Towards monolithic integration of polymer-based electro-optical devices in silicon photonic integrated circuits using a 250nm SOI technology

  • Photonic micro-ring resonators (MRR) are widely studied for their high sensitivity across applications like environmental monitoring, healthcare, and chemical analysis. Their evanescent field sensing requires partially unembedded waveguides compatible with CMOS processing. Our approach uses local backside etching with an additional buried oxide (BOX) etch to release waveguides while preserving the back-end of line (BEOL) structure, enabling spatial separation of the sensing area and electronics. The BOX etch critically affects sensor performance, as waveguide surface roughness can alter MRR properties and coupling. We analyzed MRR design variations, comparing wet and dry etching techniques for their effects on optical performance across rib and strip waveguides in quasi-TE and quasi-TM modes. Wafer-level measurements show that backside-released MRR achieve high extinction ratios with slightly reduced quality factors, advancing high-sensitivity photonic sensors.

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Autor*innen:Patrick Steglich, Martin Paul, Tabea Fünning, Christoph Schumann, Christian Mai, Robert Tannenberg, Andreas Mai
Persönliche Herausgeber*innen:Pavel Cheben, Jiří Čtyroký, Iñigo Molina-Fernández
Dokumenttyp:Beitrag zu einem Tagungsband
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):SPIE - Integrated Optics: Design, Devices, Systems, and Applications VIII
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.5 Proteinanalytik
Verlag:SPIE
Verlagsort:Bellingham, WA , USA
Jahrgang/Band:13530
Aufsatznummer:135300R
Erste Seite:1
Letzte Seite:8
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Freie Schlagwörter:CMOS; Local backside etching (LBE); Micro-ring resonator (MRR); Photonic sensors; Silicon on insulator (SOI)
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Chemie und Prozesstechnik / Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
Veranstaltung:SPIE Optics + Optoelectronics 2025
Veranstaltungsort:Prague, Czech Republic
Beginndatum der Veranstaltung:05.06.2025
DOI:10.1117/12.3056280
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:03.07.2025
Referierte Publikation:Nein
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