JP2002110970A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2002110970A
JP2002110970A JP2000296827A JP2000296827A JP2002110970A JP 2002110970 A JP2002110970 A JP 2002110970A JP 2000296827 A JP2000296827 A JP 2000296827A JP 2000296827 A JP2000296827 A JP 2000296827A JP 2002110970 A JP2002110970 A JP 2002110970A
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雄介 川口
Kazutoshi Nakamura
和敏 中村
Akio Nakagawa
明夫 中川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can realize high breakdown voltage by suppressing generation of electric field concentrated spots by effectively increasing the expansion widths of depletion layers. SOLUTION: Although the depleted layers 26 are formed in an n-type silicon layer 11 and off-set regions 13 by forming p-n junction with body regions 15, the body regions 15 are provided to surround the off-set regions 13. Consequently, the depleted layers 26, which expand toward the off-set regions 13 from the body regions 15, expand toward the insides of the regions surrounded by the body regions 15. Therefore, the widths of the depleted layers 26 can be increased effectively, and the concentration of electric fields can be suppressed, because the depleted layers 26 expanding in two directions are combined at the corner sections of the body regions 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置に関
するもので、特に高耐圧型半導体装置において、pn接
合部での電界集中を緩和することにより、耐圧を向上さ
せるための構造に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a structure for improving a breakdown voltage of a high breakdown voltage type semiconductor device by reducing electric field concentration at a pn junction. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、高耐圧駆動回路等に用いられ
る高耐圧型半導体装置と、低耐圧型駆動回路等に用いら
れる低耐圧型半導体装置とが同一基板上に設けられたパ
ワーICが知られており、多様な用途が考案されてい
る。上記半導体装置とは主としてMOSトランジスタで
あって、この種のパワーICの出力段に配置された高耐
圧型MOSトランジスタには、高耐圧及び低オン抵抗と
いう相反する2つの特性の両立が求められている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a power IC in which a high breakdown voltage type semiconductor device used for a high breakdown voltage driving circuit and the like and a low breakdown voltage type semiconductor device used for a low breakdown voltage driving circuit and the like are provided on the same substrate. And various uses have been devised. The above-mentioned semiconductor device is mainly a MOS transistor, and a high breakdown voltage type MOS transistor arranged at the output stage of this type of power IC is required to have two contradictory characteristics of a high breakdown voltage and a low on-resistance. I have.

【0003】従来の高耐圧型MOSトランジスタについ
て、図15(a)、(b)を用いて説明する。図15
(a)はLDMOS(Lateral Double-Diffused MOS)
トランジスタの構造について示しており、(a)図は平
面図、(b)図は(a)図におけるA−A’線に沿った
断面図である。
A conventional high breakdown voltage MOS transistor will be described with reference to FIGS. FIG.
(A) is LDMOS (Lateral Double-Diffused MOS)
3A and 3B illustrate a structure of a transistor, in which FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.

【0004】図示するように、p型シリコン基板10
0上にn型エピタキシャルシリコン層110が設けら
れ、両者の接合部にはn型埋め込み層120が設けら
れている。n型シリコン層110の表面領域には、ボ
ディ領域となるp型不純物拡散層150がストライプ形
状を有するようにして設けられ、このボディ領域150
内にはソース領域となるn型不純物拡散層160及び
電極とのコンタクト領域となるp型不純物拡散層17
0が設けられている。更にn型シリコン層110の表
面領域には、上記ボディ領域150を取り囲むようにし
て、ドレイン領域となるn型不純物拡散層140が設
けられており、一部の領域ではドレイン領域140の周
辺に、オフセット領域となるn型不純物拡散層130
が設けられている。
As shown in the figure, a p + type silicon substrate 10
An n -type epitaxial silicon layer 110 is provided on 0, and an n + -type buried layer 120 is provided at the junction between the two. In the surface region of n type silicon layer 110, p type impurity diffusion layer 150 serving as a body region is provided so as to have a stripe shape.
Inside, an n + -type impurity diffusion layer 160 serving as a source region and ap + -type impurity diffusion layer 17 serving as a contact region with an electrode
0 is provided. Further, an n + -type impurity diffusion layer 140 serving as a drain region is provided in the surface region of the n -type silicon layer 110 so as to surround the body region 150. The n -type impurity diffusion layer 130 serving as an offset region
Is provided.

【0005】また、ソース領域160からドレイン領域
140上に渡って、ゲート絶縁膜190及び厚い絶縁膜
200を介在してゲート電極210が、ボディ領域15
0を取り囲むようにして設けられている。そして、ドレ
イン領域140上にドレイン電極220が、ソース領域
160及びコンタクト領域170上にソース電極230
がそれぞれ設けられることで、LDMOSトランジスタ
が構成されている。
The gate electrode 210 extends from the source region 160 to the drain region 140 with the gate insulating film 190 and the thick insulating film 200 interposed therebetween.
0 is provided. A drain electrode 220 is formed on the drain region 140, and a source electrode 230 is formed on the source region 160 and the contact region 170.
Are provided to form an LDMOS transistor.

【0006】上記のように、特に高耐圧型のLDMOS
トランジスタでは、ソース、ドレイン領域160、14
0の形状をストライプ状とすることでチャネル幅が大き
くなるよう設計し、大電流動作に対応している。本構成
では、オフセットゲート構造を採用しており、ドレイン
領域140とゲート電極210との間隔を拡げ、n
オフセット領域130により電界集中を緩和して高電圧
を保持することでドレイン耐圧を向上させている。しか
し、p型の導電型を有するボディ領域150を設ける必
要がある故、このボディ領域150との間のpn接合に
起因する耐圧の低下が新たな問題として起きてくる。
As described above, in particular, a high breakdown voltage type LDMOS
In the transistor, the source and drain regions 160 and 14
By making the shape of 0 a stripe, the channel width is designed to be large, and it corresponds to a large current operation. In this configuration, an offset gate structure is adopted, the distance between the drain region 140 and the gate electrode 210 is increased, and the electric field concentration is relaxed by the n -type offset region 130 to maintain a high voltage, thereby improving the drain breakdown voltage. Let me. However, since it is necessary to provide the body region 150 having the p-type conductivity, a decrease in the breakdown voltage due to the pn junction with the body region 150 arises as a new problem.

