CN112531086B - Dbr结构、led芯片、半导体发光器件及制造方法及显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种DBR结构、LED芯片、半导体发光器件及其制造方法及显示面板，该DBR结构包括多个反射膜组，每一个反射膜组包括依次叠置的具有不同的折射率的第一材料层及第二材料层；多个反射膜组形成为第一膜堆结构及位于所述第一膜堆结构上方的第二膜堆结构，第一膜堆结构和第二膜堆结构均包括多个反射膜组；第二材料层包括氧化物，并且形成第一膜堆结构的第二材料层与形成第二膜堆结构的第二材料层的氧化物的氧含量不同。例如，第二膜堆结构的第二材料层的含氧量小于第一膜堆结构的第二材料层的氧含量。上述DBR结构中的第一膜堆结构实现对芯片内部的反射最大化，第二膜堆结构增加对布儒斯特角以及附近的光的吸收，从而降低芯片的正面透光率。

Description

DBR结构、LED芯片、半导体发光器件及制造方法及显示面板

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体地，涉及一种DBR结构、LED芯片、半导体发光器件及其制造方法及显示面板。

背景技术

LED芯片作为光源在照明领域得到了快速的发展。近年来，Mini LED作为LED背光技术的改良版本，由于其可大幅提升液晶显示面板的画面效果，得以迅速被推广开来。

为了提升Mini LED的出光效果，通过采用Mini LED芯片倒装方案。另外，由于芯片出光角度的大小将直接决定芯片的多项光学性能表现，Mini LED芯片的出光角度的控制也是其技术路线上的一个重点及难点。目前常规的方法是在LED芯片出光面的衬底一侧镀分布式布拉格反射结构(distributed Bragg reflection，DBR)。这种方案仅仅考虑了芯片端的光反射，未考虑封装后应用中芯片的光反射问题，通常会导致在芯片封装后的应用端，芯片的正面仍有较大的漏光，形成热点，进而影响终端产品的光学性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种DBR结构、LED芯片、半导体发光器件及其制造方法及显示面板。本发明的DBR结构包括多个反射膜组，每一个所述第一反射膜组包括依次叠置的第一材料层及所述第二材料层，所述第一材料层及所述第二材料层具有不同的折射率；所述多个反射膜组形成为第一膜堆结构和第二膜堆结构，通过控制形成第一膜堆结构和第二膜堆结构的第二材料层的氧化物的氧含量不同，使得第一膜堆结构实现对芯片内部的反射最大化，第二膜堆结构增加对布儒斯特角以及附近的光的吸收，从而降低芯片的正面透光率。并且该DBR结构与半导体发光器件的封装胶体在折射率上存在差异，能够提升反射效果，减少封装后的正面漏光。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种分布式布拉格反射结构，包括：反射膜组，每一个所述反射膜组包括依次叠置的第一材料层及第二材料层，所述第一材料层及所述第二材料层具有不同的折射率；

其中，所述反射膜组形成为第一膜堆结构及位于所述第一膜堆结构上方的第二膜堆结构，所述第一膜堆结构和所述第二膜堆结构均包括多个所述反射膜组；所述第二材料层包括氧化物，并且形成所述第一膜堆结构的第二材料层与形成所述第二膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量不同。

可选地，所述第一材料层的厚度为70～150nm。

可选地，所述第二材料层的厚度为35～70nm。

可选地，所述第一膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

可选地，所述第二膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

可选地，第一膜堆结构中的第二材料层的含氧量大于第二膜堆结构中的第二材料层的含氧量。

可选地，第一膜堆结构中的第二材料层为TiO₂层，第二膜堆结构中的第二材料层为TiO_n层，其中，1.7≤n≤1.95。

可选地，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率。

可选地，还包括位于所述多个反射膜组下方的第二材料层。

根据本发明的第二方面，提供了一种LED芯片，包括：

衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；

形成在所述第一表面上的发光外延层；以及

形成在所述衬底的第二表面上的DBR结构，所述DBR结构包括反射膜组，每一个所述反射膜组包括依次叠置的第一材料层及第二材料层，所述第一材料层及所述第二材料层具有不同的折射率；其中，所述反射膜组形成为第一膜堆结构及位于所述第一膜堆结构上方的第二膜堆结构，所述第一膜堆结构和所述第二膜堆结构均包括至少一个所述反射膜组；所述第二材料层包括氧化物，并且形成所述第一膜堆结构的第二材料层与形成所述第二膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量不同。

