【事件の表示】
　特許第２７５１９８７号「窒化インジウムガリウム半導体の成長方法」の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結論】
　訂正を認める。
　特許第２７５１９８７号の特許を維持する。
【理由】
１．手続の経緯
　本件特許第２，７５１，９８７号に係る主な手続の経緯は以下のとおりである。
　特許出願　　　　　　平成５年５月７日
　特許権設定登録　　　平成１０年２月２７日
　特許公報発行　　　　平成１０年５月１８日
　異議の申立て　　　　平成１０年１１月１４日
　　　　　　　　及び　平成１０年１１月１８日
　訂正請求　　　　　　平成１１年５月１１日
２．訂正の適否についての判断
（１）訂正の目的の適否等について
　▲１▼訂正事項１
　特許請求の範囲の請求項１において、「有機金属気相成長法により、一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）で表される窒化ガリウム半導体を成長させる方法であって、」とあるを、「有機金属気相成長により、シリコンをドープした一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）される窒化ガリウム半導体を成長させる方法であって、」と訂正することは、特許請求の範囲の減縮であり、願書に添付した明細書及び図面に記載された範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　▲２▼訂正事項２
　同じく請求頃１において、「次に成長させる窒化ガリウム層又は窒化ガリウムアルミニム層よりも低温で成長させるバッファ層を介して、」とあるを、「有機金属気相成法により、次に成長させる窒化ガリウム層又は窒化ガリウムアルミニウム層より低温で有機金属気相成長法により成長させるバッファ層を介して、」と訂正することは、特許請求の範囲の減縮に該当し、願書に添付した明細書及び図面に記載された範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　▲３▼訂正事項３
　同じく請求項１において、「成長温度（オングストローム／分）」を、「成長速度（オングストローム／分）」に訂正することは、誤記の訂正に該当し、願書に添付した明細書及び図面に記載された範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　▲４▼訂正事項４
　特許明細書の段落【０００７】において、「成長温度（オングストローム／分）」を、「成長速度（オングストローム／分）」に訂正することは、誤記の訂正に該当し、願書に添付した明細書及び図面に記載された範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　▲５▼訂正事項５
　特許明細書の段落【０００７】において、「ＭＯＣＶＤ法により、一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）で表される窒化インジウムガリウム半導体を成長させる方法であって、」とあるを、「ＭＯＣＶＤ法により、シリコンをドープした一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）で表される窒化インジウムガリウム半導体を成長させる方法であって、」と訂正することは、上記請求項１の訂正に伴う訂正であり、明瞭でない記載の釈明に該当し、願書に添付した明細書及び図面に記載された範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　▲６▼訂正事項６
　特許明細書の段落【０００７】において、「次に成長させる窒化ガリウム層又は窒化ガリウムアルミニウム層よりも低温で成長させるバッファ層を介して、」とあるを、「ＭＯＣＶＤ法により、次に成長させる窒化ガリウム層又は窒化ガリウムアルミニウム層よりも低温でＭＯＣＶＤ法により成長させるバッファ層を介して、」と訂正することは、上記請求項１の訂正に伴う訂正であり、明瞭でない記載の釈明に該当し、願書に添付した明細書及び図面に記載された範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
（２）独立特許要件について
　（２．１）本件発明
　訂正後における特許請求の範囲の請求項１に記載されている事項により特定される発明（以下「本件発明」という。）は、以下のとおりのものである。