【0007】図16(a)、(b)はそれぞれ図15
(b)における領域250の拡大図であり、LDMOS
トランジスタのボディ領域周辺に発生する空乏層の拡が
る様子を示しており、(a)図は平面図、(b)図は
(a)図におけるB−B’線に沿った断面図である。
FIGS. 16A and 16B respectively show FIGS.
FIG. 3B is an enlarged view of a region 250 in FIG.
FIGS. 3A and 3B show a state in which a depletion layer generated around the body region of the transistor expands. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【0008】図示するように、n型シリコン層110
及びオフセット領域130中にはボディ領域150との
pn接合により空乏層260が形成される。ボディ領域
150の不純物濃度はn型シリコン層110及びオフ
セット領域130に比べて高く設定されているため、空
乏層260の殆どは、ボディ領域150とのpn接合を
形成する他方の領域、すなわちn型シリコン層110
とオフセット領域130に形成される。前述のように、
ボディ領域150はn型シリコン層110内にストラ
イプ状に設けられている。そのため、空乏層260はこ
のボディ領域を中心としてその外側へ拡がっていくよう
にして形成される。
As shown, an n - type silicon layer 110 is formed.
A depletion layer 260 is formed in offset region 130 by a pn junction with body region 150. Since the impurity concentration of body region 150 is set higher than n -type silicon layer 110 and offset region 130, most of depletion layer 260 forms the other region that forms a pn junction with body region 150, that is, n - -type silicon layer 110
And in the offset region 130. As aforementioned,
The body region 150 is provided in the n type silicon layer 110 in a stripe shape. Therefore, depletion layer 260 is formed so as to extend outward from the body region as a center.

【0009】ここで、ある印加電圧においてボディ領域
150とのpn接合で形成される空乏層の拡がり幅をd
1と仮定する。ボディ領域が直線状に形成されている部
分で発生する空乏層260はd1の幅だけ横方向へ拡が
ることが出来る。しかし、ボディ領域150の角部では
空乏層が十分に拡がることが出来ず、その空乏層幅はd
1より小さなd2になる。
Here, at a certain applied voltage, the width of the depletion layer formed at the pn junction with body region 150 is set to d.
Assume 1. The depletion layer 260 generated in the portion where the body region is formed in a straight line can extend in the horizontal direction by the width of d1. However, the depletion layer cannot be sufficiently expanded at the corner of the body region 150, and the width of the depletion layer is d.
It becomes d2 smaller than 1.

【0010】このように、空乏層260はボディ領域1
50の外側へ拡がるようにして形成されるため、ボディ
領域150の角部では空乏層幅が狭くなる。この結果、
ボディ領域150の角部が電界集中箇所となり、LDM
OSトランジスタの耐圧低下を引き起こす原因となる。
As described above, depletion layer 260 is formed in body region 1.
The width of the depletion layer is reduced at the corners of body region 150 because it is formed so as to extend outside of 50. As a result,
The corner of the body region 150 becomes the electric field concentration point, and the LDM
This may cause a decrease in withstand voltage of the OS transistor.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のL
DMOSトランジスタでは、ソース領域を取り囲むボデ
ィ領域の周辺に空乏層が形成される。通常、LDMOS
トランジスタにおいて、この空乏層はボディ領域を中心
として外側へ拡がっていくようにして形成されるが、ボ
ディ領域の角部では空乏層が拡がりにくく、空乏層幅が
狭くなる。そのため、ボディ領域角部は電界集中が発生
しやすくなり、LDMOSトランジスタの耐圧低下を引
き起こす原因となるという問題があった。
As described above, the conventional L
In a DMOS transistor, a depletion layer is formed around a body region surrounding a source region. Usually LDMOS
In the transistor, the depletion layer is formed so as to extend outward from the body region. At the corners of the body region, the depletion layer does not easily spread, and the width of the depletion layer is reduced. For this reason, there is a problem that electric field concentration is likely to occur at the corners of the body region, which causes a reduction in the breakdown voltage of the LDMOS transistor.

【0012】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、空乏層の拡がり幅を効果的に大きく
することにより電界集中箇所の発生を抑制し、高耐圧を
実現できる半導体装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to suppress a generation of an electric field concentration portion by effectively increasing a width of a depletion layer, thereby realizing a high withstand voltage. Is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る半導体装置は、第1導電型の半導体
領域の表面領域内に設けられた第1導電型のオフセット
領域と、前記半導体領域の表面領域内に前記オフセット
領域を取り囲むようにして設けられた第2導電型のボデ
ィ領域と、前記オフセット領域の表面領域内にストライ
プ状に設けられた第1導電型のドレイン領域と、前記ボ
ディ領域の表面領域内に前記オフセット領域を取り囲む
ようにして設けられた第1導電型のソース領域と、少な
くとも前記ドレイン領域とソース領域との間の前記ボデ
ィ領域上にゲート絶縁膜を介在して設けられたゲート電
極とを具備することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises: a first conductivity type offset region provided in a surface region of a first conductivity type semiconductor region; A second conductivity type body region provided in the surface region of the semiconductor region so as to surround the offset region; a first conductivity type drain region provided in a stripe shape in the surface region of the offset region; A gate insulating film is interposed between the first conductivity type source region provided in the surface region of the body region so as to surround the offset region and at least the body region between the drain region and the source region. And a gate electrode that is provided.