可选地，所述第一材料层的厚度为70～150nm。

可选地，所述第二材料层的厚度为35～70nm。

可选地，所述第一膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

可选地，所述第二膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

可选地，第一膜堆结构中的第二材料层的含氧量大于第二膜堆结构中的第二材料层的含氧量。

可选地，第一膜堆结构中的第二材料层为TiO₂层，第二膜堆结构中的第二材料层为TiO_n层，其中，1.7≤n≤1.95。

可选地，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率。

可选地，还包括位于所述多个反射膜组下方的第二材料层。

根据本发明第三方面，提供一种半导体发光器件，其包括：

封装支架，所述封装支架包括固晶区；

LED芯片，所述LED芯片包括：衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；形成在所述第一表面上的发光外延层；形成在所述发光外延层上方的电极结构；以及形成在所述衬底的第二表面上的DBR结构，所述LED芯片通过所述电极倒装在所述固晶区；以及

封装层，所述封装胶体覆盖所述DBR结构及所述LED芯片并填充所述封装凹槽；

其中，所述DBR结构包括反射膜组，每一个所述第一反射膜组包括依次叠置的第一材料层及第二材料层，所述第一材料层及所述第二材料层具有不同的折射率；所述反射膜组形成为第一膜堆结构及位于所述第一膜堆结构上方的第二膜堆结构，所述第一膜堆结构和所述第二膜堆结构均包括多个所述反射膜组；所述第二材料层包括氧化物，并且形成所述第一膜堆结构的第二材料层与形成所述第二膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量不同。

可选地，所述第一材料层的厚度为70～150nm。

可选地，所述第二材料层的厚度为35～70nm。

可选地，所述第一膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

可选地，所述第二膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

可选地，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率。

可选地，所述DBR结构还包括位于所述反射膜组和所述衬底之间的第二材料层。

可选地，第一膜堆结构中的第二材料层的含氧量大于第二膜堆结构中的第二材料层的含氧量。

可选地，第一膜堆结构中的第二材料层为TiO₂层，第二膜堆结构中的第二材料层为TiO_n层，其中，1.7≤n≤1.95。

根据本发明的第四方面，提供了一种显示面板，所述显示面板包括若干半导体发光器件以及与所述半导体发光器件连接的控制单元，所述半导体发光器件为本发明所述的半导体发光器件。

根据本发明的第五方面，提供了一种半导体发光器件的制备方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

提供衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；

在所述衬底的第一表面形成发光外延层；

在所述发光外延层上方形成电极结构；

在所述衬底的第二表面依次叠置具有不同折射率的第一材料层及二材料层以形成DBR结构，相邻的第一材料层和第二材料层形成一个反射膜组；其中，沿所述反射膜组的堆叠方向，所述DBR结构分为第一膜堆结构和第二膜堆结构，所述第一膜堆结构和所述第二膜堆结构均包括多个所述反射膜组；所述第二材料层包括氧化物，并且形成所述第一膜堆结构的第二材料层与形成所述第二膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量不同。

可选地，所述DBR结构中，所述第一材料层的厚度为70～150nm，所述第二材料层的厚度为35～70nm。

可选地，所述第一膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15，所述第二膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

可选地，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率。

可选地，在所述衬底的第二表面形成所述DBR结构之前，还包括：在所述衬底的第二表面形成第二材料层。

可选地，所述制备方法还包括：

对所述发光外延层、DBR结构以及衬底进行切割，获得单个的芯片；

提供封装支架，所述封装支架包括固晶区；

通过所述电极结构将所述芯片倒装在所述固晶区；

形成封装层以覆盖所述芯片，所述层的折射率与所述DBR结构的折射率不同。

可选地，第一膜堆结构中的第二材料层的含氧量大于第二膜堆结构中的第二材料层的含氧量。

可选地，第一膜堆结构中的第二材料层为TiO₂层，第二膜堆结构中的第二材料层为TiO_n层，其中，1.7≤n≤1.95。

如上所述，本发明提供的DBR结构、LED芯片、半导体发光器件及其制造方法及显示面板，至少具备如下有益技术效果：

本发明的DBR结构包括多个反射膜组，每一个所述第一反射膜组包括依次叠置的第一材料层及所述第二材料层，所述第一材料层及所述第二材料层具有不同的折射率；所述多个反射膜组形成为第一膜堆结构及位于所述第一膜堆结构上方的第二膜堆结构，形成所述第一膜堆结构的第二材料层与形成所述第二膜堆结构的第二材料层中的所述氧化物的氧含量不同，例如，本发明一实施例中，第二膜堆结构中的第二材料层的氧含量低于第一膜堆结构中第二材料层的氧含量。上述DBR结构中的第一膜堆结构实现对芯片内部的反射最大化，第二膜堆结构增加对布儒斯特角以及附近的光的吸收，从而降低芯片的正面透光率。

另外，本发明的DBR结构还可以包括形成在多个反射膜组下方的第二材料层。此时的DBR结构的起始层和终止层均为上述第二材料层，该第二材料层可以是氧化钛。起始层的第二材料层可以防止半导体器件制备时切割过程中发生芯片崩边崩角问题；终止层的第二材料层与封装胶体在折射率上存在差异，可以进一步降低光的透射率，提高器件的光学性能。

