【事件の表示】
　特許第３３０７２５４号「ＧａＮ系素子及びその製造方法」の請求項１、２、４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３３０７２５４号の請求項１、２、４に係る特許を取り消す。
【理　由】
【1】手続の経緯
　特許第3307254号の請求項1、2、4に係る発明についての出願は、平成8年12月25日に出願され、平成14年5月17日に設定登録され、その後、寺尾健吾より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知に対して、平成15年5月7日に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】訂正の要旨
　特許権者が求めている訂正の内容は、以下のとおりである。
　
訂正事項1
　明細書中の特許請求の範囲の請求項1において、「選ばれる材料からなる、ことを特徴とする」を「選ばれる材料からなる
(但し、Siからなる基板とSi
a
C
b
(a+b≦1, a=0を含む)からなるバッファ層との組合せは除く)
　
訂正事項2
　明細書中の特許請求の範囲の請求項4において、「バッファ層を成長させ、該バッファ層の上に」を「バッファ層を成長させ
(但し、Siからなる基板の上へSi
a
C
b
(a+b≦1, a=0を含む)からなるバッファ層を成長させることは除く)
　
【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1及び2において、「Siからなる基板」と「SiaCb(a+b≦1,a=0を含む)からなるバッファ層」との組合せを除くことについては本件の願書に添付した明細書の発明の詳細な説明には記載されていない。しかし、同明細書の段落【0008】及び【0011】の記載から把握される技術事項は、上記訂正事項1及び2により除かれたその余の基板とバファ層との組合せを含んでいることは明らかであり、証拠との関係で、ある組合せを除外しようとするものであるから、これらの訂正は特許請求の範囲の減縮を目的として、願書に添付した明細書及び図面に記載した事項の範囲内でする訂正と認められる。
　また、これらの訂正は実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　
【2-3】むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第120条の4第2項並びに同条第3項で準用する特許法第126条第2項及び同条第3項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
【3】特許異議の申立てについての判断
【3-1】特許異議申立て、取消理由の理由の概要
　異議申立人は、訂正前の本件の請求項1、2、4に係る発明は、下記刊行物1〜4に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものである旨主張している。
刊行物1:特開平5-190900号公報
刊行物2:特開平4-242985号公報
刊行物3:特開平4-213878号公報
刊行物4:特開平8-186291号公報
　平成15年3月18日付け取消理由通知書で示した取消理由も同趣旨である。
　
【3-2】本件発明
　本件の請求項1、2、4に係る発明(以下、順に「本件発明1」、「本件発明2」、「本件発明4」という。)は、以下のとおりである。
「【請求項1】 導電性の基板と、 該基板の上に形成され、その成膜時に単結晶でないバッファ層と、 該バッファ層の上に成長されるGaN系化合物半導体からなる構造と、を備えてなり、前記基板はSi、GaAs、ZnO及びZnSeから選ばれる材料からなり、前記バッファ層はSi、SiaCb(a+b≦1,a=0を含む)、SicNd(c+d≦1)、SieOf(e+f≦1)、AlgOh(g+h≦1)、及びZnjOk(j+k≦1)から選ばれる材料からなる
(但し、Siからなる基板とSi
a
C
b
(a+b≦1, a=0を含む)からなるバッファ層との組合せは除く)
「【請求項2】 前記バッファ層は導電性を有する、ことを特徴とする請求項1に記載のGaN系素子。」及び
「【請求項4】 Si、GaAs、ZnO及びZnSeから選ばれる材料からなる導電性の基板の上へ、Si、SiaCb(a+b≦1,a=0を含む)、SicNd(c+d≦1)、SieOf(e+f≦1)、AlgOh(g+h≦1)、及びZnjOk(j+k≦1)から選ばれる材料で単結晶とならないようにバッファ層を成長させ
(但し、Siからなる基板の上へSi
a
C
b
(a+b≦1, a=0を含む)からなるバッファ層を成長させることは除く)
　
【3-3】刊行物1〜4の記載事項
刊行物1:特開平5-190900号公報
【0001】 
　「【0001】【産業上の利用分野】本発明は,特にディスプレー、光通信、OA機器の光源として最適な可視領域における発光ダイオードおよびレーザーダイオード等に用いることができる薄膜発光装置の製造方法に関するものである。」
【0005】〜【0006】
　「【0005】【課題を解決するための手段】本発明者らは前記問題点を解決するため鋭意研究を重ねた結果、膜厚1μm以下で良好な単結晶性を有する窒化物系半導体薄膜の製造方法を見いだし、半導体発光素子として必要となる良質なpn接合またはMIS構造を形成することに成功した。また本発明者らは、この窒化物系半導体薄膜のpn接合またはMIS構造からなる発光層を用いてドライエッチング法で素子化を行い発光効率の高い半導体発光装置を得ることができるようになったものである。【0006】すなわち、本発明は基板上に少なくとも1種類のIII族元素を含む窒化物系半導体からなるn型層とi型層またはp型層を具備してなる発光層を形成する工程、および該発光層の所要の部位をドライエッチングする工程、ドライエッチング後に該発光層を熱処理する工程、および該発光層の所要の部位に少なくとも2つ以上の電極を形成する工程を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法である。」
