一种带有三维屏蔽层的低损耗差分电极的制作方法

本发明涉及光通信器件领域，具体涉及一种带有三维屏蔽层的低损耗差分电极。

背景技术：

在电光调制器和微波射频信号的传输场景中，需要保证信号传输线(即电极)具有较强的鲁棒性，即不受外界干扰。目前常用的ss(信号信号)双导体差分电极、gs(地信号)单端电极，由于存在部分没有金属地隔离和屏蔽的问题，导致此类电极结构容易受到外界结构和相邻通道的干扰而产生串扰、谐振等影响信号质量的问题。

目前主流的处理方案是在电极的两侧尽量不采用可能引起信号干扰的结构，如金属导线和电极等；还有一种处理方案是在存在多路信号的情况下保证信号电极之间的距离尽可能的大，以保证不会产生两路信号电极的串扰。但是，为了满足上述两个方案，以得到满足芯片的布局和设计，会受到很大程度的限制，导致某些为了保证可靠性的结构也无法加工在电极的周围，给芯片设计时的灵活性和后期使用时的可靠性带来了很大的隐患，极大地限制了电极的应用场景。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种带有三维屏蔽层的低损耗差分电极，结构简单，易于实现且成本低，具备抗干扰、抗串扰、散热能力强等优点，能够有效的实现电极信号的屏蔽和抗干扰，并与现有工艺兼容。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是，包括：

行波电极，所述行波电极的驱动形式为单端驱动形式或差分驱动形式；

屏蔽结构，所述屏蔽结构包括两个侧面金属屏蔽层和设于所述行波电极顶端的顶面金属屏蔽层，两个侧面金属屏蔽层分别位于所述行波电极两侧，且所述顶面金属屏蔽层一端与一侧面金属屏蔽层的顶端相连，另一端与另一侧面金属屏蔽层的顶端相连，所述行波电极位于两个侧面金属屏蔽层之间，且与两个侧面金属屏蔽层间存在间隔。

在上述技术方案的基础上，两个侧面金属屏蔽层间呈平行设置，且所述侧面金属屏蔽层与行波电极的长度方向平行。

在上述技术方案的基础上，所述侧面金属屏蔽层所在平面与行波电极所在平面垂直，所述侧面金属屏蔽层所在平面与顶面金属屏蔽层所在平面平行。

在上述技术方案的基础上，所述侧面金属屏蔽层为金属片。

在上述技术方案的基础上，所述侧面金属屏蔽层由多根呈间隔设置的金属柱组成，且金属柱与行波电极所在平面垂直。

在上述技术方案的基础上，所述顶面金属屏蔽层为金属片。

在上述技术方案的基础上，所述顶面金属屏蔽层为表面呈栅格结构的金属片。

在上述技术方案的基础上，当行波电极的驱动形式为单端驱动形式时，侧面金属屏蔽层与行波电极之间的距离，以及顶面金属屏蔽层与行波电极之间的距离均满足电极阻抗为50欧姆。

在上述技术方案的基础上，当行波电极的驱动形式为差分驱动形式时，侧面金属屏蔽层与行波电极之间的距离，以及顶面金属屏蔽层与行波电极之间的距离均满足电极阻抗为100欧姆。

在上述技术方案的基础上，所述行波电极包括两根电极，且两根电极间设有有源调制区。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在电极周围添加三维金属结构，结构简单，易于实现且成本低，具备抗干扰、抗串扰、散热能力强等优点，能够有效的实现电极信号的屏蔽和抗干扰，与现有工艺兼容，本发明的屏蔽结构，不仅适用于硅光调制器芯片体系，也可以应用于其它电路板走线以及需要使用到电极结构的体系中，适用性强。

附图说明

图1为本发明实施例中一种带有三维屏蔽层的低损耗差分电极的主视图；

图2为传统差分电极的结构俯视图；

图3为传统差分电极的结构左视图；

图4为传统差分电极的结构主视图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种带有三维屏蔽层的低损耗差分电极，通过在电极周围添加三维金属结构，使得电极具有更高的鲁棒性，同时还具备抗干扰、抗串扰、散热能力强等优点，适用范围广。以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供的一种带有三维屏蔽层的低损耗差分电极，包括行波电极和屏蔽结构。行波电极的驱动形式为单端驱动形式或差分驱动形式。屏蔽结构包括两个侧面金属屏蔽层和设于行波电极顶端的顶面金属屏蔽层，两个侧面金属屏蔽层分别位于行波电极两侧，且顶面金属屏蔽层一端与一侧面金属屏蔽层的顶端相连，另一端与另一侧面金属屏蔽层的顶端相连，行波电极位于两个侧面金属屏蔽层之间，且与两个侧面金属屏蔽层间存在间隔。顶面金属屏蔽层可以连接外部地，以作为参考地使用。屏蔽结构实现电磁信号的屏蔽作用，侧面金属屏蔽层和顶面金属屏蔽层间进行电学连通，形成一整体结构，实现等电位，从而形成一个整体的金属屏蔽结构。