本发明的LED芯片上形成上述DBR结构，能够实现正面出光率显著降低，提高侧面出光效率，增大LED芯片的出光角。本发明的LED芯片的出光角可高达160°～170°。

本发明的半导体发光器件包括封装支架、安装在封装支架的固晶区的LED芯片以及覆盖LED芯片的封装层。其中，LED芯片在衬底不形成发光外延层的一侧的表面上形成有DBR结构，该DBR结构为本发明上述的DBR结构。上述DBR结构中的第一膜堆结构实现对芯片内部的反射最大化，第二膜堆结构增加对布儒斯特角以及附近的光的吸收，从而降低芯片的正面透光率，降低半导体器件的漏光。

由本发明的上述半导体发光器件形成的显示面板的漏光问题得以改善，提升了显示面板的显示效果。

附图说明

图1显示为布鲁斯特角的原理示意图。

图2显示为由于布鲁斯特角的存在造成的发光器件漏光的原理示意图。

图3a显示为本发明实施例一提供的分布式布拉格反射结构的示意图。

图3b显示为本发明实施例一的一可选实施例提供的分布式布拉格反射结构的示意图。

图4显示为具有本发明的DBR结构、具有常规反射结构的芯片以及不具有反射结构的芯片的内部透射率对比图。

图5显示为本发明实施例二提供的LED芯片的结构示意图。

图6显示为本发明实施例三提供的半导体发光器件的结构示意图。

图7显示为图6所示的半导体发光器件的制备方法的流程示意图。

图8显示为在衬底正面形成发光外延层的结构示意图。

图9显示为在发光外延层中形成台面结构并形成电极结构的结构示意图。

图10显示为在衬底背面形成DBR结构的示意图。

附图标记列表

1 入射光 200 半导体发光器件

2 反射光 201 封装支架

3 折射光 202 电极层

10 入射面 300 LED芯片

01 发光结构 301 衬底

02 衬底 302 缓冲层

03 反射结构 303 第一半导体层

04 封装胶 304 量子阱层

100 分布式布拉格反射结构 305 第二半导体层

101 第一膜堆结构 306 电极结构

102 第二膜堆结构 3061 第一电极

1011 第一材料层 3062 第二电极

1012 第二材料层 307 绝缘保护层

1001 反射膜组 400 封装胶体

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量、位置关系及比例可在实现本方技术方案的前提下随意改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

如图1所示，自然光1在电介质界面10上反射和折射时，一般情况下反射光2和折射光3都是部分偏振光，只有当入射角为某特定角时反射光2才是线偏振光，其振动方向与入射面垂直，此特定角称为布鲁斯特角或起偏角，用θ_b表示。此规律称为布鲁斯特律。

在发光器件，如图例如LED中，如图2所示，当光自位于衬底01上的发光外延层02入射至封装胶体04时，经过发光外延层02和封装胶体04之间的反射结构03时，由于布鲁斯特角的存在，导致在LED封装体内部，光不能100％被反射，因此发光器件存在漏光的现象。也就是说，上述反射结构仅仅考虑了芯片端的反射，并未考虑封装后在终端应用中的芯片内部的反射。在芯片封装后的应用端，芯片的正面仍有较大的漏光，会形成热点，影响终端产品的光学性能。基于此，本发明提供了一种新的反射结构，现通过如下具体实施例进行详细描述。

实施例一

本实施例提供一种分布式布拉格反射结构，如图3a所示，本实施例的分布式布拉格反射结构(DBR结构)100包括多个反射膜组1001，多个反射膜组形成第一膜堆结构101以及第二膜堆结构102。

如图3a所示，在本实施例的可选实施例中，DBR结构100中每一个反射膜组1001均包括依次叠置的第一材料层1011和第二材料层1012，该第一材料层1011和第二材料层1012具有不同的折射率。在膜堆结构的堆叠方向上，第二膜堆结构102位于第一膜堆结构101的上方，第一膜堆结构101和第二膜堆结构102均包括多个反射膜组。

在本实施例中，形成上述DBR结构的第一材料层的折射率小于第二材料层的折射率，形成第一材料层和第二材料层的材料均可以是氧化物，例如形成第一材料层1011的可以是折射率在1.4～1.5之间的SiO₂，形成第二材料层1012的可以是折射率为2.42的TiO₂。在优选实施例中，第一膜堆结构中的第二材料层的含氧量高于第二膜堆结构中第二材料层的含氧量，例如第一膜堆结构中的第二材料层可以是TiO₂，而第二膜堆结构中的第二材料层可以是TiO_n，其中，1.7≤n≤1.95。在可选实施例中，第一膜堆结构101中反射膜组的数量大约为3～15，第二膜堆结构102中反射膜组的数量大约为3～15，第一膜堆结构和第二膜堆结构中反射膜组的数量可以相同也可以不同，具体可以根据发光结构发射的光的波长以及形成反射膜组的材料不同来设置。在优选实施例中，第一材料层1011的厚度范围介于70nm～150nm，第二材料层1023的厚度范围介于35nm～70nm。

