通常采用常规的半导体光刻、刻蚀和清洗工艺制备蓝宝石图形衬底,其技术路线分为干法和湿法两种。由于干法工艺稳定性好、重复性好,以及适合批量化生产,所以干法蓝宝石图形衬底成为主流,已经可以在发光二极管(light emitting diode; LED)厂内实现,也有蓝宝石图形衬底独立供应厂家专门制备图形衬底提供给LED厂使用。
蓝宝石图形衬底根据表面的图形大小来区分,可以分为微米图形衬底和纳米图形衬底。纳米图形衬底有望更好地提高LED出光效率,但是制备成本比微米图形衬底更高,制备难度更大。除非必须使用纳米图形衬底的工艺,市场主流仍然是微米图形衬底。从材料发展趋势看,纳米图形衬底用于氮化铝材料的外延有着独特的优势,可以在比较薄的厚度下,横向生长即可合并,而微米图形衬底可能的合并厚度已经没有太多实用价值。
蓝宝石图形衬底的优点主要有:通过氮化镓(GaN)在图形化后衬底上的横向外延提高晶体质量;利用粗糙表面,避免发光二极管发出的光在材料内部的全反射,从而增加光从晶体内部向外部的发射,提高LED的出光效率。