碳化硅（Silicon Carbide，SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（Metallic Oxide Semiconductor Field Effecttransistor，MOSFET）在高频、高功率密度电力电子装备中具有广泛应用趋势。然而SiC MOSFET具有极高的开关速度，在电感的耦合下极易诱发过电压从而进入雪崩状态，而雪崩状态下器件的栅氧界面将承受极高的电场。又由于SiC器件的栅氧界面较薄弱，因此SiC MOSFET器件面临雪崩失效的挑战。论文针对SiC MOSFET在雪崩应力作用下的失效机理及可靠性提升方法，开展芯片的元胞建模及具有温度依赖特性的热网络建模、不同雪崩冲击模式下器件失效机理及重复雪崩能力提升研究。论文主要研究内容包括：
　　①针对SiC MOSFET内部电热耦合复杂作用导致雪崩状态下器件电热应力难以直接分析的问题，建立SiC MOSFET元胞模型和温度依赖的瞬态热网络分析模型。首先，基于实际SiC MOSFET器件，利用电子显微镜分析方法获取其元胞基本参数和几何结构，建立能反映雪崩过程的SiC MOSFET数值仿真元胞模型。其次，考虑材料热参数的温度依赖性，建立芯片瞬态热网络模型。最后，通过实验验证模型的有效性，从而揭示器件在雪崩工况下的电热应力分布规律。
　　②针对SiC MOSFET在雪崩状态下失效机理不清的问题，研究了不同雪崩冲击模式下失效演化过程。首先，基于单次雪崩冲击实验，建立SiC MOSFET失效仿真模型，获取失效演化过程的元胞电热分布规律。其次，基于重复多次雪崩冲击实验，建立重复冲击下SiC MOSFET失效仿真模型，获取失效演化过程的电学应力分布规律，分析性能退化参数。最后，通过仿真和实验对比，验证不同雪崩冲击作用下SiC MOSFET的失效机理。
　　③针对栅氧层薄弱导致SiC MOSFET重复雪崩可靠性较低问题，提出了芯片结构设计优化方法，以提高重复雪崩工况的循环使用寿命。首先，以提高重复雪崩寿命为目标，基于重复雪崩失效机理，设计了栅氧层及JFET区的元胞优化改进结构。其次，基于失效物理的分析方法，以热载流子注入氧化层的退化模型为基础，建立考虑碰撞电离率和界面电场强度的重复雪崩寿命模型。最后，利用TCAD仿真对改进设计结构进行雪崩工况下应力分析和寿命比较，验证结构优化有效性。
　　论文研究成果为雪崩工况下SiC MOSFET失效机理分析以及可靠性测试与评估提供技术支撑，也为SiC MOSFET器件的可靠性设计奠定基础。