如上所述，图3a所示的DBR结构中，形成第一膜堆结构的第二材料层与形成第二膜堆结构的第二材料层中的所述氧化物的氧含量不同，例如，本发明一实施例中，第二膜堆结构中的第二材料层的氧含量低于第一膜堆结构中第二材料层的氧含量。上述DBR结构中的第一膜堆结构实现对芯片内部的反射最大化，第二膜堆结构增加对布儒斯特角以及附近的光的吸收，从而降低芯片的正面透光率。

在本实施例的另一可选实施例中，如图3b所示，该DBR结构还包括形成在多个反射膜组下方的第二材料层1012，即图3b所示的DBR结构的起始层为第二材料层。该第二材料层与第一膜堆结构中的第二材料层相同，其光学厚度设置可以与第一膜堆结构中第二材料层的光学厚度的设置相同，并且该第二材料层同时形成第一膜堆结构的一部分。

在可选实施例中，第一膜堆结构101中反射膜组的数量大约为3～15，第二膜堆结构102中反射膜组的数量大约为3～15，第一膜堆结构和第二膜堆结构中反射膜组的数量可以相同也可以不同，具体可以根据发光结构发射的光的波长以及形成反射膜组的材料不同来设置。由于在多个反射膜组的下方形成了第二材料层，因此，图3b所示的DBR结构中，材料层数为奇数层，起始层为第二材料层，终止层为第二膜堆结构的第二材料层。在优选实施例中，该DBR结构的材料层数一般为13～39。

如上所述，图3b所示的DBR结构应用与发光器件，例如LED器件中时，上述第一膜堆结构形成在LED器件中的出光面上，第二膜堆结构形成在第一膜堆结构上方。其中，第一膜堆结构能够使LED芯片内部的反射最大化；第二膜堆结构中的第二材料层相对于第一膜堆结构中第二材料层的氧含量降低，能够增加布儒斯特角以及其附近光的吸收。通过以上两方面的作用，减少LED芯片的正面漏光，提高出光率。

另外，如上所示，由于该可选实施例的DBR结构的起始层和终止层均为第二材料层，例如氧化钛层，起始层的第二材料层能够防止LED器件切割时出现芯片崩边崩角现象，终止层的第二材料层与器件的封装胶层(例如硅胶)之间存在折射率差异，能够提升反射效果，进一步降低器件的正面漏光。

实施例二

本实施例提供一种LED芯片，如图5所示，该LED芯片300包括衬底301，该衬底301包括相对设置的第一表面和第二表面；形成在衬底301的第一表面上的发光外延层，以及形成在衬底301的第二表面上的DBR结构。

本实施例中，上述发光外延层可以包括依次形成在衬底301的第一表面上的第一半导体层303、量子阱层304及第二半导体层305，在衬底第一表面与第一半导体层303之间还形成有缓冲层302。以GaN外延层为例，上述第一半导体层为n型GaN，第二半导体层为p型GaN。如图6所示，该LED芯片还包括形成在所述发光外延层上方的电极306，该电极306包括分别与第一半导体层303和第二半导体层305连接的第一电极3061和第二电极3062，以及覆盖所述发光外延层以及电极结构的绝缘保护层307。

形成在衬底301的第二表面上的DBR结构可以是上述实施例一提供的图3a或者图3b所示的DBR结构100。关于该DBR结构的特征，可以参照实施例一的描述。

为了验证具有上述DBR结构的LED芯片的出光效果，本实施例中，将具有本实施例可选实施例提供的图3b所示的DBR结构的LED芯片、具有常规DBR结构的LED芯片以及不具有任何反射结构的LED芯片内部透射率进行了对比，其中的芯片以波长为450nm的LED芯片为例。如图4所示，图4示出了无反射结构的芯片、具有常规反射结构的芯片、具有本发明的DBR结构的芯片的内部透射率对比图。

在图4中，常规反射结构是指具有不同折射率的第一材料层(例如SiO₂)和第二材料(例如，TiO₂)交替堆叠形成的反射结构。为了更好地显示对比效果，不同的反射结构的膜层数量是相同的。图4中，常规反射结构包括第一SiO₂/TiO₂膜组和第二SiO₂/TiO₂膜组，其中第一和第二SiO₂/TiO₂膜组的数量均为6，第一SiO₂/TiO₂膜组中TiO₂的光学厚度为41.2nm，SiO₂的光学厚度为69.5nm，第二SiO₂/TiO₂中TiO₂的光学厚度为50.5nm，SiO₂的光学厚度为85.2nm。具有本实施例的DBR结构的LED封装器件中，上述DBR结构中第一反射膜组和第二反射膜组的数量同样均为6组。