【0014】また、前記ボディ領域の平面形状における
外周の角部は、所定の半径を有する円弧状であることを
特徴としている。
Further, the corner of the outer periphery in the planar shape of the body region is an arc having a predetermined radius.

【0015】更に、前記半導体領域は、第2導電型の半
導体基板上に設けられたエピタキシャル成長層であるこ
とを特徴としている。更に、前記半導体基板と前記半導
体領域との接合領域に設けられた第1導電型の埋め込み
層と、前記半導体領域内に設けられ、前記埋め込み層に
接続された取り出し電極とを更に備えても良い。
Further, the semiconductor region is an epitaxial growth layer provided on a semiconductor substrate of the second conductivity type. The semiconductor device may further include a first conductivity type buried layer provided in a junction region between the semiconductor substrate and the semiconductor region, and an extraction electrode provided in the semiconductor region and connected to the buried layer. .

【0016】上記のような構成によれば、例えばMOS
トランジスタにおいて、半導体領域及びオフセット領域
には、ボディ領域とのpn接合により空乏層が形成され
る。そしてボディ領域はオフセット領域を取り囲むよう
にして設けられている。そのため、ボディ領域からオフ
セット領域に向かって拡がる空乏層は、オフセット領域
を中心として、該ボディ領域に取り囲まれた領域内へ向
かって拡がっていくことになる。そのため、ボディ領域
の角部では2方向から拡がる空乏層が合成されるため
に、その空乏層幅は大きくなる。このように、ボディ領
域に取り囲まれた領域内に空乏層を拡げることにより、
ボディ領域との接合の角部において発生する空乏層の拡
がり幅を、角部以外におけるそれよりも大きくしてい
る。これによって、従来構造では電界集中発生箇所であ
った角部を、むしろ最も電界の集中しにくい部位とする
事が出来るので、MOSトランジスタの耐圧を向上でき
る。
According to the above configuration, for example, the MOS
In the transistor, a depletion layer is formed in the semiconductor region and the offset region by a pn junction with the body region. The body region is provided so as to surround the offset region. Therefore, the depletion layer extending from the body region toward the offset region extends from the offset region as a center toward the region surrounded by the body region. Therefore, a depletion layer extending from two directions is synthesized at the corner of the body region, and the width of the depletion layer is increased. Thus, by expanding the depletion layer in the region surrounded by the body region,
The extension width of the depletion layer generated at the corner of the junction with the body region is set to be larger than that at the portion other than the corner. As a result, the corner portion, which is the place where the electric field concentration occurs in the conventional structure, can be made the portion where the electric field is most unlikely to concentrate, so that the withstand voltage of the MOS transistor can be improved.

【0017】更にボディ領域の平面形状における外周角
部を円弧状としている。この円弧形状の半径は所定の値
に設計出来、この半径の値を大きくすることにより、角
部に形成される空乏層幅を広げることが出来るので、ボ
ディ領域から外側へ拡がる空乏層の角部における電界集
中を回避でき、MOSトランジスタの耐圧を向上でき
る。
Further, the outer peripheral corner in the planar shape of the body region is formed in an arc shape. The radius of this arc shape can be designed to a predetermined value, and by increasing the value of this radius, the width of the depletion layer formed at the corner can be increased. Can be avoided, and the breakdown voltage of the MOS transistor can be improved.

【0018】また、半導体領域を半導体基板上に形成し
たエピタキシャル成長層として、このエピタキシャル成
長層と半導体基板との界面に埋め込み層を設け、この埋
め込み層に所定の電位を与えることにより、該MOSト
ランジスタをハイサイドスイッチ及びローサイドスイッ
チのどちらにも対応させることが出来る。
Further, a buried layer is provided at an interface between the epitaxial growth layer and the semiconductor substrate as an epitaxial growth layer in which a semiconductor region is formed on a semiconductor substrate, and a predetermined potential is applied to the buried layer, whereby the MOS transistor is turned on. It can correspond to both the side switch and the low side switch.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、
共通する部分には共通する参照符号を付す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For this explanation,
Common parts are denoted by common reference symbols.

【0020】この発明の第1の実施形態に係る半導体装
置について、LDMOSトランジスタを例に挙げて図1
(a)、(b)を用いて説明する。図1(a)はLDM
OSトランジスタの平面図、(b)図は(a)図におけ
るC−C’線に沿った断面図である。
The semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to (a) and (b). FIG. 1A shows an LDM.
A plan view of the OS transistor, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along a line CC ′ in FIG.

