国家标准计划《蓝宝石图形化衬底表面图形几何参数的测定方法》由 TC203（全国半导体设备和材料标准化技术委员会）归口，TC203SC2（全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会）执行 ，主管部门为国家标准委。

主要起草单位 黄山博蓝特半导体科技有限公司 、广东中图半导体科技股份有限公司 、华灿光电股份有限公司 、福建晶安光电有限公司 。

随着“超高清”显示时代来临，高品质蓝宝石图形化衬底的需求在Mini/Micro LED技术的推动作用下持续提升/Micro LED技术的推动作用下持续提升。

而在《“十三五”材料领域科技创新专项规划》第四点第（二）条战略性先进电子材料、《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》 1.3.5 关键电子材料，以及《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》第九章中都提及了图形化蓝宝石衬底材料，图形化蓝宝石衬底作为第三代半导体材料 GaN 外延层生长的衬底材料之一，在国家政策的引领下，持续支持“十四五”规划中的重点支持领域的发展。

蓝宝石图形化衬底（PSS）是在蓝宝石抛光片的基础上，通过黄光制程或压印图形掩膜工艺，再经等离子体干法刻蚀等图形化工艺处理后制备得到的光学衬底。

该图形化衬底具有周期性阵列排布的微纳米图形微结构，其主流的微结构图形形貌为六角密排圆锥形。

目前已实现产业化的主要有2-6英寸的蓝宝石图形化衬底，主要用于氮化镓外延生长的基板。

蓝宝石图形化衬底是发光二极管（LED）芯片制备过程中最重要的核心材料之一，对LED芯片的性能有着至关重要的影响。

蓝宝石图形化衬底通过设计表面几何图案的特征尺寸与排布，改变了GaN材料的生长过程，能一定程度上缓解GaN外延生长时的应力，降低位错密度，抑制缺陷向外延表面的延伸，提高器件内量子效率；同时也可以通过图形形貌与阵列排布提高LED器件光提取效率，使得原本因全反射作用不能射出的光子有机会逃逸到器件外部，有效提高LED器件的光电性能。

本标准提供了一种测量PSS上选定位置图形的尺寸、高度、间距、角度、弧边距以及表面反射率等特征参数的方法，适用于多种尺寸PSS的测量，并提供了相应的计算方法与评价标准，目前同名SEMI标准已经通过，是国际上已认可的蓝宝石图形化衬底表面几何图形测定方法之一。

当前市场上因制备工艺与设计方案的不同，PSS表面图形种类繁多，仅干法刻蚀制备的PSS常见表面图形就包括有：半球状、圆锥状以及圆孔状等，PSS表面测量点的选取，图形特征参数的测量与计算方法，目前都缺少统一的标准与规范；同时PSS表面图形结构将直接影响GaN外延层的位错密度、外延应力释放，以及最终产品LED器件光提取效率等关键技术指标。

因此无论是从降低PSS供应商与客户之间沟通成本，避免不必要的经济损失，还是从提高产品良率和推进PSS产业优化升级的角度出发，制定标准化的PSS表面图形的几何参数测量方法，确保PSS供应商能向客户提供明确和统一的产品信息，对于健全行业标准，推进产品研发、生产、销售过程中的标准化与规范化，提高协同工作效率等方面都有着重大意义。

本标准提供了一种测量PSS上选定位置图形的尺寸、高度、间距、角度、弧边距以及表面反射率等参数的方法，主要应用于50.8mm、100mm、150mm三种尺寸的PSS表面图形几何参数的测量，其中PSS图形几何参数的测量仅限于单个图形以及图形阵列的特征测量。 方法原理：本测试方法使用原子力显微镜（AFM）,扫描电子显微镜 （SEM）和晶圆自动光学检测设备对不同尺寸的PSS进行测量。为保证测试结果的可靠性与可重复操作性，本测试标准针对不同尺寸的PSS（50.8mm、100mm、150mm）的测量点的数量，测量点间距等参数都给出了详细的规范与图示，并规定了晶圆有效区域面积计算，图形细节检测、特征角度计算、晶圆反射率测量的详细测量标准与计算公式，引入Gage R&R与KAPPA量测系统分析体系，对分析测量系统以及测量公差进行分析与管理，最终以PSS表面图形几何参数的标准报告模板输出数据，确保测试数据详尽有效。