由图4可以看出，相对于未设置任何反射结构的LED芯片来说，常规的DBR结构能够显著降低LED芯片内部的透射率，但是在布鲁斯特角及其附近(35～55°)，LED芯片的内部透射率仍然高达50％。具有本发明的DBR结构的第一膜堆结构的LED芯片在布鲁斯特角及其附近(35～55°)的透射率显著降低，但是在45～50°附近仍然有近50％的透射率，这对于LED器件来说，极易形成热点，影响终端产品的光学性能。然而，如图4所示，具有本发明的DBR结构(即，在第一膜堆结构的基础上增加设置第二膜堆结构，并优化DBR结构的膜层数)的LED芯片在布鲁斯特角及其附近(35～55°)，LED芯片的内部透射率显著降低，降低至15％左右。

传统无任何反射结构的正装LED芯片的出光角大约为130°～140°，LED芯片的正面漏光严重，具有常规的DBR结构的LED芯片的出光角大约为150°～160°，在布鲁斯特角及其附近(35～55°)，LED芯片的漏光仍然较为严重，具有本发明图3b所示的DBR结构的LED芯片，在布鲁斯特角及其附近，即图5所示的角度θ的范围内(35≤θ≤55°)，LED芯片的透射率显著降低，尤其在35°～40°及50°～55°附近，LED芯片的正面透射率显著降低，LED芯片的出光角达到160°～170°。由此可见，本发明的DBR结构能够显著降低LED芯片的内部的正面透射率，由此降低LED发光器件的正面漏光，提高器件的出光效率。

实施例三

本实施例提供一种半导体发光器件，如图6所示，该半导体发光器件200包括：

封装支架201，该安装支架201可以是任意适合安装固定LED芯片的安装支架。如图6所示，在本实施例的可选实施例中，封装支架201在安装层一侧设置有封装凹槽，该封装凹槽用于容纳并安装LED芯片。封装支架201安装侧的底部设置有电极层202，该电极层202包括间隔设置的两个电极层，分别与LED芯片的电极连接。

LED芯片300，参照图5并结合图7～图9，该LED芯片300包括：

衬底301，衬底301包括相对设置的第一表面和第二表面；

形成在所述第一表面上的发光外延层，在可选实施例中，该发光外延层包括依次形成在衬底的第一表面上的第一半导体层303、量子阱层304及第二半导体层305，在衬底第一表面与第一半导体层303之间还形成有缓冲层302。

形成在所述发光外延层上方的电极结构306，该电极结构306包括分别与第一半导体层303和第二半导体层305连接的第一电极3061和第二电极3062。

以及形成在所述衬底的第二表面上的DBR结构，所述LED芯片通过所述电极结构倒装在所述封装凹槽中；如图6所示，LED芯片通过电极结构306连接至封装支架201的电极层上。具体地，电极结构306的第一电极和第二电极分别与电极层202的两个电极层连接。以及

封装胶体400，所述封装胶体覆盖所述DBR结构及所述LED芯片并填充封装支架的封装凹槽。

在本实施例中，上述DBR结构包括多个反射膜组，每一个所述反射膜组包括依次叠置的第一材料层及所述第二材料层，所述第一材料层及所述第二材料层具有不同的折射率；

其中，所述多个反射膜组形成为第一膜堆结构及位于所述第一膜堆结构上方的第二膜堆结构，所述第一膜堆结构和所述第二膜堆结构均包括多个所述反射膜组；所述第二材料层包括氧化物，并且形成所述第一膜堆结构的第二材料层与形成所述第二膜堆结构的第二材料层中的所述氧化物的氧含量不同。

本实施例的上述DBR结构与实施例一提供的DBR结构相同，并且其中的第一膜堆结构直接设置在衬底301的第二表面上，第二膜堆结构设置在第一膜堆结构上。关于DBR的具体结构及设置在此不再赘述，可参照上述实施例一的详细描述。

同样参照图4，具有上述DBR结构的LED芯片在在布鲁斯特角及其附近(35～55°)，LED芯片的内部透射率显著降低，降低至15％左右。由此可见，本发明的DBR结构能够显著降低LED芯片的内部的正面透射率，由此降低LED发光器件的正面漏光，提高器件的显示效果。

本实施例还同时提供了上述半导体发光器件的制造方法，如图7所示，该方法包括以下步骤：

S100：提供衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；如图8所示，该衬底301可以是任意适合形成外延层的衬底，在本实施例中，该衬底301为适合生长GaN外延层的蓝宝石衬底。

