【事件の表示】
　特許第３４０３６６５号「窒化ガリウム系化合物半導体発光素子」の請求項１に係る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３４０３６６５号の請求項１に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３４０３６６５号の発明は、平成２年１２月２６日に出願した特願平２−４１４８４３号の一部を平成１１年５月１７日に新たな特許出願としたものであって、平成１５年２月２８日にその特許の設定の登録がなされ、その後、池田好美により特許異議の申立がなされ、平成１６年２月２３日付けで取消理由通知がなされ、その指定期間内の平成１６年３月２５日付けで訂正請求がなされたものである。
　
２．訂正の適否についての判断
２−１．訂正事項
ａ．特許明細書の特許請求の範囲の請求項１の「前記ｎ層と前記ｐ層とに挟まれ、比較的禁制帯幅の大きい薄膜結晶と比較的禁制帯幅の小さい薄膜結晶を複数接合した多数のヘテロ接合から成る層と」を、「前記ｎ層と前記ｐ層とに挟まれ、
窒化ガリウム系化合物半導体で構成された
と訂正する。
ｂ．段落【０００８】の「前記ｎ層と前記ｐ層とに挟まれ、比較的禁制帯幅の大きい薄膜結晶と比較的禁制帯幅の小さい薄膜結晶を複数接合した多数のヘテロ接合から成る層と」を、「前記ｎ層と前記ｐ層とに挟まれ、
窒化ガリウム系化合物半導体で構成された
　
２−２．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａは、訂正前の「多数のヘテロ接合から成る層」が「
窒化ガリウム系化合物半導体で構成」
　また、訂正事項ｂは、上記特許請求の範囲の訂正に伴って、発明の詳細な説明の記載を訂正後の特許請求の範囲との整合性がとれるように訂正するものであるから、明りょうでない記載の釈明に該当し、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　
２−３．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の第１２６条第１項ただし書き及び第２項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議申立ての主張の概要
　特許異議申立人池田好美は、下記の甲第１〜４号証を提出し、本件請求項１に係る発明は、甲第１号証記載の発明と同一であるか、または甲第１〜４号証に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、請求項１に係る特許は、特許法第２９条第１項第３号または同第２９条第２項の規定に違反してされたものであると主張する。
　　　　　　記
甲第１号証：特開平２−２８８３７１号公報
甲第２号証：特開平２−２２９４７６号公報
甲第３号証：特開平２−２５７６７９号公報
甲第４号証：特開平２−２２９４７５号公報
　
　そして、上記甲第１〜４号証を引用例１〜４として、上記と同様の理由により平成１６年２月２３日付け取消理由を通知した。
　
４．本件発明
　本件の請求項１に係る発明は、訂正された特許明細書の特許請求の範囲の請求項１に記載された次の事項により特定される。
「【請求項１】窒化ガリウム系化合物半導体を積層した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、
　シリコン（Ｓｉ）がドープされてキャリア濃度の制御されたｎ型導電性を示す窒化ガリウム系化合物半導体（（Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１）ｙ１Ｉｎ１−ｙ１Ｎ：０≦ｘ１≦１，０≦ｙ１≦１）から成るｎ層と、
　マグネシウム（Ｍｇ）がドープされてｐ型化処理されたｐ型導電性を示す窒化ガリウム系化合物半導体（（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｎ：０≦ｘ２≦１，０≦ｙ２≦１）から成るｐ層と、
　前記ｎ層と前記ｐ層とに挟まれ、
窒化ガリウム系化合物半導体で構成された
　を有することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。」（以下、「本件発明」という。）
　
５．刊行物等
　引用例１（特開平２−２８８３７１号公報）には、次のことが図面とともに記載されている。
「青色ＬＥＤの実現に有望と思われるIII−Ｖ族化合物半導体材料を大きなバンドギャップという観点から見ると、ＢＮ・・・ＧａＮ・・・等の、軽めのIII族元素の窒化物と燐化物が大きなバンドギャップを有する。しかしながらこれらのうち、ＢＮは、バンドギャップが大きいが・・・合成しにくく、しかも３種の多形を有し、混合物もでき易いので使用できない。不純物ドーピングも難しい。・・・残るＡｌＮ，ＧａＮは、バンドギャップが大きく、また安定性にも優れており、短波長発光用として適していると言える。ただ、ＡｌＮ，ＧａＮは結晶構造がウルツ鉱型（・・・ＷＺ型と略称する）であり、しかもイオン性が大きいため格子欠陥が生じ易く、低抵抗のｐ型半導体を得ることができない。・・・
