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　特願２００７−５２３５６９「インジウムを含むキャッピング構造を有する第ＩＩＩ属窒化物ベースの量子井戸発光デバイス構造」拒絶査定不服審判事件〔平成１８年　３月　２日国際公開、ＷＯ２００６／０２３０６０、平成２０年　３月２１日国内公表、特表２００８−５０８７２０〕について、次のとおり審決する。
【結　論】
　本件審判の請求は、成り立たない。
【理　由】
１　手続の経緯
　
　本願は、２００５年（平成１７年）６月２４日（パリ条約による優先権主張外国庁受理２００４年７月２７日、米国）を国際出願日とする出願であって、平成２３年５月２０日付けで拒絶理由通知がなされ、平成２３年８月２４日に手続補正がなされたが、平成２４年４月１２日付けで最後の拒絶理由通知がなされ、平成２４年７月１７日に手続補正がなされたが、平成２４年１１月２７日付けで、前記平成２４年７月１７日付け手続補正が却下されるとともに、拒絶査定がなされ、これに対し、平成２５年４月４日に拒絶査定不服審判請求がなされるとともに、これと同時に手続補正がなされたものである。
　
２　本願発明
　
　本願の請求項に係る発明は、平成２５年４月４日に補正された特許請求の範囲の請求項１ないし４０に記載された事項により特定されるものと認められるところ、その請求項１に係る発明は次のとおりのものである。
　
　「第ＩＩＩ属窒化物ベースの発光デバイスであって、
　ｎ型第ＩＩＩ属窒化物層と、
　少なくとも１つの量子井戸構造を有する、前記ｎ型第ＩＩＩ属窒化物層上の第ＩＩＩ属窒化物ベースの活性領域と、
　前記ｎ型第ＩＩＩ属窒化物層側と反対側の前記活性領域上のＩｎＡｌＧａＮを含むドープされていない第ＩＩＩ属窒化物キャッピング層であって、ＧａＮ層の上に直接あるドープされていない第ＩＩＩ属窒化物キャッピング層と、
　前記活性領域側と反対側の前記ドープされていない第ＩＩＩ属窒化物キャッピング層上のアルミニウムを含むｐ型第ＩＩＩ属窒化物層と
を備えたことを特徴とする発光デバイス。」（以下「本願発明」という。）
　
３　刊行物の記載
　
　原査定の拒絶の理由に引用された、本願優先日前に頒布された刊行物である特開平９−２６６３２６号公報（以下「引用文献」という。）には、以下の記載がある。
　
（１）「【請求項１】
３族窒化物半導体から成る発光層と発光層の上に形成されるクラッド層とを有する発光素子において
　
前記発光層と前記クラッド層との間に、前記発光層の成長温度と前記クラッド層の成長温度との間の成長温度で成長が可能で、前記発光層のバンドギャップと前記クラッド層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する組成比を有する３族窒化物半導体から成るキャップ層を設けたことを特徴とする３族窒化物化合物半導体発光素子
……
【請求項４】
前記発光層は３元系のIn
x1
Ga
1-x1
N(0≦x1≦1)であり、前記クラッド層は３元系のAl
y1
Ga
1-y1
N(0≦y1≦1)であり、前記キャップ層は前記発光層の組成比と前記クラッド層の組成比との間の組成比に選択されたAl
x2
Ga
y2
In
1-X2-Y2
N(0≦x2≦1, 0≦y2≦1, 0≦x2+y2≦1)である
　
（２）「【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は３族窒化物半導体を用いた半導体素子に関する。特に、素子特性や信頼性に優れた半導体素子に関する。」
　
（３）「【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 ところが、上記のようなInGaN の発光層の上に直接、AlGaN のクラッド層が積層されている構造では、AlGaN のクラッド層の成長温度が先に形成されたInGaN の発光層の成長温度よりも高いため、クラッド層の形成工程において、発光層がInGaN の成長温度よりも高い温度にさらされ、発光層が熱的に劣化する。更に、この高温でのクラッド層の形成工程において、クラッド層に添加されたマグネシウム（Mg) が発光層へと拡散したり、発光層の窒素(N) が蒸発する。その結果、発光層の結晶性が悪化し発光効率が低下する。更に、素子の劣化により、素子の寿命は短くなり、信頼性に欠ける。
【０００５】そこで本発明の目的は、発光層の結晶性を向上させることで、発光効率を向上させ、素子寿命の長期化と信頼性の向上を図ることである。」
　
（４）「【０００８】
【発明の作用及び効果】上記の構成のキャップ層を発光層とクラッド層との間に、それらの成長温度間の温度で形成したので、発光層を形成した後に、より高温でクラッド層が形成される時に、発光層の結晶性への悪影響を防止できる。具体的には、発光層の窒素の抜けやインジウムの発光層からの拡散、マグネシウムウの発光層への拡散が、このキャップ層で阻止される。又、キャップ層の形成は、クラッド層よりも低温で形成されるために、キャップ層形成時における発光層の結晶性への悪影響はキャップ層を直接形成する場合に比べて低減される。この結果、発光効率が向上し、阻止寿命が長期化した。
