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静电放电(Electro-Static Discharge,简称ESD)是一种生活中常见的自然现象。在集成电路领域,静电放电会引起集成电路各种失效问题,使其可靠性大大降低。随着器件尺寸不断缩小,线宽不断降低,遭受静定损伤的风险随之增大,在集成电路设计领域,静电放电的防护设计变的越来越重要。可控硅整流器(Silicon Controlled Rectifier,简称SCR)由于其单位面积较高的ESD电流能力,在静电防护领域备受欢迎,并随着静电防护设计向着全芯片和系统级设计方向的发展以及面积效率的考虑,SCR出现双向导电的设计,即双向SCR(Dual Directional SCR,DDSCR)。传统单向SCR具有触发电压过高,维持电压较低的缺点,容易遭成闩锁使器件不能关断,基于此结构的传统双向SCR也同样具有相同的缺陷。为了改善双向SCR的ESD设计窗口,基于0.25μm BCD工艺,本文对单向SCR、LVTDDSCR(Low Voltage Triggered DDSCR)以及STDDSCR(Segment Technology DDSCR)三种器件进行了研究。在这个工艺中,12V的N管BV能到21V以上,P管BV则为23V以上,本文中的设计窗口主要考虑被保护器件为12V常规器件的情况,尽量把TLP的IV曲线限制在工作电压和BV之间。本文的主要内容如下:(1)SCR的建模分析与仿真研究本文对单向SCR结构的工作原理进行建模,分析其开启特性,钳位特性以及击穿特性。对单向SCR的具有代表性的改机结构LVTSCR与NMOS嵌入型LVTSCR的进行仿真研究。其中对于NMOS嵌入型LVTSCR结构,本文把gate端单独引出,分析其在不同栅压下的工作特性。(2)LVTDDSCR研究对于LVTDDSCR结构,根据其维持电压低的特点,本文的研究侧重于提高其维持电压,主要是版图结构参数,器件结构上的变化两个方面。研究主要从测试结果出发,借助仿真软件探讨原理。从测试结果来看,找到几个比较好的优化方向,可以为以后的LVTDDSCR器件设计提供思路。(3)STDDSCR研究对于STDDSCR结构,本文重点研究N+、P+岛的变化对TLP测试结果的影响,包括同比例变化下增加岛的对数,N+、P+对称排布与非对称排布方式以及N+、P+岛大小不同比例的变化。最后还研究了STDDSCR的N-well中插入浮空的FN+的结构。此外,本文基于STDDSCR,在Y方向上对N+、P+岛进行错位,得到了两种不同的结构,并进行了研究。相较于原始的STDDSCR结构,这两种错位的结构电流能力都有明显的提升,同时拥有较好的设计窗口。