超宽禁带氧化镓（Ga2O3）半导体材料禁带宽度为4.5～5.16 eV,理论预测其击穿电场强度达到8 MV/cm,远高于硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓等半导体材料。β相Ga2O3可以利用商用技术包括区熔法、导模法和提拉法等方式实现价格低廉的大尺寸单晶衬底,在功率、射频器件方面有着重要的研究价值和潜在应用前景。针对β-Ga2O3功率半导体材料和器件的研究已经取得了较大的进展,包括6英寸衬底制备（4英寸已商业产品化）、n型掺杂浓度可控的外延技术以及高击穿电压功率晶体管和肖特基二极管等。尽管如此,但Ga2O3极低的热导系数、缺少p型材料等问题仍亟待解决。本论文针对Ga2O3自身极低的热导系数,提出晶圆级高导热衬底异质集成解决方案,开展了 Si和SiC基异质集成β-Ga2O3 MOSFETs研究;针对目前Ga2O3缺少p型材料的问题,本论文将p型NiO材料引入到Ga2O3晶体管中,基于pn结的电荷平衡原则,开发了降低表面电场（Reduce Surface Field,RESURF）和超结（Superjunction,SJ）结构β-Ga2O3 MOSFETs。主要成果如下:1、首次实现晶圆级Si和SiC基异质集成β-Ga2O3 MOSFETs制备,通过改变沟道厚度（Tch）实现增强型、耗尽型异质集成β-Ga2O3 MOSFETs。在Tch为15 nm时,增强型Si基β-Ga2O3 MOSFETs实现8 V的开启阈值电压（VTH）。测试温度（Tamb）由25℃升高至250℃,与半绝缘衬底上同质外延的β-Ga2O3 MOSFETs相比,Si基β-Ga2O3 MOSFETs保持基本恒定的开态电流（ION）,表明其克服了 Ga2O3材料自身导热性差的问题;同时泄漏电流（IOFF）仅上升1个数量级,远优于Ga2O3衬底上的同质外延晶体管（Tamb相同增量,IOFF升高4～6个数量级）,避免了半绝缘Ga2O3衬底高温漏电效应。实验提取的Si基β-Ga203 MOSFETs的沟道有效迁移率（μeff）与报道的β-Ga2O3体材料和外延薄膜中的霍尔迁移率（μH）相当,表明1050℃高温退火可以有效恢复Si基β-Ga2O3晶圆制备中的工艺损伤。2、SiC基异质集成β-Ga2O3 MOSFETs展现同样良好的器件热稳定性。1100℃退火的SiC基β-Ga2O3MOSFETs的μeff与其β-Ga2O3薄膜剥离前衬底的μH相近,表明经过1100℃高温退火,在键合-剥离过程中由于H+注入引入的缺陷被有效消除。随着Tamb从25℃上升至150℃,工作在积累区的SiC基β-Ga2O3MOSFETs的沟道场迁移率随Tamb遵从于T-1amb规律变化,主要受声子和杂质散射共同作用的影响,其中杂质散射对声子散射起到一定的补偿作用,表明载流子被严格的限制在导电层中运动。3、采用凹槽栅结构（Recessed-gate）,制备了低特征导通电阻（RON,sp）、高ION的 SiC 基 β-Ga2O3MOSFETs。沟道长度（LSD）为 3 μm 的 Recessed-gate SiC 基 β-Ga2O3MOSFET的RON,sp为0.72 mΩ·cm2,为目前已报道最低水平。LSD为11 μm的器件在Tamb由25℃升高至200℃的过程中,RON,sp和ION分别稳定在100 mΩ·m2和91 mA/mm,同时在200℃时,其静态击穿电压（Vbr）为1000 V,功率品质因子（PFOM）超过100 MW/cm2,相比室温时Vbr下降约80 V,表明良好的击穿热稳定性。4、在漂移区引入p-NiO/n-Ga2O3异质结,制备了 p-NiO厚度（tNiO）分别为15 nm和55 nm的RESURF MOSFETs及没有p-NiO的对照器件。栅漏距离（LGD）为3.6 μm、tNiO为55 nm的RESURF MOSFET的Vbr相比对照器件实现1.8倍的提升。5、交错排列多周期p-NiO/n-Ga2O3水平条SJ β-Ga2O3 MOSFETs相比对照器件,Vbr和PFOM均提升明显。LSD为20 μm、超结宽度为2 μm的SJ-MOSFET在空气中Vbr为1362 V,相比对照器件提升2.42倍,对应的PFOM提升4.86倍。根据Sentaurus TCAD的三维器件模型仿真结果,更小宽度的p-NiO/n-Ga2O3可以实现更均匀的电场分布状态,得到更优的性能,通过提升漂移区掺杂浓度可以在相同Vbr下实现更低的RON,sp或相同RON,sp时更优的Vbr,可以有效解决Vbr与Ron,sp之间的制约关系,突破其RON,sp的极限限制。