如今,人们的生活离不开电力,电力应用已经渗透到社会生产的方方面面。电力系统的高效转换离不开功率器件。氮化镓以其大禁带宽度,高临界击穿场强,高电子饱和迁移速度等优势成为制备功率器件理想材料。平面型功率器件受制于其结构限制,改善器件击穿特性需要增加源漏间距,增加芯片面积。垂直型结构器件只需增加纵向漂移层厚度即可增加器件击穿电压,近些年来,人们提出了不同结构的垂直型器件并开展了广泛研究。本文选取了硅衬底氮化镓基准垂直Trench MOSFET作为研究对象,对其材料结构和器件结构进行了电学特性仿真,根据仿真结果,主要针对器件击穿特性进行了研究,设计了器件击穿位置测试结构,之后进行了刻蚀工艺摸索和流片验证的工作。第一章介绍了氮化镓材料优势,之后说明了垂直型器件相比于平面型器件的结构优势,介绍了常见的垂直晶体管管结构,选取硅衬底氮化镓基准垂直Trench MOSFET作为研究对象,介绍此种结构优势及器件基本特性,并说明了击穿特性的研究意义。最后,介绍了国内和国外研究现状并提出了本文的工作安排。第二章对仿真环境和物理模型做了介绍,对此类器件常使用的材料结构进行了调研,对器件基本特性进行仿真并进行器件关键参数提取,接着对器件材料结构参数进行仿真,仿真的材料结构参数主要有P＿GaN层掺杂及厚度,漂移区掺杂及厚度。探究了材料结构参数变化对于器件特性的影响。并根据仿真结果提出了一种优化的漂移区结构设计,具体为采用双层掺杂漂移区结构,有效解决了器件高击穿电压与低导通电阻之间的矛盾。第三章介绍了氮化镓基准垂直Trench MOSFET器件击穿在由P＿GaN层和漂移层构成的PN结空间电荷区内,介绍了常见的结击穿原理,确定雪崩击穿符合此种器件击穿特性。对不同角度倾斜侧壁结构器件进行仿真,研究了器件击穿时内部电场分布以及内部电场随漏压的变化,仿真发现倾斜侧壁PN结处和栅角处存在电场峰值。为了验证器件击穿位置,设计了击穿测试结构进行验证。第四章对器件制备的刻蚀刻蚀工艺进行了探索,确定了可用的刻蚀配方。之后确定工艺流程并对器件及测试结构进行版图设计。制成光刻掩模版后对器件进行制备,介绍了器件整体制备流程。器件制备完成后对器件和击穿测试结构进行测试,器件阈值电压10.7V,导通电阻0.101Ω·cm~2,击穿电压265V。测试结构器件击穿电压为360V,验证器件击穿发生在栅角处。根据击穿测试结果提出了优化的器件结构设计,采用栅下填充Si N介质的方式,使得栅下电场峰值降低为未优化器件的68%。第五章对本文的工作进行了总结,并对未来器件进一步优化提供了方向。