　「【請求項１】原料ガスとして、ガリウム源のガスと、インジウム源のガスと、窒素源のガスとを用い、有機金属気相成長法により、シリコンをドープした一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）で表される窒化インジウムガリウム半導体を成長させる方法であって、成長温度（℃）をＸ軸、成長速度（オングストローム／分）をＹ軸として、添付図１のａ（６５０，１）、ｂ（６５０，５）、ｃ（９００，６０）、ｄ（９００，１）の各座標で囲まれた領域内の条件で、有機金属気相成長法により、次に成長させる窒化ガリウム層または窒化ガリウムアルミニウム層よりも低温で有機金属気相成長法により成長させたバッファ層を介して、バッファ層よりも高温で成長させた該窒化ガリウム層または窒化ガリウムアルミニウム層の上に、成長させることを特徴とする窒化インジウムガリウム半導体の成長方法。」
　（２．２）引用刊行物に記載された発明
　異議申立人高木栄の提示する甲第１号証（特開平４−２３８８９０号公報、以下「刊行物１」という。）には、サファイア基板に（Ｇａ１−ＸＡｌＸ）１−ｙＩｎｙＮ単結晶層の成長方法が記載されており、図２にはサファイア基板１１上にＡｌＮ緩衝層（バッファ層）１０、ＧａＮ層９、（Ｇａ１−ＸＡｌＸ）１−ｙＩｎｙＮ単結晶層８の積層された半導体層が示されている。また、本発明により（Ｇａ１−ＸＡｌＸ）１−ｙＩｎｙＮ単結晶層（窒化インジウムガリウム半導体）を従来より低温で得られるようになる。この成長方法によれば１サイクル当たりの結晶成長速度は、ほぼ１分子層であるため窒化物系半導体超格子の作成が容易になる旨の記載が認められる（段落【０００９】参照）。なお、１サイクルは、基板に窒化インジウム半導体を形成するまでの工程を示し、図３によれば、３８秒が相当する。
　また、段落【００１２】には、ＡｌＮ緩衝層１０は、９５０℃で成長させ、ＧａＮ層９を１０３０℃で成長させ、ＩｎＮ単結晶層８を３００℃〜８００℃、例えば、３４０℃で成長させると記載されている。
　同じく甲第２号証（「半導体の物理」第１頁〜第３頁、培風館、昭和６１年４月５日発行）、以下「刊行物２」という。）には、結晶構造であるウルツ鉱構造が図示されている（図１．４）。
　同じく甲第３号証（ＬＡＤＯＬＴ−ＢＯＲＮＳＴＥＩＮ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｄａｔａ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ　ｉｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）Ｖｏｌ．１７，Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，１９８２，以下「刊行物３」という。）には、ＧａＮのｃ軸長は、５．１２５〜５．１９０Å（第１８１頁）、ＩｎＮのｃ軸長は、５．７０３４Å（第２７９頁）であることが記載されている。
　同じく甲第４号証（特開平４−２０９５７７号公報、以下「刊行物４」という。）には、特許請求の範囲請求項１において、Ｉｎ１−ｘ−ｙＧａｘＡｌｙＮ（０≦ｘ≦１：０≦ｘ＋ｙ≦１）薄膜を少なくとも一層含む、基板、バッファ層、クラッド層または低抵抗層、発光層を備える半導体発光素子において、前記基板はＭｎＯ、ＺｎＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ、ＣａＯのいずれかであり、かつ基板上に接して形成されたバッファ層はＩｎ１−ｘ−ｙＧａｘＡｌｙＮ（０≦ｘ≦１：０≦ｘ＋ｙ≦１）よりなることを特徴とする半導体発光素子と記載され、図２に示す半導体発光素子は、ＭｎＯ（１１１）基板１上にＧａＡｌＮバッファ層２、ｎ型ＩｎＧａＡｌＮ層３、ＩｎＧａＡｌＮ層４が順次有機金属気相成長法により形成されており、バッファ層２は、５００〜６００℃で成長され（段落【００１３】）、ＩｎＧａＡｌＮ層３及び４は、６００〜１３００℃で成長される（段落【００１４】）ことが記載されている。
　また、異議申立人青木衛の提示する甲第１号証（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｐａｒｔ２　３１〜ｌ０Ｂ，１５　Ｏｃｔ．（１９９２）ｐ．Ｌ１４５７−Ｌ１４５９、以下「刊行物５」という。）には、そのＬ１４５７〜Ｌ１４５８のＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌにおいて、原料ガスとして、ガリウム源のガスと、インジウム源のガスと、窒素源のガスとを用い、有機金属気相成長法により、一般式ＩｎＧａＮで表される窒化インジウムガリウム半導体を成長させる方法であって、成長温度が７８０〜８３０℃であり、０．３μｍ（＝３０００Å）の膜厚のＩｎＧａＮを６０分かかって成長させ、次に成長されるＧａＮ層よりも低温（５１０℃）で成長されるバッファ層を介して、バッファ層より高温（１０２０℃）で成長させたＧａＮ層の上に、ＩｎＧａＮ半導体を成長させる発明が記載されている。