S200：在所述衬底的第一表面形成发光外延层；如图8所示，在衬底301的第一表面上依次形成第一半导体层303、量子阱层304以及第二半导体层305。在可选实施例中形成第一半导体层之前，还包括在衬底301的第一表面上形成缓冲层302的步骤。以形成GaN外延层为例，上述第一半导体层为n型GaN，第二半导体层为p型GaN。

S300：在所述发光外延层上方形成电极结构；参照图9，形成上述外延层之后，首先刻蚀外延层在衬底301的第一表面上形成外延层的台面结构，相邻的台面结构间隔设置，并且每一个台面结构均包括p型台面和n型台面，p型台面最上方为p型GaN，n型台面最上方为n型GaN。然后分别在n型台面和p型台面上方形成第一电极3061和第二电极3062，以形成电极结构306。

S400：在所述衬底的第二表面依次叠置具有不同折射率的第一材料层及二材料层以形成DBR结构，相邻的第一材料层和第二材料层形成一个反射膜组；其中，沿所述反射膜组的堆叠方向，所述DBR结构分为第一膜堆结构和第二膜堆结构，所述第一膜堆结构和所述第二膜堆结构均包括多个所述反射膜组；所述第二材料层包括氧化物，并且形成所述第一膜堆结构的第二材料层与形成所述第二膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量不同。

形成上述DBR结构之前，首先在形成的发光外延层及电极结构上方覆盖PV保护层，然后对衬底301的第二表面进行研磨，增加衬底的粗糙度以增强与DBR结构的粘附性。然后如图10所示，在衬底301的第二表面形成上述DBR结构。

首先在所述衬底的第二表面依次形成多个反射膜组1001以形成第一膜堆结构101，每一个所述反射膜组包括依次叠置的第一材料层1011及所述第二材料层1012。

然后，在所述第一膜堆结构101上方依次形成多个反射膜组1001以形成第二膜堆结构102，每一个所述反射膜组同样包括依次叠置的所述第一材料层1011以及第二材料层1012。

如上形成的DBR结构为图3a所示的DBR结构，如实施例一所述，形成第一膜堆结构的第二材料层与形成第二膜堆结构的第二材料层中的所述氧化物的氧含量不同，例如，本发明一实施例中，第二膜堆结构中的第二材料层的氧含量低于第一膜堆结构中第二材料层的氧含量。上述DBR结构中的第一膜堆结构实现对芯片内部的反射最大化，第二膜堆结构增加对布儒斯特角以及附近的光的吸收，从而降低芯片的正面透光率。

在本实施例的可选实施例中，形成上述DBR结构的步骤还包括在形成多个反射膜组之前，首先在衬底301的第二表面上形成第二材料层。之后在该第二材料层上方形成多个反射膜组，该第二材料层构成第一膜堆结构的一部分。该可选实施例形成的DBR结构为实施例一中图3b所示的DBR结构。如实施例一所述，DBR结构中，第一层即起始层为第二材料层。由于反射膜组是依次叠置的第二材料层和第一材料层，因此，在DBR结构的最后一层，即终止层也同样为第二材料层，例如本实施例所述的氧化钛层。因此该可选实施例的DBR结构在实现减少器件正面漏光的同时，位于芯片出光面上的第二材料层可防止芯片切割时，芯片崩边崩角的问题。最后一层的第二材料层与LED发光器件的封装胶体有折射率差异，能够进一步提升反射效果，进一步降低器件的正面漏光。

形成图10所示的结构之后，还包括如下步骤：

对所述发光外延层、DBR结构以及衬底进行切割，获得单个的芯片；结合图10和图6，沿图10所示的台面结构之间的区域进行切割，获得图6所示LED芯片。

提供封装支架，所述封装支架包括固晶区；如图6所示，该安装支架201可以是任意适合安装固定LED芯片的安装支架。如图6所示，在本实施例的可选实施例中，封装支架201的固晶区设置为封装凹槽，该封装凹槽用于容纳并安装LED芯片。封装支架201安装侧的底部设置有电极层202，该电极层202包括间隔设置的两个电极层。

所述芯片通过所述电极结构倒装在所述封装凹槽中；将LED芯片的第一电极3061和第二电极3062分别连接至封装支架的电极层202。

在所述封装凹槽中填充封装层以覆盖所述芯片，所述封装层的折射率与所述DBR结构的折射率不同。同样参照图6，该封装层均匀填充封装凹槽，并且包围覆盖LED芯片及DBR结构。在可选实施例中，该封装层400可以是硅胶，硅胶的折射率大约介于1.41～1.53。

