目前，高压大功率MOSFET主要有平面型和超结型（Super Junction）两种常用的结构。早期高压大功率MOSFET主要是平面型结构，它采用厚的低掺杂的N-的外延层，用来保证具有足够的击穿电压，低掺杂的N-的外延层尺寸越厚，耐压的额定值越大，但是其导通电阻也急剧的增大，导通电阻随电压变化而增长，降低了电流的额定值，为得到低导通电阻值，就必须增大硅片的面积，成本也随之增加，米勒电容的增加还会导致开关损耗的增加。

新的超结型（Supper Junction）高压功率MOSFET可以克服平面型高压功率MOSFET的缺点，其工作频率高，导通损耗小，在一些高端的AC-DC变换器中得到非常广泛的应用。

图1：超结沟槽MOSFET基本结构

1、传统MOSFET的局限性

应用于功率开关的MOSFET，最关键的参数之一是导通电阻RDS(on),影响MOSFET RDS(on)电阻的最大因素之一是外延层，是MOSFET的主要耐压区域。MOSFET总的 RDS(on)可表示为通道、外延层、衬底三个分量之和：

传统的平面MOSFET在高压应用中，主要缺点体现在其导通电阻RDS(on)和击穿电压之间的权衡关系上。简单说，传统MOSFET在高电压下需要更厚的漂移区来承受高电压，也会导致更高的导通电阻，从而增加功率损耗。    

2、超结MOSFET的基本结构

目前超结结构主要有两种工艺实现方式：多次外延工艺和深槽刻蚀加掺杂。

多次外延工艺

在衬底上外延一定浓度N层，在P柱区域开窗口注入形成P层，绕后重复这些工艺，反复多次外延和注入，最后形成超结结构。也可以先在衬底上外延浓度较低N-层，分别在N区和P柱区域采用注入形成N层和P层，然后重复这些工艺，反复多次外延和注入，最后形成超结结构，这种方法均匀性控制更好，需要增加一次光刻与注入的工艺，成本增加。

图2：单杂质注入外延工艺

图3：双杂质注入外延工艺

多层外延工艺每次的外延层厚度非常薄，外延形成厚度相对固定，超结结构的尺寸偏差小，外延层质量容易控制，缺陷与界面态少。随着器件耐压增大，外延次数和层数增加，而且外延时间长，效率低，导致成本增加。

深沟槽技术（Deep Trench）

衬底和外延加工好后，在外延层刻蚀出深沟槽，沟槽的深宽比具有一定限制，然后在沟槽内部填充掺杂。可以在沟槽内外延填充P型材料，然后平坦化抛光，形成P柱结构；也可以在沟槽侧壁形成薄氧化层结构，再填充多晶硅形成柱结构。

另外，使用更宽的沟槽，采用外延或倾斜注入方式，在沟槽内部依附沟槽侧壁，依次形成P和N型区交错结构。

图4：沟槽直接填充

图5：沟槽侧壁注入

沟槽有4种掺杂方式：一是在沟槽内外延填充P型材料然后采用化学机械抛光平坦化。另外可以在沟槽中直接通过P型杂质扩散形成P柱；还可以在沟槽内的侧壁上形成薄氧化层结构，再填充多晶硅形成场板结构。二是使用非常宽的沟槽，采用倾斜注入方式，同时控制N和P型杂质的注入剂量。分别在沟槽的侧壁上形成N区和P区，依次制作出P和N型区交错结构。三是通过在沟槽侧壁通过气相掺杂形成P型区。四是在沟槽侧壁选择性外延薄层N与P型形成超结结构。

3、超结MOSFET与平面型MOSFET的区别

通常扔认为RDS(ON)*QG即品质因数（FOM），是开关电源MOSFET唯一重要的性能指标。平面型MOSFET的击穿电压取决于漂移区掺杂度及自身厚度，电场分布的倾斜度与漂移层的掺杂度成正比，因此需要较厚且轻掺杂的外延层来支持更高的击穿电压。

高压MOSFET的导通电阻主要来自漂移区：导通电阻随较厚，且轻掺杂的漂移层呈指数增加，从而实现较高的击穿电压。在高压MOSFET技术中，实现导通电阻减少最有效的方式是采用超结技术。

与传统平面技术的量子阱结构不同，超结技术采用了较深的P型柱结构，柱结构可以有效限制轻掺杂外延区中的电场。由于采用这种P型柱结构，与传统平面结构相比，N型外型区的电阻显著减少，同时维持了同等的击穿电压。超结新技术打破了硅在导通电阻上的限制，并且与传统平面工艺相比，单位面积的导通电阻仅为原来的1/3，超结技术拥有独特的非线性寄生电容特性，可减少开关功率损耗。    

图6：平面MOSFET与超结MOSFET电场分布对比