电力电子技术堪称是全球第二次电子革命,如今关系着人们的生产生活以及国家的经济、政治及国防。以功率半导体器件为核心部件的电力电子技术是当今最高效、最可靠、最灵活的电能变换与控制技术,已被广泛应用于家用电器、汽车电子、高压输电、武器装备等诸多领域。功率半导体器件中的横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管（LDMOS）因具有MOSFET类器件的易驱动、开关频率高等优势以及易于集成的横向结构,而被广泛用于射频、微波电路等高频领域。衡量功率半导体器件电特性的一个重要指标是,器件能达到一定击穿电压（BV）的同时,比导通电阻(R_on,sp)应尽可能低,这样方可在保证一定耐压条件下将器件的通态损耗降至最小。本文就这一目标,以LDMOS器件为研究对象,基于高K材料（high-k,HK）及半导体物理与器件基本理论,利用ISE-TCAD器件仿真平台设计并研究了两种新型LDMOS器件。本文的主要创新性成果包括以下三点:1.将高K材料（HK）与折叠硅器件（Folded Silicon LDMOS,FSLDMOS）相结合,提出了一种采用HK介质作为场氧化层的高耐压LDMOS（HK-FSLDMOS）。一方面FSLDMOS器件具有沟道密度大、多数载流子积累效应以及电场调制的多方面优势,相比传统的平面LDMOS,比导通电阻可大大降低。另一方面,作为场氧化层的HK介质具有对器件漂移区强的电场调制作用,使得器件在保持耐压的条件下可大幅提高漂移区的掺杂浓度,从而降低导通电阻。HK-FSLDMOS将两方面结合起来,进一步优化了击穿电压与比导通电阻的关系。仿真结果表示,当HK相对介电常数为300且厚度为0.2μm时,器件击穿电压为450 V的同时具有11.7 mΩ·cm²的低比导通电阻,其优值FOM高于其他几类LDMOS器件。2.基于半导体物理与LDMOS器件的基本理论,建立了HK-FSLDMOS器件的BV-R_on,sp解析模型。根据模型曲线,器件优值FOM随HK相对介电常数从3.9增大到500的过程中持续增大并逐渐饱和,且增大幅值可观。由模型体现出的HK介电常数和厚度对器件FOM的影响总体上与仿真结果相符,但由于模型推导过程过于简化,两者数值存在较大偏差,模型曲线优于仿真获得的数据。3.将折叠硅载流子积累器件（Folded Accumulation LDMOS,FALDMOS）与高K材料相结合,提出了一种采用HK介质替代部分SiO₂场氧化层的低耐压LDMOS（HK-FALDMOS）。一方面,HK介质具有调制漂移区电场并降低导通电阻的能力;另一方面,FALDMOS器件除了具有增大的沟道密度及强的电场调制效应两点优势,还因其金属栅电极扩展并覆盖了整个漂移区上方,因此在器件导通状态下可引起更强的载流子积累效应。仿真结果显示,在HK相对介电常数为8且厚度为0.3μm时,器件具有44.9 V的击穿电压和9.9 mΩ·mm²的超低比导通电阻,BV-R_on,sp特性优于文献中其他LDMOS器件。最后,简要介绍了HK-FALDMOS的工艺流程,在FALDMOS器件工艺步骤的基础上,只需增加一层淀积HK介质的掩膜版即可。