预定方式运动。 

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (12)

1.一种波长转换器件的制作方法，其特征在于，该制作方法包括如下步骤：

a)在第一表面为<100>晶面或者<110>晶面的单晶硅片的第一表面上形成掩膜层，该掩膜层的第一预定位置形成有无掩膜区阵列，该无掩膜区阵列包括多个无掩膜区；或者在该掩膜层的第一预定位置处形成无掩膜区，其中该无掩膜区填充有掩膜区阵列中的多个有掩膜区；

b)将该单晶硅片放置于预定的湿法腐蚀液中进行腐蚀，以使得经腐蚀后的单晶硅片的第一表面上对应无掩膜区阵列或者有掩膜区阵列的位置形成微结构阵列，该微结构阵列包括多个微结构；

c)在单晶硅片带有微结构阵列的表面上均镀上反射膜，使得该反射膜的表面的起伏与所述微结构阵列的起伏一致；

d)在所述反射膜上覆盖波长转换层，使得该波长转换层的表面的起伏与所述微结构阵列的起伏一致。

2.根据权利要求1所述的波长转换器件的制作方法，其特征在于，所述步骤a)包括：

1）在所述单晶硅片的第一表面上沉积掩膜层，该掩膜层为金属化合物；

2）将光敏胶涂覆于所述掩膜层的完整表面上；

3）将涂覆有光敏胶的掩膜层上的光敏胶的部分位置曝光，使得该光敏胶上的曝光位置或者未曝光位置为第一预定位置；

4）将曝光的单晶硅片放入显影液中，使得位于所述掩膜层上的第一预定位置上的光敏胶被显影液处理掉；

5）将经显影液处理后的单晶硅片上未被光敏胶覆盖的掩膜层去除，形成无掩膜区阵列或者无掩膜区。

3.根据权利要求1所述的波长转换器件的制作方法，其特征在于，所述掩膜层为一种光敏胶，该光敏胶对碱有耐受能力；

所述步骤a包括：

I）在所述单晶硅片的第一表面上涂覆光敏胶作为掩膜层；

II)将所述光敏胶的部分位置曝光，使得该光敏胶上的曝光位置或者未曝光位置为第一预定位置；

III)将曝光的光敏胶放入显影液中，使得位于该光敏胶上的第一预定位置上的掩膜层被显影液处理掉，形成无掩膜区阵列或者无掩膜区。

4.根据权利要求2或3所述的波长转换器件的制作方法，其特征在于，在所述步骤b)之后、步骤c）之前还包括：将剩余的光敏胶去除。

5.根据权利要求1所述的波长转换器件的制作方法，其特征在于，第一表面上的掩膜层的第一预定位置形成有无掩膜区阵列，该无掩膜区阵列呈方形开口阵列状。

6.根据权利要求1所述的波长转换器件的制作方法，其特征在于，所述微结构阵列中各微结构的底部不存在与第一表面一样的晶面。

7.根据权利要求1所述的波长转换器件的制作方法，其特征在于，所述步骤d)包括：

d1)将波长转换材料颗粒和无机粘结剂颗粒分散或溶解于分散液中；

d2)将该分散液倾倒于底面盛放有所述单晶硅片的容器内，使波长转换材料颗粒沉降于该单晶硅片的反射膜上，覆盖该反射膜的表面并形成波长转换层；

d3)沉降完成后取出该波长转换器件并烘干。

8.根据权利要求13所述的波长转换器件的制作方法，其特征在于，所述步骤d2)之后还包括：

对所述波长转换层喷洒液态胶水，使其渗入该波长转换层内。

9.根据权利要求1所述的波长转换器件的制作方法，其特征在于，所述步骤d)包括：

d1)将所述单晶硅片放置于分散有波长转换材料颗粒的电泳液中；

d2)对所述电泳液施加电场，使得该溶液中带有表面电荷的波长转换材料颗粒吸附到该单晶硅片的反射膜的表面上。

10.根据权利要求1所述的波长转换器件的制作方法，其特征在于，所述步骤d)包括：

d1)将波长转换材料颗粒与液态的胶水或者固态的有机物颗粒混合在一起形成混合物；

d2)将该混合物喷洒于所述单晶硅片的反射膜的表面以形成波长转换层；

d3)对所述波长转换层加热以固化该波长转换层。

11.一种波长转换器件，其特征在于，该波长转换器件根据权利要求1至16中任一项所述方法制作得到。

12.一种波长转换装置，其特征在于，包括权利要求11所述的波长转换器件，还包括：

基底，所述波长转换器件固定于该基底上；

驱动装置，用于对所述基底进行驱动，以使得所述波长转换器件按预定方式运动。

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