【0010】1行〜17行 
　「【0010】本発明において窒化物系半導体薄膜を成長させるために使用する基板としては、Si、Al2O3 、ZnO、MgO、SiC、もしくはGaAs、InAsなどのIII-V族化合物半導体、ZnSeなどのII-VI族化合物半導体などの単結晶基板、石英ガラス、MESAガラス等のガラス基板を用いる。また、基板と窒化物薄膜との間にバッファ層としてアモルファス状の物質、例えばAlN、GaN、Si、SiC等、あるいは単結晶物質として、例えばAlN、ZnO、SiC等を設けることができる。さらには窒化物系半導体を成長させる場合には界面の結晶性をよくするために、基板と成長する半導体との格子定数を合わせることも好ましい方法である。窒化物系半導体の格子定数の整数倍と基板の格子定数の格子不整合が2%以下であるか、もしくは基板の格子定数の整数倍と薄膜の格子定数の格子不整合が2%以下であれば結晶性の良好な薄膜を得ることができる。」
　
刊行物2:特開平4-242985号公報
【0001】
　「【0001】【産業上の利用分野】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半導体レーザダイオードに関する。」
【0046】〜【0048】
　「【0046】(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) いはアセチレン(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。【0047】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。【0048】次に、TMA 及びSiH4 のみの供給を止めGaN 層12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。」
【0049】〜【0056】
　「【0049】(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GaAN層18(n層)を成長する。【0050】次に、n型GaAN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。【0051】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。【0052】(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 〜1 μmの厚さに形成した。【0053】次に、TMA を加え、n 型GaAlN 層25を成長させた。次に、n型GaAN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。【0054】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。【0056】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。」
　
刊行物3:特開平4-213878号公報
第1頁下欄【要約】
　「【要約】【目的】半導体発光素子において、駆動電圧を下げ、電気抵抗を下げることによって、発光素子の発熱を下げ、発光効率を上げることにある。【構成】導電性ZnO基板上に、InGaAlN導体発熱層上と、この発光層上の高抵抗InGaN層12(設けても、設けなくても良い)と、金属膜14及び15が形成されている。13は主流狭窄層、16と7は電極を示す。」
【0001】
　「【0001】【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子に関するものである。さらに詳細に説明すれば、可視光領域の赤色から紫外領域で発光する半導体発光素子に関するものである。」
【0012】〜【0015】
　「【0012】〔実施例2〕図4は本発明の実施例2を説明する図である。この実施例はMIS型発光素子で、電流の流れる方向に平行な面で切断した断面図である。素子寸法は、縦横共に500μm、厚さ約85μmである。図4において19はAuメッキ層、20はAu、21はAu-GeNi膜、22は低抵抗ZnO基板、23はInGaN膜、24は低抵抗InGaN層、25は高抵抗InGaN層、26は電流狭窄層、27はCr、28はAuシヨットキー電極、29はAuメッキ層、30はAu-Sn半田、31はダイヤモンドヒートシンクを示す。
【0013】次に製作法を述べる。
(a)厚さ350μmのInをドープしたZnO基板22上に、膜厚0.05μmのIn0.23Ga0.77Nバッファ層(以下InGaNと記す)23、膜厚2μmのノンドープInGaN発光層24、およびMgを1×1018cm-3ドープした膜厚0.1μmの高抵抗InGaN層25をMOVPEで連続成長する。成長温度は、InGaN層23を成長するときは500℃で、ノンドープInGaN発光層24と高抵抗InGaN層25のときは700℃である。V/III比は25000、成長圧力は76torrである。用いたIII族原料はトリメチルインジウム(TMI)とトリエチルガリウム(TEG)で、V族原料はNH3 である。基板に用いたZnOは、キャリア濃度1×1021cm-3、抵抗率2×10-3Ωcmである。これに続く素子作製工程は実施例1の(b)〜(i)と同様である。
