【事件の表示】
　特願２００４−　２７３０２「アバランシ・フォトダイオード」拒絶査定不服審判事件〔平成１７年　８月１８日出願公開、特開２００５−２２３０２２〕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・本願発明
　本願手続の概要は、次のとおりである。
　特許出願　　　　　　　　　平成１６年　２月　３日
　拒絶理由通知書発送　　　　平成１８年　８月１１日
　意見書・手続補正書提出　　平成１８年１０月１０日
　拒絶査定謄本送達　　　　　平成１８年１２月１２日
　審判請求　　　　　　　　　平成１９年　１月１１日
　手続補正書提出　　　　　　平成１９年　２月１３日
　
　そして、本願の請求項に係る発明（以下、「本願発明」という。）は、平成１９年２月１３日提出の手続補正書により補正された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ものである。
「ｎ型電極層と、なだれ増倍層と、電界制御層と、バンドギャップ傾斜層と、層厚ＷＡの光吸収層と、ｐ型電極層とが順次積層された積層体を備えているアバランシ・フォトダイオードであって、
　前記光吸収層は、前記ｐ型電極層側に設けられた層厚ＷＡＮのｐ型層と、前記バンドギャップ傾斜層側に設けられた層厚ＷＡＤの低濃度層との接合により構成されており、
　前記ｐ型層および前記低濃度層は、ＩｎＧａＡｓＰ混晶半導体から成り、
　前記ｐ型層のドーピング濃度分布は、素子動作状態において、前記低濃度層との接合界面近傍領域を除いてｐ型中性状態を保つように決定され、
　前記低濃度層のドーピング濃度分布は、素子動作状態において、空乏化するように決定され、
　前記ｐ型層の層厚ＷＡＮと前記低濃度層の層厚ＷＡＤとの比は、
　　光吸収により前記光吸収層中に発生するキャリアの走行に伴う素子応答の遅延時間をτtotal、前記ｐ型層に起因する遅延時間をτＮ2、前記低濃度層に起因する遅延時間をτＤ1、前記光吸収層の全域を前記低濃度層とした場合の遅延時間をτＤとした場合に、前記光吸収層の層厚ＷＡ（＝ＷＡＮ＋ＷＡＤ）が一定の条件において、次式を満足し、
　　τＤ＞τｔｏｔａｌ＝（ＷＡＤ×τＤ1＋ＷＡＮ×τＮ２）／ＷＡ　　遅延時間τtotalが極小値をとるように決定され、
　前記低濃度層の空乏化厚は、素子動作時において、０．３μｍよりも厚い（ＷＡＤ＞０．３μｍ）ことを特徴とするアバランシ・フォトダイオード。」
　
２．刊行物
（１）刊行物１
　これに対し、原査定の拒絶理由に引用された本願出願前の平成１６年１月２９日に頒布された特開２００４−３１７０７号公報（以下、「刊行物１」という。）には、アバランシ・フォトダイオードに関して、図とともに次の記載がある。（下線は当審が付与したものである。）
　
「【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アバランシ・フォトダイオードに関し、より詳細には、動作電圧と暗電流量が低く、かつ、素子内の電界制御が容易な、長波長帯の超高速アバランシ・フォトダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アバランシ・フォトダイオード（ＡＰＤ）は、素子自体が増幅機能を有していることから、光計測用や光通信用の高感度の受光素子として広く用いられており、大容量長距離光通信に用いられる１．５５μｍ帯のＡＰＤには、化合物半導体を用いたヘテロ接合型のＳＡＭ（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ）構造が採用されている。」
　
「【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明のＡＰＤの第１の構造例を説明するための図で、図１（ａ）はＡＰＤの断面図、図１（ｂ）はこのＡＰＤに電圧を印加した状態でのバンドダイアグラムである。このＡＰＤは、図示しない半絶縁性基板の上に、半絶縁性のバッファ層１０１を設け、この上に、
電極特性を得るための充分なドーピングがなされたｎ型半導体の電極層１０２と、半絶縁性半導体からなるなだれ増倍層１０３と、電界制御層１０４と、ｐ型半導体からなる電界緩衝層１０５と、バンドギャップ傾斜層１０６と、ｐ型半導体の光吸収層１０７と、ｐ型半導体の拡散バリア層１０８と、電極特性を得るための充分なドーピングがなされたｐ型半導体の電極層１０９とが順次積層され
【００２２】
