碳化硅（SiC）材料因其禁带宽度大、临界击穿电场高、载流子饱和速度高、热导率高等特点成为制作高频、大功率半导体器件的首选材料。由于SiC可以直接通过热氧化法生长SiO₂薄层，再结合垂直功率MOSFET（VDMOS）充分利用纵向厚度耐压及并联承载大电流的优势，成为功率器件领域的热门研究课题之一。然而，由于目前主流仿真软件中的器件相关模型都是针对Si材料设定，使得SiC器件的仿真设计与验证非常困难，因此大大阻碍了产品的研发与商业化进程。本文采用业界常用的Silvaco软件，由SiC半导体电学特性参数入手，对atlas中的载流子迁移率模型、雪崩击穿模型等进行了调整，同时利用由电荷泵测量法得到的SiC/SiO₂界面态相关信息，用C-函数编辑器生成界面陷阱连续分布模型。综合以上，以实测SiC VDMOS器件参数为基准，实现了其与仿真数据的较准确拟合，建立了可靠的atlas仿真体系。之后充分利用该平台，由电荷平衡原理入手，对MOS能带结构实施优化，提出并进行了SiC VDMOS新型结构的设计与验证，实现了器件比导通电阻的大幅减小。在SiC VDMOS工艺制程的难点之一，离子注入工艺方面，本文利用athena工具，重点采用蒙特卡洛模型优化了P型体区的多步离子注入工艺，获得了较为理想的结深与掺杂分布，并完成完整器件制造流程的仿真，之后成功利用atlas进行了电学特性验证。最后，本文介绍了电荷泵（charge-pumping）方法在SiC MOSFET界面特性分析中的应用，测试得出平均界面陷阱密度的数值，并且从衬底电流与栅极电压脉冲频率的关系验证了“慢陷阱”机制的存在。本文的工作有助于科研人员构建可靠、有效的SiC功率器件电学特性及工艺仿真平台，并采用较为精确的方法评估SiC MOSFET界面陷阱问题。另外，还引入了新的器件设计理念，实现了SiC VDMOS性能的大幅提升。