集成门极换流晶闸管(IGCT)是一种高压、大电流的电力半导体器件,在大功率领域已得到广泛使用。但由于IGCT的关断需要借助很强的电流脉冲来控制,导致其门极驱动电路很复杂。为了降低驱动电路的复杂度,本文提出了一种沟槽栅MOS-GCT结构,将沟槽pMOS管集成在GCT器件内部,以实现电压控制型的关断,从而简化驱动电路并缩小其体积。以4.5kV沟槽栅MOS-GCT为例,主要研究其工作机理、电学特性及其影响因素,并对其制作工艺进行了仿真分析。主要研究内容如下:首先,分析沟槽栅MOS-GCT的结构特点与工作原理,利用T-CAD软件对该结构进行建模仿真,研究了新器件的阻断、导通及开关机理及其寄生的pnp管和集成pMOS管效应。结果表明,通过在集成pMOS管上加负栅压来实现器件的快速关断,但阻断时必须施加负栅压为漏电流提供通路。其次,研究沟槽栅MOS-GCT的阻断、导通及开关特性,分析n-基区、p基区、n辅助层等结构参数对器件各项特性的影响;在此基础上研究了载流子寿命、温度变化以及过电应力条件对器件静、动态特性的影响,提取了优化后的结构参数。结果表明,p基区、n辅助层的浓度和厚度是影响器件特性的敏感参数。最后,对沟槽栅MOS-GCT进行工艺设计,分析了工艺流程和器件各区的实现方法,并利用软件对其工艺进行仿真,提取了工艺条件。该研究结果对GCT及栅控器件的研发具有一定的参考价值。