由于碳化硅(SiC)材料具有大的禁带宽度、高热导率、高临界击穿场强、高饱和漂移速度等优点,使得碳化硅绝缘栅双极晶体管(SiC IGBT)拥有许多Si基IGBT无法比拟的优良特性,更适合应用于高频、高压、辐照环境中,在智能电网、舰载激光武器、电动车辆、航天等领域发挥重大作用。对SiC IGBT的研究已成为当前微电子技术领域的热点和前沿。目前,SiC IGBT制备技术为欧美发达国家所垄断,国内相关的研究起步晚,研发自主知识产权的SiC IGBT器件意义重大。在此背景下,本文结合SiC IGBT的工作原理与解析模型,重点开展了SiC IGBT的设计与仿真研究工作,并提出了相关新型制备工艺方法,为下一步实验制备SiC IGBT做好理论准备工作。针对上述SiC IGBT的研究工作,本文第一归纳了SiC材料优良的物理电学特性,以及SiC IGBT器件所具有的优势,接着对IGBT的种类与其发展历程做出了介绍,然后着重介绍了本文所要设计仿真的p沟道SiC IGBT在世界上的发展研究近况,并做出了相关总结。第二,分析了SiC IGBT的主要结构特点与工作机理,对其电导调制效应做了重要阐述。接着,对SiC IGBT的开启电压、导通特性、开关特性进行了理论分析推导,并建立了导通电流、击穿电压等主要电学参数的解析模型。然后,研究了SiC IGBT中的闩锁效应产生机理,并提出了一些抑制闩锁效应的常用方法。第三,针对SiC IGBT的制备提出了一种无需外延工艺,利用SiC衬底充当耐压层,通过离子注入方法制备SiC p-IGBT的新型方法,并给出了具体实施方法。第四,选取4H-SiC做为本文制备p-IGBT的材料,依据SiC IGBT的工作特性和解析模型,对器件各个区域的掺杂浓度,尺寸宽度、厚度分别做出了分析与选择,建立起了供计算机仿真使用的SiC IGBT结构参数模型。本文最后,研究了Sentaurus TCAD工具中的SiC材料的物理模型,然后重点对SiC IGBT的开启、导通特性、击穿特性、开关特性以及温度特性进行了仿真研究,深入分析了载流子、电场等在器件中的分布情况及影响。根据仿真结果,本文所设计的SiC IGBT的正向击穿电压为12000V,阻性关断时间为120ns,-25V栅压下的比导通电阻仅为6.2mΩ·cm2,均已达到预期理论目标。