Focused Ion Beam Created Refractive and Diffractive Lens Techniques for the Improvement of Optical Imaging through Silicon

In ihrem Kern befasst sich diese Arbeit mit der Erzeugung refraktiver und diffraktiver Festkörperimmersionslinsen (SILs) aus Silizium (Si) mit einer fokussierten Ionenstrahlanlage (FIB). SILs werden zur optischen Auflösungsoptimierung benötigt, wenn aktive Gebiete nur durch die Rückseite des Chips untersucht werden können. Kommerzielle SIL-Objektive lassen sich, z.B. bei engen Gehäuseöffnungen, nur eingeschränkt nutzen. FIB-erzeugte SILs können an beliebiger Stelle geformt werden. Zwei Konzepte werden präsentiert: kugelförmige refraktive SILs (rSILs) für spektral breitbandige Analysen, jedoch nicht leicht in großen Dimensionen herzustellen, und binäre diffraktive SILs (dSILs), nur für monochromatisches Licht aber aus flachen Strukturen auf großen Flächen realisierbar. Drei konkrete Modelle FIB-erzeugter SILs wurden entwickelt: eine dSIL und zwei rSILs, wobei rSIL (1) durch reines FIB-Fräsen erzeugt wird und rSIL (2) durch gasunterstütztes FIB-Ätzen. Die rSIL-Kugelstruktur wird auf Segmente begrenzt, um einen effizienten und machbaren FIB-Prozess zu erreichen. rSIL (1) benötigt weniger als 20 Min. Prozesszeit und verbessert die mikroskopische Auflösung um den Faktor 1,8. rSIL (1) wurde auch mit einer Antireflexionsschicht verwendet, was die Anzahl erkennbarer Details sowie den Bildkontrast erheblich erhöhte. Die in weniger als 60 Min. geätzte rSIL (2) bietet einen größeren Öffnungswinkel. Eine noch größere SIL ließ sich mit der dSIL in 15 Min. Prozesszeit, ebenfalls durch FIB-Ätzen, erreichen. Wie rSIL (1) zeigten auch rSIL (2) und dSIL eine sichtbare Verbesserung in Auflösung und Kontrast. Das Potential der vorgestellten Technik ist eine numerische Apertur (NA) von 1,5 (rSIL) bzw. 2,5 (dSIL). Diese Perspektive sowie die präsentierten Versuchsergebnisse bilden die wissenschaftliche Grundlage, auf der sich FIB-erzeugte SILs zu wertvollen optischen Komponenten in der Funktionsanalytik von integrierten Schaltkreisen entwickeln lassen.

Author dc:creator

• Scholz, Philipp

Advisor dc:contributor.advisor

• Boit, Christian

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

en, English

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-35940
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3270

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/3567