【0021】図示するように、p型シリコン基板10
上にn型エピタキシャルシリコン層11が設けられ、
両者の接合部にはn型埋め込み層12が設けられてい
る。n型シリコン層11の表面領域には、オフセット
領域となるn型不純物拡散層13がストライプ形状を
有するようにして設けられ、このオフセット領域13内
にはドレイン領域となるn型不純物拡散層14がスト
ライプ状に設けられている。更にn型シリコン層11
の表面領域には、上記オフセット領域13を取り囲むよ
うにして、ボディ領域となるp型不純物拡散層15が設
けられ、このボディ領域15内には同じくオフセット領
域13を取り囲むようにして、ソース領域となるn
不純物拡散層16が設けられている。このボディ領域1
5の外周は、その角部が所定の半径の円弧状の形状を有
している。また、ボディ領域15内には電極とのコンタ
クト領域となるp型不純物拡散層17が設けられ、n
型シリコン層11内にはn型埋め込み層12とコン
タクトする取り出し電極となるn型不純物拡散層18
が設けられている。更に、ソース領域16からドレイン
領域14上に渡って、ゲート絶縁膜19及び厚い絶縁膜
20を介在してゲート電極21が、ドレイン領域14を
取り囲むようにして設けられている。そして、ドレイン
領域14上にドレイン電極22が、ソース領域16及び
コンタクト領域17上にソース電極23がそれぞれ設け
られることで、LDMOSトランジスタが構成されてい
る。
As shown, a p + type silicon substrate 10
An n type epitaxial silicon layer 11 is provided thereon,
An n + type buried layer 12 is provided at the junction between the two. An n -type impurity diffusion layer 13 serving as an offset region is provided in the surface region of the n -type silicon layer 11 so as to have a stripe shape, and an n + -type impurity diffusion serving as a drain region is provided in the offset region 13. The layer 14 is provided in a stripe shape. Further, n - type silicon layer 11
In the surface region, a p-type impurity diffusion layer 15 serving as a body region is provided so as to surround the offset region 13. In the body region 15, a source region and a p-type impurity region are similarly surrounded so as to surround the offset region 13. N + -type impurity diffusion layer 16 is provided. This body area 1
The outer periphery of 5 has an arc shape with a corner at a predetermined radius. In the body region 15, ap + -type impurity diffusion layer 17 serving as a contact region with an electrode is provided.
In the − type silicon layer 11, an n + type impurity diffusion layer 18 serving as an extraction electrode that contacts the n + type buried layer 12
Is provided. Further, a gate electrode 21 is provided from the source region 16 to the drain region 14 so as to surround the drain region 14 with a gate insulating film 19 and a thick insulating film 20 interposed therebetween. An LDMOS transistor is configured by providing a drain electrode 22 on the drain region 14 and a source electrode 23 on the source region 16 and the contact region 17.

【0022】上記LDMOSトランジスタでは、ソー
ス、ドレイン領域16、14をストライプ形状とするこ
とによりチャネル幅を大きくなるよう設計し、大電流動
作に対応している。またn型埋め込み層12は、この
LDMOSトランジスタをハイサイドスイッチとして用
いる際に、p型シリコン基板10とp型ボディ領域1
5とを電気的に分離するために設けられており、例えば
ドレインと同電位に設定されている。
The above-mentioned LDMOS transistor is designed to have a large channel width by forming the source / drain regions 16 and 14 in a stripe shape, thereby coping with a large current operation. The n + -type buried layer 12 is used to form the p + -type silicon substrate 10 and the p-type body region 1 when the LDMOS transistor is used as a high-side switch.
5 is provided to electrically separate the same from the drain 5 and is set to, for example, the same potential as the drain.

【0023】次に、上記のようなLDMOSトランジス
タの製造方法について図2乃至図12を用いて説明す
る。図2乃至図12はそれぞれLDMOSトランジスタ
の第1乃至第11の製造工程の断面図を順次示してい
る。
Next, a method of manufacturing the above-described LDMOS transistor will be described with reference to FIGS. 2 to 12 are cross-sectional views sequentially showing first to eleventh manufacturing steps of an LDMOS transistor, respectively.

【0024】まず図2に示すように、p型シリコン基
板10上にマスク材24−1を形成し、n型埋め込み
層12の形成予定領域に開口部を有するように、リソグ
ラフィ技術によりパターニングする。そして、このマス
ク材24−1をマスクに用いて、例えばAs(Arseni
c)等のn型不純物をイオン注入法等によりp型シリ
コン基板10の表面内に導入する。
First, as shown in FIG. 2, a mask material 24-1 is formed on a p + type silicon substrate 10 and patterned by a lithography technique so as to have an opening in a region where an n + type buried layer 12 is to be formed. I do. Then, using this mask material 24-1 as a mask, for example, As (Arseni
An n-type impurity such as c) is introduced into the surface of the p + -type silicon substrate 10 by ion implantation or the like.

【0025】次に上記マスク材24−1を除去した後、
図3に示すように、n型シリコン層11をCVD(Ch
emical Vapor Deposition)法等により全面にエピタキ
シャル成長させる。このn型シリコン層11のエピタ
キシャル成長を行っている間、n型埋め込み層12に
含まれる不純物がn型シリコン層11及びp型シリ
コン基板10中へ拡散し、図示するような形状になる。
Next, after the mask material 24-1 is removed,
As shown in FIG. 3, the n type silicon layer 11 is
The entire surface is epitaxially grown by an emical vapor deposition method or the like. During the epitaxial growth of the n -type silicon layer 11, the impurities contained in the n -type buried layer 12 diffuse into the n -type silicon layer 11 and the p + -type silicon substrate 10 to have a shape as illustrated. Become.

【0026】引き続き全面にマスク材24−2を形成
し、図4に示すように、n型取り出し電極18の形成
予定領域に開口部を有するようにマスク材24−2をパ
ターニングする。そして、このマスク材24−2をマス
クに用いてn型不純物であるP(Phosphorus)等をイオ
ン注入法等によりn型シリコン層11内へ導入する。
Subsequently, a mask material 24-2 is formed on the entire surface, and as shown in FIG. 4, the mask material 24-2 is patterned so as to have an opening in a region where the n + -type extraction electrode 18 is to be formed. Then, using this mask material 24-2 as a mask, n-type impurities such as P (Phosphorus) are introduced into the n -type silicon layer 11 by ion implantation or the like.

【0027】次に上記マスク材24−2を除去した後、
再度全面にマスク材24−3を形成する。そして、図5
に示すように、p型ボディ領域15の形成予定領域に開
口部を有するようにマスク材24−3をパターニングす
る。ここで、図1(a)に示すように、n型シリコン
層11上の平面パターンにおいて、p型ボディ領域15
の最外周が角部を有しないようにマスク材24−3をパ
ターニングしておく必要がある。その後、このマスク材
24−3をマスクにして、p型不純物であるB(Boro
n)等をイオン注入法等によりn型シリコン層11の
表面領域に導入する。
Next, after removing the mask material 24-2,
The mask material 24-3 is formed again on the entire surface. And FIG.
As shown in (1), the mask material 24-3 is patterned so as to have an opening in a region where the p-type body region 15 is to be formed. Here, as shown in FIG. 1A, in the planar pattern on the n type silicon layer 11, the p type body region 15
It is necessary to pattern the mask material 24-3 so that the outermost periphery of the mask material does not have a corner. Then, using this mask material 24-3 as a mask, B (Boro
n) and the like are introduced into the surface region of the n type silicon layer 11 by an ion implantation method or the like.

