目前，高壓大功率MOSFET主要有平面型和超結型（Super Junction）兩種常用的結構。早期高壓大功率MOSFET主要是平面型結構，它采用厚的低摻雜的N-的外延層，用來保證具有足夠的擊穿電壓，低摻雜的N-的外延層尺寸越厚，耐壓的額定值越大，但是其導通電阻也急劇的增大，導通電阻隨電壓變化而增長，降低了電流的額定值，為得到低導通電阻值，就必須增大硅片的面積，成本也隨之增加，米勒電容的增加還會導致開關損耗的增加。

新的超結型（Supper Junction）高壓功率MOSFET可以克服平面型高壓功率MOSFET的缺點，其工作頻率高，導通損耗小，在一些高端的AC-DC變換器中得到非常廣泛的應用。

圖1：超結溝槽MOSFET基本結構

1、傳統MOSFET的局限性

應用于功率開關的MOSFET，最關鍵的參數之一是導通電阻RDS(on),影響MOSFET RDS(on)電阻的最大因素之一是外延層，是MOSFET的主要耐壓區域。MOSFET總的 RDS(on)可表示為通道、外延層、襯底三個分量之和：

傳統的平面MOSFET在高壓應用中，主要缺點體現在其導通電阻RDS(on)和擊穿電壓之間的權衡關系上。簡單說，傳統MOSFET在高電壓下需要更厚的漂移區來承受高電壓，也會導致更高的導通電阻，從而增加功率損耗。    

2、超結MOSFET的基本結構

目前超結結構主要有兩種工藝實現方式：多次外延工藝和深槽刻蝕加摻雜。

多次外延工藝

在襯底上外延一定濃度N層，在P柱區域開窗口注入形成P層，繞后重復這些工藝，反復多次外延和注入，最后形成超結結構。也可以先在襯底上外延濃度較低N-層，分別在N區和P柱區域采用注入形成N層和P層，然后重復這些工藝，反復多次外延和注入，最后形成超結結構，這種方法均勻性控制更好，需要增加一次光刻與注入的工藝，成本增加。

圖2：單雜質注入外延工藝

圖3：雙雜質注入外延工藝

多層外延工藝每次的外延層厚度非常薄，外延形成厚度相對固定，超結結構的尺寸偏差小，外延層質量容易控制，缺陷與界面態少。隨著器件耐壓增大，外延次數和層數增加，而且外延時間長，效率低，導致成本增加。

深溝槽技術（Deep Trench）

襯底和外延加工好后，在外延層刻蝕出深溝槽，溝槽的深寬比具有一定限制，然后在溝槽內部填充摻雜。可以在溝槽內外延填充P型材料，然后平坦化拋光，形成P柱結構；也可以在溝槽側壁形成薄氧化層結構，再填充多晶硅形成柱結構。

另外，使用更寬的溝槽，采用外延或傾斜注入方式，在溝槽內部依附溝槽側壁，依次形成P和N型區交錯結構。

圖4：溝槽直接填充

圖5：溝槽側壁注入

溝槽有4種摻雜方式：一是在溝槽內外延填充P型材料然后采用化學機械拋光平坦化。另外可以在溝槽中直接通過P型雜質擴散形成P柱；還可以在溝槽內的側壁上形成薄氧化層結構，再填充多晶硅形成場板結構。二是使用非常寬的溝槽，采用傾斜注入方式，同時控制N和P型雜質的注入劑量。分別在溝槽的側壁上形成N區和P區，依次制作出P和N型區交錯結構。三是通過在溝槽側壁通過氣相摻雜形成P型區。四是在溝槽側壁選擇性外延薄層N與P型形成超結結構。

3、超結MOSFET與平面型MOSFET的區別

通常扔認為RDS(ON)*QG即品質因數（FOM），是開關電源MOSFET唯一重要的性能指標。平面型MOSFET的擊穿電壓取決于漂移區摻雜度及自身厚度，電場分布的傾斜度與漂移層的摻雜度成正比，因此需要較厚且輕摻雜的外延層來支持更高的擊穿電壓。

高壓MOSFET的導通電阻主要來自漂移區：導通電阻隨較厚，且輕摻雜的漂移層呈指數增加，從而實現較高的擊穿電壓。在高壓MOSFET技術中，實現導通電阻減少最有效的方式是采用超結技術。

與傳統平面技術的量子阱結構不同，超結技術采用了較深的P型柱結構，柱結構可以有效限制輕摻雜外延區中的電場。由于采用這種P型柱結構，與傳統平面結構相比，N型外型區的電阻顯著減少，同時維持了同等的擊穿電壓。超結新技術打破了硅在導通電阻上的限制，并且與傳統平面工藝相比，單位面積的導通電阻僅為原來的1/3，超結技術擁有獨特的非線性寄生電容特性，可減少開關功率損耗。    

圖6：平面MOSFET與超結MOSFET電場分布對比