【0014】本素子を動作させるため、Auメッキ層29にプラスの電圧を、Auメッキ層19にマイナスの電圧を印加する。その結果、青色のエレクトロルミネッセンスを得ることができた。中心波長は、450nm近傍であり、注入電流8.2mA、電圧6.1Vのとき、最大出力82μWが得られた。電気から光への電力の変換効率は、0.16%であった。外部微分量子効率は、0.28%であった。このように低温(500℃)で形成したバッファ層を用い、かつ、発光層を高温で成長することにより、実施例1に示し素子に比べて、発光効率の改善が見られた。なお、上記構造で高抵抗InGaN層25は必ずしもなくても良い。
【0015】ここでは半導体層としてInGaN三元混晶を用いた場合について述べたが、実施例1と同様にInxGayAl1-x-yN四元混晶を用いてもよい。さらにバッファ層も同様にInxGayAl1-x-yN四元混晶を用いてもよい。この場合に、上部層の組成は必ずしも同じでなくてもよい。」
　
刊行物4:特開平8-186291号公報
第1頁下欄【要約】
　「【要約】【目的】GaN系半導体結晶との格子整合性がよく、かつ導電性を有し、さらにはGaN系半導体結晶の成長時に安定な基板或はバッファ層を用い、それによって製造が容易で高品質のGaN系半導体発光素子を得る。【構成】六方晶系のSnドープIn2O3 よりなる基板上に直接、発光層を含む1層以上のGaN系半導体層をエピタキシャル成長させる。或は、サファイア等の基板上に直接、六方晶系のIn2O3 よりなるバッファ層を形成し、そのバッファ層上に、発光層を含む1層以上のGaN系半導体層をエピタキシャル成長させる。In2O3 は、スズの添加により、導電性を有する。【効果】 格子整合性が著しく改善されるとともに、In2O3が熱的及び化学的に安定で、透明かつ導電性を有するため、発光素子の高品質化及び製造プロセスの簡略化が図れる。」
【0001】
　「【0001】【産業上の利用分野】本発明は、窒化ガリウム(GaN)系半導体発光素子に関する。なお、本明細書においては、GaN系半導体の結晶とは、GaN、AlN(窒化アルミニウム)、InN(窒化インジウム)及びそれらの混晶であるInxGayAl1-x-yN(0≦x,0≦y,x+y≦1)を含むものである。」
【0005】
　「【0005】また、他の解決策として、ZnOが六方晶系であり、GaN系半導体結晶との格子不整合が小さいことから、基板に導電性のZnOを用いたもの(特開平4-213878号)や、ガラスなどの基板上にバッファ層としてZnOを形成したもの(特公平1-52910号)などが提案されている。これらの提案によれば、サファイア上にGaN系半導体結晶を直接成長させた場合に比べて格子定数の不一致が大きく緩和され、発光輝度の向上が期待される。加えて、導電性ZnO基板を用いれば、基板の裏面に電極を形成することができるので、上述した製造プロセスの複雑化などの不都合も解消される。」
【0017】〜【0019】
　「【0017】上述したIn2O3のエピタキシャル成長を例えば5時間行ない、SnドープIn2O3の厚膜を得た。このIn2O3厚膜をサファイア基板から分離して、GaN系半導体結晶の成長用In2O3基板とした。このIn2O3基板の厚さは約150μmであった。また、X線分析を行なった結果、In2O3は、a軸の長さが5.487オングストロームであり、結晶構造が六方晶系のものであった。また、このIn2O3基板は、その抵抗率が10-2Ωcmであり、導電性を有していた。【0018】次いで、以下のようにしてIn2O3基板上にGaNを成長させた。すなわち、In2O3基板をMOCVD(有機金属気相成長)装置内に設置した。そして、基板温度を950℃に保持した。その状態で、H2(水素ガス)に加えて原料ガスとしてNH3ガスとTMGを流し、In2O3基板上にGaN膜を例えば60分間エピタキシャル成長させた。この実施例1で得られたGaNのエピタキシャル成長膜の厚さは約3μmであり、その表面には殆ど異常成長が認められなかった。比較のため、サファイアを基板としてその上に直接GaNを実施例1と同様にMOCVD法により成長させたところ、実施例1で得たGaNの表面の異常成長の数は比較対象の約10分の1であった。従って、導電性のIn2O3基板上に直接、結晶性の良好なGaN半導体結晶層を形成できることが確認された。【0019】続いて、従来と同様にして、上記GaN半導体結晶層上にさらにGaN系半導体結晶層を積層して、図1に一例として示す発光素子を得た。即ち、上述したようにSnドープIn2O3基板10上に上記GaN半導体結晶層(n型GaN層3A)を積層した後、その上に順次、n型AlGaN層4、ZnドープInGaN層5、p型AlGaN層6及びp型GaN層7をエピタキシャル成長させた。そして、最上層のp型GaN層7上に直接、正(+)のオーミック電極8を形成するとともに、In2O3基板10の裏面に負(-)のオーミック電極11を形成した。実施例1によれば、発光素子を作製する際に、In2O3基板10の裏面に直接、電極11を設けることができるので、その製造プロセスが大幅に簡略化される。」
　
【3-4】対比・判断
【3-4-1】本件発明1
　刊行物1には、その記載からみて「窒化物系半導体を成長させる場合には界面の結晶性をよくするために、Si、Al2 O3 、ZnO、MgO、SiC、もしくはGaAs、InAsなどのIII-V族化合物半導体、ZnSeなどのII-VI族化合物半導体などの単結晶基板、石英ガラス、MESAガラス等のガラス基板を用い、基板と窒化物薄膜との間にバッファ層としてアモルファス状の物質、例えばAlN、GaN、Si、SiC等を設け、このバッファ層上に、膜厚1μm以下で良好な単結晶性を有する窒化物系半導体薄膜を成長させて、発光効率の高い半導体発光装置を得ること」(以下、「引用発明」という。)が記載されている。
