作为目前应用最为广泛的横向功率器件,SOI (Silicon On Insulator) LDMOS(Lateral Double-diffused Metal Oxide Semiconductor)器件将 SOI 技术、微电子技术和功率电子技术集于一体。各种功率变换和能源处理装置要求的高速、高集成度、低功耗的新型开关电路和功率放大电路,都是以SOI LDMOS器件作为基础的核心器件。因此,研究SOI LDMOS器件的器件级性能,对于其应用的电路功能的实现,具有相当重要的实际应用意义。本文在充分学习理解前人提出的各种器件结构的基础上,对一种新型的SOI LDMOS器件结构展开研究,并建立了其数学模型,而后利用数学模型对器件参数进行了优化。具体的研究内容如下:1、对横向变宽度VLW (Variation of Lateral Width) SOI LDMOS器件特性进行仿真研究。利用SentaurusTCAD三维器件数值仿真软件,研究并分析其相关器件特性,并将其与传统的超结SJ (Super Junction)结构的SOI LDMOS器件进行对比。对比结果表明,对于漂移区长为20μm、宽为2μm的SOI LDMOS结构,采用槽栅结构的高K介质层横向变宽度SOI LDMOS器件的击穿电压Vb为405V,特征导通电阻Ron.sp为27.165mΩ·cm2,相比同尺寸的超结结构器件,其Vb增加了 58.8%,而Ron,sp只有SJ SOI LDMOS器件的25.65%。并且通过相关的特性仿真研究,证明了新的器件结构在泄漏电流、栅电荷特性、工艺容差能力等其他诸多性能方面都较超结结构SOI LDMOS器件有明显改善。而且由于其特殊的漂移区结构,避免了 SJ SOI LDMOS器件特有的电荷非平衡问题。结合具体的工艺生产步骤,文中给出了横向变宽度SOI LDMOS器件的工艺实现方法。2、提出基于等效电容的等效漂移区概念,并以此为基础,建立了槽栅变宽度器件的数学模型,其中包括了漂移区势场分布模型、器件击穿电压模型、器件导通电阻模型。对于各种复杂的三维器件结构,之前很少有相关的器件模型被提出。此次提出的基于等效电容的等效漂移区概念,不仅适用于本文提及的三维结构的横向功率器件,对三维结构的纵向功率器件同样适用,以此推导得到的器件模型能够有效预测器件整体漂移区的势场分布以及相关的器件性能。文中给出的器件击穿电压模型以及最优漂移区掺杂浓度判据,可以准确简洁地指导器件设计。利用清晰明了的数学公式,结合具体器件结构,进一步直观地分析讨论了槽栅变宽度结构的特点以及工作原理。3、利用本文建立的器件数学模型,同时结合Sentaurus TCAD三维器件数值仿真软件,对器件的各项参数进行了详细的研究。探讨了相关参数与器件击穿电压特性以及特征导通电阻特性之间的内在联系,并分别对其进行优化,这些参数包括了漂移区的长度、宽度、浓度以及SOI层的厚度、埋氧层的厚度还有介质层的材料等等。最后给出了优化后器件结构的相关性能,并将其与理论硅极限线进行了比较,结果表明,利用模型优化得到的器件结构能够有效的打破硅极限。