功率半导体器件是各类用电设备的核心部件。随着手机快充、电动汽车、无刷电机和锂电池的兴起,对中压金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的需求越来越大。屏蔽栅沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管（shield gate trench metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,SGT-MOSFET）作为中压功率器件的代表,利用电荷平衡原理打破了传统MOSFET击穿电压与特征导通电阻关系的硅极限。在SGT-MOSFET中,通过使用屏蔽栅作为沟槽内的场板辅助耗尽漂移区,使器件漂移区的电场分布得到优化。同时,屏蔽栅结构使得栅电极与漏电极重叠的面积减小,从而可大幅度降低栅漏电容。因此,SGT-MOSFET具有导通损耗低、开关速度快等优势,在中低压MOSFET领域占有较大的市场规模。随着SGT-MOSFET的应用越来越广泛,器件的效率转换和可靠性问题成为广受关注的研究热点。鉴于此,本文重点研究具有低导通损耗和高可靠性的SGT-MOSFET器件,主要研究内容归纳如下。1.提出了一种具有p-ring结构的SGT-MOSFET器件,该结构通过在刻蚀沟槽后注入硼离子,在沟槽底部形成p型圆弧状区域。在传统SGT器件中加入p-ring结构后,优化了器件的垂直电场分布,使沟槽底部的电场分布更加均匀,从而提高了器件的反向耐压。利用工艺仿真软件TSUPREM4,对器件的结构参数进行了优化仿真,确定p-ring结构的硼离子注入剂量为4×1012 cm-2、注入能量为120 ke V时,器件性能达到最优。流片测试结果表明,具有p-ring结构的SGT-MOSFET与传统的SGT-MOSFET相比,在VDS=50 V时,CISS、COSS、CRSS分别降低了29.5%、25.6%和27.0%,Qg降低了26.0%。2.基于重复非钳位感性开关（unclamped inductive switching,UIS）雪崩测试方法,深入研究了具有p-ring结构的SGT-MOSFET器件的可靠性;同时,为了进行对比分析,将传统结构的SGT器件也进行了重复UIS测试。每施加固定次数的重复UIS雪崩应力后对两种器件的静态参数与动态参数进行测试,并结合计算机辅助设计技术（technology computer aided design,TCAD）仿真和高温恢复实验对器件退化机理进行了深入研究,提出了器件在雪崩状态下空穴注入Si/Si O2界面导致器件参数产生退化的观点。最后,使用热致失效以及栅氧击穿两种失效模式解释了器件的失效机制。3.提出了一种具有子沟槽结构（sub-trench,ST）的SGT（ST-SGT）MOSFET器件,该结构通过在传统结构的深沟槽之间插入子沟槽,调节了外延层的电荷平衡,使得垂直电场分布更加均匀;同时,采用双层外延结构进一步降低了器件的特征导通电阻。通过TACD仿真对ST-SGT器件的结构参数进行了优化,确定器件的最优结构参数是上层外延电阻率为0.23Ω·cm、下层外延电阻0.5Ω·cm,子沟槽深度与宽度分别为2.5μm和0.5μm,优化后的ST-SGT器件与传统SGT器件相比品质因数（figure of merit）值提高了19.6%。