本发明公开了一种纳米级图案化蓝宝石衬底的全湿化学制备方法，该方法包括在蓝宝石衬底上沉积单层胶体晶体薄膜；热处理后，在纳米微球的间隙填充入正硅酸乙酯的溶胶，干燥后在蓝宝石衬底的部分表面形成填充层；移除胶体晶体薄膜；利用该填充层作为一腐蚀掩模并湿法腐蚀该蓝宝石衬底，将纳米球排布所具有的周期性图案转移到衬底上；移除该腐蚀掩模，得到带有纳米级图案的蓝宝石衬底。本发明的优点在于，整个过程不借助任何半导体工艺设备，在普通化学实验室即可全部完成。这种具有纳米级图案化的蓝宝石衬底能够有效地降低芯片中的位错密度，提高外延材料晶体质量，并且增加了光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提升LED的光提取效率。