　（２．３）　上記刊行物１〜４に基づく容易性について
　異議申立人高木栄は、刊行物１には（Ｇａ１−ＸＡｌＸ）１−ｙＩｎｙＮ単結晶を、ＭＯＣＶＤ法で１サイクル当り１分子層を成長させる技術が開示され、刊行物１の実施例のデータと刊行物２と３を用いて窒化インジウムガリウム半導体の成長速度を計算すると、４．０４Ａ／分〜４．２７／分となり、本件特許の成長条件と一部を除いて重なるため、上記刊行物１〜４に記載の発明に基づいて当業者が容易に発明できたものであると主張する。
　しかしながら、刊行物１には、ＩｎＮを１サイクル３８秒で形成することは示されているが、ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）を１サイクル３８秒で形成させるということは開示も示唆もしていない。ＩｎＮ以外については、サイクルをどの程度の時間とするかは任意であるので、上記ＩｎＮの１サイクル３８秒に基づいてＩｎαＧａ１−αＮのサイクルは推定できない。したがって、成長速度も推論できない。
　よって、本件発明は、上記刊行物１〜４に基づいて当業者が容易になし得たこととすることはできない。
　（２．４）　上記刊行物５に基づく容易性について
　異議申立人青木衛は、本件特許によるＩｎＧａＮ半導体の成長条件と上記刊行物５の実験例によるそれとが実質的に等しいにも拘らず、成長速度に大きな相違を生じているが、その相違を生じる他の条件が明細書からは把握できないことから、当業者が上記刊行物５の追試をすれば、そのとき成長されるＩｎＧａＮ半導体の成長速度は本件特許の範囲に含まれるはずであるので、上記刊行物５記載の発明に基づいて当業者が容易に発明できたものであると主張する。
　しかしながら、本件発明は、訂正により、シリコンをドープしたＩｎＧａＮを成長させる方法となったが、この点に関しては、上記刊行物５には、記載も示唆もない。そして、シリコンをドープしてＩｎＧａＮの成長温度と成長速度を所定の範囲に制御することにより発光効率のよい発光素子が得られるものと認められる。
　よって、本件発明は、上記刊行物５に基づいて当業者が容易になし得たこととすることはできない。
　（２．５）明細書の記載不備について
　異議申立人青木衛は、平成９年１２月３日の手続補正書において追加した構成要件「次に成長させる窒化ガリウム層又は窒化ガリウムアルミニウム層よりも低温で成長させるバッファ層を介して、バッファ層よりも高温で成長させた該窒化ガリウム層又は窒化ガリウムアルミニウム層の上に、」に関し、「従って、上記のように任意の基板上に、任意の材料製のバッファ層を任意の方法で成長させ、さらに成長温度の規定はあるものの任意の方法でＧａＮ層又はＧａＡｌＮ層を成長させて得られる下地層まで、特許法第３６条第５項第１号にいうところの発明の詳細な説明に記載された事項とされることは到底認めがたい。」と主張する。
　しかしながら、上記追加された構成要件は、拒絶理由に示された引用例と区別するために、甲第１号証（上記刊行物５）、乙第２号証（特開平４−２９７０２３号公報）及び乙第３号証（「日本結晶学会誌」Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．３＆４，１９８８，ｐ７４−８２）に記載されている周知の事項を追加したものであり、出願時点において明細書に記載されていたに等しい事項であり、特許請求の範囲の記載不備には該当しない。
　（２．６）要旨変更について
　異議申立人青木衛は、「補正により特許請求の範囲に追加された要件では、下地層たるＧａＮ層又はＡＩＧａＮ層を任意の方法で形成できる事になる。一方、当初の明細書の記載においては、ＧａＮ層及びＡｌＧａＮ層はそれぞれ有機金属気相成長法により形成されており、これらを形成する他の方法は何ら開示ないし示唆されていない。」こと、「同様に、バッファ層の材質が任意であることも、当初の明細書に何ら開示もしくは示唆されていない。」こと、そして、「このような具体的な成長温度の記載のみをもって、下地層の成長温度をバッファ層の成長温度よりも高くするという技術的な思想を引き出せるものではなく、当初の明細書にはこれを示唆する記載もない。又、成長温度を「高い」・「低い」とした場合、下地層の温度が１０２０℃でバッファ層の成長温度が１０００℃の場合も含まれることとなる。」ため、下地層の形成を任意とする点、バッファ層の材質を任意とする点、そして温度条件も要旨変更であると主張する。