　本発明者らの研究によれば、ＧａＮやＡｌＮで低抵抗のｐ型結晶が得られないのは、イオン性が大きいことによる欠陥が生じ易いことの他に、これらが閃亜鉛鉱型（・・・ＺＢ型と略称する）の結晶構造ではなく、ＷＺ構造を持っていることが本質的な原因である。・・・
［発明の構成］（課題を解決するための手段）
　本発明に係るＬＥＤは、ｐｎ接合を構成する半導体層として、ＢＰ層とＧａｘＡｌ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）層が交互に積層されて、ＧａｘＡｌ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）層が閃亜鉛鉱型結晶構造を有する超格子層を用いたことを特徴とする。
・・・本発明はこの様なＬＥＤを製造するに当たって、基板上に直接またはバッファ層を介して上述した超格子層または混晶層を含む発光層を成長させて・・・基台上にマウントすることを特徴とする。
（作用）
　本発明者らの研究によれば、本来ＷＺ構造である結晶であっても、安定なＺＢ構造を有する結晶上に成長させれば、ある程度の厚さまではＺＢ構造を保つことが判明した。従って本発明のＬＥＤは第１に、ＧａｘＡｌ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）層を、これとほぼ同一の結合長を有し、かつＺＢ構造であってイオン性が小さくｐｎ制御が容易であるＢＰ層と交互に積層して超格子層を構成することにより、窒化物の直接遷移型の広バンドギャップ特性とＢＰの低イオン性で欠陥の生じ難い性質を併せ持つＺＢ構造の化合物半導体材料として、これを用いてｐｎ接合を構成する。これにより高輝度の青色発光が実現できる。」（２頁右下欄１行〜３頁右下欄２行）、
「第１図は、一実施例のＬＥＤの断面構造である。Ｓｉドープのｎ型ＧａＰ基板１１上に、バッファ層としてＳｉドープのｎ型ＧａＰ層１２同じくＳｉドープのｎ型ＢＰ層１３が形成され、この上にＳｉドープのｎ型Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ｎ／ＢＰ超格子層１４、およびＭｇドープのｐ型Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ｎ／ＢＰ超格子層１５が順次形成されてｐｎ接合を構成している。素子の両面には例えばＩｎからなるオーミック電極１６，１７が形成されている。」（４頁左上欄最下行〜同頁右上欄９行）、
「具体的な素子構造を示すと、ｎ型ＧａＰ基板１１は、Ｓｉドープでキャリア濃度１×１０１８／ｃｍ３、ｎ型ＧａＰ層１２は、Ｓｉドープでキャリア濃度５×１０１７／ｃｍ３、厚さ３μｍ、ｎ型ＢＰ層１３は同じくＳｉドープでキャリア濃度２×１０１７／ｃｍ３、厚さ３μｍである。ｎ型ＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層１４は、ＧａＡｌＮ層１３Å，ＢＰ層７Åの２０Å周期で、キャリア濃度１×１０１７／ｃｍ３，厚さ３μｍ、ｐ型ＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層１５は、ＧａＡｌＮ層１０Å，ＢＰ層１０Åの２０Å周期で、キャリア濃度２×１０１６／ｃｍ３，厚さ５μｍである。」（５頁左上欄５行〜６行）、
「第７図はその様な実施例のＬＥＤの断面図である。この実施例では、ＺＢ型の結晶であり且つ、格子定数が発光層の半導体に近いＳｉＣ基板７１を用いていること、基板７１上にはＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層からなる光反射層７２を形成してこの上にｐｎ接合を構成するＧａＡｌＮ／ＢＰ層７３，７４を積層していること、更にこの上にはＷＺ型のＧａＮコンタクト層７５を形成していること、などが特徴である。素子両面には、オーミック電極７６，７７が形成されている。
　このＬＥＤ構造も、先の実施例と同様に第２図のＭＯＣＶＤ装置を用いて形成することができる。具体的な素子構成を説明すると、ｐ型ＳｉＣ基板７１はＡｌドープ，キャリア濃度３×１０１７／ｃｍ３であり、光反射層７２は、２種類のＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層の積層構造（積層周期は放射光の波長の約１／２の９００Å，キャリア濃度２×１０１７／ｃｍ３，厚さ６μｍ）である。この反射層７２上に、ｐ型Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ｎ／ＢＰ超格子層７３（Ｍｇドープ，キャリア濃度１×１０１７／ｃｍ３，厚さ３μｍ，１３Å／７Åの積層）、およびｎ型Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ｎ／ＢＰ超格子層７４（Ｓｉドープ，キャリア濃度２×１０１６／ｃｍ３，厚さ３μｍ，１０Å／１０Åの積層）が順次形成されている。コンタクト層７５は５μｍでありその大部分がＷＺ型でバンドギャップ３．４ｅＶである。
