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随着半导体工艺技术的进步,集成电路的飞速发展,静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)对集成电路产品可靠性影响日益严重,ESD保护面临重重困难和挑战。尤其是在高频工作状态下电路的ESD保护,高鲁棒性ESD保护器件所带来的寄生电容会对电路产生很大的影响。本文针对ESD保护器件的寄生电容展开了研究,并进行了优化。本文首先研究了常用ESD保护器件二极管、MOSFET和SCR(Silicon Controlled Rectifier)的工作原理和寄生电容特性。二极管正向ESD保护能力强,寄生电容小;MOSFET由于栅结构的存在带来了大量的寄生电容,不适合用于高频下的ESD保护;SCR能在较小的芯片面积下达到很强的ESD保护能力,寄生电容较小,但也存在触发电压高维持电压低的缺点。针对正向二极管ESD电流泄放能力强寄生电容小的特点,研究了N+/Psub二极管尺寸对其寄生电容的影响,并提出了通过优化二极管版图结构,增加p-n结周长面积比的方法降低其寄生电容,从而设计了华夫饼形和八边形二极管版图以及对应的去除N+注入区中间部分的带孔二极管版图。带孔版图的低寄生电容特性要明显优于无孔版图,在不同尺寸下寄生电容降低了16%到40%不等。八边形二极管的低寄生电容特性要比华夫饼形优秀,反映低寄生电容特性的品质因数有明显提高。针对SCR器件寄生电容小触发电压高维持电压低的特点,研究优化了SCR版图和能降低触发电压的MSCR版图,通过华夫饼型SCR和MSCR的版图设计可以在保持ESD保护能力的基础上降低寄生电容。同时通过降低MSCR的触发区面积可以有效降低其寄生电容,并保持触发电压不变。此外还研究了双向SCR的寄生电容特性,双向SCR可以通过内部两组寄生电容相互串联降低寄生电容。利用这一优势,通过添加触发区降低其触发电压并通过调整P阱中的N+区与N阱的距离调节其维持电压,但这也会增加其寄生电容。最终PMDDSCR能够在17V左右触发,维持电压在4~9V之间可调,寄生电容最大可以保持在200fF左右。