　しかしながら、出願当初の明細書には、「基板の上に低温でＧａｘＡｌ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）よりなるバッファ層を形成するＧａＮの結晶性を向上させることができ、ＡｌＮよりもＧａＮバッファ層の方が、その上に成長するＧａＮ層の結晶性を向上させることができる。」と記載されており、性質のよい半導体層を得るためには、バッファ層の成長温度をその後積層する半導体層の成長温度よりも低くして成長させることは、本件特許出願当時において周知であり（甲第１号証、乙第２号証及び乙第３号証）、窒化ガリウム系半導体の積層技術においては自明の方法であった。
　しがって、上記追加された構成要件は、拒絶理由に示された引用例と区別するために周知の事項を追加したものであり、出願時点において明細書に記載されていたに等しい事項であり、明細書の要旨を変更するものとは認められない。
　（２．７）この項のむすび
　よって、本件発明は、特許出願の際独立して特許を受けることができない発明とすることはできない。
（３）訂正の適否のむすび
　以上のとおりであるので、上記訂正請求は、平成６年法律第１１６号第６条第１項において、なお従前の例によるとされる改正前の特許法第１２６条第１項ないし３項の規定に適合するので、これを認める。
３．特許異議の申立てについての判断
　▲１▼　特許異議申立人高木栄は、上記刊行物１乃至刊行物４を提示し、本件発明は、上記刊行物１乃至刊行物４に記載された発明に基づいて当業者が容易になし得たものであるので、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ものであるから、特許を取り消すべきであると主張する。
　しかしながら、上記（２．３）において述べた理由と同じ理由により、本件発明は、上記刊行物１乃至刊行物４に記載された発明に基づいて当業者が容易になし得たこととすることはできない。
　▲２▼　特許異議申立人青木衛は、上記刊行物５を提示し、本件発明は、上記刊行物５に記載された発明に基づいて当業者が容易になし得たものであるので、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ものであるから、特許を取り消すべきであると主張する。
　しかしながら、上記（２．４）において述べた理由と同じ理由により、本件発明は、上記刊行物５に記載された発明に基づいて当業者が容易になし得たこととすることはできない。
▲３▼　特許異議申立人青木衛は、本件特許明細書には記載不備があるので、特許法第３６条に規定に違反しており、特許を受けることができないものであると主張する。
　しかしながら、上記（２．５）において述べた理由と同じ理由により、本件特許明細書には記載不備があるとすることはできない。
　▲４▼　特許異議申立人青木衛は、平成９年１２月３日付け手続補正書により請求項１に追加された要件は明細書の要旨を変更するものであると主張する。
　しかしながら、上記（２．６）において述べた理由と同じ理由により、上記手続補正による追加された要件が明細書の要旨を変更するものとは認められない。
４．むすび
　以上のとおりであるので、本件特許は、特許異議申立人高木栄及び青木衛の提示した証拠及び理由によっては、取り消すことができない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１１年１２月６日（１９９９．１２．６）
【訂正の要旨】
　　　　　　　　　　　訂正の要旨
（１）訂正事項１
　特許第２，７５１，９８７号の明細書における特許請求の範囲請求項１において、「有機金属気相成長法により、一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）で表される窒化ガリウム半導体を成長させる方法であって、」とあるを、特許請求の範囲の減縮を目的にして、「有機金属気相成長により、シリコンをドープした一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）される窒化ガリウム半導体を成長させる方法であって、」と訂正する
（２）訂正事項２
　同じく請求項１において、「次に成長させる窒化ガリウム層又は窒化ガリウムアルミニム層よりも低温で成長させるバッファ層を介して、」とあるを、特許請求の範囲の減縮を目的にして、「有機金属気相成法により、次に成長させる窒化ガリウム層又は窒化ガリウムアルミニウム層より低温で有機金属気相成長法により成長させるバッファ層を介して、」と訂正する。
（３）訂正事項３
　同じく請求項１において、「成長温度（オングストローム／分）」を、特許請求の範囲の減縮を目的にして、「成長速度（オングストローム／分）」に訂正する。
（４）訂正事項４
　同明細書第［０００７］段落における「成長温度（オングストローム／分）」を、明瞭でない記載の釈明を目的として、「成長速度（オングストローム／分）」と訂正する。
（５）訂正事項５