　この実施例によれば、ＳｉＣ基板を用いていることおよび超格子からなる反射層を用いていることから、発光層での転位発生が少なく、また発光層から基板側に放射される光が表面側に効率よく反射されて外部に取り出される結果、高い輝度が得られる。実際この実施例の素子チップを第３図のように樹脂ケースに封入して２０ｍｃｄの青色発光が確認された。第８図は、第７図の実施例を変形した実施例であり、発光層部分にＤＨ構造を導入したものである。すなわち第７図と同様にＳｉＣ基板７１に超格子層構造の反射層７２を形成した後、ｐ型ＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層８１（バンドギャップ３ｅＶ，キャリア濃度２×１０１７／ｃｍ３，厚さ２μｍ）、次いでアンドープＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層８２（バンドギャップ２．７ｅＶ，キャリア濃度２×１０１６／ｃｍ３，厚さ０．５μｍ）、ｎ型ＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層８３（バンドギャップ３ｅＶ，キャリア濃度１×１０１７／ｃｍ３，厚さ２μｍ）が順次形成される。ｐ型ＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層８１およびｎ型ＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層８３は、Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ｎ（１３Å）／ＢＰ（７Å）であり、アンドープＧａＡｌＮ／ＢＰ多層膜８２は、Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ｎ（１０Å）／ＢＰ（１０Å）である。それ以外は第７図と同様である。具体的な製造方法や原料ガスなどもほぼ先の実施例と同様である。」（６頁左下欄５行〜７頁左上欄１８行）
　
　刊行物２（特開平２−２２９４７６号公報）には、基板上にバッファ層（緩衝層）を設けることにより、窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性が向上し、青色発光特性が改善されたこと（２頁左下欄２行〜１１行）が記載されている。
　
　刊行物３（特開平２−２５７６７９号公報）には、青色発光素子素子の製造方法に関し、Ｍｇ添加窒化ガリウム系化合物半導体に電子線照射を行うことにより、高輝度、高効率純青色発光素子の開発に成功したこと（２頁左上欄１７行〜同頁右上欄６行）が記載されている。
　
　刊行物４（特開平２−２２９４７５号公報）の第９図には、ダブルヘテロ構造の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子が記載されている。
　
６．対比・判断
　本件発明と引用例１記載の発明とを対比する。
（１）第８図のものは、第７図の実施例を変形したものであるから、層の材料等は格別の記載のない限り同一とみることができる。
（２）引用例１のＬＥＤは、高輝度の青色発光をするものであり、ＧａＡｌＮから構成されていることから、本件発明の「窒化ガリウム系化合物半導体を積層した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子」に相当する。
（３）引用例１の「ｐ型ＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層８１」は、ｐ型ＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層７３と同様にＭｇドープされたものとみることができるから、ＢＰとの超格子を構成する点を除けば、本件発明の「ｐ層」に相当する。
（４）引用例１の「ｎ型ＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層８３」は、ｎ型ＧａＡｌＮ／ＢＰ超格子層７４と同様にＳｉドープされたものとみることができるから、ＢＰとの超格子を構成する点を除けば、本件発明の「ｎ層」に相当する。
（５）引用例１の「アンドープＧａＡｌＮ／ＢＰ多層膜８２」は、本件発明の「前記ｎ層と前記ｐ層とに挟まれ、比較的禁制帯幅の大きい薄膜結晶と比較的禁制帯幅の小さい薄膜結晶を複数接合した多数のヘテロ接合から成る層」に相当する。
　したがって、両者は、「窒化ガリウム系化合物半導体を積層した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、シリコン（Ｓｉ）がドープされてキャリア濃度の制御されたｎ型導電性を示す窒化ガリウム系化合物半導体（（Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１）ｙ１Ｉｎ１−ｙ１Ｎ：０≦ｘ１≦１，０≦ｙ１≦１）から成るｎ層と、マグネシウム（Ｍｇ）がドープされてｐ型化処理されたｐ型導電性を示す窒化ガリウム系化合物半導体（（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｎ：０≦ｘ２≦１，０≦ｙ２≦１）から成るｐ層と、前記ｎ層と前記ｐ層とに挟まれ、比較的禁制帯幅の大きい薄膜結晶と比較的禁制帯幅の小さい薄膜結晶を複数接合した多数のヘテロ接合から成る層とを有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子」である点で一致し、次の点で相違する。
　