　ここで、本件発明1と引用発明とを対比すると、引用発明における、「窒化物系半導体」及び「窒化物系半導体薄膜」を成長させた「半導体発光装置」は、それぞれ、本件発明1の「GaN系化合物半導体」及び「GaN系素子」に相当する。
　してみると、本件発明1と引用発明は「基板の上に形成され、その成膜時に単結晶でないバッファ層と、 該バッファ層の上に成長されるGaN系化合物半導体からなる構造と、を備えてなり、前記基板はSi、GaAs、ZnO及びZnSeから選ばれる材料からなり、前記バッファ層はSi、SiaCb(a+b≦1,a=0を含む)、SicNd(c+d≦1)、SieOf(e+f≦1)、AlgOh(g+h≦1)、及びZnjOk(j+k≦1)から選ばれる材料からなる、GaN系素子。」の点で一致する。
　そして、本件発明1は、基板が導電性であり、Siからなる基板とSiaCb(a十b≦1,a=0を含む)からなるバッファ層との組合せが除かれているのに対して、引用発明は、電極を基板の一方にのみ設けるため導電性である必要はなく導電性についての規定がなく、また、Siからなる基板とSiaCb(a十b≦1,a=0を含む)からなるバッファ層との組合せを除くとは規定していない点で相違する。
　しかし、「GaN系素子」において、素子の電気抵抗を下げて効率化するために、基板(及びバッファ層)を導電性のもの(ZnO)として、基板の窒化物半導体薄膜を成長させていない面(裏面)に電極を設けることは刊行物3、4において周知であり、引用発明の基板を導電性のものとして、基板の裏面に電極を設けることは当業者が容易に想到できた事項である。そして、それによる作用・効果は刊行物1、3、4の記載から当業者が予測できる範囲のものである。
　さらに、基板とバッファ層の組み合わせとして、Siからなる基板とSiaCb(a十b≦1,a=0を含む)からなるバッファ層との組合せを除くことによる技術的意義は本件の特許明細書等からは認められず、当業者が創作力を要することなく適宜規定できた事項である。
　よって、本件発明1は、刊行物1、3、4に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものであり、特許法第29条第2項の規定に違反して特許されたものである。
　
【3-4-2】本件発明2
　本件発明2は、本件発明1の構成に「バッファ層は導電性を有する」という技術事項を付加したものである。
　しかし、すでに説明したように、基板とバッファ層を備えたGaN系素子において、刊行物3、4のように基板の窒化物半導体薄膜を成長させていない面(裏面)に電極を設けるために、引用発明の基板及びバッファ層を導電性のものとすることは当然であり、基板とバッファ層を備えたGaN系素子において、基板の窒化物半導体薄膜を成長させていない面(裏面)に電極を設けるために基板とバッファ層とを導電性のものとすることは刊行物3(導電性のZnO基板とInGaNバッファ層)の他に刊行物2(導電性の基板n-GaN、n-Siとバッファ層n-GaN、SiC)において公知である。
　よって、引用発明のバッファ層を導電性とすることは当業者が容易に想到できた事項であり、その余の相違点については「【3-4-1】本件発明1」で説明したとおりであるから、結局、本件発明2は、刊行物1、2、3、4に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものであり、特許法第29条第2項の規定に違反して特許されたものである。
　
【3-4-3】本件発明4
　本件発明4は、本件発明1の構成のGaN系素子の製造方法であり、本件発明1の技術事項に加えて、基板の上へ単結晶とならないようにバッファ層を成長させ、該バッファ層の上にGaN系化合物半導体層を成長させるという、製造方法としての技術事項を付加したものである。
　ここで、引用発明の技術事項も、基板の上へ単結晶とならないようにバッファ層を成長させ、該バッファ層の上にGaN系化合物半導体層を成長させる工程を含む方法により実現されるものであることは明らかである。
　したがって、本件発明4と引用発明とを対比すると、製造方法としての技術事項に差異はなく、結局「【3-4-1】本件発明1」で説明した相違点の点でのみ相違する。
　よって、本件発明4は、本件発明1で説明した理由により、刊行物1、3、4に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものであり、特許法第29条第2項の規定に違反して特許されたものである。
　
【3-5】むすび
　以上のとおり、本件の請求項1、2、4に係る発明は、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に対して特許されたものであるので、特許法第113条第2号に該当し、取り消すべきものである。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年６月１８日（２００３．６．１８）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
ＧａＮ系素子及びその製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　導電性の基板と、該基板の上に形成され、その成膜時に単結晶でないバッファ層と、該バッファ層の上に成長されるＧａＮ系化合物半導体からなる構造と、を備えてなり、前記基板はＳｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅから選ばれる材料からなり、前記バッファ層はＳｉ、ＳｉａＣｂ（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、ＳｉｃＮｄ（ｃ＋ｄ≦１）、ＳｉｅＯｆ（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌｇＯｈ（ｇ＋ｈ≦１）、及びＺｎｊＯｋ（ｊ＋ｋ≦１）から選ばれる材料からなる
