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功率半导体器件在电能转换中起着至关重要的作用，特别是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，它被应用在许多领域，是不可或缺的功率半导体器件之一。然而常规IGBT没有反向导通能力，在驱动感性负载时，需要将它与续流二极管(Freewheeling Diode, FWD)并联使用。当前，将FWD集成到IGBT内部是IGBT的一个研究热点，这种器件被称为RC-IGBT(Reverse Conducting IGBT)。RC-IGBT具有小型化、低功耗、低成本和高稳定性的特点，但是却存在Snapback现象和电流不均匀问题，解决这两个问题是目前许多RC-IGBT研究工作的重点。
本文在研究了常规RC-IGBT的静态及动态特性的基础上，首先提出了一种具有部分肖特基发射极和集电极区P型埋层的快恢复RC-IGBT(FSP-RC-IGBT)，并通过数值仿真对其电学特性进行了分析。仿真结果表明，FSP-RC-IGBT中的P型埋层能够有效地抑制器件正向Snapback现象，并且减小其导通压降(On-state Voltage, Von)。FSP-RC-IGBT中的部分肖特基发射极可以减少反向导通时器件漂移区内的存储电荷，从而使得其反向恢复电荷比常规RC-IGBT降低23%，比IGBT+FWD并联结构降低35%，FSP-RC-IGBT的反向恢复速度得到提高。另外，FSP-RC-IGBT的反向恢复失效问题也得到改善。通过初步的工艺研究发现，该新型结构具有较高的工艺可行性，并给出了它的平面栅和沟槽栅工艺方案。
为了获得更加优越的器件性能，本文还提出了一种高压低功耗超结RC-IGBT(Superjunction RC-IGBT, SJ-RC-IGBT)。SJ-RC-IGBT以超结晶闸管作为逆导结构，从而完全消除了常规晶闸管RC-IGBT的反向Snapback现象，并且SJ-RC-IGBT的几类关键电学特性均有大幅提高，特别是击穿电压(Breakdown Voltage, BV)以及Von和关断损耗(Turn-off Loss, Eoff)间的折衷关系提升明显。在BV>1200V且Von=1.1V时，SJ-RC-IGBT能够获得低至6.04mJ/cm2的Eoff，体现了其高耐压和低功耗的特点。由于超结的分流作用，SJ-RC-IGBT还具有防止关断闩锁和反向恢复闩锁的潜力，并且在短路能力方面也表现优异。
本文在研究了常规RC-IGBT的静态及动态特性的基础上，首先提出了一种具有部分肖特基发射极和集电极区P型埋层的快恢复RC-IGBT(FSP-RC-IGBT)，并通过数值仿真对其电学特性进行了分析。仿真结果表明，FSP-RC-IGBT中的P型埋层能够有效地抑制器件正向Snapback现象，并且减小其导通压降(On-state Voltage, Von)。FSP-RC-IGBT中的部分肖特基发射极可以减少反向导通时器件漂移区内的存储电荷，从而使得其反向恢复电荷比常规RC-IGBT降低23%，比IGBT+FWD并联结构降低35%，FSP-RC-IGBT的反向恢复速度得到提高。另外，FSP-RC-IGBT的反向恢复失效问题也得到改善。通过初步的工艺研究发现，该新型结构具有较高的工艺可行性，并给出了它的平面栅和沟槽栅工艺方案。
为了获得更加优越的器件性能，本文还提出了一种高压低功耗超结RC-IGBT(Superjunction RC-IGBT, SJ-RC-IGBT)。SJ-RC-IGBT以超结晶闸管作为逆导结构，从而完全消除了常规晶闸管RC-IGBT的反向Snapback现象，并且SJ-RC-IGBT的几类关键电学特性均有大幅提高，特别是击穿电压(Breakdown Voltage, BV)以及Von和关断损耗(Turn-off Loss, Eoff)间的折衷关系提升明显。在BV>1200V且Von=1.1V时，SJ-RC-IGBT能够获得低至6.04mJ/cm2的Eoff，体现了其高耐压和低功耗的特点。由于超结的分流作用，SJ-RC-IGBT还具有防止关断闩锁和反向恢复闩锁的潜力，并且在短路能力方面也表现优异。