1.3.2　MIM電容版圖

為方便繪制版圖，先在單元名為“MIM capacitor”的版圖中將圖1.61中虛線框內的功能鍵選中；然后執行菜單命令【Options】→【Preferences…】，在打開的【Preferences for Layout】對話框中選擇【Grid/Snap】選項卡，將【Spacing】區域的“Snap Grid Distance (in layout units)”、“Snap Grid Per Minor Display Grid”和“Minor Grid Per Major Display Grid”設置為合適值，此處按圖1.62所示設置（或者在版圖繪制區單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇【Grid Spacing…】下的“<0.1-1-100>”；或者使用快捷鍵“Ctrl+Shift+8”）。

1. MIM電容版圖繪制

bond和leads兩層5μm厚銅層以及中間一層0.2μm厚Si3N4層被用來構建MIM電容。MIM電容的電容值是由其面積和中間介質層的厚度來決定的。下面以0.89pF的MIM電容為例，詳細介紹其繪制步驟。

（1）MIM電容疊層。執行菜單命令【Insert】→【Shape】→【Rectangle】，在版圖中插入一個矩形，按“Esc”鍵退出；選中新插入的矩形，在窗口右側【Properties】下的【All Shapes】→【Layer】欄中選擇“bond:drawing”，將【Rectangles】→【Width】欄設置為58μm，【Height】欄設置為56μm；執行菜單命令【Edit】→【Copy/Paste】→【Copy To Layer…】，在彈出的圖層復制窗口中選擇“text:drawing”（見圖1.63），單擊【Apply】按鈕，在原位置復制一個text層；類似地，在原位置再復制leads層和packages層各一個；全部復制完成后，單擊【Cancel】按鈕關閉此窗口。

（2）層縮進。MIM電容各層之間存在不同的縮進。選中leads層，執行菜單命令【Edit】→【Scale/Oversize】→【Oversize…】，因leads層比bond層相對縮進1.5μm，故在彈出的縮進對話框的【Oversize(+)/Undersize(-)】欄中輸入-1.5，單擊【Apply】按鈕完成縮進，如圖1.64所示；類似地，使text層和packages層比bond層相對縮進3μm。

（3）連接部分繪制。執行菜單命令【Insert】→【Shape】→【Rectangle】，在版圖中插入一個矩形，按“Esc”鍵退出；選中新插入的矩形，在窗口右側【Properties】下的【All Shapes】→【Layer】欄中選擇“bond:drawing”，將【Rectangles】→【Width】欄設置為20μm，【Height】欄設置為20μm，長按鼠標左鍵將其移動至MIM電容中間位置，且與原本的bond層相連接。類似地，在對側位置插入一個leads層矩形，且與原本的leads層相連接。至此，完成了一個MIM電容版圖的繪制，如圖1.65所示。

2. MIM電容版圖仿真

（1）插入仿真端口。執行菜單命令【Insert】→【Pin】，單擊鼠標左鍵，在MIM電容的I/O端口添加兩個引腳（Pin），如圖1.66所示。

（2）修改仿真控制設置。執行菜單命令【EM】→【Simulation Setup…】，彈出新建EM設置視圖對話框，如圖1.67所示；單擊【Create EM Setup View】按鈕，彈出仿真控制窗口，如圖1.68所示；選擇EM求解器，通常選用第2種方法“Momentum Microwave”，該方法運行速度較快，且精度符合應用要求（第1種方法“Momentum RF”運行速度最快，但精度最低；第3種方法“FEM”即有限元法，其精度最高，但運行速度最慢，主要針對一些復雜的三維結構）。選擇【Frequency plan】選項卡，修改仿真頻率范圍，在【Type】欄中選擇“Adaptive”，將【Fstart】欄設置為0GHz，【Fstop】欄設置為8GHz，【Npts】欄設置為50。選擇【Options】選項卡，單擊【Preprocessor】，選擇【Heal the layout】區域的“User specified snap distance”選項，將自定義切割距離設置為2.5μm；單擊【Mesh】，選中“Edge mesh”選項；其他項保持默認設置。設置完成后，關閉仿真控制窗口，單擊【OK】按鈕保存設置的更改。

