用于研发的图案化蓝宝石陶瓷基板，在图案化的蓝宝石衬底上形成LED是制造此类器件的最具成本效益的方法。这些LED表现出高归一化电致发光强度和高光提取效率，此外，图案化晶圆降低了缺陷密度和全内反射损耗，这些优势正在推动制造商采用基于氮化物半导体的LED。

目前，图案化的蓝宝石衬底最常用于生产半导体GaN外延发光二极管。由于材料的耐化学性变化，在此过程中使用图案化蓝宝石衬底正在增加。以下部分详细介绍了具有金字塔形图案（PSS）的制造。下面详细描述该过程，通过湿法蚀刻和等离子干法蚀刻完成制造过程。

图案化的蓝宝石衬底具有几个优点。首先，图案化提高了光提取效率。此外，它降低了GaN层中的位错密度并提高了LED亮度。其次，图案化的蓝宝石陶瓷基板具有很高的可重复性，这对LED应用很重要。它们也可用于其他电子设备，因此，它们有很多应用，关键是要在市场上找到这些设备的应用。

图案化蓝宝石陶瓷基板的发展预计将有利于高亮度LED行业，它们将为LED的研究、生产和销售提供共同基础。这样，它们将成为上下游LED产业之间的桥梁。那么，什么是图案化蓝宝石陶瓷基板？本文将为你提供有关如何将这种材料用于高亮度LED的基本概述。

图案化蓝宝石衬底的另一个有点是它们支持更多种类的技术。例如，CPSS缩小了蓝宝石和氮化铝之间的面积。此外，CPSS允许创建更多种类的TD。该领域的研究人员现在正在推进研究，以提高图案化蓝宝石的质量和性能。随着这些进步，预计将出现广泛的新技术。

已设计各种图案化蓝宝石陶瓷基板以提高光提取效率，除了多棱锥图案外，还发现三角锥形状是最佳的。具有刻面形状的水晶蓝宝石基板更透明，因此更耐用。它是一种比普通材料更好的材料，而且要贵得多。但是，它仍然是最具成本效益的选择。

该行业由LED芯片制造商主导，他们自己制造PSS。但蓝宝石衬底制造商正在成为一个利于市场。此外，他们正在与LED芯片制造商合作，在他们的产品上添加图案。这些公司中的大多数专注于小直径图案化。现在只有少数提供6英寸产品。

研究人员在实验室准备了一系列不同的PSSA。锥体直径为2.8微米，中心间距为3毫米，高度为2微米。这些PSSA是使用热回流光刻胶技术和电感耦合等离子体蚀刻工艺制备的。对于广泛的应用，它们是硅的良好替代品。

这些图案化蓝宝石衬底的改进晶体结构提高了半导体照明器件的光提取和散热效率。由此产生的晶体蓝宝石LED具有比传统棱镜更高的发光效率，但它们需要更多功率。因此，商用 Prism LED是一个不错的选择。其发光效率远高于传统的PrismLED。

PSS的高密度特性对这些器件的性能很重要。这些芯片在包括医学成像在内的许多领域都至关重要。对于高端LED，它们需要在实验室中表现良好。与传统的Prism不同，基于PV的图案化基板的特性是独一无二的。它的特点是高度灵敏、耐用和灵活。如果PV用棱镜蚀刻，可以加工成晶体硅器件。

图案化蓝宝石基板上的PV的优势不仅限于LED。PSP的晶体缺陷密度高且不均匀。GaN在基于 PSS 的器件上的横向过度生长有可能提高这些LED的效率。由于增强的PSS，这些灯的整体效率和能耗也降低了。PCS是一种用于生产LED 的低成本解决方案。

蓝宝石的另一个重要驱动因素是它在航空航天和国防工业的半导体生产中的应用。市场划分的方式是细分-细分，根据其晶圆-细分规模。其中一个非常重要的部门是航空航天，由于其透明装甲，它分为薄层、高性能层、透明层和超薄层。

如上所述，边缘位错的密度随着GaN的生长而降低层，导致FWHM值降低102%。这种效应被解释为组件上的压缩静水载荷的结果，薄的氮化镓层经受了该载荷。当在带有aln缓冲层的蓝宝石中培养时，铅一般溶解到2%左右，铅溶解到0.5%左右。

说明了平面蓝宝石铅对 GaN 层的 FWHM 和边缘扭曲密度的影响。显示了形成具有约 1.5% 的AlN缓冲层的薄GaN层的效果。平面蓝宝石铅对 GaN层半衰期和薄Aln缓冲层边缘扭曲密度的影响。

除了增加表观光输出外，许多制造商声称图案化基板上的外延层比裸蓝宝石基板上生长的外延层更有效。使用PSS的 LED的FWHM值低于蓝宝石基板上的LED，这表明使用PSS可以显着提高晶体质量。与平面球体上的 LED 相比，高EL强度增加了91%，在平面上增加了100%以上。

蓝宝石陶瓷基板的较大直径有可能使制造过程显着提高效率，但也给制造商带来挑战。例如，2英寸 GaN晶圆的成本大约是 8 英寸GaN晶圆的两倍。鉴于高温湿法蚀刻的高成本，LED 制造商和蓝宝石晶圆供应商需要认真考虑这一点，尤其是考虑到两种基板类型之间的显着成本差异。

如果对图案化蓝宝石衬底的需求继续存在，那么最终可能对 Sapshire 使用其他高温湿法蚀刻技术有所帮助，因为 Sapshire 以外的现有材料已经建立了供应链。蓝宝石技术市场和该技术的增长是进一步的细分，分为两个主要部分：半导体行业和消费电子行业。本报告按行业分为半导体、光伏、电子、汽车、医疗器械等行业。

在该计划的最后18个月中，我们研究了使用专门开发的带有 C-防水油布图案的蓝宝石基板。LED 的外延结构是使用低压MOCVD的传统蓝宝石衬底 (CSS)使用的对比样品。LED（发光二极管）和基于氮化物的LED在结构化 saPPHIRE基板上生长。

光致抗蚀剂阵列用作掩模层以通过应用使用反应性Cl 2气体的电感耦合等离子体反应性离子蚀刻系统来转移蓝宝石图案。将膜倒置在钢支架中并手动剥离 SAPPHIRE基材。厚的 PDMS 顶层覆盖有离心层，并涂在C-防水油布（1.5毫米厚）的薄层上。

该工艺类似于硅工业中用于生产用作基板的晶片的工艺。这个过程使得高温、高压和高温的使用成为了今天的标准，这些都是多余的。

根据使用有图案的蓝宝石陶瓷基板衬底可以有效地减少灯丝的扭曲。很少研究与电力退化有关的缺陷，例如晶片的导电性缺陷。