　同明細書第［０００７］段落における「ＭＯＣＶＤ法により、一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）で表される窒化インジウムガリウム半導体を成長させる方法であって、」を、明瞭でない記載の釈明を目的として、「ＭＯＣＶＤ法により、シリコンをドープした一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）で表される窒化インジウムガリウム半導体を成長させる方法であって、」と訂正する。
（６）訂正事項６
　同明細書第［０００７］段落における「次に成長させる窒化ガリウム層又は窒化ガリウムアルミニウム層よりも低温で成長させるバッファ層を介して、」を、明瞭でない記載の釈明を目的として、「ＭＯＣＶＤ法により、次に成長させる窒化ガリウム層又は窒化ガリウムアルミニウム層よりも低温でＭＯＣＶＤ法により成長させるバッファ層を介して、」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
窒化インジウムガリウム半導体の成長方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　原料ガスとして、ガリウム源のガスと、インジウム源のガスと、窒素源のガスとを用い、有機金属気相成長法により、シリコンをドープした一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）で表される窒化インジウムガリウム半導体を成長させる方法であって、成長温度（℃）をＸ軸、成長速度（オングストローム／分）をＹ軸として、添付図１のａ（６５０，１）、ｂ（６５０，５）、ｃ（９００，６０）、ｄ（９００，１）の各座標で囲まれた領域内の条件で、有機金属気相成長法により、次に成長させる窒化ガリウム層または窒化ガリウムアルミニウム層よりも低温で有機金属気相成長法により成長させたバッファ層を介して、バッファ層よりも高温で成長させた該窒化ガリウム層または窒化ガリウムアルミニウム層の上に、成長させることを特徴とする窒化インジウムガリウム半導体の成長方法。
【発明の詳細な説明】
　　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は青色発光ダイオード、青色レーザーダイオード等に使用される窒化インジウムガリウム半導体の成長方法に関する。
　　【０００２】
　【従来の技術】
　青色ダイオード、青色レーザーダイオード等に使用される実用的な半導体材料として窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡｌＮ）等の窒化ガリウム系化合物半導体が注目されており、その中でもＩｎＧａＮはバンドギャップが２ｅＶ〜３．４ｅＶまであるため非常に有望視されている。
　　【０００３】
　従来、有機金属気相成長法｛以下、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法という。｝によりＩｎＧａＮを成長させる場合、成長温度５００℃〜６００℃の低温で、サファイア基板上に成長されていた。なぜなら、ＩｎＮの融点はおよそ５００℃、ＧａＮの融点はおよそ１０００℃であるため、６００℃以上の高温でＩｎＧａＮを成長させると、ＩｎＧａＮ中のＩｎＮの分解圧がおよそ１０気圧以上となり、ＩｎＧａＮがほとんど分解してしまい、形成されるものはＧａのメタルとＩｎのメタルの堆積物のみとなってしまうからである。従って、従来ＩｎＧａＮを成長させようとする場合は成長温度を低温に保持しなければならなかった。
　　【０００４】
　このような条件の下で成長されたＩｎＧａＮの結晶性は非常に悪く、例えば室温でフォトルミネッセンス測定を行っても、バンド間発光はほとんど見られず、深い準位からの発光がわずかに観測されるのみであり、青色発光が観測されたことはなかった。しかも、Ｘ線回折でＩｎＧａＮのピークを検出しようとしてもほとんどピークは検出されず、その結晶性は、単結晶というよりも、アモルファス状結晶に近いのが実状であった。
　　【０００５】
　【発明が解決しようとする課題】
　青色発光ダイオード、青色レーザーダイオード等の青色発光デバイスを実現するためには、高品質で、かつ優れた結晶性を有するＩｎＧａＮの実現が強く望まれている。しかしながらＩｎＧａＮの成長に成功したという報告は未だされておらず、その成長方法もよく知られていないのが実状である。よって、本発明はこの問題を解決するべくなされたものであり、その目的とするところは、高品質で結晶性に優れたＩｎＧａＮの成長方法を提供すると共に、再現性良く確実にその結晶が得られる方法を提供するものである。
　　【０００６】
　【課題を解決するための手段】