在一种实施方式中，行波电极包括两根电极，且两根电极间设有有源调制区。

对于本发明实施例中的屏蔽结构，具体的，两个侧面金属屏蔽层间呈平行设置，且侧面金属屏蔽层与行波电极的长度方向平行；侧面金属屏蔽层所在平面与行波电极所在平面垂直，侧面金属屏蔽层所在平面与顶面金属屏蔽层所在平面平行。

传统差分电极一般由一段金属微波信号波导构成，作为一个示例，差分射频电极的俯视图、左视图和主视图分别见如图2、图3和图4所示，某些情况下，差分射频电极也可以是一些非金属导体材料。在实际的应用中，这一金属波导的结构也可以是单端的形式，如gsg、gs或sg波导，也可以是差分的形式如ss、gsgsg等构成，同时所有电极结构也可以是一些变种结构，如ss电极可以在上面添加轨道部分形成带轨道的差分电极，单端电极也同样可以添加各种派生结构，但不管是哪种波导形式，都可以适用本发明的屏蔽结构方案进行三维电磁信号屏蔽，并提供一个参考地金属。

对于本发明中的屏蔽结构，若将该屏蔽结构应用于电光调制器电极，则可以通过通孔和下层金属结构形成侧面金属屏蔽层和顶面金属屏蔽层。

对于侧面金属屏蔽层，为金属片或由多根呈间隔设置的金属柱组成，当为多根金属柱时，金属柱与行波电极所在平面垂直，同时，金属柱间的周期间隔根据电磁屏蔽理论，要求柱子周期小于需要屏蔽信号工作波长的一半。对于顶面金属屏蔽层，为金属片或为表面呈栅格结构的金属片，当顶面金属屏蔽层为表面呈栅格结构的金属片时，栅格的周期需要满足小于屏蔽信号工作波导一半的要求。

侧面金属屏蔽层与行波电极之间的距离，以及顶面金属屏蔽层与行波电极之间的距离，以满足阻抗等电磁参数匹配为选取依据。具体的，当行波电极的驱动形式为单端驱动形式时，侧面金属屏蔽层与行波电极之间的距离，以及顶面金属屏蔽层与行波电极之间的距离均满足电极阻抗为50欧姆；当行波电极的驱动形式为差分驱动形式时，侧面金属屏蔽层与行波电极之间的距离，以及顶面金属屏蔽层与行波电极之间的距离均满足电极阻抗为100欧姆。在一些特殊的应用情况下如电光调制器，行波电极还需要满足电极群折射率与波导群折射率一致的条件。

由于添加了金属屏蔽部分，使得电极的微波信号模场不会受到周围介质的影响和损耗，这样可以降低电极的损耗，进而可以提升电极体系的带宽；由于添加了三维的屏蔽金属部分，这样会使得采用这一电极体系结构的器件散热能力得到大幅度的提升，如调制器的负载、热调相位部分的散热得到大幅度的改善，进而可以提升器件的可靠性；由于周围三维屏蔽结构的保护，可以排除周围金属结构和导线对电极部分的影响，这样可以在传统结构不能有金属等结构布局的位置任意添加金属结构和布线，使得芯片设计的灵活性大幅度的提高，另外由于屏蔽结构，多路并行的情况下，几路电极间的串扰可以得到抑制，因此可以大幅度改善芯片的集成密度；由于添加了上层的金属屏蔽平面金属层，使得电极不会受到屏蔽金属层上方的结构干扰，这样就对三维集成提供了可能性，可以再在电极屏蔽层平面上方任意堆叠其他类型芯片、器件和各种金属和非金属材料，例如对于电光调制器电极结构，可以在上方三维集成各种电驱动芯片等。这一结构不仅可以应用于调制器电极，也可以应用于探测器等电极，只要是电极结构都可以应用。

本发明实施例的带有三维屏蔽层的低损耗差分电极，通过在电极周围添加三维金属结构，结构简单，易于实现且成本低，具备抗干扰、抗串扰、散热能力强等优点，能够有效的实现电极信号的屏蔽和抗干扰，与现有工艺兼容，本发明的屏蔽结构，不仅适用于硅光调制器芯片体系，也可以应用于其它电路板走线以及需要使用到电极结构的体系中，适用性强。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。