功率MOSFET结构类型与特征分析

传统MOSFET结构如图4-1a所示，它的源极（S）、漏极（D）在同一表面上，两者之间有MOS结构，上面的金属层为栅极（G）。当栅极加上适当正电压时，栅氧化层下面的基片表面会由p型转为n型，形成n沟道，将源极S与漏极D连通。如果漏-源极间加上正向电压U_DS，就会形成由漏极到源极的电流。可见，MOS-FET是依靠栅极电压形成导电沟道来控制和传导电流的。

最早的功率MOSFET是横向双扩散MOSFET（Lateral Double Diffusion MOSFET，简称LDMOS）结构，如图4-1b所示，采用铝栅工艺，源、漏极也在同一表面上，与传统MOSFET的不同在于，沟道与漏区之间增加了一个相当长的n^-漂移区以承受高的U_DS，使之不会发生沟道穿通。同时沟道长度L由两次扩散的结深控制，不受光刻精度的限制，可以做得很小。只要设法增大沟道宽度，就可提高电流容量。但由于LDMOS的电流由漏区到源区横向流动，占用芯片表面积较大，使得芯片的有效利用率降低^[1]，并且LDMOS的功率容量有限，通常只用于功率集成电路。

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图4-1 传统MOSFET与LDMOS结构比较

现有功率MOSFET均采用纵向MOS（VMOS）结构及硅栅工艺，源、漏极分别在两个表面，电流垂直流过。功率MOSFET属于多子器件，导通期间不存在电导调制效应，故通态损耗较大。为了解决其耐压和功耗之间的矛盾开发了许多新结构。根据栅极结构的不同，可分为平面栅（Planar Gate）、沟槽栅（Trench Gate）及沟槽-平面栅（Trench-planar Gate）结构。根据耐压结构的不同，可分为普通的功率MOSFET和超结MOSFET。