1.3.2　MIM电容版图

为方便绘制版图，先在单元名为“MIM capacitor”的版图中将图1.61中虚线框内的功能键选中；然后执行菜单命令【Options】→【Preferences…】，在打开的【Preferences for Layout】对话框中选择【Grid/Snap】选项卡，将【Spacing】区域的“Snap Grid Distance (in layout units)”、“Snap Grid Per Minor Display Grid”和“Minor Grid Per Major Display Grid”设置为合适值，此处按图1.62所示设置（或者在版图绘制区单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Grid Spacing…】下的“<0.1-1-100>”；或者使用快捷键“Ctrl+Shift+8”）。

1. MIM电容版图绘制

bond和leads两层5μm厚铜层以及中间一层0.2μm厚Si3N4层被用来构建MIM电容。MIM电容的电容值是由其面积和中间介质层的厚度来决定的。下面以0.89pF的MIM电容为例，详细介绍其绘制步骤。

（1）MIM电容叠层。执行菜单命令【Insert】→【Shape】→【Rectangle】，在版图中插入一个矩形，按“Esc”键退出；选中新插入的矩形，在窗口右侧【Properties】下的【All Shapes】→【Layer】栏中选择“bond:drawing”，将【Rectangles】→【Width】栏设置为58μm，【Height】栏设置为56μm；执行菜单命令【Edit】→【Copy/Paste】→【Copy To Layer…】，在弹出的图层复制窗口中选择“text:drawing”（见图1.63），单击【Apply】按钮，在原位置复制一个text层；类似地，在原位置再复制leads层和packages层各一个；全部复制完成后，单击【Cancel】按钮关闭此窗口。

（2）层缩进。MIM电容各层之间存在不同的缩进。选中leads层，执行菜单命令【Edit】→【Scale/Oversize】→【Oversize…】，因leads层比bond层相对缩进1.5μm，故在弹出的缩进对话框的【Oversize(+)/Undersize(-)】栏中输入-1.5，单击【Apply】按钮完成缩进，如图1.64所示；类似地，使text层和packages层比bond层相对缩进3μm。

（3）连接部分绘制。执行菜单命令【Insert】→【Shape】→【Rectangle】，在版图中插入一个矩形，按“Esc”键退出；选中新插入的矩形，在窗口右侧【Properties】下的【All Shapes】→【Layer】栏中选择“bond:drawing”，将【Rectangles】→【Width】栏设置为20μm，【Height】栏设置为20μm，长按鼠标左键将其移动至MIM电容中间位置，且与原本的bond层相连接。类似地，在对侧位置插入一个leads层矩形，且与原本的leads层相连接。至此，完成了一个MIM电容版图的绘制，如图1.65所示。

2. MIM电容版图仿真

（1）插入仿真端口。执行菜单命令【Insert】→【Pin】，单击鼠标左键，在MIM电容的I/O端口添加两个引脚（Pin），如图1.66所示。

（2）修改仿真控制设置。执行菜单命令【EM】→【Simulation Setup…】，弹出新建EM设置视图对话框，如图1.67所示；单击【Create EM Setup View】按钮，弹出仿真控制窗口，如图1.68所示；选择EM求解器，通常选用第2种方法“Momentum Microwave”，该方法运行速度较快，且精度符合应用要求（第1种方法“Momentum RF”运行速度最快，但精度最低；第3种方法“FEM”即有限元法，其精度最高，但运行速度最慢，主要针对一些复杂的三维结构）。选择【Frequency plan】选项卡，修改仿真频率范围，在【Type】栏中选择“Adaptive”，将【Fstart】栏设置为0GHz，【Fstop】栏设置为8GHz，【Npts】栏设置为50。选择【Options】选项卡，单击【Preprocessor】，选择【Heal the layout】区域的“User specified snap distance”选项，将自定义切割距离设置为2.5μm；单击【Mesh】，选中“Edge mesh”选项；其他项保持默认设置。设置完成后，关闭仿真控制窗口，单击【OK】按钮保存设置的更改。

（3）版图仿真。执行菜单命令【EM】→【Simulate】进行仿真，在仿真过程中会弹出状态窗口显示仿真的进程，待仿真结束后会自动弹出数据显示窗口，参照1.2.2节中的方法查看并处理dB(S(1,1))和dB(S(2,1))曲线，最终结果如图1.69所示。

3. MIM电容联合仿真

为验证所绘制MIM电容的电容值是否为0.89pF，须进行电容版图和原理图联合仿真。

（1）创建MIM电容模型。在版图绘制窗口，执行菜单命令【EM】→【Component】→【Create EM Model And Symbol…】，在弹出的窗口中单击【OK】按钮，再执行菜单命令【Edit】→【Component】→【Update Component Definitions…】，在弹出的窗口中单击【OK】按钮，完成MIM电容模型的创建。

（2）新建电路原理图并插入MIM电容模型。返回“Balanced_Bandpass_Filter_wrk”工作空间主界面，执行菜单命令【File】→【New】→【Schematic…】，在新建电路原理图对话框中修改单元（Cell）的名称为“MIM capacitor-cosimulation”，单击【Create Schematic】按钮新建电路原理图。单击电路原理图窗口左侧的【Open the Library Browser】图标，在弹出的元件库列表窗口中选择【Workspace Libraries】下的“MIM capacitor”（即刚刚创建的MIM电容模型），如图1.70所示。单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Place Component】，在电路原理图中添加一个MIM电容模型，按“Esc”键退出。

（3）添加理想电容。在左侧元件面板列表的下拉菜单中选择【Lumped-Components】，单击其中的电容图标，在右侧的绘图区添加一个电容，按“Esc”键退出。双击该电容，在弹出的参数编辑对话框中修改C=0.89pF（注意检查单位设置是否一致），单击【OK】按钮保存参数的修改。

（4）添加S参数仿真器、仿真端口和接地符号。在左侧元件面板列表的下拉菜单中选择【Simulation-S_Param】，单击其中的S参数仿真器，在绘图区添加一个S参数仿真器，再单击【Term】端口，添加4个仿真端口，按“Esc”键退出，然后执行菜单命令【Insert】→【GROUND】，放置4个接地符号（或者直接单击【Simulation-S_Param】下的【TermG】端口，添加4个有接地参考面的仿真端口），执行菜单命令【Insert】→【Wire】，连接电容和仿真端口，完成后按“Esc”键退出。

（5）设置S参数仿真器频率范围及间隔。双击绘图区的S参数仿真器，设置其仿真起始频率（Start）为0GHz，截止频率（Stop）为8GHz，间隔（Step-size）为0.01GHz，单击【OK】按钮，得到最终的电容联合仿真电路图，如图1.71所示。

（6）联合仿真。执行菜单命令【Simulate】→【Simulate】进行仿真，仿真结束后数据显示窗口会被打开，参照1.2.2节中的方法查看并处理dB(S(1,1))、dB(S(2,1))、dB(S(3,3))和dB(S(4,3))曲线，最终结果如图1.72所示。从图中可以看出，dB(S(1,1))和dB(S(3,3))两条曲线、dB(S(2,1))和dB(S(4,3))两条曲线几乎重合，说明所绘制MIM电容的电容值约为0.89pF。如果曲线相差较大，则应继续返回修改MIM电容版图，重复上述步骤，直至两条曲线的误差在可接受的范围内为止。