【0028】次に、上記マスク材24−3を除去した
後、再度全面にマスク材24−4を形成する。そして、
図6に示すように、上記p型ボディ領域15の形成予定
領域に取り囲まれたn型オフセット領域13の形成予
定領域に開口部を有するようにマスク材24−4をパタ
ーニングする。その後、このマスク材24−4をマスク
に用いて、n型不純物であるP等をイオン注入法等によ
りn型シリコン層11内へ導入する。
Next, after removing the mask material 24-3, a mask material 24-4 is formed again on the entire surface. And
As shown in FIG. 6, the mask material 24-4 is patterned so as to have an opening in a region where the n type offset region 13 is to be formed, which is surrounded by the region where the p type body region 15 is to be formed. Thereafter, using the mask material 24-4 as a mask, P, which is an n-type impurity, is introduced into the n -type silicon layer 11 by an ion implantation method or the like.

【0029】そして、上記マスク材24−4を除去した
後、熱処理を施すことにより、上記図4乃至図6で説明
した工程において注入した不純物の拡散を行い、図7に
示すようにn型取り出し電極18、p型ボディ領域1
5、及びn型オフセット領域13を形成する。
[0029] Then, after removing the mask material 24-4, by heat treatment, carried out the diffusion of impurities implanted in the step described above with reference to FIG. 4 to FIG. 6, n + -type 7 Extraction electrode 18, p-type body region 1
5 and an n type offset region 13 are formed.

【0030】次に、図8に示すように、n型オフセッ
ト領域13上の一部にLOCOS(LOCal Oxidation of
Silicon)法による厚い酸化膜20を形成する。この厚
い酸化膜20は、ストライプ状のn型オフセット領域
13の縁部に設けられ、n型オフセット領域13の中
心部を取り囲んでいる。引き続きゲート絶縁膜となる例
えばシリコン酸化膜19等を全面に形成する。
Next, as shown in FIG. 8, n - LOCOS on a part of the type offset region 13 (LOCal Oxidation of
A thick oxide film 20 is formed by a Silicon) method. This thick oxide film 20 is provided at the edge of the striped n type offset region 13 and surrounds the center of the n type offset region 13. Subsequently, for example, a silicon oxide film 19 or the like serving as a gate insulating film is formed on the entire surface.

【0031】次に、全面に例えばCVD法等により多結
晶シリコン膜を、上記厚い酸化膜20及びゲート酸化膜
19上に形成する。そして図9に示すように、多結晶シ
リコン膜が厚い酸化膜20及びゲート酸化膜19の一部
に渡って存在し、且つn型オフセット領域13を取り
囲む形状となるようにパターニングしてゲート電極21
を形成する。
Next, a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface of the thick oxide film 20 and the gate oxide film 19 by, for example, a CVD method or the like. Then, as shown in FIG. 9, a gate electrode is formed by patterning a polycrystalline silicon film so as to be present over part of the thick oxide film 20 and the gate oxide film 19 and to surround the n type offset region 13. 21
To form

【0032】次に、全面にマスク材24−5を形成し、
図10に示すようにソース、ドレイン領域16、14の
形成予定領域に開口を有するようにパターニングする。
そのパターンは、ドレイン領域についてはストライプ
状、ソース領域についてはこのドレイン領域を取り囲む
ような形状を有している。そして、このマスク材24−
5及びゲート電極21をマスクに用いて、p型ボディ領
域15及びn型オフセット領域13中にn型不純物で
あるAs等をイオン注入法等により導入する。
Next, a mask material 24-5 is formed on the entire surface,
As shown in FIG. 10, patterning is performed so as to have openings in regions where the source and drain regions 16 and 14 are to be formed.
The pattern has a stripe shape for the drain region and a shape surrounding the drain region for the source region. And this mask material 24-
Using the gate electrode 5 and the gate electrode 21 as a mask, an n-type impurity such as As is introduced into the p-type body region 15 and the n -type offset region 13 by an ion implantation method or the like.

【0033】その後、マスク材24−5を除去した後、
再び全面にマスク材24−6を形成し、図11に示すよ
うに、p型コンタクト領域17の形成予定領域に開口
部を有するようにマスク材24−6をパターニングす
る。そして、このマスク材24−6をマスクに用いてp
型不純物であるB等をイオン注入法等によりp型ボディ
領域15中へ導入する。
Then, after removing the mask material 24-5,
A mask material 24-6 is formed again on the entire surface, and the mask material 24-6 is patterned so as to have an opening in a region where the p + -type contact region 17 is to be formed, as shown in FIG. Then, using this mask material 24-6 as a mask, p
B, which is a type impurity, is introduced into the p-type body region 15 by an ion implantation method or the like.

【0034】そして、上記マスク材24−6を除去した
後、熱処理を行うことにより図10、図11で説明した
工程で導入した不純物の拡散及び活性化を行い、図12
に示すようにソース、ドレイン領域16、14及びp
型コンタクト領域17を形成する。
After the mask material 24-6 is removed, a heat treatment is performed to diffuse and activate the impurities introduced in the steps described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, the source and drain regions 16, 14 and p +
A mold contact region 17 is formed.

【0035】その後は、ソース領域16及びp型コン
タクト領域17上にソース電極23を、ドレイン領域1
4上にドレイン電極22をそれぞれ形成することで、図
1に示すようなLDMOSトランジスタを完成する。
Thereafter, a source electrode 23 is formed on the source region 16 and the p + -type contact region 17 and the drain region 1 is formed.
The LDMOS transistor as shown in FIG.