【０００９】ヘテロ接合により発光層でキャリア閉じ込め効果を発生させるためには、発光層のバンドギャップよりもキャップ層、クラッド層のバンドギャップの方を大きくする必要がある。４元系のAlGaInN 半導体の場合には、Alが多い程バンドギャップは広くなり成長温度が高くなり、Inが多い程バンドギャップは小さくなり成長温度は低くなる。よって、キャップ層の各元素の組成比を発光層とキャップ層の各元素の組成比の間の組成比とすることで、キャップ層のバンドギャップと成長温度を発光層とクラッド層のバンドギャップと成長温度の中間とすることができる。このような組成比は連続的変化させても、段階的に変化させても良い。特に、発光層がInGaN 、クラッド層がAlGaN の３元系で構成されている場合には、キャップ層に、発光層よりもインジウム組成比が小さいか、クラッド層よりもアルミニウム組成比が小さい３元系のInGaN 又はAlGaN 又は４元系のAlGaInN を用いることで、バンドギャップと成長温度の条件を満たすことができる。」
　
（５）「【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定されるものではない。
第１実施例
図１は本願実施例の発光素子100 全体図を示す。発光素子100 は、サファイア基板１を有しており、そのサファイア基板１上に0.05μｍのAlN バッファ層２が形成されている。
【００１１】そのバッファ層２の上には、順に、膜厚約4.0 μｍ、電子濃度2 ×1018/cm3のシリコン(Si)ドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、膜厚約0.5 μｍの電子濃度5 ×1017/cm3のシリコン(Si)ドープのGaN から成るｎ層４、膜厚約100 ｎｍ，亜鉛(Zn)とシリコン(Si)ドープがそれぞれ、 5×1018/cm3にドープされたIn0.20Ga0.80N から成る発光層５，膜厚約10ｎｍ，ホール濃度 2×1017/cm3, マグネシウム（Mg) 濃度 5×1019/cm3ドープのIn0.08Ga0.92N から成るｐ伝導型のキャップ層６、膜厚約100 ｎｍ，ホール濃度 2×1017/cm3, マグネシウム（Mg) 濃度 5×1019/cm3ドープのAl0.09Ga0.92N から成るｐ伝導型のクラッド層７１、膜厚約200 ｎｍ，ホール濃度 3×1017/cm3のマグネシウム（Mg) 濃度 5×1019/cm3ドープのGaN から成る第１コンタクト層７２、膜厚約50ｎｍ，ホール濃度 6×1017/cm3のマグネシウム（Mg) 濃度 1×1020/cm3ドープのGaN から成るｐ+ の第２コンタクト層７３が形成されている。そして、第２コンタクト層７３の上面全体にNi/Au の２重層からなる透明電極９が形成されその透明電極９の隅の部分にNi/Au の２重層からなるボンディングのためのパッド１０が形成されている。又、ｎ+ 層３上にはAlから成る電極８が形成されている。
【００１２】次に、この構造の半導体素子の製造方法について説明する。上記発光素子100 は、有機金属気相成長法（以下ＭＯＶＰＥ）による気相成長により製造された。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、キャリアガス（H2）、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TMG 」と記す) 、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以下「TMA 」と記す) 、トリメチルインジウム(In(CH3)3)（以下「TMI 」と記す) 、シラン(SiH4)とシクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下「CP2Mg 」と記す）である。
【００１３】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄したａ面を主面とし、単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常圧でH2を流速2 liter/分で約30分間反応室に流しながら温度1100℃でサファイア基板１をベーキングした。