同样可参照图4，具有本发明的DBR结构的LED芯片在布鲁斯特角及其附近(35～55°)，LED芯片的内部透射率显著降低，降低至15％左右。LED芯片的发光角高达160°～170°。由此可见，本发明的DBR结构能够显著降低LED芯片的内部的正面透射率，由此降低LED发光器件的正面漏光，提高器件的显示效果。

另外，如上所述，形成的所述DBR结构的第一层和终止层均为第二材料层，起始层的第二材料层层可以防止半导体器件制备时切割过程中发生芯片崩边崩角问题；终止层的第二材料层与封装胶体在折射率上存在差异，可以进一步降低光的透射率，提高器件的光学性能。

实施例四

本实施例提供一种显示面板，该显示面板包括半导体发光器件以及控制单元，例如该显示面板可以是液晶显示面板，半导体发光器件用于液晶显示面板的背光源。在可选实施例中，上述半导体发光器件为本发明实施例二所述的半导体发光器件。关于该半导体发光器件的结构在此不再赘述，可参照上述实施例二的描述。上述控制单元用于控制半导体发光器件的点亮或者关闭等等相关功能。

如上所述，本发明提供的DBR结构、LED芯片、半导体发光器件及其制造方法及显示面板，至少具备如下有益技术效果：

多个反射膜组，每一个所述第一反射膜组包括依次叠置的第一材料层及所述第二材料层，所述第一材料层及所述第二材料层具有不同的折射率；所述多个反射膜组形成为第一膜堆结构及位于所述第一膜堆结构上方的第二膜堆结构，形成所述第一膜堆结构的第二材料层与形成所述第二膜堆结构的第二材料层中的所述氧化物的氧含量不同，例如，本发明一实施例中，第二膜堆结构中的第二材料层的氧含量低于第一膜堆结构中第二材料层的氧含量。上述DBR结构中的第一膜堆结构实现对芯片内部的反射最大化，第二膜堆结构增加对布儒斯特角以及附近的光的吸收，从而降低芯片的正面透光率。

另外，本发明的DBR结构还可以包括形成在多个反射膜组下方的第二材料层。此时的DBR结构的起始层和终止层均为上述第二材料层，该第二材料层可以是氧化钛。起始层的第二材料层可以防止半导体器件制备时切割过程中发生芯片崩边崩角问题；终止层的第二材料层与封装胶体在折射率上存在差异，可以进一步降低光的透射率，提高器件的光学性能。

本发明的LED芯片上形成上述DBR结构，能够实现正面出光率显著降低，提高侧面出光效率，增大LED芯片的出光角。本发明的LED芯片的出光角可高达160°～170°。

本发明的半导体发光器件包括封装支架、安装在封装支架的封装凹槽中的LED芯片以及覆盖LED芯片并填充封装凹槽的封装胶体。其中，LED芯片在衬底不形成发光外延层的一侧的表面上形成有DBR结构，该DBR结构为本发明上述的DBR结构。上述DBR结构中的第一膜堆结构实现对芯片内部的反射最大化，第二膜堆结构增加对布儒斯特角以及附近的光的吸收，从而降低芯片的正面透光率，降低半导体器件的漏光。

由本发明的上述半导体发光器件形成的显示面板的漏光问题得以改善，提升了显示面板的显示效果。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (32)

1.一种分布式布拉格反射结构，其特征在于，包括：反射膜组，每一个所述反射膜组包括依次叠置的第一材料层及第二材料层，所述第一材料层及所述第二材料层具有不同的折射率；

其中，所述反射膜组形成为第一膜堆结构及位于所述第一膜堆结构上方的第二膜堆结构，所述第一膜堆结构和所述第二膜堆结构均包括多个所述反射膜组；所述第二材料层包括氧化物，并且形成所述第一膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的含氧量大于形成所述第二膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量。

2.根据权利要求1所述的分布式布拉格反射结构，其特征在于，所述第一材料层的厚度介于70nm～150nm。

3.根据权利要求1所述的分布式布拉格反射结构，其特征在于，所述第二材料层的厚度介于35nm～70nm。

4.根据权利要求1所述的分布式布拉格反射结构，其特征在于，所述第一膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

5.根据权利要求1所述的分布式布拉格反射结构，其特征在于，所述第二膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

6.根据权利要求1所述的分布式布拉格反射结构，其特征在于，第一膜堆结构中的第二材料层为TiO₂层，第二膜堆结构中的第二材料层为TiO_n层，其中，1.7≤n≤1.95。

7.根据权利要求1所述的分布式布拉格反射结构，其特征在于，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率。