バンドギャップ傾斜層１０６および電界制御層１０４の各々のドーパント濃度分布は、ＡＰＤ動作状態における光吸収層１０７の、バンドギャップ傾斜層１０６との界面近傍以外の領域が電気的中性となるように決定されている。このため、このＡＰＤに電極層１０２および１０９から逆バイアスを印加すると各層内のエネルギーバンドは図１（ｂ）に示すような状態となり、非動作時においてｐ型を示す光吸収層１０７内のエネルギーバンドはバンドギャップ傾斜層１０６との界面近傍を除いて勾配をもたないフラットな状態となり、動作時における光吸収層１０７は、そのバンドギャップ傾斜層１０６との界面近傍以外の領域で電気的に中性となる。
【００２３】
この状態のＡＰＤに光吸収層１０７のバンドギャップ以上のエネルギをもつ信号光が入射すると、その光は主に電気的に中性化した光吸収層１０７で吸収されて電子とホールの対が生成される。生成したホールはｐ型半導体の拡散バリア層１０８を介してｐ型半導体の電極層１０９へと伝導電流として流れる一方、
生成した電子は、ｐ型半導体の拡散バリア層１０８によって形成されたポテンシャル障壁によってｐ型半導体の電極層１０９への逆拡散が阻止され、
「【００２４】
光吸収層１０７で発生したホールは多数キャリアであるから、発生するホール電流は光吸収層１０７が電気的中性となるように振る舞うのみであり、光吸収層１０７内で発生するホールがＡＰＤの応答速度に関与することはない。すなわち、このような構造のＡＰＤの
応答速度は
電子の拡散でほぼ決まる
τＤＮ＝ＷＡＮ２／３Ｄｅ　　　　　　　　　　　　（４）
で与えられ、また、３ｄＢ帯域ｆ３ｄＢは、
ｆ３ｄＢ＝１／（２πτＤＮ）　　　　　　　　　　（５）
と近似される。
【００２５】
光吸収層１０７にドーピングレベルが１×１０１７ｃｍ−３のｐ型ＩｎＧａＡｓを用いた場合には、ＩｎＧａＡｓ内の電子の移動度を８０００ｃｍ２／Ｖｓ、拡散係数を２００ｃｍ２／ｓとして、３ｄＢ帯域ｆ３ｄＢは、
ｆ３ｄＢ＝〔１／ＷＡＮ２（μｍ２）〕×９．６ＧＨｚ　　　（６）
となり、
１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号を受信するＡＰＤの３ｄＢ帯域ｆ
３ｄＢ
の目安である１５ＧＨｚを得る
ｐ型半導体の光吸収層１０７の厚みを０．８μｍ程度
【００２６】
なお、ＡＰＤの量子効率の観点からは、光吸収層１０７内のドーパント濃度は、バンドギャップ傾斜層１０６からｐ型半導体の拡散バリア層１０８の方向にドーピング濃度が増大する傾斜分布を有するように決定されて、上記の電子の拡散に加えドリフト効果が働くように設計されることが好ましい。光吸収層１０７内のバンドギャップが、バンドギャップ傾斜層１０６からｐ型半導体の拡散バリア層１０８の方向に増大するように半導体の組成も傾斜させることがより好ましい。
【００２７】
材料構成に関しては、
ｐ型半導体の光吸収層１０７がＩｎＧａＡｓＰ混晶
【００２８】
図１（ｂ）に示した本発明のＡＰＤの動作時のバンドダイアグラムと、図４（ｂ）に示した従来のＡＰＤの動作時のバンドダイアグラムとを比較すると、これらの光吸収層１０７、４０６内のバンド状態が大きく異なる。すなわち、従来のＡＰＤの光吸収層４０６は印加された逆バイアスにより空乏化してそのバンドがｐ型４０７電極層からバンドギャップ傾斜層４０５へと傾斜しており、１０Ｇｂｉｔ／ｓ用のＡＰＤではこの光吸収層４０６には約８Ｖの電圧が印加されているのに対して、本発明のＡＰＤの光吸収層１０７は動作時において電気的中性となるように設計されているためにそのバンドはバンドギャップ傾斜層１０６との界面近傍領域を除くほぼ全域に渡り平坦に近く，光吸収層１０７には電圧が印加されない状態で動作することとなる。このため、本発明のＡＰＤでは、これらの光吸収層１０７へ印加される電圧の差分である８Ｖ程度の低電圧動作が可能となる。」
　
　上記記載の特に段落【００２１】及び【００２７】をみれば、刊行物１には、
「ｎ型半導体の電極層１０２と、なだれ増倍層１０３と、電界制御層１０４と、電界緩衝層１０５と、バンドギャップ傾斜層１０６と、ＩｎＧａＡｓＰ混晶のｐ型半導体の光吸収層１０７と、ｐ型半導体の拡散バリア層１０８と、ｐ型半導体の電極層１０９とが順次積層された積層体を備えたアバランシ・フォトダイオード。」の発明（以下「刊行物１発明」という。）が記載されているものと認められる。
　
　
（２）刊行物２
　同じく、原査定の拒絶理由に引用されたElectronics Letters 39[24](2003)p.1749-1750（以下、「刊行物２」という。）には、図とともに次の記載がある。（下線は当審が付与したものである。）
　
ア．「A new photodiode design 
that combines depleted and neutral absorption layers to minimise carrier travelling delay time for a given total absorption layer thickness
