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功率半导体器件是电力电子技术发展的基础,功率MOSFET由于其具有高输入阻抗、低驱动功率、高开关速度、优越的频率特性以及良好的热稳定性等特点,自最初诞生以来,其结构和性能得到了迅速的发展。沟槽功率MOSFET (UMOSFET)是在LDMOS和VDMOS基础上发展起来的一种功率半导体器件,由于其具有大电流、低导通电阻和开关速度快等方面的优点,逐渐成为高频低压的功率MOSFET的主流。低压功率MOSFET的发展趋势是持续缩小器件的尺寸,因为更小的尺寸意味着更大的沟道密度和更低的导通电阻,或者在相同的导通电阻下可以获得更小的芯片面积,进而降低成本。功率MOSFET的主要设计矛盾是保证击穿电压(Breakdown Voltage,BV)的前提下,尽可能的降低器件的导通电阻Rds(on),这也成为当今功率MOSFET技术发展的主要方向。本论文的主要研究思路是通过研究功率MOSFET的性能参数和设计流程,首先研究基于最优导通电阻的结构参数的优化设计,这一部分主要着重器件横向参数的设计；然后研究改进的MOSFET器件的特性,包括体区优化和外延部分优化的MOSFET器件,这一部分主要着重器件纵向参数的设计。具体研究内容如下：(1)导通电阻是功率UMOSFET的重要的性能参数,低压范围内(<100V)不同耐压下导通电阻的最优化设计的结果会有所差别。通过理论分析和仿真研究UMOSFET的关键参数对导通电阻最优化设计的影响。(2)功率UMOSFET的导通电阻主要由外延层电阻和沟道电阻组成,可以通过减小沟道长度的方法减小沟道电阻,进而降低导通电阻。但是,传统的UMOSFET的沟槽长度的减小受体区穿通击穿效应的限制。本文通过优化体区的掺杂分布的方法获得短沟道长度,降低了器件的导通电阻并提高了击穿电压。(3)外延层电阻是高压功率MOSFET导通电阻的主要组成部分,本文通过优化外延的结构应用于高压MOSFET,仿真验证不仅可以提升器件的耐压、降低导通电阻,并改善反向传输电容特性。二次外延的结构不仅可应用于高压UMOSFET和高压VDMOSFET,也可应用于高压的边端结构并提升其性能。