　我々は、ＩｎＧａＮをＭＯＣＶＤ法で成長するにあたり、数々の実験を繰り返した結果、ＧａＮの上に、ある特定の範囲内の成長温度と成長速度で成長させることにより、その結晶性が格段に向上することを新たに見いだし本発明を成すに至った。
　　【０００７】
　即ち、本発明の成長方法は、原料ガスとして、ガリウム源のガスと、インジウム源のガスと、窒素源のガスとを用い、ＭＯＣＶＤ法により、シリコンをドープした一般式ＩｎαＧａ１−αＮ（但し、０＜α＜０．５）で表される窒化インジウムガリウム半導体を成長させる方法であって、成長温度（℃）をＸ軸、成長速度（オングストローム／分）をＹ軸として、添付図１のａ（６５０，１）、ｂ（６５０，５）、ｃ（９００，６０）、ｄ（９００，１）の各座標で囲まれた領域内の条件で、ＭＯＣＶＤ法により、次に成長させる窒化ガリウム層または窒化ガリウムアルミニウム層よりも低温でＭＯＣＶＤ法により成長させるバッファ層を介して、バッファ層よりも高温で成長させた該窒化ガリウム層または窒化ガリウムアルミニウム層の上に、成長させることを特徴とする。
　　【０００８】
　本発明の成長方法において、ＭＯＣＶＤ法に用いる原料ガスとして、例えばガリウム源にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、インジウム源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩ）等の有機金属化合物ガス、窒素源にはアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）等のガスを好ましく用いることができ、これらのガスをキャリアガスと共に混合し、加熱された基板に向かって噴射することによりＩｎＧａＮを成長させることができる。ＩｎＧａＮの成長速度はＧａ源のガス流量を制御することにより調整することができる。
　　【０００９】
　成長温度は６５０℃〜９００℃の範囲に調整する必要がある。６５０℃より低い温度でもＩｎＧａＮを成長させることは可能であるが、前記したように６００℃以下であると、ＧａＮの結晶が成長しにくいため、ＩｎＧａＮの結晶ができにくく、できたとしても従来のように結晶性の悪いＩｎＧａＮとなる。また６００℃〜６５０℃では再現性よく結晶性に優れたＩｎＧａＮを得ることが困難となる傾向にある。９００℃より高い温度であるとＩｎＮが分解しやすくなるため、ＩｎＧａＮがＧａＮになりやすい傾向にある。成長温度は７００℃〜８５０℃の範囲が最も好ましい。
　　【００１０】
　基板にはＳｉ、ＳｉＣ等もあるが、サファイアが用いられることが多い。また、基板の上に低温でＧａＸＡｌ１−ＸＮ（０≦Ｘ≦１）よりなるバッファ層を形成することにより、その上に成長するＧａＮの結晶性を向上させることができ、好ましくはＡｌＮよりも、ＧａＮバッファ層の方が、その上に成長するＧａＮ層の結晶性を向上させることができる。
　　【００１１】
　成長中に供給する原料ガス中のインジウム源のガスのインジウムのモル比は、ガリウム１に対し、好ましく０．１以上、さらに好ましくは１．０以上に調整することが望ましい。インジウムのモル比が０．１より少ないと、ＩｎＧａＮの混晶が得にくく、また結晶性が悪くなる傾向にある。なぜなら、成長温度６５０℃以上では、多少なりともＩｎＮの分解が発生しＩｎＮがＧａＮ結晶中に入りにくくなる。そのため好ましくその分解分よりもインジウムを多く供給することによって、ＩｎＮをＧａＮの結晶中により多く入れることができる。
　　【００１２】
　このように６５０℃以上ではＩｎＮが非常に分解しやすく、ＧａＮは分解しにくい性質を有しているため、ＩｎＧａＮの成長速度はＧａＮの成長速度に支配される。つまり、前記のようにガリウム源のガス流量を調整することによって成長速度を自由に調整することができる。
　　【００１３】
　また、ＩｎαＧａ１−αＮの目的とするα値は、インジウムガスのガリウムに対するモル比、および成長温度を変えることにより適宜変更できる。例えばＩｎを多くしようとすれば６５０℃前後の低温で成長させるか、または原料ガスのＩｎのモル比を多くすればよい、一方Ｇａを多くしょうとするならば９００℃前後の高温で成長させればよい。インジウムガスのモル比は高温で成長するほど多くする方が好ましく、例えば、９００℃前後の成長温度では、インジウムをガリウムの１０〜５０倍程度供給することにより、α値を０．５未満とするＩｎαＧａ１−αＮを得ることができる。
　　【００１４】
　さらに、結晶性に優れたＩｎαＧａ１−αＮが得られるα値は０＜Ｘ＜０．５の範囲にあり、またα値を０．５以上とするＩｎαＧａ１−αＮを発光ダイオード等の発光デバイスの発光素子とした場合、その発光波長は黄色の領域にあり、青色として使用し得るものではないため、α値は０．５未満を限定理由とした。
