超结MOSFET依靠二维电场的引入打破了“硅极限”。然而,其二维电场深受柱区电荷失衡的影响,而工艺误差的存在极易使电荷失衡,从而影响器件耐压与可靠性,随着超结技术向更大深宽比方向发展,这种影响会随制造难度的增大而变得越发严重。因此针对电荷非平衡下的超结MOSFET的耐压鲁棒性改善和可靠性提升的研究具有重要意义。本文定义了击穿电压窗口WBV描述电荷失衡对超结MOSFET耐压（Breakdown Voltage,BV）的影响,并使用了器件处于非箝位感性负载开关过程（Unclamped Inductive Switching,UIS）中所能承担的最大雪崩电流Ias来表征器件可靠性,开展了提高超结WBV及Ias对电荷非平衡的鲁棒性的研究,主要内容如下:1.对超结MOSFET的基本结构、耐压机理和工作模式进行了说明,并介绍了数种超结结构的制造方法及其优缺点。此外,还对用于评估器件可靠性的UIS失效测试的测试原理、失效机理和失效判定进行了说明。2.定义了KCIB=QP/QN表征电荷失衡程度,解释了电荷失衡下的电场倾斜导致了BV骤降,指出了增强中部电场和减小上下两端的电场是有效增大WBV的关键。接着,本文建立了柱区渐变掺杂超结的电荷叠加模型,分别使用a和b作为P/N柱的浓度变化参数,通过对内部电荷进行分解,可预测和分析出不同柱区渐变掺杂下的电场变化,进一步提出了可采用P柱负梯度（a>0）和N柱正梯度（b<0）的渐变掺杂结构来增大WBV,仿真选取了a和b分别为0.2和-0.2,结果显示WBV可有44.44%的增大,而BVmax仅有5.578%的降低,对上述结论进行了仿真验证。3.对KCIB所致Ias的变化进行了分析。讨论了热阻Rth和Pbody浓度对Ias的影响,其中Rth的增加会使Ias快速下降,而Pbody浓度却只在KCIB很小时影响Ias。接着仿真了KCIB从0.5到1.5范围内的Ias变化,发现了Ias会经历上升、上升速率放缓和下降三个区间的变化,而UIS失效也将由主要受寄生三极管开启影响变为主要受温度影响,指出了优化Ias需减小KCIB过小或过大时上下两端电流与热的集中。由于击穿电流路径的移动依赖于电场的变化,文章研究了渐变掺杂的柱区结构对Ias的影响,发现a>0或b<0的掺杂同样可对器件的Ias进行优化。4.设计了超结MOSFET的多步外延及离子注入工艺流程,通过实测结果验证了上述优化掺杂方式可有效增大WBV,增强器件可靠性。