【００１４】次に、温度を 400℃まで低下させて、H2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5モル／分で約90秒間供給してAlN のバッファ層２を約0.05μｍの厚さに形成した。次に、サファイア基板１の温度を1150℃に保持し、H2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を 1.7×10-4モル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを20×10-8モル／分で40分導入し、膜厚約4.0 μｍ、電子濃度 1×1018/cm3、シリコン濃度 4×1018/cm3のシリコン(Si)ドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した。
【００１５】上記の高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した後、続いて温度を1100℃に保持し、H2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を 1.12 ×10-4モル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを10×10-9モル／分で30分導入し、膜厚約5.0 μｍ、電子濃度 5×1017/cm3、シリコン濃度 1×1018/cm3のシリコン(Si)ドープGaN から成るｎ層４を形成した。
【００１６】続いて、温度を800℃に保持し、N2又はH2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を0.2 ×10-4モル／分、TMI を1.6 ×10-4モル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを10×10-8mol/分で、DEZ を 2×10-4モル/ 分で、30分間供給して厚さ100nm のシリコンと亜鉛が、それぞれ、 5×1018/cm3にドープさたIn0.20Ga0.80N から成る発光層５を形成した。
【００１７】続いて、温度を900℃に保持し、N2又はH2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を0.2 ×10-4モル／分、TMI を1.2 ×10-4モル／分、CP2Mg を2 ×10-5モル／分で、3 分間供給して厚さ10nmの濃度 5×1019/cm3にマグネシウムのドープされたキャップ層６を形成した。この状態で、キャップ層６は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００１８】続いて、温度を1100℃に保持し、N2又はH2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-5モル／分で 6分間導入し、膜厚約100 ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92N から成るクラッド層７１を形成した。クラッド層７１のマグネシウム濃度は 5×1019/cm3である。この状態では、クラッド層７１は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００１９】次に、温度を1100℃に保持し、N2又はH2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、CP2Mg を 2×10-5モル／分で 1分間導入し、膜厚約200 ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN から成る第１コンタクト層７２を形成した。第１コンタクト層７２のマグネシウム濃度は 5×1019/cm3である。この状態では、第１コンタクト層７２は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００２０】次に、温度を1100℃に保持し、N2又はH2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、CP2Mg を 4×10-5モル／分で3 分間導入し、膜厚約50ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN から成るｐ+ の第２コンタクト層７３を形成した。第２コンタクト層７３のマグネシウム濃度は 1×1020/cm3である。この状態では、第２コンタクト層７３は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００２１】次に、反射電子線回折装置を用いて、第２コンタクト層７３，第１コンタクト層７２，クラッド層７１，及びキャップ層６に一様に電子線を照射した。電子線の照射条件は、加速電圧約10KV、資料電流１μＡ、ビームの移動速度0.2mm/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度5.0 ×10-5Torrである。この電子線の照射により、第２コンタクト層７３，第１コンタクト層７２，クラッド層７１，及びキャップ層６は、それぞれ、ホール濃度 6×1017/cm3,3×1017/cm3,2×1017/cm3,2×1017/cm3、抵抗率 2Ωcm, 1 Ωcm,0.7Ωcm, 0.7 Ωcmのｐ伝導型半導体となった。このようにして多層構造のウエハが得られた。