（但し、Ｓｉからなる基板とＳｉａＣｂ（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）からなるバッファ層との組合せは除く）
　【請求項２】　前記バッファ層は導電性を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系素子。
　【請求項３】　前記バッファ層は２層に形成され、そのうちの一方の層はＧａＮ系化合物半導体からなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＧａＮ系素子。
　【請求項４】　Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅから選ばれる材料からなる導電性の基板の上へ、Ｓｉ、ＳｉａＣｂ（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、ＳｉｃＮｄ（ｃ＋ｄ≦１）、ＳｉｅＯｆ（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌｇＯｈ（ｇ＋ｈ≦１）、及びＺｎｊＯｋ（ｊ＋ｋ≦１）から選ばれる材料で単結晶とならないようにバッファ層を成長させ
（但し、Ｓｉからなる基板の上へＳｉａＣｂ（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）からなるバッファ層を成長させることは除く）
　【請求項５】　導電性の基板と、該基板の上に形成され、その成膜時に単結晶でないバッファ層と、該バッファ層の上に成長されるＧａＮ系化合物半導体からなる構造と、を備えてなり、前記基板はＳｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅから選ばれる材料からなり、前記バッファ層はＳｉ、ＳｉａＣｂ（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、ＳｉｃＮｄ（ｃ＋ｄ≦１）、ＳｉｅＯｆ（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌｇＯｈ（ｇ＋ｈ≦１）、及びＺｎｊＯｋ（ｊ＋ｋ≦１）から選ばれる材料からなる層と、ＡｌｐＩｎｑＧａｒＮ（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１、ｐ＝ｑ＝０、ｑ＝ｒ＝０、ｐ＝０、ｑ＝０、ｒ＝０を含む）からなる層とからなる、ことを特徴とする、ＧａＮ系素子。
　【請求項６】　前記Ｓｉ、ＳｉａＣｂ（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、ＳｉｃＮｄ（ｃ＋ｄ≦１）、ＳｉｅＯｆ（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌｇＯｈ（ｇ＋ｈ≦１）、及びＺｎｊＯｋ（ｊ＋ｋ≦１）から選ばれる材料からなる層の上に前記ＡｌｐＩｎｑＧａｒＮ（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１、ｐ＝ｑ＝０、ｑ＝ｒ＝０、ｐ＝０、ｑ＝０、ｒ＝０を含む）からなる層が形成されている、ことを特徴とする請求項５に記載のＧａＮ系素子。
　【請求項７】　Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅから選ばれる材料からなる導電性の基板の上へ、Ｓｉ、ＳｉａＣｂ（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、ＳｉｃＮｄ（ｃ＋ｄ≦１）、ＳｉｅＯｆ（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌｇＯｈ（ｇ＋ｈ≦１）、及びＺｎｊＯｋ（ｊ＋ｋ≦１）から選ばれる材料で単結晶とならないようにバッファ層を成長させ、該バッファ層の上にＡｌｐＩｎｑＧａｒＮ（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１、ｐ＝ｑ＝０、ｑ＝ｒ＝０、ｐ＝０、ｑ＝０、ｒ＝０を含む）で単結晶とならないように第２のバッファ層を成長させ、該第２のバッファ層の上にＧａＮ系化合物半導体層を成長させ素子構造を形成する、ことを特徴とするＧａＮ系素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　この発明は新規なＧａＮ系素子に関する。この発明は、ＧａＮ系の発光素子（発光ダイオード、レーザダイオード）や受光素子に適用できる。
　【０００２】
　【従来の技術】
　例えば、従来の発光素子はサファイア基板の上にＡｌＮなどからなるバッファ層、ｎ型の半導体層、発光層及びｐ型の半導体層を順に積層した構成である。
　【０００３】
　【発明が解決しようとする課題】
　このような発光素子においてはサファイア基板が絶縁体であることから、ｐ型の半導体層とｎ型の半導体層を挟むように電極を取り付けることができない。従って、素子の上面、即ちサファイア基板のない面においてｐ型及びｎ型の半導体層へそれぞれ電極を形成する必要がある。このためには、絶縁分離のための溝を形成したり、ｎ型の半導体層を表出させる穴をｐ型の半導体層及び発光層にあけるためのエッチング工程が別途必要となる。
　【０００４】
