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静电放电(ESD,Electrostatic Discharge)是影响集成电路可靠性的原因之一。所以需要对集成电路进行有效的ESD防护。本文先对基本的ESD防护原理做出了简单阐述,并基于ESD防护窗口提出了ESD防护要求,并确定关键参数所对应的理论数值范围,然后详细介绍了常规的ESD防护方式并分析上述防护方式所对应的防护器件(包含横向绝缘栅双极晶体管,LIGBT)的工作机理。在此基础上,本论文重点对常规LIGBT应用于ESD防护时存在的问题进行了如下改进:(1)针对常规LIGBT结构在ESD应力下有着较强电流处理能力但存在开启电压高、维持电压低所导致设计窗口大的问题,提出了一种新型的内嵌P区LIGBT的ESD防护器件。该结构通过添加P区改变了反向PN结的击穿位置,从而降低了器件的触发电压;并且由于P区的存在,内部又引入能钳制电压的新寄生三极管,器件内部原本的正反馈效应由于新寄生晶体管的分流而得到有效的抑制,进而提高了器件的维持电压。在相同Medici仿真条件下,相比常规LIGBT结构,仿真结果表明新结构的防护特性得到了很大得改善,变现为触发电压降低了61%,维持电压提高了2倍多,二次击穿电流提高了8%。因此,该结构实现了更小的ESD设计窗口以及实现了电流泄放能力与抗闩锁能力之间的折衷关系。(2)本文还提出了一种内部NMOS优先触发LIGBT器件的新结构,利用源端引入的NMOS结构比反偏PN结更早触发的特点,使得触发电压降低,内部又引入能钳制电压的新寄生三极管,器件内部原本的正反馈效应由于新寄生晶体管的引入得到有效的抑制,从而提高了器件的维持电压。仿真结果显示,相比常规LIGBT结构,新结构的触发电压大幅降低,维持电压有所提高,并且器件的ESD鲁棒性也能维持在较高的水平。(3)本文亦设计了一种内嵌浮空N+电荷区的新型防护器件LIGBT结构,由于浮空重掺杂N+电荷区的存在,调制了触发态时器件击穿结P-body/N-epi结冶金结面处的电场分布,使得该结构更易发生雪崩击穿,因此降低了触发电压。一方面,N+浮空接法用来降低P+掺杂向N-epi注入少数载流子(空穴)的效率,从而降低寄生PNP晶体管的电流效益,维持电压得到提高。另一方面,添加浮空N+区实际上也增加基区的等效掺杂浓度,器件的维持电压得到进一步提升。