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集成电路产业的发展给人们的生活和工作带来了日新月异的变化。当前半导体器件日益趋向小型化、高密度和多功能化,特别像消费电子和便携式产品等对主板面积要求比较严格的应用,很容易受到静电放电(ESD)的影响。本文主要对用于系统级ESD防护瞬态电压抑制器(TVS)进行研究,论文首先研究了传统的基于齐纳二极管的TVS,同时,论文研究了在现有的标准CMOS工艺下的TVS,设计并研究满足不同高低压电压域需求的TVS器件,在0.6μm SOI工艺,0.5μm BCD工艺,0.35μm CMOS工艺,0.18μm CMOS工艺以及65nm CMOS工艺下进行了流片验证。主要研究结果如下：1、在剖析国外大公司瞬态电压抑制器(TVS)的基础上,研究了基于齐纳二极管的多通道瞬态电压抑制器(TVS)的实现方式；基于某高压工艺和所提出的设计指标,通过调整工艺参数,包括掺杂浓度和结深等,仿真分析并设计基于齐纳二极管的TVS器件结构及其工艺。在现有多通道TVS基础上,提出了高鲁棒性性的穿通型瞬态电压抑制器,提出了新型多孔道均流技术以解决ESD电流均匀性问题,从而提高TVS的鲁棒性；2、基于0.35μm CMOS工艺平台,本论文提出并验证了齐纳二极管辅助触发SCR结构(ZTSCR)器件,分析了不同区域形成的齐纳二极管对触发电压的影响,研究表明,齐纳二极管触发SCR结构可以有效降低了传统SCR的触发电压,齐纳二极管形成于N-阱与P-阱之间的ZTSCR结构具有最低的二次触发电压；3、基于65nm CMOS工艺平台,本论文提出浮空N-阱技术以提高LVTSCR器件的维持电压,通过浮空N-阱对电流路径的阻挡作用将电流路径纵向拉长,从而拉宽了寄生NPN晶体管的基区宽度,却不会增加芯片版图面积,可有效提高LVTSCR的维持电压；4、基于0.35μm CMOS工艺平台,提出二极管触发LVTSCR器件(DLVTSCR),传统的LVTSCR器件的触发电压和维持电压等ESD特性得到了进一步优化,并以DLVTSCR器件作为核心器件进行完整的TVS设计；5、基于基于0.6μm SOI工艺平台,研究了LIGBT用于高压ESD防护的优势,并通过增大寄生BJT的发射区和集电区电阻,提高LIGBT的维持电压；6、本论文对内嵌SCR的LDMOS器件(SCR-LDMOS)在多次ESD事件后的退化现象进行了分析,并结合直流漏极击穿电压的退化原理对SCR-LDMOS的退化进行了解释,提出了电荷陷阱的退化机理,为高压ESD设计提供了有力的理论参考。