碳化硅（SiC）作为代表性的第三代宽禁带半导体材料,以其优良的物理化学性质,在大功率、高温、抗辐照等国防和民用领域具有广泛的应用和巨大的发展前景。SiC绝缘栅双极型场效应二极管（IGBT）作为一种电压驱动的全控型功率开关器件,是当前电力电子器件研究领域的前沿和热点。研究和开发高性能高可靠性的SiC IGBT器件对电力电子设备高效化、小型化以及生产维护成本降低均有重要意义。目前SiC IGBT研究中仍然存在一些问题:（1）10 k V电压以上高压SiC IGBT对终端结构的面积集约、工艺容差以及界面电荷敏感性有较高的要求,传统终端结构难以同时满足。（2）SiC IGBT的双极载流子存储效应会导致较大的器件开关损耗。局部载流子寿命调制、缓冲层注入调制等方法存在优化程度不足或影响器件并联均流性能的问题。已有报道的抽出增强器件可以解决上述问题但工艺复杂。需要调制水平充分、制备方法简单的器件结构来改善高频下SiC IGBT的开关损耗。本文针对SiC IGBT研究中所存在的主要问题开展相应研究,主要的工作及成果如下:（1）场截止环内侧电场调制的10 k V 4H-SiC n型高压终端设计与研究。研究了高压功率器件中终端场截止环相关参数对终端击穿效率及界面电荷敏感性的影响,提出了具有主终端区尾侧及场截止环内侧电场调制结构的末端增强型多浮动区结终端扩展结构（EE-MFZ-JTE）。在考虑简化制备工艺及工艺参数容差情况下,择优选取多浮动电场调制环结构,研究了相关参数对终端界面电荷敏感性的影响。研究表明EE-MFZ-JTE相比于对应传统多浮动区结终端扩展（MFZ-JTE）可以大幅降低终端界面电荷敏感性。同时与传统场限环终端相比,EE-MFZ-JTE在界面电荷敏感性及面积集约性上均具有显著优势。仿真结果显示,在不增加面积的前提下,新结构可以使正界面电荷的敏感窗口相比传统MFZ-JTE结构提升66.7%;相同正电荷敏感性下相比传统场限环结构面积减小21%,可以充分满足一般工艺条件的容差要求,还可以在一定程度内保证辐照等条件下的器件可靠性要求。（2）具有多区集电极的开关频率改善的新型纵向10 k V 4H-SiC IGBT设计与研究。基于少子注入与抽出调制机制设计并研究了具有多区集电极区的开关频率改善的新型纵向4H-SiC IGBT。通过少子注入与抽出调制,有效控制了器件导通和关断时漂移层内少数载流子的浓度,实现了器件导通压降和开关损耗的良好折衷。新结构的导通压降具有正的温度系数,保证了器件具有良好的均流特性。通过多区集电极区的设计,新型器件在20 k Hz的较高工作频率下的开关损耗与传统SiC IGBT相比下降了81.5%,在占空比为50%的一个工作周期内的平均功耗下降了63.1%。表明新型器件可以工作于较高的工作频率,这将有助于改善电力电子系统的总体转化效率及总谐波失真。（3）10 k V 4H-SiC p-IGBT总体器件设计与关键工艺研究根据器件基本工作原理及仿真分析,对器件关键参数进行了优化设计,完成了版图绘制及工艺流程设计,制备了10 k V 4H-SiC p-IGBT器件。所制备器件在栅极偏置电压为-40 V,导通电流密度为100 A/cm2时,导通压降为8.3 V,微分比导通电阻为38.9 mΩ·cm2;给定器件工作功率密度限制为300 W/cm2下,器件工作电流密度可以达到47.6 A/cm2,对应导通压降为6.4 V,微分比导通电阻为31.1 mΩ·cm2。在栅压为0 V时测得场限环终端器件正向阻断电压为10 k V时,泄漏电流为50.2 n A,对应电流密度为7.47μA/cm2,采用MFZ-JTE终端器件正向阻断电压为9800 V。器件导通特性优于国内已报道同类器件。主要存在的问题为阈值电压过高及MFZ-JTE终端击穿电压低于设计值。器件表征及分析结果显示,N阱表面浓度与终端离子注入剂量偏差是导致器件阈值电压过高及MFZ-JTE耐压偏低的主要原因。综上所述,本文在研究10 k V SiC IGBT基本工作原理及器件参数与器件特性关系的基础上,重点研究了兼顾高击穿电压、高面积集约与低界面电荷敏感性的10 k V n型高压终端结构设计,从器件耐压方面提高了器件制备的工作容差和器件工作的可靠性;设计并研究了具有多区集电极区的开关频率改善的新型纵向10 k V 4H-SiC,显著降低了器件在高开关频率下的开关损耗和综合功率耗损;最后设计器件关键参数、版图及工艺流程,完成了10 k V 4H-SiC IGBT器件制备,器件指标达到国内先进水平。并进行了测试、表征与分析,验证了器件关键结构及参数对器件特性的影响,对器件的深入研究与制备设计具有重要的参考价值。