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每一项电力电子新技术的出现和新装置的诞生都是以新型电力半导体器件的问世为契机。因此,电力半导体器件是电力电子技术的基础和使其发展的强大动力。功率MOS器件、IGBT及门极换流晶闸管(GCT)作为新型电力半导体器件,在电力电子领域得到越来越广泛的应用。这些功率半导体器件的耐压能力则是衡量其发展水平的一个非常重要的标志。为了提高其耐压能力及其稳定性,需要对器件终端结构进行合理的设计。 本文针对600V功率MOSFET和4500V波状基区GCT器件,分别对浅结器件和深结器件的终端结构进行了研究。利用ISE-TCAD仿真软件对这些终端结构耐压机理及其击穿特性进行了分析研究,提取了合适的终端结构参数。 首先,分析了影响器件击穿电压的主要因素,综述了结终端技术的发展。从理论上分析了常用的各种平面结终端、台面结终端及复合终端结构的耐压机理,给出了结终端结构的设计方法。 第二,针对浅结 VDMOS器件,设计了三种角度型深槽终端结构,并对其击穿状态下的电场分布、耗尽层展宽进行了模拟,研究了其耐压机理和击穿特性。所设计的三种不同角度的深槽终端结构,其理论模拟值结果可以达到平行平面结击穿电压的100％,并根据国内现有工艺条件,对深槽刻蚀进行了验证性试验。 第三,针对深结GCT器件,提出了阶梯形结延伸平面终端结构、场限环与磨角台面组合结构及阶梯形沟槽-场限环三种新的复合终端结构,并对其耐压机理和击穿特性、工艺实现方案进行了分析、对比。模拟结果表明,所提出的三种复合终端结构均可以达到体内平行平面结耐压的93.5%以上,且占用终端面积小。并且均可降低表面电场,使击穿先发于体内,减小表面不利因素对器件耐压的影响,提高了器件耐压的稳定性。 本文的研究结果对研发新型功率器件、提高器件耐压和可靠性提供了有益的参考。