众所周知,传统MOSFET的比导通电阻近似正比于击穿电压的2.5次方,这限制了器件性能的进一步提升。而超结MOSFET基于相互交替排列的PNPN结构漂移区,通过保持P柱和N柱之间的电荷平衡,可使器件在反向耐压时整个漂移区能够完全耗尽,承受较高的击穿电压。因此,超结MOSFET可以突破传统MOSFET的“硅极限”,显著降低器件的导通损耗,提高功率器件的转换效率,在高压大功率领域具有重要且广泛的应用。本论文针对650V垂直型超结MOSFET器件研究,开展了理论和实验研究,获得了典型的器件样品,并进行了器件的电性能测试、可靠性评估以及系统级应用验证。论文的主要研究结果和工作如下:(1)利用Silvaco数值软件构建了垂直型超结MOSFET器件的理论模型,仿真研究了多次外延工艺、槽刻蚀与填充工艺、栅氧厚度、P-body注入剂量对器件特性的影响,并进行了超结MOSFET的温度特性研究,获得了具有实用价值的研究结果和规律,为器件的设计和制造奠定了基础。(2)基于商用标准工艺开展了超结MOSFET器件的工艺制造、电学测试及可靠性分析。随机抽取的132个超结MOSFET器件的测试结果表明,各器件的阈值电压、击穿电压、导通电阻和650V关断电压下漏电流的一致性较好,满足设计指标。此外,随机选取100个超结MOSFET器件平均分为5组,分别开展了PCT高温蒸煮实验、TC高低温循环实验、HTRB高温反偏实验、HTGB高温门极实验及PC功率循环实验,结果表明,100个超结MOSFET器件的失效率均为零,具有良好可靠性。(3)开展了所制备超结MOSFET器件在15kW充电桩模组中的系统级应用验证,结果表明,电压应力、电流应力、温度应力下器件均满足技术指标,充电桩模组在系统极限工况下,性能表现良好。