　相違点；本件発明では、多数のヘテロ接合から成る層が、「窒化ガリウム系化合物半導体で構成され」ているのに対して、引用例１のものは、アンドープＧａＡｌＮとＢＰ多層膜から構成されており、窒化ガリウム系化合物半導体で構成されているとはいえない点。
　
　上記相違点について検討するに、引用例１記載のものは、
「ＡｌＮ，ＧａＮは結晶構造がウルツ鉱型（・・・ＷＺ型と略称する）であり、しかもイオン性が大きいため格子欠陥が生じ易く、低抵抗のｐ型半導体を得ることができない。・・・
　・・・これらが閃亜鉛鉱型（・・・ＺＢ型と略称する）の結晶構造ではなく、ＷＺ構造を持っていることが本質的な原因である。」との課題のもと、
「本発明に係るＬＥＤは、ｐｎ接合を構成する半導体層として、
ＢＰ層とＧａ
ｘ
Ａｌ
１−ｘ
Ｎ（０≦ｘ≦１）層が交互に積層されて、Ｇａ
ｘ
Ａｌ
１−ｘ
Ｎ（０≦ｘ≦１）層が閃亜鉛鉱型結晶構造を有する超格子層を用いた
「（作用）本発明者らの研究によれば、本来ＷＺ構造である結晶であっても、安定なＺＢ構造を有する結晶上に成長させれば、ある程度の厚さまではＺＢ構造を保つことが判明した。従って本発明のＬＥＤは第１に、
Ｇａ
ｘ
Ａｌ
１−ｘ
Ｎ（０≦ｘ≦１）層
ＺＢ構造であってイオン性が小さくｐｎ制御が容易であるＢＰ層と交互に積層して超格子層を構成
ｐｎ接合を構成するｐ層、ｎ層及び発光層を、
Ｇａ
ｘ
Ａｌ
１−ｘ
Ｎ（０≦ｘ≦１）層とＢＰ層との超格子層
窒化ガリウム系化合物半導体で構成された
　
　また、刊行物２〜４に、特許異議申立人の主張するとおり、上記記載事項（「５．刊行物等」参照）が記載されているとしても、これらは上記相違点を示すものではない。
　
　そして、本件発明は、この点により明細書に記載された作用効果を奏するものである。
　
　したがって、本件発明は、刊行物１記載の発明と同一であるとも、刊行物１〜４に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものともいえない。　
　
７．むすび
　以上のとおり、特許異議の申立の理由及び証拠によっては、本件の請求項１に係る特許を取り消すことはできない。
　また、他に請求項１に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年５月１９日（２００４．５．１９）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　窒化ガリウム系化合物半導体を積層した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、
　シリコン（Ｓｉ）がドープされてキャリア濃度の制御されたｎ型導電性を示す窒化ガリウム系化合物半導体（（Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１）ｙ１Ｉｎ１−ｙ１Ｎ：０≦ｘ１≦１，０≦ｙ１≦１）から成るｎ層と、
　マグネシウム（Ｍｇ）がドープされてｐ型化処理されたｐ型導電性を示す窒化ガリウム系化合物半導体（（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｎ：０≦ｘ２≦１，０≦ｙ２≦１）から成るｐ層と、
　前記ｎ層と前記ｐ層とに挟まれ、
窒化ガリウム系化合物半導体で構成された
　を有することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、可視単波長、特に、青色領域から紫色領域まで、及び紫外光領域で発光可能な発光素子、例えば、半導体レーザダイオードに関する。
　【０００２】
　本発明の発光素子、例えば、半導体レーザダイオードは、本発明者らにより初めて明らかにされた電子線照射処理による（（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ：０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層のｐ型化技術を基盤として、新たに開発された技術を加えて、初めて、（（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ：０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）半導体レーザダイオードの製作が可能となったものである。
　【０００３】
　【従来の技術】
　現在、実用化されている最短波長の電流注入型半導体レーザダイオードは、リン化インジウムガリウムアルミニウム（ＩｎＧａＡｌＰ）系結晶により作製されている。その発振波長は可視長波長領域、即ち、赤色領域である０．６〜０．７μｍ帯に属する。
　【０００４】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、更に、短波長である青色、紫色領域或いは紫外光領域での発光が可能な半導体レーザを実現するのは、この材料では物性上困難である。より広い禁制帯幅を持つ半導体材料を用いる必要がある。（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮはその候補の一つである。
　【０００５】
