静电放电（Electrostatic Discharge,ESD）是常见的近场危害源，它往往伴随着瞬时大电流、高电压和强电磁辐射产生，会通过传导或辐射形式对电子设备造成严重的干扰或损伤。需要多个防护器件配合使用来保护ESD敏感处，但这会增大集成电路的芯片面积，一种新型的膜状ESD防护器件——瞬变脉冲能量吸收矩阵(Energy Absorption Matrix for Transient Pulse,EAMTP)在一定程度上可以解决这个问题。本文主要从ESD防护设计要求和测试模型出发，分析传输线脉冲(Transmission Line Pulse，TLP)测试的优势及获得的表征ESD防护器件的防护性能的参数，并在此基础上对EAMTP的防护性能进行测试和仿真研究，并与瞬态抑制二极管（Transient Voltage Suppressor,TVS）和压敏电阻的ESD防护性能进行比较研究，为今后TLP标准的建立提供实验和数据依据。主要工作如下： 1.比较并采用了合适的测试模型和测试方案——人体金属模型（Human Mental Model,HMM）、人体模型（Human Body Model,HBM）和TLP测试，对EAMTP的ESD防护性能进行研究。研究表明：HMM和HBM测试下的EAMTP具有良好的抗静电能力、较快的响应速度和释放效率;TLP测试则获取了EAMTP的I-V曲线、开启电压、箝位电压、动态阻抗、瞬态响应波形等ESD特性参数。在电路仿真软件PSPICE中建立EAMTP的仿真模型，结果表明：峰值电压与电感L1呈正相关，箝位电压与电阻呈正相关，电感和电容的增大都会使得箝位时间增大。 2.对TVS二极管和压敏电阻在同一测试系统中进行比较研究。结果表明：压敏电阻的响应时间较长、电容值最大，ESD防护性能相对较差;TVS较大的电容值会对其在高频电路中的应用会受限制;而EAMTP的导通阻抗较小，电容值最小，可以满足高频防护的要求。且EAMTP凭借独特的应用方法，使得EAMTP在ESD防护设计上具有不同于其他ESD防护器件的发展空间。在电路仿真软件PSPICE中建立TVS二极管和压敏电阻的仿真模型，对模型中参数对器件ESD防护性能的影响进行研究。结果表明：器件响应的峰值电压和箝位时间都会受到器件寄生电感和电阻的影响，与之正相关;器件的箝位电压与器件的电阻值正相关。
通过二维器件仿真,分析单指、多指18V nLDMOS器件在静电放电防护中电流分布的非均匀性问题。经仿真分析可知,寄生三极管的部分导通是单指器件电流分布不均匀的原因;器件的大面积特征、材料本身的不均匀性等因素导致叉指不同时触发,同时,由于nLDMOS各叉指基极被深N阱隔离,先被触发的叉指无法抬高未触发叉指的基极电位帮助其开启,是多指器件电流分布不均匀的原因。器件的TLP(Transmission line pulse)测试结果与仿真分析吻合,指长分别为50μm和90μm的单指器件ESD电流泄放能力分别为21mA/μm和15mA/μm;指长为50μm的单指、双指、四指和八指器件的ESD失效电流分别为1.037A、1.055A、1.937A和1.710A,不与指数成比例增大。
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