Neuartiges Verfahren und System für die optische Kommunikation

Die hier beschriebene Sol-Gel-Werkstofftechnologie hat der Industrie bedeutende Fortschritte und Innovationen gebracht, darunter geschichtete optische Wellenleiter für optoelektronische Verbindungen. In einem von der EU finanzierten Projekt wurde ein industriell wettbewerbsfähiger Prozess entwickelt, bei dem UV-thermische Verarbeitungsanlagen zur Verringerung der Temperatur bei Prozessen in Sol-Gel-Dünnfilmtechnologie eingesetzt werden.

Die Verarbeitung von Sol-Gel-Werkstoffen bei niedrigen Temperaturen ist eine Schlüsseltechnologien für die Herstellung von Beschichtungen, Fasern und Verbundwerkstoffen sowie für die Dotierung von Halbleitern. Sol-Gel-Techniken bieten eine einzigartige Flexibilität beim Design von Bauelementen durch die Materialdefinition auf Molekularebene und gestatten insbesondere den Zugriff auf optische Werkstoffe für optische Geräte. Diese Verfahren ermöglichen die praktische Nutzung von Innovationen wie z.B. qualitativ hochwertigen Sol-Gel-Siliziumdioxid-Dünnfilmen für die Herstellung von integrierten optischen Wellenleitern oder Biegesensoren für ebene Wellen, wie sie für Ölviskositätsmessungen verwendet werden.

Im Rahmen dieses von der EU finanzierten Projekts wurde unlängst ein Prozess für die Kristallisation von elektrisch polarisierten Substanzen – namentlich Ferroelektrika – aus abgelagerten Sol-Gel-Vorstufenmaterialien (Precursor-Materialien) entwickelt. Dieser Prozess läuft bei niedrigen Temperaturen ab, was das Risiko einer Beschädigung von Substratmaterialien verringert, die anschließend in einer größeren Zahl von Anwendungen verwendet werden können. Mit Hilfe intensiver UV-Strahlung führt die Zerlegung von metallorganischen Substanzen im Sol-Gel-Precursor zur Kristallisation von ferroelektrischen Werkstoffen.

Speziell für dieses Projekt wurde außerdem ein neuartiges UV-Excimer-Tool für die schnelle Thermobehandlung (Rapid Thermal Processing, RTP) entworfen, gebaut und zur Kristallisation spezieller Formulierungen bei verringerter Temperatur eingesetzt. Das computergesteuerte Tool gestattet eine umfassende Prozessüberwachung, Datenerfassung und Pyrometerkalibrierung für die verschiedensten Substrate. Diese innovative UV-thermische Prozessausrüstung wurde für Substrate mit bis zu 150mm Durchmesser ausgelegt und dürfte eine Senkung der Verdichtungstemperatur von ferroelektrischen Dol-Gel-Dünnfilmen auf 400°C zulassen.

Der revolutionäre Prozess und das zugehörige Tool sollen es nach den Erwartungen der Projektteilnehmer ermöglichen, die Sol-Gel-Technologie auf verarbeitete Siliziumwafer mit neuartigen Sensor-Bauelementen anzuwenden. Darüber hinaus könnten die neuen Hilfsmittel eine Fotostrukturierung für die Wellenleiterbildung ermöglichen und damit Konzepte der integrierten Optik für die Produktentwicklung anwendbar machen.

Kontakt

Patrick Kelly

National University of Ireland
National Microelectronics Research Centre
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30
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