　（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ、特に、ＧａＮは室温（３００Ｋ）で光励起により誘導放出することが確認されている（Ｈ．Ａｍａｎｏ　等；Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　第２９巻１９９０年　Ｌ２０５−Ｌ２０６頁）。このことから、上記半導体でレーザダイオードが構成できる可能性がある。
　【０００６】
　しかしながら、上記系統の化合物半導体はｐ型単結晶薄膜の作製が困難であるため、現在に到るまで（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮを用いた電流注入による半導体レーザダイオードは実現していない。
　【０００７】
　本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、短波長である青色、紫色領域或いは紫外光領域における発光素子、例えば、半導体レーザを得ることである。
　【０００８】
　【課題を解決するための手段】
　本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体を積層した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、シリコン（Ｓｉ）がドープされてキャリア濃度の制御されたｎ型導電性を示す窒化ガリウム系化合物半導体（（Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１）ｙ１Ｉｎ１−ｙ１Ｎ：０≦ｘ１≦１，０≦ｙ１≦１）から成るｎ層と、マグネシウム（Ｍｇ）がドープされてｐ型化処理されたｐ型導電性を示す窒化ガリウム系化合物半導体（（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｎ：０≦ｘ２≦１，０≦ｙ２≦１）から成るｐ層と、前記ｎ層と前記ｐ層とに挟まれ、
窒化ガリウム系化合物半導体で構成された
　【０００９】
　以下、次のような構成とすることも可能である。
　ｎ層及びｐ層を、禁制帯幅が同一な窒化ガリウム系化合物半導体で構成しても良い。
　ｐｎ接合を、禁制帯幅の比較的大きい窒化ガリウム系化合物半導体から成る層と、禁制帯幅の比較的小さい窒化ガリウム系化合物半導体から成る層との接合により構成しても良い。
　又、禁制帯幅の比較的小さい層（活性層）を、相互に禁制帯幅及び混晶組成が同一又は異なり、その層に対して禁制帯幅の比較的大きい層で挟んだ構造を有することを特徴とする。
　又、禁制帯幅の異なる層を２つ以上積層した構造でも良い。
　又、アクセプタ不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体から成る層に電子線を照射してｐ型化させた層を有しても良い。
　又、ｐ型化された窒化ガリウム系化合物半導体から成る層とその層に対する電極用金属との接触部分の形状を短冊状としても良い。
　基板には、サファイア、Ｓｉ、６Ｈ−ＳｉＣ又はＧａＮを用いることができる。
　【００１０】
　【作用及び効果】
　（（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ：０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）半導体において、本発明者等により、初めてｐ型電導性を示す層の製作が可能となった。これにより、上記の窒化ガリウム系化合物半導体で構成されたキャリア注入型の発光素子、例えば、レーザダイオードの製作及びその発振が可能となった。
　【００１１】
　本発明のように電子線照射処理による（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮのｐ型化効果と、構造を工夫することにより、青色から紫色及び紫外光領域の発振波長を持つ発光素子、例えば、半導体レーザダイオードが実現された。
　【００１２】
　【発明の概要】
　上記発明において、窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ単結晶作製用基板には、サファイア，珪素（Ｓｉ），６Ｈ炭化珪素（６Ｈ−ＳｉＣ）ないし窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いることができる。
　【００１３】
　サファイアを基板とする場合には少なくとも低温（例えば約６００℃）で堆積したＡｌＮ薄膜を含む層を緩衝層とするのが望ましい。
　【００１４】
　Ｓｉを基板とする場合には少なくとも３Ｃ−ＳｉＣ薄膜一層か或いは３Ｃ−ＳｉＣ薄膜及びＡｌＮ薄膜の二層を含む層を緩衝層とするのが望ましい。
　【００１５】
　６Ｈ−ＳｉＣを基板とする場合には直接ないしＧａＮを緩衝層とするのが望ましい。ＧａＮを基板とする場合には直接単結晶作製が行なわれる。Ｓｉ，６Ｈ−ＳｉＣ及びＧａＮを基板とする場合にはｎ型単結晶が用いられる。
　【００１６】
　まず、同一組成同士の結晶によるｐｎ接合構造を作製する場合につき述べる。サファイアを基板とする場合、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮを成長させる直前に、基板温度を所望の値（例えば６００℃）に設定し、成長炉内に少なくともアルミニウム（Ａｌ）を含む化合物及び窒素の水酸化物を導入し、サファイア基板表面にＡｌＮ薄膜緩衝層を形成する。