　また、エッチングにより露出することとなったｎ型の半導体層の上面へ電極を接続した場合には電流がこのｎ型の半導体層と平行に流れる。このため、抵抗が大きくなって不必要な電圧降下や発熱が生じる。
　【０００５】
　【課題を解決するための手段】
　この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その構成は、導電性の基板と、該基板の上に形成され、その成膜時に単結晶でないバッファ層と、該バッファ層の上に成長されるＧａＮ系化合物半導体からなる発光素子構造又は受光素子構造と、を備えてなることを特徴とする。
　【０００６】
　【発明の作用・効果】
　上記構成の本発明によれば、基板が導電性とされているので、基板へｎ電極を接続することができる。したがって、ｎ型の半導体層へｎ電極を接続するためのエッチング工程は不要となる。また、ｎ電極とｐ電極とで発光素子構造を挟めることとなり、電流をこの発光素子構造へ実質的に垂直に通電することが可能となる。したがって、発光素子構造における抵抗が可及的に小さくなり、不必要な電圧降下や発熱の発生を防止できる。
　【０００７】
　【発明の実施の形態】
　図１にこの発明の基本構造を示す。図に示すとおり、この発明の素子１０は基板１の上にバッファ層２及びＧａＮ系半導体層３を順次積層した構成である。そして、基板１と半導体層３とにそれぞれ電極４、５が接続されている。
　【０００８】
　基板１はその下面（バッファ層２、半導体層３を形成しない層）へ電極４を接続できるように、導電性の材料で形成されている。例えば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅから選ばれる材料でこの基板１を形成することができる。
　【０００９】
　これらの材料はその結晶の所定の方向において四角に割れる傾向がある。発光ダイオード等の素子の基板は通常矩形とされる。したがって、ウエハから素子を切り分ける作業が容易になる。ちなみに、従来用いられていたサファイア製の基板は６角形に割れる傾向がある。
　【００１０】
　この基板１の厚さは、特に限定されないが、１００〜６００μｍとすることが好ましい。基板１は、導電性を示していることが必要である。なお、半導体層を成長させるときのバックグラウンドの雰囲気に存在することにより半導体層に含まれることとなった不純物は、この明細書でいう意図的な不純物に該当しない。
　【００１１】
　バッファ層２はＳｉ、ＳｉａＣｂ（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、ＳｉｃＮｄ（ｃ＋ｄ≦１）、ＳｉｅＯｆ（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌｇＯｈ（ｇ＋ｈ≦１）、及びＺｎｊＯｋ（ｊ＋ｋ≦１）から選ばれる材料で形成される。電極４より注入された電流を半導体層３へ通す必要から、このバッファ層２は導電性の材料で形成される。導電性であれば、バッファ層２の厚さは特に限定されないが、５０〜１０００オングストロームとすることが好ましい。バッファ層２が基板と同じ伝導型となるようバッファ層２には意図的な不純物を添加することが好ましい。その導電性が確保できれば不純物を添加しなくてもよい。
　【００１２】
　このバッファ層２は、これが基板１の上に形成された状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）で、非晶質、微結晶質または多結晶質とする。このようにすることにより、バッファ層２中の結晶粒が後に形成されるＧａＮ系半導体層の成長の核となり得、その成長を支援すると考えられる。一方、このバッファ層２を単結晶質に形成すると、当該核が存在しなくなる。
　【００１３】
　半導体層の成長が始まった後においては、その熱履歴によりバッファ層が単結晶質化されてもよい。即ち、半導体層の形成後において、バッファ層は非晶質、微結晶質、多結晶質又は単結晶質である。
　【００１４】
　かかるバッファ層はプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ等のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタ、蒸着等の（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の方法により形成される。
　【００１５】
　バッファ層２がＳｉからなるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｓｉ又はＳｉとＨを含むガス、ＳｉとＦを含むガス若しくはＳｉとＣｌを含むガスである。この様にして形成されたＳｉ製のバッファ層２には、主要構成元素であるＳｉの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが含まれる場合がある。Ｓｉ製のバッファ層２の成膜温度は１００〜９００℃である。
　【００１６】
　バッファ層２がＳｉａＣｂ（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）からなるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｓｉ、高純度Ｃ又はＳｉとＨを含むガス、ＣとＨを含むガス、ＳｉとＦを含むガス、ＣとＦを含むガス、ＳｉとＣｌを含むガス若しくはＣとＣｌを含むガスである。この様にして形成されたＳｉＣ製のバッファ層２には、主要構成元素であるＳｉ、Ｃの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが含まれる場合がある。このＳｉＣ製のバッファ層２の成膜温度は１００〜９００℃である。
　【００１７】