8.根据权利要求7所述的分布式布拉格反射结构，其特征在于，还包括位于所述反射膜组下方的第二材料层。

9.一种LED芯片，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；

形成在所述第一表面上的发光外延层；以及

形成在所述衬底的第二表面上的DBR结构，所述DBR结构包括反射膜组，每一个所述反射膜组包括依次叠置的第一材料层及第二材料层，所述第一材料层及所述第二材料层具有不同的折射率；其中，所述反射膜组形成为第一膜堆结构及位于所述第一膜堆结构上方的第二膜堆结构，所述第二膜堆结构相对于所述第一膜堆结构远离所述衬底的第二表面，所述第一膜堆结构和所述第二膜堆结构均包括至少一个所述反射膜组；所述第二材料层包括氧化物，并且形成所述第一膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量大于形成所述第二膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量。

10.根据权利要求9所述的LED芯片，其特征在于，所述第一材料层的厚度介于70nm～150nm。

11.根据权利要求9所述的LED芯片，其特征在于，所述第二材料层的厚度介于35nm～70nm。

12.根据权利要求9所述的LED芯片，其特征在于，所述第一膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

13.根据权利要求9所述的LED芯片，其特征在于，所述第二膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

14.根据权利要求9所述的LED芯片，其特征在于，第一膜堆结构中的第二材料层为TiO₂层，第二膜堆结构中的第二材料层为TiO_n层，其中，1.7≤n≤1.95。

15.根据权利要求9所述的LED芯片，其特征在于，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率。

16.根据权利要求15所述的LED芯片，其特征在于，还包括位于所述反射膜组下方的第二材料层。

17.一种半导体发光器件，其特征在于，包括：

封装支架，所述封装支架包括固晶区；

LED芯片，所述LED芯片包括：衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；形成在所述第一表面上的发光外延层；形成在所述发光外延层上方的电极结构；以及形成在所述衬底的第二表面上的DBR结构，所述LED芯片通过所述电极倒装在所述固晶区；以及

封装层，所述封装层覆盖所述DBR结构及所述LED芯片；

其中，所述DBR结构包括反射膜组，每一个所述反射膜组包括依次叠置的第一材料层及第二材料层，所述第一材料层及所述第二材料层具有不同的折射率；所述反射膜组形成为第一膜堆结构及位于所述第一膜堆结构上方的第二膜堆结构，所述第二膜堆结构相对于所述第一膜堆结构远离所述衬底的第二表面，所述第一膜堆结构和所述第二膜堆结构均包括多个所述反射膜组；所述第二材料层包括氧化物，并且形成所述第一膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量大于形成所述第二膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量。

18.根据权利要求17所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第一材料层的厚度介于70nm～150nm。

19.根据权利要求17所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第二材料层的厚度介于35nm～70nm。

20.根据权利要求17所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第一膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

21.根据权利要求17所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第二膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

22.根据权利要求17所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率。

23.根据权利要求17所述的半导体发光器件，其特征在于，所述DBR结构还包括位于所述反射膜组和所述衬底之间的第二材料层。

24.根据权利要求17所述的半导体发光器件，其特征在于，第一膜堆结构中的第二材料层为TiO₂层，第二膜堆结构中的第二材料层为TiO_n层，其中，1.7≤n≤1.95。

25.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括若干半导体发光器件以及与所述半导体发光器件连接的控制单元，所述半导体发光器件为权利要求17～24中任意一项所述的半导体发光器件。

26.一种半导体发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；

在所述衬底的第一表面形成发光外延层；

在所述发光外延层上方形成电极结构；

在所述衬底的第二表面依次叠置具有不同折射率的第一材料层及二材料层以形成DBR结构，相邻的第一材料层和第二材料层形成一个反射膜组；其中，沿所述反射膜组的堆叠方向，所述DBR结构分为第一膜堆结构和第二膜堆结构，所述第一膜堆结构和所述第二膜堆结构均包括多个所述反射膜组；所述第二材料层包括氧化物，并且形成所述第一膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量大于形成所述第二膜堆结构的第二材料层的所述氧化物的氧含量。

27.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述DBR结构中，所述第一材料层的厚度介于70nm～150nm，所述第二材料层的厚度介于35nm～70nm。

28.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述第一膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15，所述第二膜堆结构中所述反射膜组的数量介于3～15。

29.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率。

30.根据权利要求29所述的制备方法，其特征在于，在所述衬底的第二表面形成所述DBR结构之前，还包括：在所述衬底的第二表面形成第二材料层。

31.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，还包括：

对所述发光外延层、DBR结构以及衬底进行切割，获得单个的芯片；

提供封装支架，所述封装支架包括固晶区；

通过所述电极结构将所述芯片倒装在所述固晶区；

形成封装层以覆盖所述芯片，所述封装层的折射率与所述DBR结构的折射率不同。

32.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，第一膜堆结构中的第二材料层为TiO₂层，第二膜堆结构中的第二材料层为TiO_n层，其中，1.7≤n≤1.95。

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