【００２２】続いて、図２〜図４に示すように、ｎ+ 層３の電極８を形成するために、第２コンタクト層７３、第１コンタクト層７２、クラッド層７１、キャップ層６、発光層５、ｎ層４の一部を、エッチングにより除去した。次に、一様にNi/Au の２層を蒸着し、フォトレジストの塗布、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程を経て、第２コンタクト層７３の上に透明電極９を形成した。そして、その透明電極９の一部にNi/Au の２層を蒸着してパッド１０を形成した。一方、ｎ+ 層３に対しては、アルミニウムを蒸着して電極８を形成した。その後、上記のごとく処理されたウエハは、各素子毎に切断され、図１に示す構造の発光ダイオードを得た。この発光素子は駆動電流20ｍＡで発光ピーク波長430 ｎｍ、発光強度2000mCd であった。従来構造のＬＥＤに比べて発光強度は２倍になった。
【００２３】上記実施例ではキャップ層６のインジウム(In)の組成比を0.08としたが、発光層５からクラッド層７１に近づくに連れて、キャップ層６のインジウム(In)の組成比を0.2 から0 へ順次、減少させても良い。さらに、アルミニウム(Al)の組成比を0 から0.08へ順次、増加させても良い。さらに、４元系のAlxGayIn1-X-YN(0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1)化合物半導体を用いて、発光層５からクラッド層７１にかけて、インジウム(In)の組成比を減少させると共にアルミニウム(Al)の組成比を増加させても良い。これらのキャップ層６の組成比を変化させる時、２段以上で段階的に変化させても、連続的に組成比を変化させても良い。
【００２４】又、発光層５とキャップ層７１に、４元系のAlxGayIn1-X-YN(0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1)半導体を用いた場合も、キャップ層に４元系の半導体を用いて、In、Al、Gaの組成比が発光層５とクラッド層７１の間の値となるように、発光層からクラッド層７１にかけて、連続的に又は段階的に変化するようにしても良い。又、上記実施例では
発光層５に単一層を用いたが、単一量子井戸構造（ＱＷ）や多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を用いても良い
　
（６）図１は次のものである。
　
　
４　引用発明
　
　上記３（特に（１）及び（５））によれば、引用文献には、以下の発明（以下「引用発明」という。）が記載されていると認められる。
　
　「３族窒化物半導体から成る発光層と発光層の上に形成されるクラッド層とを有する発光素子において、
　発光層とクラッド層との間に、発光層の成長温度とクラッド層の成長温度との間の成長温度で成長が可能で、発光層のバンドギャップとクラッド層のバンドギャップとの間のバンドギャップを有する組成比を有する３族窒化物半導体から成るキャップ層を設けた３族窒化物化合物半導体発光素子であって、
　発光層は３元系のInx1Ga1-x1N(0≦x1≦1)の多重量子井戸構造であり、クラッド層は３元系のAly1Ga1-y1N(0≦y1≦1)であり、キャップ層は発光層の組成比とクラッド層の組成比との間の組成比に選択されたAlx2Gay2In1-X2-Y2N(0≦x2≦1, 0≦y2≦1, 0≦x2+y2≦1)である３族窒化物化合物半導体発光素子。」
　
５　対比
　
　本願発明と引用発明とを対比する。
　
（１）引用発明の「３族窒化物化合物半導体発光素子」は、本願発明の「第ＩＩＩ属窒化物ベースの発光デバイス」に相当する。
　
（２）引用発明の「発光層」は、「３元系のInx1Ga1-x1N(0≦x1≦1)の多重量子井戸構造」であるから、本願発明の「量子井戸構造を有する」、「第ＩＩＩ属窒化物ベースの活性領域」に相当する。
　
（３）引用発明の「３族窒化物半導体から成るキャップ層」は、「Alx2Gay2In1-X2-Y2N(0≦x2≦1, 0≦y2≦1, 0≦x2+y2≦1)」であり、「発光層と前記クラッド層との間に」設けられるから、本願発明の「ＩｎＡｌＧａＮを含む」「第ＩＩＩ属窒化物キャッピング層」に相当し、引用発明は、本願発明の「活性領域上のＩｎＡｌＧａＮを含む」「第ＩＩＩ属窒化物キャッピング層」を備えたとの特定事項を備えている。
　
（４）引用発明の「クラッド層」は、「発光層」との間に、「キャップ層」を設け、「３元系のAly1Ga1-y1N(0≦y1≦1)」であるから、本願発明の「アルミニウムを含む」「第ＩＩＩ属窒化物層」に相当し、引用発明は、本願発明の「活性領域側と反対側の」「第ＩＩＩ属窒化物キャッピング層上のアルミニウムを含む」「第ＩＩＩ属窒化物層」を備えたとの特定事項を備えている。