　【００１７】
　その後、Ａｌを含む化合物の導入を止め、基板温度の再設定を行う。そして、所望の混晶組成となるようにＡｌを含む化合物、ガリウム（Ｇａ）を含む化合物及びインジウム（Ｉｎ）を含む化合物を導入してｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ単結晶の成長を行う。
　【００１８】
　なお、この場合ｎ型単結晶の抵抗率を下げるためにＳｉ，酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ），セレン（Ｓｅ），テルル（Ｔｅ）などドナー不純物となる元素を含む化合物を同時に導入しても良い。
　【００１９】
　ドナー不純物をドーピングする場合、その濃度に関してはｎ層に均一にドーピングしても良い。又、ｎ層のオーム性電極形成を容易にするためにｎ層成長初期に高濃度にドーピングし、ｐｎ接合付近ではドーピングしないか或いは低濃度にドーピングしても良い。
　【００２０】
　次に、一度、ウエハを成長炉から取り出し、試料表面の一部を選択成長用マスクとなる物質、例えば酸化珪素（ＳｉＯ２）により覆い、再びウエハを成長炉に戻す。又は、ウエハを取り出さずそのまま成長を続ける。
　【００２１】
　少なくとも所望の混晶組成となるようなＡｌを含む化合物、Ｇａを含む化合物、Ｉｎを含む化合物及び窒素の水素化物及びアクセプタ不純物となる元素、例えばベリリウム（Ｂｅ），マグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ），カドミウム（Ｃｄ），炭素（Ｃ）を含む化合物を成長炉に導入してアクセプタ不純物をドープした（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ単結晶（ｐ層）の成長を行う。
　【００２２】
　アクセプタドープ層の成長膜厚は電子線照射処理する場合の電子線侵入長を考慮して決定する。次にウェハを成長炉から取り出し、アクセプタドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ層の電子線照射処理を行う。
　【００２３】
　電子線照射処理する領域は試料表面全体或いは一部、例えば短冊状とする。試料表面全体に電子線を照射する場合には、更に、アクセプタドープ層（ｐ層）の上に絶縁層を堆積し、その絶縁層の一部に短冊状の窓を開け、その窓の上に金属を接触させ、ｐ層に対するオーム性電極を形成する。短冊状に電子線照射処理する場合には、電子線の照射された領域の一部或いは全部を覆うように金属を接触させ、ｐ層に対するオーム性電極を形成する。
　【００２４】
　最終的に、ｐ層と金属の接触する部分の形状は短冊である。ｎ層の電極は選択成長用マスクを取り外して、その後に形成するか、或いはアクセプタドープ層（ｐ層）の一部を表面側からエッチングして下層のｎ層に対して窓を開け、金属を接触させオーム性電極を形成する。
　【００２５】
　ｎ型のＳｉ、６Ｈ−ＳｉＣ或いはＧａＮを基板として用いる場合もほぼ同様の手段により素子作製を行う。しかし、選択成長技術は用いず、ｐ層とｎ層に対する電極は素子の上下の両側に形成する。即ち、ｎ層電極は基板裏面全体に金属を接触させオーム性電極を形成する。
　【００２６】
　以上が同一組成の結晶によるｐｎ接合構造の発光素子、例えば、半導体レーザダイオードを作製する場合の基本的方法である。異種混晶組成の結晶の接合、いわゆるヘテロ接合を利用した素子を作製する場合にも、ｐｎ接合を形成するという点では上記同一混晶組成の結晶の接合を利用する場合と同様である。
　【００２７】
　単一のヘテロ接合を形成する場合、同一混晶組成の結晶によるｐｎ接合に加え、更にｎ層側に禁制帯幅が大きいｎ型の結晶を接合して少数キャリアである正孔の拡散阻止層とする。
　【００２８】
　（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ系単結晶の禁制帯幅付近の発光はｎ層で特に強いため、活性層はｎ型結晶を用いる必要がある。（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ系単結晶のバンド構造は（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＡｓ系単結晶や（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ系単結晶と似ており、バンド不連続の割合は価電子帯よりも伝導帯の方が大きいと考えられる。しかし、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ系単結晶では正孔の有効質量が比較的大きいためｎ型同士のヘテロ接合は正孔拡散阻止として有効に作用する。
　【００２９】
　二つのヘテロ接合を形成する場合、禁制帯幅の比較的小さいｎ型の結晶（活性層）の両側に各々禁制帯幅の大きいｎ型及びｐ型の結晶（ｎ層、ｐ層）を接合し禁制帯幅の小さいｎ型の結晶を挟む構造とする。
　【００３０】
　多数のヘテロ接合を形成する場合、ｎ型の比較的禁制帯幅の大きい薄膜結晶と比較的禁制帯幅の小さい薄膜結晶を複数接合し、その両側にそれぞれ更に禁制帯幅の大きいｎ型及びｐ型の結晶を接合し、多数のヘテロ接合を挟む。
