随着制造工艺尺寸的缩小和电路复杂度的提升,静电放电（ESD）对集成电路（Integrated circuit,IC）芯片的影响愈发不容忽视,业界每年由ESD事件造成的经济损失超过100亿美元。然而,大部分IC制造厂对芯片所采取的ESD防护措施相对落后,选用的ESD防护器件仅仅是最基础的二极管串和MOSFET。为了满足ESD设计窗口,制造厂所设计出的ESD器件通常会占用大量的版图面积,引入额外的设计成本。为了降低ESD防护器件的设计成本,本文基于两种常规的ESD防护器件提出多种优化思路,使器件在有限的版图面积上能够发挥更好的ESD防护性能。这两种常规ESD防护器件分别为:栅极接地的NMOS（GGNMOS）器件和可控硅（SCR）器件。GGNMOS是工艺兼容性最强的ESD防护器件,而且GGNMOS自身的维持电压（V_h）足够高,能满足大部分ESD设计窗口的电压下限。但传统GGNMOS器件的触发电压(V_t1)往往不能满足设计窗口的电压上限,其自身的ESD承受能力略显不足。本文基于0.55nm BCD工艺分析了GGNMOS触发过程与失效原因,总结了影响GGNMOS ESD防护特性的关键参数,提出了GGNMOS器件性能优化的基本思路。在此基础上,本文基于0.6μm BCD工艺提出了三类高鲁棒性的新型PB-NMOS优化器件。传输线脉冲（TLP）测试结果表明:最优型PB-NMOS器件与传统GGNMOS相比,二次失效电流(I_t2)提升了15.4%,V_t1降低了10%左右。SCR是鲁棒性最强的基础ESD防护器件。然而,由于SCR器件工作时自身过高的触发电压和过低的维持电压,致使器件既无法满足ESD设计窗口的上限也无法满足其下限。为了解决这一问题,本文分别从宏观角度和微观角度分析了SCR器件各个工作状态下的导通特性,提出了降低SCR触发电压的和提升SCR维持电压的关键因素,对比了多种不同的SCR优化方法。在此基础上,本文基于0.18μm BCD工艺提出了两种用于5V电源ESD防护的新型高维持电压SCR器件。利用Sentaurus TCAD仿真软件验证两种新型SCR的可行性,实验结果显示:两种新型SCR器件相对于传统SCR器件的维持电压分别提升了2.2².5倍,触发电压降低了14%左右。新型SCR器件在不增加版图面积的前提下解决了SCR器件用于5V电源ESD防护所面临的闩锁问题和触发问题。