随着电力电子应用要求的不断提高和应用领域的不断拓展,诸如航空航天、石油勘探和开采、清洁能源和国防安全建设等领域对电力电子系统提出了耐更高温度（>300℃）和具有更强可靠性与鲁棒性的要求。功率器件作为电力电子系统的关键核心元件面临着同样的发展挑战。然而,仅仅只有高性能的功率器件是远远不够的,如果驱动电路仍采用传统的硅基器件则整个电力电子系统仍难以在特种环境中工作。因此,有必要设计高性能的SiC集成电路来完成对SiC功率器件的驱动和控制。通过将功率器件与集成电路进行一体化集成,功率集成电路可以有效减小电路杂散参数,增加和增强功率器件的功能,是推动电力电子系统实现提效节能、小型轻量和更高可靠性与鲁棒性等目标的重要方法。发展至今,SiC功率集成电路已经实现了分立器件和一些模拟或逻辑电路的封装集成,但更高集成水平的单片功率集成技术仍处于初级探索阶段。为了满足未来对高温高可靠性、高频高效率和小型轻量化的SiC电力电子系统的需求,本论文开展了基于SiC BJT的单片集成智能功率芯片关键技术的初步探索,研究内容具体包括:（1）新型SiC单片集成智能功率芯片结构设计与优化;（2）SiC功率集成电路中新型隔离结构设计与验证;（3）SiC单片功率集成电路兼容性工艺设计与验证;（4）SiC器件库模型建立及其在电路辅助设计中的应用。本论文的研究具有以下创新:（1）提出了基于SiC BJT的单片集成智能功率芯片结构。在SiC BJT器件结构基础上提出了一种适合于单片集成的SiC LBJT结构和一种SiC BJT/二极管集成结构,解决了功率集成技术中的器件设计基础难题。通过TCAD仿真分析器件的基本特性和背栅效应下的开关特性并结合实验流片,验证了新型SiC LBJT作为单片集成功率芯片核心器件的可行性。考虑到功率器件通常需要反并联二极管作为续流,本论文以SiC BJT/二极管集成器件为例,提出了一种在两器件之间引入耐压保护环来减缓电场集中效应的办法,并成功研制了耐压超过1200V的SiC BJT/JBS集成芯片样品,解决了SiC集成功率器件耐压退化的问题。该研究为后续研制SiC单片集成智能功率芯片奠定了坚实的器件基础。（2）提出了一种“浅沟槽隔离+自隔离+半绝缘结构隔离”的组合型隔离方案,并重点对在SiC中采用钒离子注入形成半绝缘结构的方法进行了研究。钒离子掺杂进SiC材料后会替换SiC晶格中的Si位,并具有VSi3+、VSi4+和VSi5+三种可能的电荷状态,因此在SiC中既可作为深能级的施主,也可作为深能级的受主,进而通过补偿作用可以使SiC衬底和外延层恢复半绝缘特性。据此,本论文通过进一步的实验研究成功将SiC外延层的特征导通电阻从10.8mΩ·cm2提高到了1.92×106Ω·cm2,也即其电阻率提高了1.8×108倍,证明了通过钒离子注入在SiC外延层中选择性形成半绝缘隔离结构的可行性,为实现SiC功率集成电路器件间的隔离提供了一种新方案。该研究有望推动SiC功率集成电路的进一步发展。（3）设计了一套SiC单片功率集成电路的制备工艺。在分析SiC功率器件和功能性集成电路制备工艺之间差异性的基础上,设计了一套具有高度兼容性的单片功率集成电路的制备工艺。以SiC功率BJT和小信号的SiC LBJT为例,本论文采用兼容性工艺在同一外延片同步制备了SiC功率BJT和小信号SiC LBJT,并分别测试分析它们的器件特性,从而验证了兼容性工艺方案的可行性。该研究为后续实现基于SiC BJT的单片集成智能功率芯片奠定了坚实的工艺基础。（4）建立了可在宽温度和宽电流范围内准确预测SiC BJT特性的SPICE半物理模型。忽略由SiC/SiO2界面态引起的界面复合效应是影响SiC BJT建模精准性的重要原因,通过采用SRH复合理论分析SiC/SiO2界面特性,提出了用一个理想因子约为2的二极管来表征界面复合效应,解决了界面复合效应难以表征的难题,并据此建立了可在宽电流和宽温度范围内准确预测SiC BJT和SiC LBJT特性的新型SRGP半物理模型。将SRGP模型应用于等比例智能驱动电路、或非门、差分放大电路和推挽式驱动电路的设计,验证了新模型在辅助电路设计中的可行性。该研究可为后续设计和应用单片集成智能功率芯片提供有用的器件库模型。本论文的研究工作主要致力于推动SiC单片功率集成技术的发展,为解决耐高温高可靠性电力电子系统中的关键科技问题提供解决方案和必要的技术储备。通过研发并应用单片集成的SiC智能功率芯片有望提升电力电子系统的性能,促进航空航天、石油勘探和开采、清洁能源和国防安全建设等领域的发展。