　バッファ層２がＳｉｃＮｄ（ｃ＋ｄ≦１）からなるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｓｉ、Ｎ２ガス又はＳｉとＨを含むガス、ＮとＨを含むガス、ＳｉとＦを含むガス、ＮとＦを含むガス、ＳｉとＣｌを含むガス若しくはＮとＣｌを含むガスである。この様にして形成されたＳｉＮ製のバッファ層２には、主要構成元素であるＳｉ、Ｎの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが含まれる場合がある。このＳｉＮ製のバッファ層２の成膜温度は１００〜９００℃である。
　【００１８】
　バッファ層２がＳｉｅＯｆ（ｅ＋ｆ≦１）からなるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｓｉ、Ｏ２ガス又はＳｉとＨを含むガス、ＳｉとＦを含むガス若しくはＳｉとＣｌを含むガスとＯを含むガスである。この様にして形成されたＳｉＯ製のバッファ層２には、主要構成元素であるＳｉ、Ｏの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが含まれる場合がある。このＳｉＯ製のバッファ層２の成膜温度は１００〜９００℃である。
　【００１９】
　バッファ層２がＡｌｇＯｈ（ｇ＋ｈ≦１）からなるとき、これを形成するための原材料は高純度Ａｌ、Ｏ２ガス又はＡｌとＨを含むガス、ＯとＨを含むガス、ＡｌとＦを含むガス、ＯとＦを含むガス、ＡｌとＣｌを含むガス若しくはＯとＣｌを含むガスである。この様にして形成されたＡｌＯ製のバッファ層２には、主要構成元素であるＡｌ、Ｏの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが含まれる場合がある。このＡｌＯ製のバッファ層２の成膜温度は１００〜９００℃である。
　【００２０】
　バッファ層２がＺｎｊＯｋ（ｊ＋ｋ≦１）からなるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｚｎ、Ｏ２ガス又はＺｎとＨを含むガス、ＯとＨを含むガス、ＺｎとＦを含むガス、ＯとＦを含むガス、ＺｎとＣｌを含むガス若しくはＯとＣｌを含むガスである。この様にして形成されたＺｎＯ製のバッファ層２には、主要構成元素であるＺｎ、Ｏの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが含まれる場合がある。このＺｎＯ製のバッファ層２の成膜温度は１００〜９００℃である。
　【００２１】
　このバッファ層２の上にＡｌｐＩｎｑＧａｒＮ（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１、ｐ＝ｑ＝０、ｑ＝ｒ＝０、ｐ＝０、ｑ＝０、ｒ＝０を含む）からなる第２のバッファ層を形成することができる。導電性があればこの第２のバッファ層の厚さは特に限定されないが、１０〜１０００オングストロームとすることが好ましい。バッファ層２や基板１と同じ伝導型となるようこの第２のバッファ層には意図的な不純物を添加することが好ましい。その導電性が確保できれば不純物を添加しなくてもよい。
　【００２２】
　この第２のバッファ層は、これがバッファ層２の上に形成された状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）で、非晶質、微結晶質または多結晶質とする。このようにすることにより、第２のバッファ層中の結晶粒が後に形成されるＧａＮ系半導体層の成長の核となり得、その成長を支援すると考えられる。一方、この第２のバッファ層を単結晶質に形成すると、当該核が存在しなくなる。
　【００２３】
　半導体層の成長が始まった後においては、その熱履歴により第２のバッファ層が単結晶化されてもよい。即ち、半導体層の形成後において、第２のバッファ層は非晶質、微結晶質、多結晶質又は単結晶質である。
　【００２４】
　かかる第２のバッファ層はプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ、スパッタ、蒸着等の方法により形成される。
　【００２５】
　第２のバッファ層を形成するための原材料は有機金属原料を含むガスである。このＺｎＯ製のバッファ層の成膜温度は１００〜９００℃である。
　【００２６】
　この第２のバッファ層を基板とバッファ層２との間に形成してもよい。
　【００２７】
　発光素子構造はバッファ層２の上にｎクラッド層、発光層及びｐクラッド層を順次積層してなる。
　【００２８】
　ｎクラッド層はＧａＮ系化合物半導体材料、即ちＡｌＸ１ＩｎＹ２Ｇａ１−Ｘ１−Ｙ１Ｎ（Ｘ１＝０、Ｙ１＝０、Ｘ１＝Ｙ１＝０を含む）で形成することができる。
　【００２９】
　ｎクラッド層と発光層との間に、ホールの閉じ込めのための、ｎクラッド層よりバンドギャップの大きいストッパ層を介在させることができる。また、同じく、光の閉じ込めを目的とするガイド層を設けることができる。
　【００３０】
　発光層は後述する実施例のＭＱＷ型の他、ＳＱＷ（単一量子井戸）型、バルク型（ダブルヘテロ構造、シングルヘテロ構造）を用いることができる。これらの層はＡｌＸ２ＩｎＹ２Ｇａ１−Ｘ２−Ｙ２Ｎ（Ｘ２＝０、Ｙ２＝０、Ｘ２＝Ｙ２＝０を含む）で形成され、意図的な不純物は添加されていても、いなくてもよい。
　【００３１】
　ｐクラッド層はＡｌＸ３ＩｎＹ３Ｇａ１−Ｘ３−Ｙ３Ｎ（Ｘ３＝０、Ｙ３＝０、Ｘ３＝Ｙ３＝０を含む）で形成することができる。
　【００３２】
　ｐクラッド層と電極５との間に、これらのコンタクト抵抗を下げるためのコンタクト層を介在させることができる。このコンタクト層には、ｐクラッド層よりも高濃度に不純物が添加される。
　【００３３】
