随着光伏发电、风力发电、氢能源等新能源技术的迅速发展,全球化石能源正在逐步被清洁新能源取代。将太阳能、风能、地热能、海洋能等转化为电能则是实现新能源得到广泛应用的关键途径。电力电子技术是支撑具有更高新能源接入比例的新型电力系统建设的基础,同时还是新能源汽车、高铁、轨道交通、国防军工等国家重大战略产业的关键支撑技术。以上各大重要产业的升级与发展对电力电子技术提出了全新的挑战,而电力电子技术的核心元件具有决定性作用,随着硅基传统电力电子器件的性能逐渐接近其物理极限,亟需发展新型宽禁带半导体电力电子器件。碳化硅功率器件相比硅基器件,拥有更高的击穿场强以及更优异的导热系数而受到关注,其中碳化硅功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）因其功率密度高、开关速度快、热导率高等优势而逐渐在系统中应用。采用具有更高频率（～30k Hz）工作能力的碳化硅MOSFET替代传统的硅器件,可以提高电能转换效率、减小了散热系统和无源器件的体积,实现系统整体成本的降低、以及体积和重量的减小。目前对SiC MOSFET器件的研发大多聚焦于器件导通性能和可靠性的提升方面。在平面栅MOSFET中,由于元胞结构相对固定,减小器件比导通电阻的方式主要集中于通过改进栅氧工艺减小沟道电阻。但是目前研究掌握的栅氧生长退火工艺方面仍存在一些不足,对于器件产品,提高沟道迁移率的同时需要兼顾栅氧寿命以及阈值电压的稳定性,两者之间的平衡问题未得到有效解决。随着SiC MOSFET器件在新能源发电和不间断电源市场的成熟应用,其应用范围逐渐扩大,电动汽车电机驱动控制系统被认为是SiC MOSFET市场的下一个增长点。由于车载应用对可靠性要求极其苛刻,SiC MOSFET器件可靠性问题成为当前研究的重点。目前这方面研究主要存在两条技术路线,即平面栅和沟槽栅技术路线,两者并行发展。对比来看,平面栅MOSFET由于不存在栅槽,其可靠性相对优异;因此功率器件设计和制造者需要从结构和工艺技术两方面对器件进行协同优化。同时,该协同优化必须建立在以下基础:深刻理解器件在现实应用中可能遇到的异常工作状况,以及器件在该异常工作状况下可能发生的失效模式和相应的失效机理。针对以上问题,本论文聚焦平面栅SiC MOSFET,从器件仿真设计、工艺技术、器件研制、测试评估、可靠性分析等多方面进行了较为全面而深入的研究,具体包括:研究提出了一种优化的栅氧工艺。首次采用真空置换、原位退火方法对栅氧进行NOx钝化处理,有效降低了界面态密度,沟道迁移率在原有基础上提高20%;将1200V SiC MOSFET器件比导通电阻从8.3mΩ·cm2降低到了7.9mΩ·cm2（元胞尺寸15μm）;结合缩减元胞尺寸至9μm路径成功研制出比导通电阻达到4.9mΩ·cm2的SiC MOSFET器件,达到同类器件中的国际先进水平。同时针对该优化栅氧工艺展开了可靠性的研究,对栅氧的生长以及退火温度进行了进一步优化,提出了具有增强可靠性的SiC MOSFET栅氧工艺。研究开发了全套可规模化生产的1200V SiC MOSFET器件技术,包括器件结构设计、单项工艺技术、工艺整合和流片研制等。攻克了沟道长度连续可调的沟道自对准关键工艺,实现沟道长度在0.2μm～1μm范围内连续可调;优化了高温离子注入工艺,提高了高剂量下P+区域的激活率和有效掺杂浓度,并有效降低了注入产生的晶体缺陷和表面缺陷,提升了载流子寿命和器件性能。基于对SiC MOSFET器件可靠性问题的深入研究,提出了一系列降低器件阈值电压漂移、提高器件短路和浪涌能力与可靠性的优化方法。实验证明,降低沟道掺杂浓度可有效改善阈值电压漂移;优化JFET宽度和沟道长度设计可实现器件导通性能和短路耐受能力的优化平衡;优化沟道掺杂设计可使器件沟槽参与浪涌电流的导通,实现器件浪涌耐受能力的提升。