　　【００１５】
　さらにまた、これらの原料ガスのキャリアガスとして、好ましく窒素を使用することにより、ＩｎＧａＮ中のＩｎＮが分解して結晶格子中から出ていくのを抑制することができる。
　　【００１６】
　【作用】
　従来ではサファイア基板の上にＩｎＧａＮ層を成長させていたが、サファイアとＩｎＧａＮとでは格子定数不整がおよそ１５％以上もあるため、得られた結晶の結晶性が悪くなると考えられる。一方、本発明ではＧａＮ層の上に成長させることにより、その格子定数不整を５％以下と小さくすることができるため、結晶性に優れたＩｎＧａＮを形成することができる。本発明の成長方法において、このＧａＮ層のＧａの一部をＡｌで置換してもよく、またＳｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ等のｐ型不純物をドープしてもよく、技術範囲内である。
　　【００１７】
　図１は、ＭＯＣＶＤ法により、サファイア基板上にＧａＮバッファ層とＧａＮ層とを順に積層した後、さらにそのＧａＮ層の上に数々の成長温度、成長速度でＩｎＧａＮ層を成長させ、成長させたＩｎＧａＮ層に室温でＨｅ−Ｃｄレーザーを照射し、そのフォトルミネッセンス測定を行った結果、図２−ａに示すようなＩｎＧａＮのバンド間の発光ピークが得られたものだけをプロットした図である。また、同時に本願の請求項１の成長温度および成長速度の範囲も示している。なお、図２−（Ａ）に示すようにＩｎＧａＮのシャープなバンド間発光が得られているものは、そのＩｎＧａＮの結晶性が優れていると見なすことができる。
　　【００１８】
　図２は、ＧａＮ層の上に、成長温度８０５℃において、Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎを成長速度２０オングストローム／分で成長させたもの（Ａ）と、成長速度６０オングストローム／分で成長させたもの（Ｂ）とのフォトルミネッセンス測定のスペクトルを比較して示す図である。この図において、縦軸の発光強度は任意単位であり、（Ｂ）のスペクトルの発光強度は実測値を６倍に拡大して示している。つまり、（Ｂ）の発光強度の１／６が、（Ａ）の縦軸のスケールと同一となる。
　　【００１９】
　この図に示すように（Ａ）では４０６ｎｍ付近に強いＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎのバンド間発光が見られるのに対し、（Ｂ）では強度が弱く、しかも深い準位からの発光が強くなっている。即ち、（Ａ）の方が（Ｂ）に比して圧倒的に結晶性が優れていることを示し、４０６ｎｍ付近のピークを見ると（Ａ）は（Ｂ）に比しておよそ３５倍も発光強度が大きい。
　　【００２０】
　このように図１に示す範囲、つまりａ点の成長温度６５０℃、成長速度１オングストローム／分と、ｂ点の成長温度６５０℃、成長速度５オングストローム／分と、ｃ点の成長温度９００℃、成長速度６０オングストローム／分と、ｄ点の成長温度９００℃、成長速度１オングストローム／分とを結ぶ範囲内の条件で、ＩｎＧａＮをＧａＮの上に成長させることにより、優れた結晶性を実現できる。さらに、好ましい範囲としてプロット数の多い成長温度７００〜８５０℃で囲まれる範囲を推奨できる。
　　【００２１】
　【実施例】
　以下、図面を元に実施例で本発明の成長方法を詳説する。図３は本発明の成長方法に使用したＭＯＣＶＤ装置の主要部の構成を示す概略断面図であり、反応部の構造、およびその反応部と通じるガス系統図を示している。１は真空ポンプおよび排気装置と接続された反応容器、２は基板を載置するサセプター、３はサセプターを加熱するヒーター、４はサセプターを回転、上下移動させる制御軸、５は基板に向かって斜め、または水平に原料ガスを供給する石英ノズル、６は不活性ガスを基板に向かって垂直に供給することにより、原料ガスを基板面に押圧して、原料ガスを基板に接触させる作用のあるコニカル石英チューブ、７は基板である。ＴＭＧ、ＴＭＩ等の有機金属化合物ソースは微量のバブリングガスによって気化され、メインガスであるキャリアガスによって反応容器内に供給される。なお、特に図示していないが、各原料ガス、キャリアガスの流量は、各ガスラインに設置されたマスフローコントローラ（ＭＦＣ）によって制御されている。
　　【００２２】
［実施例１］
　まず、よく洗浄したサファイア基板７をサセプター２にセットし、反応容器内を水素で十分置換する。
　　【００２３】
　次に、石英ノズル５から水素を流しながらヒーター３で温度を１０５０℃まで上昇させ、２０分間保持しサファイア基板７のクリーニングを行う。
　　【００２４】
