近几年来iii族氮化物(iii-nitride)高亮度发光二极体(high brightness light emission diode; hb-led)深获广大重视，目前广泛应用于交通号誌、lcd背光源及各种照明使用上。基本上，gan led是以磊晶(epitaxial)方式生长在蓝宝石基板(sapphire substrate)上，由于磊晶gan与底部蓝宝石基板的晶格常数(lattice constant)及热膨胀係数(coefficient of thermo expansion; cte)相差*，所以会产生高密度线差排(thread dislocation)达108~1010 / cm2，此种高密度线差排则会限制了gan led的发光效率。
此外，在hb-led结构中，除了主动层(active region)及其他层会吸收光之外，另外必须注意的就是半导体的高折射係数(high refractive index)，这将使得led所产生的光受到局限(trapped light)。以图1来进行说明，从主动区所发射的光线在到达半导体与周围空气之界面时，如果光的入射角大于逃逸角锥(escape cone)之临界角(critical angle;αc)时，则会产生全内反射(total internal reflection)；对于高折射係数之半导体而言，其临界角都非常小，当折射係数为3.3时，其全内反射角则只有17o，所以大部份从主动区所发射的光线，将被局限(trapped)于半导体内部，这种被局限的光有可能会被较厚的基板所吸收。此外，由于基板之电子与电洞对，会因基板品质不良或效率较低，导致有较大机率产生非辐射復回(recombine non-radiatively)，进而降低led效率。所以如何从半导体之主动区萃取光源，以进而增加光萃取效率(light extraction efficiency)，乃成为各led制造商重要的努力目标。
目前有两种方法可增加led光提取效率：
(1)种方法是在led磊晶前，进行蓝宝石基板的蚀刻图形化(pattern sapphire substrate; pss)；
(2)第二种方法是在led磊晶后，进行蓝宝石基板的侧边蚀刻(sapphire sidewall etching; sse)，以及基板背面粗糙化(sapphire backside roughing; sbr)。本文将参考相关文献[1~6]，探讨如何利用高温磷酸湿式化学蚀刻技术，来达到增加led光提取效率之目的。
此外，针对led生产线之高产能与高良率需求时，在工艺系统设计制作上必须考虑到哪些因数，亦将进行详细探讨，以期达到增加led光提取效率之目的。
如图1所示，从主动区所发射的光线在到达半导体与周围空气之界面时，如果光的入射角大于临界角(αc)时，则会产生全内反射。
2、磊晶前蓝宝石基板之蚀刻图形化(pps)工艺
蓝宝石基板蚀刻图形化(pps)可以有效增加光的萃取效率，因为藉由基板表面几何图形之变化，可以改变led的散射机制，或将散射光导引至led内部，进而由逃逸角锥中穿出。目前使用单步骤无光罩乾式蚀刻技术(maskless dry etching)来加工蓝宝石(sapphire)基板，虽然可以改善内部量子效率(internal quantum efficiency)和光萃取率(light extraction efficiency)，然而由于蓝宝石基板表面非常坚硬，乾式蚀刻会损伤蓝宝石表面，使得线差排(thread dislocation)由基板逐渐延伸到顶端的gan磊晶层，因而影响到led之磊晶品质，所以一般都倾向使用湿式化学蚀刻方式。有关蓝宝石基板之湿式化学蚀刻图形化，以及led之前段工艺流程