　ｐクラッド層と発光層との間に、電子の閉じ込めのための、ｐクラッド層よりバンドギャップの大きいストッパ層を介在させることができる。また、同じく、光の閉じ込めを目的とするガイド層を設けることができる。
　【００３４】
　発光素子構造の各ＧａＮ系化合物半導体層は周知の有機金属化合物気相成長法（以下、「ＭＯＶＰＥ法」という。）により形成される（例えば、特開平８−９７４７１号公報参照）。この成長法においては、原料ガスとしてアンモニアガスと三族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）やトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、さらには不純物を添加するためにシラン、シクロペンタジエニルマグネシウム等を適当な温度に加熱された基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望の半導体結晶を基板の上に成長させる。このＭＯＶＰＥ法を実行するための気相反応装置も周知である。例えば、特開昭６３ー１８８９３４号公報を参照されたい。
　【００３５】
　各半導体層を形成後、そのままの状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）では高抵抗を示すｐクラッド層をｐ型化する。そのためには、例えば、電子線照射装置を用いて、定法にしたがい（例えば、特開平２ー２５７６７９号公報等参照）、高抵抗のｐクラッド層へ一様に電子線を照射する。
　【００３６】
　このようにして発光素子構造を形成した後、電極４及び５を取り付ける。その後、ウエハから各素子を切り出して図１に示すＧａＮ系素子を得る。
　【００３７】
　受光素子構造の製造方法も同様である。
　【００３８】
　以下、この発明の一の実施例を説明する。この実施例は発光ダイオード２０であり、その構成を図２に示す。
　【００３９】
　各半導体層のスペックは次の通りである。
　　　　　層　　　　　：　　組成：ドーパント　　　　　　　　　　（膜厚）
　　ｐクラッド層２５　：　　ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ　　　　　　　（０．３ｎｍ）
　　発光層　２４　　　：　　超格子構造
　　　　　　量子井戸層：　　Ｉｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ　　（３．５ｎｍ）
　　　　　　バリア層　：　　ＧａＮ　　　　　　　　　　　　（３．５ｎｍ）
　　　　　　量子井戸層とバリア層の繰り返し数：１〜１０ｎ
　　クラッド層２３　　：　　ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ　　　　　　　　　（４μｍ）
　　バッファ層２２　　：　　Ｓｉ　　　　　　　　　　　　　　（５０ｎｍ）
　　基板２１　　　　　：　　単結晶Ｓｉ　　　　　　　　　　（３００μｍ）
　【００４０】
　透光性電極２６は金を含む薄膜であり、ｐクラッド層２５の上面の実質的な全面を覆って積層される。ｐ電極２８も金を含む材料で構成されており、蒸着により透光性電極２６の上に形成される。ｎ電極２７は、蒸着により基板２１へ取り付けられる。
　【００４１】
　この実施例では、基板２１には汎用的なＳｉウエハを用いる。バッファ層２２は、これが成長されたままの状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）でアモルファスであるＳｉである。かかるアモルファスＳｉはシランガスを用いたＣＶＤ法により形成される。成長温度は３００℃である。
　【００４２】
　発光素子構造（ｎクラッド層２３、発光層２４及びｐクラッド層２５）はＭＯＶＰＥ法により定法にしたがい形成される。
　【００４３】
　この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。この発明がレーザダイオードにも適用できることはいうまでもない。
　【００４４】
　以下、次の事項を開示する。
　（１）導電性の基板と、該基板の上に形成され、その成膜時にＧａＮ系化合物半導体層を成長させるためのバッファ層と、該バッファ層の上に成長されるＧａＮ系化合物半導体からなる素子構造と、を備えてなるＧａＮ系素子。
　【００４５】
　（２）Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅから選ばれる材料からなる導電性の基板と、Ｓｉ、ＳｉａＣｂ（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、ＳｉｃＮｄ（ｃ＋ｄ≦１）、ＳｉｅＯｆ（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌｇＯｈ（ｇ＋ｈ≦１）、及びＺｎｊＯｋ（ｊ＋ｋ≦１）から選ばれる材料からなるバッファ層、及びＧａＮ系化合物半導体からなる発光層と、を備えてなるＧａＮ系発光素子。
　【００４６】
　（３）導電性の基板の上にバッファ層を成長させ、該バッファ層の上にＧａＮ系化合物半導体層を成長させて、構造を形成するＧａＮ系素子の製造方法において、前記ＧａＮ系化合物半導体層の成膜時に、前記バッファ層は該半導体層の成長の核を有する、ことを特徴とするＧａＮ系素子の製造方法。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　図１はこの発明の基本構成を説明するための図である。
　【図２】
　図２はこの発明の実施例の発光ダイオードの構成を示す断面図である。
　【符号の説明】
　１、２１　基板
　２、２２　バッファ層
　３　ＧａＮ系半導体層
　４、５、２７、２８　電極
　２３　ｎクラッド層
　２４　発光層
　２５　ｐクラッド層