Video-Präsentation: Reaktives Ionenstrahlätzen von Lithiumniobat für PIC
In ihrem Vortrag auf dem Photonics Spectra Integrated Photonics Summit 2026, erläutert Susanne Hartmann, wie das reaktive Ionenstrahlätzen (RIBE) Seitenwandeffekte wie Footing, Fencing und Trenching bei der Bearbeitung von Dünnschicht-Lithiumniobat-Wellenleitern behebt und dadurch geringere optische Verluste in photonischen integrierten Schaltkreisen ermöglicht.
Der Hunger der Künstlichen Intelligenz nach Rechenleistung und Bandbreite treibt die Photonik-Branche derzeit wie kaum ein anderer Faktor voran. Jede KI-Anfrage benötigt bis zu zehnmal so viel elektrische Leistung wie eine klassische Google-Suche. In Rechenzentren müssen Zehntausende Racks über Kabelstrecken von bis zu zwei Kilometern miteinander kommunizieren, mit entsprechenden ohmschen Verlusten, Wärmeentwicklung und elektromagnetischen Störungen als Folge.
Photonische Lösungen adressieren genau diese Probleme: Statt Elektronen bewegen sich Photonen nahezu verlustfrei durch Glasfasern und Wellenleiter und ermöglichen durch Überlagern verschiedener Wellenlängen mehrere parallele Datenkanäle auf einem einzigen Schaltkreis.
Auf dem Integrated Photonics Summit 2026 von Photonics Media zeigte Susanne Hartmann, wie sich diese photonischen Schaltkreise – Photonic Integrated Circuits (PICs) – in der Praxis fertigen lassen, mit besonderem Fokus auf Lithiumniobat (LiNbO3, LN) bzw. Dünnschicht-Lithiumniobat (Thin Film Lithium Niobate, TFLN). Sie präsentierte, wie Ionenstrahlätzen und insbesondere die reaktive Variante (RIBE), bei der fluorhaltige Gase wie z. B. CHF3 in das Argon-Plasma eingebracht werden, wodurch sowohl höhere Ätzraten als auch eine bessere Materialselektivität ermöglicht werden.
Ein zentraler Teil des Vortrags widmete sich den typischen Herausforderungen beim Ionenstrahlätzen von LiNbO3:
- Fencing: an den Maskenkanten neu abgelagertes LN-Material
- Footing:eine nicht horizontale Basis, verursacht durch flache Ätzwinkel (Schatteneffekt)
- Trenching: kleine Gräben nahe der Struktur durch reflektierte Ionen bei zu steilen Winkeln
- Maskenerosion bei Photoresist-Masken und dadurch bedingte Kantenartefakte
- Curtaining: Übertragung der Maskenrauheit auf die Oberfläche
Die Lösung für diese Herausforderungen besteht darin, den Gasdurchfluss anzupassen, den Neigungswinkel zu optimieren und einen zweistufigen Ätzprozess anzuwenden.