　続いて、温度を５１０℃まで下げ、石英ノズル５からアンモニア（ＮＨ３）４リットル／分と、ＴＭＧを２７×１０−６モル／分と、キャリアガスとして水素を２リットル／分とで流しながら、１分間保持してＧａＮバッファー層を約２００オングストローム成長する。この間、コニカル石英チューブ７からは水素を１０リットル／分と、窒素を１０リットル／分とで流し続け、サセプター２をゆっくりと回転させる。
　　【００２５】
　バッファ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０２０℃まで上昇させる。温度が１０２０℃になったら、同じく水素をキャリアガスとしてＴＭＧを６０×１０−６モル／分で流して３０分間成長させ、ＧａＮ層を約２μｍ成長させる。
　　【００２６】
　ＧａＮ層成長後、温度を８０５℃にして、キャリアガスを窒素に切り替え、窒素を２リットル／分、ＴＭＧを２×１０−６モル／分、ＴＭＩを２０×１０−６モル／分、アンモニアを４リットル／分、およびｎ型不純物ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）を１×１０−９モル／分で流しながら、ＳｉドープＩｎＧａＮを成長速度２０オングストーム／分で６０分間成長させる。なお、この間、コニカル石英チューブ７から供給するガスも窒素のみとし、２０リットル／分で流し続ける。
　　【００２７】
　成長後、反応容器からウエハーを取り出し、ＩｎＧａＮ層に１０ｍＷのＨｅ−Ｃｄレーザーを照射して室温でフォトルミネッセンス測定を行うと、ピーク波長４０６ｎｍにＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎの強いバンド間発光を示した。
　　【００２８】
［実施例２］
　実施例１のバッファ層成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０２０℃まで上昇させる。温度が１０２０℃になったら、同じく水素をキャリアガスとしてＴＭＧを５４×１０−６モル／分、ＴＭＡを６×１０−６モル／分で流して３０分間成長させ、Ｇａ０．９Ａ１０．１Ｎ層を２μｍ成長させる他は実施例１と同様にしてＳｉドープＩｎＧａＮを、Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ｎ層の上に成長させる。成長後、得られたＩｎＧａＮ層のフォトルミネッセンス測定を行うと、同じくピーク波長４０６ｎｍにＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎの強いバンド間発光を示した。
　　【００２９】
［比較例］
　ＧａＮ層成長後ＩｎＧａＮを成長させる際、ＴＭＧの流量を３倍にして、ＳｉドープＩｎＧａＮを成長温度８０５℃、成長速度６０オングストローム／分で２０分間成長させる他は実施例１と同様にして、ＩｎＧａＮを成長させる。このＩｎＧａＮのフォトルミネッセンス測定を行ったところ、４３０ｎｍ付近に微弱なバンド間発光を示し、５５０ｎｍ付近の深い準位のブロードな発光が支配的であった。これより成長されたＩｎＧａＮの結晶性は非常に悪いことがわかった。
　　【００３０】
　このことを確かめるために成長したＩｎＧａＮのＸ線ロッキングカーブを測定したところ、その半値幅は約１度近くあり、またピーク位置はＧａＮの所にあり、結晶はＩｎＧａＮがアモルファス状になっていることが判明した。
　　【００３１】
　【発明の効果】
　従来、発光波長が青色領域にある発光ダイオードで実用化されている半導体材料はＳｉＣしかなく、他の材料は未だ実用域には至っていない。また室温で発光する青色レーザーダイオードはいまだに報告されていない。
　　【００３２】
　しかしながら、本発明の成長方法によると、一般式αを０＜α＜０．５とする結晶性に優れたＩｎαＧａ１−αＮを確実に成長させることができ、αを前記範囲とするＩｎＧａＮはその発光波長が青色〜緑色領域にある。そのため、本発明の方法を用いることにより、窒化ガリウム系化合物半導体を利用した半導体デバイスをダブルヘテロ構造にでき、発光効率の高い青色発光ダイオードや、青色レーザーダイオードが実現可能となり、その産業上の利用価値は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
　【図１】　本発明の請求項１に係る成長温度と成長速度の範囲を示す図。
　【図２】　本発明の一実施例によるＩｎＧａＮと、本発明の範囲外によるＩｎＧａＮとのフォトルミネッセンス測定のスペクトルを比較して示す図。
　【図３】　本発明の一実施例に使用したＭＯＣＶＤ装置の主要部の構成を示す概略断面図。
　【符号の説明】
１・・・・・・反応容器　　２・・・・・・サセプター
３・・・・・・ヒーター　　４・・・・・・制御軸
５・・・・・・石英ノズル　６・・・・・・コニカル石英チューブ
７・・・・・・基板