SiC集成电路相比于Si集成电路,具有耐高温、耐高压和抗辐照等优势,可工作在各种恶劣的环境中,广泛应用于航空航天、石油和天然气、核能和化工等各行各业中。而由于高界面态密度,SiC MOSFET器件在高温下的输出和转移特性相比于室温下都会发生变化,传统Si MOSFET器件的模型并不适用。所以研究SiC MOSFET器件的高温特性并建立相应模型对充分发挥SiC MOSFET器件在高温集成电路中的应用具有重要的实际意义。本文针对衬底为离子注入的N沟道平面型4H-SiC MOSFET器件的高温特性进行测试及建模研究,分别给出了在Sentaurus TCAD和Matlab软件中建立高温模型的一整套建模方法,为SiC MOSFET耐高温集成电路的设计与应用提供了基础。主要的工作和结论如下:(1)本文首先介绍了器件的基本结构,在此基础上利用基于Agilent B1505A半导体分析仪的高温测试平台,对实验室所制作的N沟道平面SiC MOSFET器件进行不同温度下静态特性的测试,主要包括输出特性和转移特性。并且通过转移特性曲线提取了不同温度下的阈值电压和迁移率。发现器件在高温下工作电流增大,迁移率变大而阈值电压减小的现象。在此平台上,对监控电容进行高频CV测试,提取了栅氧化层的基本参数。然后根据工艺参数,通过SRIM软件仿真计算了器件各个区域离子注入的参数,为器件建模打下基础。(2)其次,通过查阅文献分析讨论了SiC MOSFET各散射机制和温度的关系,其中,晶格散射和温度呈正相关,而电离杂质散射和温度呈负相关。表面粗糙散射与温度无关,表面声子散射随温度升高而增强。界面库伦散射也随温度的升高而增强。然后介绍了Sentaurus TCAD中的基本模型和迁移率模型及相关参数。其中,通过高频CV测试分别提取了N型MOS电容和P型MOS电容的氧化层固定电荷密度,发现两者提取结果相差较大,说明建模时必须考虑到工艺对此影响,而本次建模的器件衬底为P型,从而采取P型MOS提取结果用于仿真。然后根据Terman法提取了不同温度下的界面陷阱密度,确定了界面陷阱浓度的数量级和随温度变化的趋势。(3)将测试提取的参数带入Sentaurus TCAD软件中,通过调整界面粗糙散射参数和界面陷阱参数,建立了和测试结果相对应的模型。发现如果使用室温下的界面陷阱参数去仿真高温下的器件,则会与测试结果偏差较大。通过降低高温下界面陷阱的峰值浓度,成功建立起与测试结果拟合较好的高温仿真模型,可对器件工艺的改进和电路的设计有实际的帮助和意义。(4)根据建立的Sentaurus TCAD模型,分析讨论了不同衬底浓度、不同栅氧化层厚度及自热效应对器件高温特性的影响,并且根据模型仿真了电阻负载型反相器电路的特性,从仿真可看出,通过选取适当的负载值,SiC MOSFET构成的反相器可在室温到200℃温度范围内都有反相特性,虽然在单独的温度下,SiC电路比较稳定,但其特性随温度的变化会发生变化,这在高温集成电路的设计与应用时都需要特别注意。(5)为了日后更好的进行电路仿真,通过改进Si器件的MOSFET基本模型,在Matlab/Simulink中建立了SiC MOSFET的模型,给出了一套简单的建模方法,模型的仿真和测试结果拟合程度教好。搭配自带元器件库,该模型可应用于后续高温下电路的仿真。