静电放电(Electro Etatic Discharge,ESD)已成为集成电路产品失效的一个主要原因,随着工艺技术的进步,器件的特征尺寸越来越小,芯片的抗ESD能力也在不断下降,片上ESD防护电路已成为电路设计中不可或缺的重要模块。ESD防护器件是防护电路的最基本单元,由于工艺特征尺寸的不断下降压缩ESD设计窗口,ESD防护器件的触发电压和维持电压成为器件优化的关注点。鉴于此,本文的主要目标是设计具有高维持电压和低触发电压的ESD防护器件。本文基于0.18μm BCD工艺,在对比传统ESD防护器件的优缺点后,以传统的LVTSCR作为优化设计对象,主要创新成果如下:(1)针对传统LVTSCR维持电压低的缺点,本文提出一种新型的EWLVTSCR。通过在MOS结构下方添加重掺杂P型浅阱,降低寄生NPN三极管的放大倍数,削弱器件内部的正反馈机制,从而达到提高维持电压的目的。使用TCAD仿真工具进行验证,实验结果表明:添加P浅阱后,器件的维持电压明显提高,逐步增大P浅阱的横向尺寸,器件的维持电压可以提高到3.8V以上,可以解决3.3V防护电路中的闩锁问题。为了扩大新器件的适用范围,改变P浅阱的位置,在触发电压略微提高的情况下,新型的EW-LVTSCR2维持电压提高到5.8V以上,可用于5V电路的ESD防护。(2)为了降低器件的触发电压,本文从减少触发路径上电压消耗的思路出发,提出一种MTSCR器件结构,在器件发生雪崩击穿后,触发路径上的电压消耗减少,从而降低触发电压。实验结果表明,雪崩击穿电压基本不变,触发电压下降0.5V。嵌入P浅阱的EW-MTSCR结构,实现了低触发电压,高维持电压的设计目标。在维持电压满足5V防护电路需求的前提下,将GGNMOS路径开启后的电流引入到阱内的EW-LVTSCR3器件结构,不仅SCR路径更容易开启,而且触发电压下降0.6V。