【0036】上記のような方法により製造された図1
(a)、(b)の構造を有するLDMOSトランジスタ
において、ボディ領域周辺に形成される空乏層の様子に
ついて図13(a)、(b)を用いて説明する。図13
(a)、(b)は図1(b)における領域25の拡大図
であり、(a)図は平面図、(b)図は(a)図におけ
るD−D’線に沿った断面図である。
FIG. 1 manufactured by the above method.
The state of the depletion layer formed around the body region in the LDMOS transistor having the structure shown in FIGS. 13A and 13B will be described with reference to FIGS. FIG.
1A and 1B are enlarged views of a region 25 in FIG. 1B, FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line DD ′ in FIG. It is.

【0037】図示するように、n型シリコン層11及
びオフセット領域13中にはボディ領域15との間のp
n接合により空乏層26が形成される。ここで、p型ボ
ディ領域15とのpn接合により空乏層が形成されるn
型オフセット領域13は、当該p型ボディ領域15に
取り囲まれている。すなわち、ボディ領域15からオフ
セット領域13に向かって拡がる空乏層は、当該ボディ
領域15に囲まれた領域内へ向かって拡がっていくこと
になる。その結果、ある印加電圧においてボディ領域1
5から拡がる空乏層幅がd1であった場合、ボディ領域
15角部では2方向からd1の幅を持って拡がろうとす
る空乏層が合成されるために、その空乏層幅はd1より
大きなd2となる。
[0037] As illustrated, n - p between the -type silicon layer 11 and the body region 15 in the offset region 13
A depletion layer 26 is formed by the n-junction. Here, a depletion layer is formed by a pn junction with p-type body region 15.
The − type offset region 13 is surrounded by the p type body region 15. That is, the depletion layer extending from the body region 15 toward the offset region 13 extends toward the region surrounded by the body region 15. As a result, at a certain applied voltage, the body region 1
If the depletion layer width extending from 5 is d1, a depletion layer that expands with a width of d1 from two directions is synthesized at the corners of the body region 15 and the depletion layer width is d2 larger than d1. Becomes

【0038】更に図1(a)に示したように、p型ボデ
ィ領域15の平面形状における外周角部を円弧状の形状
にしている。この円弧形状の半径は任意の値に設計で
き、その半径を大きく取るほど、この領域に形成される
空乏層幅を大きくすることが出来る。そのため、この領
域における電界集中も回避できる。
Further, as shown in FIG. 1A, the outer peripheral corner in the planar shape of the p-type body region 15 is formed in an arc shape. The radius of this arc shape can be designed to an arbitrary value, and the larger the radius, the larger the width of the depletion layer formed in this region. Therefore, electric field concentration in this region can also be avoided.

【0039】このように、ボディ領域15に取り囲まれ
た領域内に空乏層を拡げることにより、ボディ領域15
の角部において発生する空乏層の拡がり幅を、角部以外
におけるそれよりも大きく出来る。すなわち、従来構造
では電界集中発生箇所であった角部が、むしろ最も電界
の集中しにくい部位となるのである。また、ボディ領域
15から外側へ拡がる空乏層についても、ボディ領域1
5の平面形状に角部を無くすことで電界集中箇所が生じ
ないようにしている。その結果、具体的にはソース・ド
レイン間距離を6.5μm、オフセット長を3.3μ
m、オフセット領域の不純物ドーズ量を2.0×10
12cm−2に設定したLDMOSトランジスタにおい
て、従来構造では耐圧が22Vであったのに対し、本実
施形態で説明した構造を有するLDMOSトランジスタ
では、耐圧は77Vであり、大幅に耐圧を向上できた。
As described above, by expanding the depletion layer in the region surrounded by body region 15, body region 15
The width of the depletion layer generated at the corners can be made larger than that at other corners. That is, in the conventional structure, the corner portion, which is the location where the electric field concentration occurs, is the portion where the electric field is most difficult to concentrate. Also, the depletion layer extending outward from body region 15 is
By eliminating the corners in the planar shape of No. 5, an electric field concentration location is prevented from occurring. As a result, specifically, the distance between the source and the drain was 6.5 μm, and the offset length was 3.3 μm.
m, the impurity dose of the offset region is 2.0 × 10
In the LDMOS transistor set to 12 cm −2 , the breakdown voltage was 22 V in the conventional structure, whereas in the LDMOS transistor having the structure described in the present embodiment, the breakdown voltage was 77 V, and the breakdown voltage was significantly improved. .

【0040】上記本実施形態に係るLDMOSトランジ
スタでは、ボディ領域とのpn接合により発生する空乏
層を、当該ボディ領域15に取り囲まれた領域内へ拡が
るように形成することにより、ボディ領域の角部におけ
る空乏層幅が大きくしている。そのため、この領域での
電界集中を抑制でき、LDMOSトランジスタの耐圧を
向上できる。なお、本実施形態ではLDMOSトランジ
スタを例に挙げて説明したが、本発明の趣旨はpn接合
の一方の構成し、且つ空乏層が主として形成される領域
を、pn接合の他方の領域によって取り囲むことによ
り、空乏層を効率よく拡げて電界集中箇所が生じないよ
うにするところにある。そのため、この趣旨が適用でき
る全ての半導体素子について本発明は適宜変更を加えて
応用することが出来る。
In the LDMOS transistor according to the present embodiment, the depletion layer generated by the pn junction with the body region is formed so as to extend into the region surrounded by the body region 15 so that the corner of the body region is formed. Depletion layer width is increased. Therefore, the electric field concentration in this region can be suppressed, and the breakdown voltage of the LDMOS transistor can be improved. In this embodiment, an LDMOS transistor has been described as an example. However, the gist of the present invention is to configure one of the pn junctions and surround the region where the depletion layer is mainly formed with the other region of the pn junction. As a result, the depletion layer is efficiently expanded to prevent the occurrence of electric field concentration. Therefore, the present invention can be applied to all the semiconductor elements to which this purpose can be applied with appropriate modifications.