（3）版圖仿真。執行菜單命令【EM】→【Simulate】進行仿真，在仿真過程中會彈出狀態窗口顯示仿真的進程，待仿真結束后會自動彈出數據顯示窗口，參照1.2.2節中的方法查看并處理dB(S(1,1))和dB(S(2,1))曲線，最終結果如圖1.69所示。

3. MIM電容聯合仿真

為驗證所繪制MIM電容的電容值是否為0.89pF，須進行電容版圖和原理圖聯合仿真。

（1）創建MIM電容模型。在版圖繪制窗口，執行菜單命令【EM】→【Component】→【Create EM Model And Symbol…】，在彈出的窗口中單擊【OK】按鈕，再執行菜單命令【Edit】→【Component】→【Update Component Definitions…】，在彈出的窗口中單擊【OK】按鈕，完成MIM電容模型的創建。

（2）新建電路原理圖并插入MIM電容模型。返回“Balanced_Bandpass_Filter_wrk”工作空間主界面，執行菜單命令【File】→【New】→【Schematic…】，在新建電路原理圖對話框中修改單元（Cell）的名稱為“MIM capacitor-cosimulation”，單擊【Create Schematic】按鈕新建電路原理圖。單擊電路原理圖窗口左側的【Open the Library Browser】圖標，在彈出的元件庫列表窗口中選擇【Workspace Libraries】下的“MIM capacitor”（即剛剛創建的MIM電容模型），如圖1.70所示。單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇【Place Component】，在電路原理圖中添加一個MIM電容模型，按“Esc”鍵退出。

（3）添加理想電容。在左側元件面板列表的下拉菜單中選擇【Lumped-Components】，單擊其中的電容圖標，在右側的繪圖區添加一個電容，按“Esc”鍵退出。雙擊該電容，在彈出的參數編輯對話框中修改C=0.89pF（注意檢查單位設置是否一致），單擊【OK】按鈕保存參數的修改。

（4）添加S參數仿真器、仿真端口和接地符號。在左側元件面板列表的下拉菜單中選擇【Simulation-S_Param】，單擊其中的S參數仿真器，在繪圖區添加一個S參數仿真器，再單擊【Term】端口，添加4個仿真端口，按“Esc”鍵退出，然后執行菜單命令【Insert】→【GROUND】，放置4個接地符號（或者直接單擊【Simulation-S_Param】下的【TermG】端口，添加4個有接地參考面的仿真端口），執行菜單命令【Insert】→【Wire】，連接電容和仿真端口，完成后按“Esc”鍵退出。

（5）設置S參數仿真器頻率范圍及間隔。雙擊繪圖區的S參數仿真器，設置其仿真起始頻率（Start）為0GHz，截止頻率（Stop）為8GHz，間隔（Step-size）為0.01GHz，單擊【OK】按鈕，得到最終的電容聯合仿真電路圖，如圖1.71所示。

（6）聯合仿真。執行菜單命令【Simulate】→【Simulate】進行仿真，仿真結束后數據顯示窗口會被打開，參照1.2.2節中的方法查看并處理dB(S(1,1))、dB(S(2,1))、dB(S(3,3))和dB(S(4,3))曲線，最終結果如圖1.72所示。從圖中可以看出，dB(S(1,1))和dB(S(3,3))兩條曲線、dB(S(2,1))和dB(S(4,3))兩條曲線幾乎重合，說明所繪制MIM電容的電容值約為0.89pF。如果曲線相差較大，則應繼續返回修改MIM電容版圖，重復上述步驟，直至兩條曲線的誤差在可接受的范圍內為止。