　【００３１】
　（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ系単結晶の禁制帯幅付近での光の屈折率は禁制帯幅が小さい程大きいため、他の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＡｓ系単結晶や（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ系単結晶による半導体レーザダイオードと同様、禁制帯幅の大きい結晶で挟むヘテロ構造は光の閉じ込めにも効果がある。
　【００３２】
　ヘテロ接合を利用する場合も、同一組成の結晶によるｐｎ接合の場合と同様に、オーム性電極組成を容易にするため電極と接触する部分付近のキャリア濃度は高濃度にしても良い。
　【００３３】
　ｎ型結晶のキャリア濃度はドナー不純物のドーピング濃度により、またｐ型結晶のキャリア濃度はアクセプタ不純物のドーピング濃度及び電子線照射処理条件により制御する。又、特にオーム性電極形成を容易にするため高キャリア濃度実現が容易な結晶を金属との接触用に更に接合してもよい。
　【００３４】
　【実施例】
　以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ：０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）半導体レーザダイオード用単結晶の作製には横型有機金属化合物気相成長装置を用いた。以下基板としてサファイア，Ｓｉ，６Ｈ−ＳｉＣ及びＧａＮを用いた場合各々について成長手順を示す。
　【００３５】
　（１）サファイア基板の場合。
　図１は、サファイア基板を用いた半導体レーザダイオードの構造を示した断面図である。図１において、（０００１）面を結晶成長面とするサファイア基板１を有機洗浄の後、結晶成長装置の結晶成長部に設置する。成長炉を真空排気の後、水素を供給し１２００℃程度まで昇温する。これによりサファイア基板１の表面に付着していた炭化水素系ガスがある程度取り除かれる。
　【００３６】
　次に、サファイア基板１の温度を６００℃程度まで降温し、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）及びアンモニア（ＮＨ３）を供給して、サファイア基板１上に５０ｎｍ程度の膜厚を持つＡｌＮ層２を形成する。　次に、ＴＭＡの供給のみを止め、基板温度を１０４０℃まで上げ、ＴＭＡ，トリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びシラン（ＳｉＨ４）を供給しＳｉドープｎ型ＧａＡｌＮ層３（ｎ層）を成長する。
　【００３７】
　一旦、ウェハを成長炉から取り出し、ＧａＡｌＮ層３の表面の一部をＳｉＯ２でマスクした後、再び成長炉に戻して真空排気して水素及びＮＨ３を供給し１０４０℃まで昇温する。次に、ＴＭＧを供給して、ＳｉＯ２でマスクされていない部分に厚さ０．５μｍのＧａＮ層４（活性層）を成長させる。次に、ＴＭＡ及びビスシクロペンタディエニルマクネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を更に供給してドープＧａＡｌＮ層５（ｐ層）を０．５μｍ成長する。
　【００３８】
　次に、マスクとして使用したＳｉＯ２を弗酸系エッチャントにより除去する。次に、ドープＧａＡｌＮ層５（ｐ層）上にＳｉＯ２層７を堆積した後、縦１ｍｍ、横５０μｍの短冊状に窓７Ａを開け、真空チャンバに移して、ドープＧａＡｌＮ層５（ｐ層）に電子線照射処理を行う。典型的な電子線照射処理条件を表に示す。
　【表１】
　【００３９】
　次に、ドープＧａＡｌＮ層５（ｐ層）の窓８の部分と、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＮ層３（ｎ層）に、それぞれ、金属電極を形成する。結晶成長は以上である。
　【００４０】
　（２）Ｓｉ基板の場合。
　Ｓｉ基板上に作成したレーザダイオードの構造を図２に示す。低抵抗ｎ型Ｓｉの（１１１）面基板８を有機洗浄の後、弗酸系エッチャントにより表面の酸化物を取り除き結晶成長部に設置する。成長炉を真空排気の後水素を導入し基板を１０００℃まで昇温して、基板８の表面を洗浄化し、更に、プロパン（Ｃ３Ｈ８）又はアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を供給する。これにより表面に３Ｃ−ＳｉＣ薄膜９が形成される。
　【００４１】
　この後、成長炉内を一旦真空排気して余分なガスを取り除く。次に成長炉に水素を供給し基板温度を６００℃にし、ＴＭＡ及びＮＨ３を供給してＡｌＮ薄膜１０を３Ｃ−ＳｉＣ薄膜９上に形成する。次に、ＴＭＡの供給のみを止め基板温度を１０４０℃にして、ＴＭＧ，ＴＭＡ及びＳｉＨ４を供給してｎ型ＧａＡｌＮ層１１（ｎ層）を成長する。
　【００４２】