【0041】次のこの発明の第2の実施形態について図
14を用いて説明する。本実施形態は第1の実施形態で
説明したLDMOSトランジスタをモータードライバに
適用したものであり、図14は、モータードライバの回
路図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the LDMOS transistor described in the first embodiment is applied to a motor driver, and FIG. 14 is a circuit diagram of the motor driver.

【0042】図示するようにモータードライバは、ドレ
インが電源Vccに接続され、ゲートに信号S1が入力され
るMOSトランジスタTr.1と、MOSトランジスタTr.1
のソースにドレインが接続され、ソースがGNDに接続
され、ゲートに信号S2が入力されるMOSトランジスタ
Tr.2と、同じくドレインが電源Vccに接続され、ゲート
に信号S3が入力されるMOSトランジスタTr.3と、MO
SトランジスタTr.3のソースにドレインが接続され、ソ
ースがGNDに接続され、ゲートに信号S4が入力される
MOSトランジスタTr.4と、MOSトランジスタTr.1、
Tr.2の接続ノードとMOSトランジスタTr.3、Tr.4の接
続ノードとの間に設けられたモーターMとを備えたエッ
チブリッジ回路である。このエッチブリッジ回路が含む
MOSトランジスタTr.1〜Tr.4は、第1の実施形態で説
明した構造を有するLDMOSトランジスタである。
As shown in the figure, the motor driver has a drain connected to a power supply Vcc and a gate to which a signal S1 is input, and a MOS transistor Tr.
MOS transistor having a drain connected to the source, a source connected to GND, and a signal S2 input to the gate
A MOS transistor Tr.3 whose drain is connected to the power supply Vcc and a signal S3 is input to the gate;
The drain of the S transistor Tr.3 is connected to the drain, the source is connected to GND, and the signal S4 is input to the gate of the MOS transistor Tr.4, and the MOS transistor Tr.1,
This is an etch bridge circuit including a motor M provided between a connection node of Tr.2 and a connection node of MOS transistors Tr.3 and Tr.4. The MOS transistors Tr.1 to Tr.4 included in this etch bridge circuit are LDMOS transistors having the structure described in the first embodiment.

【0043】上記構成のモータードライバは、例えば入
力信号S1、S4が“High”レベルに設定されることにより
MOSトランジスタTr.1及びTr.4がオン状態になった時
に、モーターMに電流が供給されてモーターMが駆動す
る。
In the motor driver having the above configuration, when the MOS transistors Tr.1 and Tr.4 are turned on by setting the input signals S1 and S4 to "High" level, current is supplied to the motor M. Then, the motor M is driven.

【0044】ここで、MOSトランジスタTr.1及びTr.3
はソースが負荷に接続されているためハイサイドスイッ
チとして用いる一方、MOSトランジスタTr.2及びTr.4
はソースがGNDに接続されているためにローサイドス
イッチとして用いる必要がある。
Here, the MOS transistors Tr.1 and Tr.3
Is used as a high-side switch because the source is connected to the load, while MOS transistors Tr.2 and Tr.4
Needs to be used as a low-side switch because the source is connected to GND.

【0045】しかし、第1の実施形態で説明した構造の
LDMOSトランジスタを用いることにより、ハイサイ
ドスイッチ及びローサイドスイッチとして用いるMOS
トランジスタを同じ構造とすることが出来る。そのた
め、モータードライバの製造工程を簡単化できる。ま
た、第1の実施形態で説明したように、耐圧を向上でき
る構造とすることで、モーターの破損を効果的に防止す
ることが出来る。
However, by using the LDMOS transistor having the structure described in the first embodiment, the MOS transistors used as the high-side switch and the low-side switch can be used.
The transistors can have the same structure. Therefore, the manufacturing process of the motor driver can be simplified. Further, as described in the first embodiment, the structure capable of improving the withstand voltage can effectively prevent the motor from being damaged.

【0046】なお、本願発明は上記実施形態に限定され
るものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範
囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施
形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される
複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の
発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構
成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が
解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発
明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合に
は、この構成要件が削除された構成が発明として抽出さ
れうる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and that various modifications can be made in the implementation stage without departing from the scope of the invention. Furthermore, the embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some components are deleted from all the components shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved and the effects described in the column of the effect of the invention can be solved. Is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、空乏層の拡がり幅を効果的に大きくすることにより
電界集中箇所の発生を抑制し、高耐圧を実現できる半導
体装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of suppressing occurrence of an electric field concentration portion and realizing a high breakdown voltage by effectively increasing the width of the depletion layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施形態に係るLDMOSト
ランジスタの構造について説明するためのもので、
(a)図は平面図、(b)図は(a)図におけるC−
C’線に沿った断面図。
FIG. 1 is for describing a structure of an LDMOS transistor according to a first embodiment of the present invention;
(A) is a plan view, (b) is a diagram of FIG.
Sectional drawing along the C 'line.