　
　以上によれば、両者は、
　
　「第ＩＩＩ属窒化物ベースの発光デバイスであって、
　量子井戸構造を有する第ＩＩＩ属窒化物ベースの活性領域と、
　活性領域上のＩｎＡｌＧａＮを含む第ＩＩＩ属窒化物キャッピング層と、
　活性領域側と反対側の第ＩＩＩ属窒化物キャッピング層上のアルミニウムを含む第ＩＩＩ属窒化物層とを備えた発光デバイス。」
　
で一致し、以下の点で相違するものと認められる。
　
ア　本願発明では、第ＩＩＩ属窒化物ベースの活性領域がｎ型第ＩＩＩ属窒化物層上に備えられ、第ＩＩＩ属窒化物キャッピング層上に備えられるアルミニウムを含む第ＩＩＩ属窒化物層がｐ型であるのに対し、引用発明では、発光層の下の層構成、及びクラッド層の導電型が特定されていない点（以下「相違点１」という。）。
　
イ　本願発明では、キャッピング層は、ドープされておらず、ＧａＮ層の上に直接あるのに対し、引用発明では、キャップ層はドープされているか否かが特定されておらず、キャップ層の下の発光層の組成が特定されていない点（以下「相違点２」という。）。
　
６　判断
　
（１）相違点１について
　
　第ＩＩＩ属窒化物ベースの発光デバイスにおいて、ｎ型層上に活性領域を備え、活性領域上に形成したキャッピング層上にｐ型層を備えることは、本願優先日当時における周知技術であり（引用文献の段落【００１１】にも、バッファ層２の上に、順に、ＧａＮから成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、ＧａＮからなるｎ層４、Ｉｎ0.20Ｇａ0.80Ｎから成る発光層５、Ｉｎ0.08Ｇａ0.92Ｎから成るｐ伝導型のキャップ層６、Ａｌ0.09Ｇａ0.92Ｎから成るｐ伝導型のクラッド層７１を形成することが記載されるところである。）、引用発明において、当該周知技術を適用して、相違点１に係る本願発明の構成とすることは当業者が適宜なし得ることである。
　
（２）相違点２について
　
ア　原査定の拒絶の理由に引用された特開２００４−１８６７０８号公報の段落【００２９】に、「蒸発防止層７にＭｇをドーピングしてもよく」と記載されるとおり、第ＩＩＩ属窒化物ベースの発光デバイスにおいて、キャッピング層にドープすることは、必要に応じて適宜なされることであるから、引用発明のキャップ層をドープされていないものとすることも当業者が適宜なし得ることである。
　
イ　本願の図４に照らせば、本願発明において、キャッピング層の下にあるＧａＮ層は多重量子井戸構造におけるバリア層であってもよいものと認められる。しかるところ、Inx1Ga1-x1N(0≦x1≦1)の多重量子井戸構造において、井戸層をＩｎＧａＮ、障壁層をＧａＮとし、多重量子井戸構造の最外層を障壁層とすることは、本願優先日当時における周知技術である（例えば、特開２０００−３４９３３７号公報の段落【００１６】及び【００１７】には、ＩｎＧａＮ／ＧａＮよりなる多重量子井戸構造の活性層７を形成すること、多重量子井戸構造は、ｐ層側が障壁層で終わっても井戸層で終わっても良いことが記載されている。国際公開第０２／０９７９０４号の１３頁４ないし２５行、図２及び図３には、活性領域２２５が周期的に繰り返す、井戸支持層２１８ａ、量子井戸層２２０及びキャップ層２１８ｂからなる構造２２１を含み、活性領域２２５の最外層が、ＧａＮ層からなる井戸支持層２１８ａ及びＧａＮ層からなるキャップ層２１８ｂであることが記載されている。）から、引用発明の多重量子井戸構造をかかる構造とすることは、当業者が適宜なし得ることである。
　
ウ　以上によれば、引用発明において、相違点２に係る本願発明の構成とすることは当業者が適宜なし得ることである。
　
（３）本願発明の効果について
　
　本願発明によってもたらされる効果を全体としてみても、引用発明及び周知技術から当業者が当然に予測できる程度のものであって、格別顕著なものとはいえない。
　
（４）回答書の主張について
　
　回答書において、請求人は、本願発明はドープされていないＩｎＡｌＧａＮキャッピング層がＧａＮ層の上に直接ある構成により、ｐ−ｎ接合を活性領域から遠ざけることができ、ＧａＮ層の比較的広いバンドギャップによるキャリアの活性領域への閉じ込めの効果が促進されて、発光効率が増すという、さらなる作用効果を奏することができる旨主張しているところ、当該主張の意味内容は必ずしも明確ではないが、本願の明細書及び図面の記載をみても上記構成に特段の技術的意義があるものとは認められないから、採用できない。
　
７　むすび
　
　以上の検討によれば、本願発明は、当業者が引用文献に記載された発明及び周知技術に基いて、容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。
　
　よって、結論のとおり審決する。