　次に、ＴＭＡ及びＳｉＨ４のみの供給を止めＧａＮ層１２（活性層）を０．５μｍ成長し、再びＴＭＡ及びＣＰ２Ｍｇを加えＭｇドープＧａＡｌＮ層１３（ｐ層）を０．５μｍ成長する。次に、ＭｇドープＧａＡｌＮ層１３（ｐ層）上にＳｉＯ２層１５を堆積した後、縦１ｍｍ、横５０μｍの短冊状に窓１５Ａを開け、真空チャンバに移して、ＭｇドープＧａＡｌＮ層１３（ｐ層）に電子線を照射する。電子線の照射条件は前実施例と同様である。その後、ＳｉＯ２層１５側からＭｇドープＧａＡｌＮ層１３（ｐ層）に対する電極１４Ａを形成し、他方、基板８の裏面にｎ型ＧａＡｌＮ層１１（ｎ層）に対する電極１４Ｂを形成した。
　【００４３】
　（３）６Ｈ−ＳｉＣ基板の場合。
　６Ｈ−ＳｉＣ基板上に作成したレーザダイオードを図３に示す。
　低抵抗ｎ型６Ｈ−ＳｉＣの（０００１）面基板１６を有機洗浄の後、王水系エッチャントによりエッチングの後、結晶成長部に設置する。成長炉を真空排気の後、水素を供給し、１２００℃まで昇温する。次に、成長炉に水素を供給し基板温度を１０４０℃にして、ＴＭＧ，ＳｉＨ４及びＮＨ３を供給してｎ型ＧａＮ緩衝層１７を０．５〜１μｍ程度成長する。次に、ＴＭＡを加え、ｎ型ＧａＮ緩衝層１７の上にｎ型ＧａＡｌＮ層１８（ｎ層）を成長する。
　【００４４】
　次に、ｎ型ＧａＡｌＮ層１８の上に、前記のＳｉ基板を用いたレーザダイオードと同一構造に、同一ガスを用いて、同一成長条件で、それぞれ、ＧａＮ層１９（活性層）を０．５μｍ、ＭｇドープＧａＡｌＮ層２０（ｐ層）を０．５μｍの厚さに形成した。次に、ＭｇドープＧａＡｌＮ層２０上にＳｉＯ２層２２を堆積した後、縦１ｍｍ、横５０μｍの短冊状に窓２２Ａを開け、真空チャンバに移して、ＭｇドープＧａＡｌＮ層２０（ｐ層）に電子線を照射した。電子線の照射条件は前実施例と同様である。
　【００４５】
　その後、ＳｉＯ２層２２側からＭｇドープＧａＡｌＮ層２０（ｐ層）に対する電極２１Ａを形成し、他方、基板１６の裏面にｎ型ＧａＡｌＮ層１８（ｎ層）に対する電極２１Ｂを形成した。
　【００４６】
　（４）ＧａＮ基板の場合。
　ＧａＮ基板上に作成したレーザダイオードを図４に示す。
　低抵抗ｎ型ＧａＮの（０００１）面基板２３を有機洗浄の後、リン酸＋硫酸系エッチャントによりエッチングの後、この基板２３を結晶成長部に設置する。次に、成長炉を真空排気の後、水素及びＮＨ３を供給し、基板温度を１０４０℃にして、５分間放置する。次に、ＴＭＧ及びＳｉＨ４を更に加えてｎ型ＧａＮ緩衝層２４を０．５〜１μｍの厚さに形成した。
　【００４７】
　次に、ＴＭＡを加え、ｎ型ＧａＡｌＮ層２５を成長させた。次に、ｎ型ＧａＡｌＮ層２５の上に、前記のＳｉ基板を用いたレーザダイオードと同一構造に、同一ガスを用いて、同一成長条件で、それぞれ、ＧａＮ層２６（活性層）を０．５μｍ、ＭｇドープＧａＡｌＮ層２７（ｐ層）を０．５μｍの厚さに形成した。次に、ＭｇドープＧａＡｌＮ層２７上にＳｉＯ２層２９を堆積した後、縦１ｍｍ、横５０μｍの短冊状に窓２９Ａを開け、真空チャンバに移して、ＭｇドープＧａＡｌＮ層２７（ｐ層）に電子線を照射した。電子線の照射条件は前実施例と同様である。
　【００４８】
　その後、ＳｉＯ２層２９側からＭｇドープＧａＡｌＮ層２７（ｐ層）に対する電極２８Ａを形成し、他方、基板２３の裏面にｎ型ＧａＡｌＮ層２５（ｎ層）に対する電極２８Ｂを形成した。
　【００４９】
　上記のいづれの構造のレーザダイオードも、室温においてレーザ発振した。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　サファイア基板上に作製した本発明の具体的な一実施例に係る（（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ：０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）系半導体レーザダイオードの構成を示した断面図。
　【図２】
　Ｓｉ基板上に作製した本発明の具体的な一実施例に係る（（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ：０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）系半導体レーザダイオードの構成を示した断面図。
　【図３】
　６Ｈ−ＳｉＣ基板上に作製した本発明の具体的な一実施例に係る（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ：０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）系半導体レーザダイオードの構成を示した断面図。
　【図４】
　ＧａＮ基板上に作製した本発明の具体的な一実施例に係る（（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ：０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）系半導体レーザダイオードの構成を示した断面図。
　【符号の説明】
　１…サファイアの（０００１）面基板
　２，９，１７…ＡｌＮ緩衝層
　３，１１，１８，２５…ｎ型ＡｌＧａＮ層（ｎ層）
　４，１２，１９，２６…ＧａＮ層（活性層）
　５，１３，２０，２７…ＭｇドープＡｌＧａＮ層（ｐ層）
　７，１５，２２，２９…ＳｉＯ２層
　６Ａ，１４Ａ，２１Ａ，２８Ａ…電極（ＭｇドープＡｌＧａＮ層（ｐ層）に対する）
　６Ｂ，１４Ｂ，２１Ｂ，２８Ｂ…電極（ｎ型ＡｌＧａＮ層（ｎ層）に対する）