【図2】この発明の第1の実施形態に係るLDMOSト
ランジスタの第1の製造工程を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a first manufacturing step of the LDMOS transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1の実施形態に係るLDMOSト
ランジスタの第2の製造工程を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a second manufacturing step of the LDMOS transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第1の実施形態に係るLDMOSト
ランジスタの第3の製造工程を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a third manufacturing step of the LDMOS transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第1の実施形態に係るLDMOSト
ランジスタの第4の製造工程を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a fourth manufacturing step of the LDMOS transistor according to the first embodiment of the present invention;

【図6】この発明の第1の実施形態に係るLDMOSト
ランジスタの第5の製造工程を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing a fifth manufacturing step of the LDMOS transistor according to the first embodiment of the present invention;

【図7】この発明の第1の実施形態に係るLDMOSト
ランジスタの第6の製造工程を示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing a sixth manufacturing step of the LDMOS transistor according to the first embodiment of the present invention;

【図8】この発明の第1の実施形態に係るLDMOSト
ランジスタの第7の製造工程を示す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing a seventh manufacturing step of the LDMOS transistor according to the first embodiment of the present invention;

【図9】この発明の第1の実施形態に係るLDMOSト
ランジスタの第8の製造工程を示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing an eighth manufacturing step of the LDMOS transistor according to the first embodiment of the present invention;

【図10】この発明の第1の実施形態に係るLDMOS
トランジスタの第9の製造工程を示す断面図。
FIG. 10 is an LDMOS according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a ninth manufacturing process of a transistor.

【図11】この発明の第1の実施形態に係るLDMOS
トランジスタの第10の製造工程を示す断面図。
FIG. 11 is an LDMOS according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a sectional view showing a tenth manufacturing step of the transistor.

【図12】この発明の第1の実施形態に係るLDMOS
トランジスタの第11の製造工程の断面図。
FIG. 12 is an LDMOS according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a sectional view of an eleventh manufacturing process of a transistor.

【図13】この発明の第1の実施形態に係るLDMOS
トランジスタにおける空乏層の様子について示す図であ
り、(a)図は平面図、(b)図は(a)図におけるD
−D’線に沿った断面図。
FIG. 13 shows an LDMOS according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a state of a depletion layer in a transistor, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG.
Sectional drawing along the -D 'line.

【図14】この発明の第2の実施形態に係るモータード
ライバの回路図。
FIG. 14 is a circuit diagram of a motor driver according to a second embodiment of the present invention.

【図15】従来のLDMOSトランジスタの構造につい
て説明するためのもので、(a)図は平面図、(b)図
は(a)図におけるA−A’線に沿った断面図。
15A and 15B are diagrams for explaining the structure of a conventional LDMOS transistor, in which FIG. 15A is a plan view and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.

【図16】従来のLDMOSトランジスタにおける空乏
層の様子について示す図であり、(a)図は平面図、
(b)図は(a)図におけるB−B’線に沿った断面
図。
16A and 16B are diagrams showing a state of a depletion layer in a conventional LDMOS transistor, and FIG. 16A is a plan view,
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、100…半導体基板 11、110…n型シリコン層 12、120…n型埋め込み層 13、130…オフセット領域 14、140…ドレイン領域 15、150…ボディ領域 16、160…ソース領域 17、170…コンタクト領域 18、180…取り出し電極 19、190…ゲート絶縁膜 20、200…厚い絶縁膜 21、210…ゲート電極 22、220…ドレイン電極 23、230…ソース電極 24−1〜6…マスク材 25、250…領域 26、260…空乏層10,100 ... semiconductor substrate 11, 110 ... n - -type silicon layer 12,120 ... n + -type buried layer 13,130 ... offset region 14, 140 ... drain region 15, 150 ... the body region 16, 160 ... source region 17, 170 contact region 18, 180 extraction electrode 19, 190 gate insulating film 20, 200 thick insulating film 21, 210 gate electrode 22, 220 drain electrode 23, 230 source electrode 24-1-6 mask material 25, 250: region 26, 260: depletion layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 明夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 5F040 DA20 DA22 DC01 EB01 EB02 EC07 EC18 EC22 EE01 EF01 EF11 EF18 EM01 FC02 FC05 5H571 BB07 CC01 FF05 HA09  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Akio Nakagawa 1 Kosuka Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in the Toshiba R & D Center (reference) 5F040 DA20 DA22 DC01 EB01 EB02 EC07 EC18 EC22 EE01 EF01 EF11 EF18 EM01 FC02 FC05 5H571 BB07 CC01 FF05 HA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体領域の表面領域内に
設けられた第1導電型のオフセット領域と、 前記半導体領域の表面領域内に前記オフセット領域を取
り囲むようにして設けられた第2導電型のボディ領域
と、 前記オフセット領域の表面領域内にストライプ状に設け
られた第1導電型のドレイン領域と、 前記ボディ領域の表面領域内に前記オフセット領域を取
り囲むようにして設けられた第1導電型のソース領域
と、 少なくとも前記ドレイン領域とソース領域との間の前記
ボディ領域上にゲート絶縁膜を介在して設けられたゲー
ト電極とを具備することを特徴とする半導体装置。
A first conductive type offset region provided in a surface region of a first conductive type semiconductor region; and a second conductive type offset region provided in a surface region of the semiconductor region so as to surround the offset region. A conductive type body region; a first conductive type drain region provided in a stripe shape in a surface region of the offset region; and a second conductive region provided in the surface region of the body region so as to surround the offset region. A semiconductor device comprising: a one-conductivity-type source region; and a gate electrode provided at least on the body region between the drain region and the source region with a gate insulating film interposed therebetween.
【請求項2】 前記ボディ領域の平面形状における外周
の角部は、所定の半径を有する円弧状であることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a corner of the outer periphery of the planar shape of the body region has an arc shape having a predetermined radius.
【請求項3】 前記半導体領域は、第2導電型の半導体
基板上に設けられたエピタキシャル成長層であることを
特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor region is an epitaxial growth layer provided on a semiconductor substrate of a second conductivity type.
【請求項4】 前記半導体基板と前記半導体領域との接
合領域に設けられた第1導電型の埋め込み層と、 前記半導体領域内に設けられ、前記埋め込み層に接続さ
れた取り出し電極とを更に備えることを特徴とする請求
項3記載の半導体装置。
4. A buried layer of a first conductivity type provided in a junction region between the semiconductor substrate and the semiconductor region, and an extraction electrode provided in the semiconductor region and connected to the buried layer. 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein:
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