 thick (0.8 μm) 
high bandwidth of 50 GHz
　
イ．「Introduction: When the bandwidth of a pin photodiode ( pin-PD) is increased, efficiency decreases because of the lower absorption volume. This is especially serious for high bit rate operation at 40 Gbit/s or more, because the efficiency directly determines the input sensitivity. To increase the efficiency, pin-PDs have been constructed using a depleted InGaAs absorption layer in combination with a neutral p-type InGaAs absorption layer, and no significant lowering of the bandwidth has been observed [1, 2]. However,the influence of structural parameters on frequency response have not been explained sufficiently. In this Letter, the carrier travelling time in such a structure is discussed in terms of a charge-control model, and it is shown that 
the bandwidth can be maximised by properly choosing the thickness ratio between the two kinds of absorption layers while maintaining a constant total absorption layer thickness
a thick (0.8 μm) absorption layer 
 40 Gbit/s 
 at low operation voltage
　
ウ．「Photodiode design: Fig. 1 illustrates an InP/InGaAs pin-PD with 
a neutral p-type InGaAs absorption layer (thickness, W
N
) 
depleted InGaAs absorption layer (thickness, W
D
)
the carrier travelling delay time for neutral layer illumination only is τ
N
for depletion layer illumination only is τ
D
　
エ．「
τ
eff
（W
N
τ
N
＋W
D
τ
D
 ）/ W
　This equation clearly reveals that
τ
eff
 is minimum for constant total W(＝W
N
+W
D
) at a certain set of W
N 
and W
D
, resulting in the maximum bandwidth
such an optimum structure provides the highest efficiency for a required bandwidth
　
オ．「When the averaged　photocurrent (Iph) was 5 mA at a bias voltage (Vbias)of -2 V, the 
3 dB down bandwidth ( f
3dB
) reached 50 GHz, which is sufficient for operation at 40 Gbit/s
a much smaller minimum V
bias
 during regular operation than a conventional pin-PD with the same absorption layer thickness.
　
カ．「Conclusion: We have proposed a new design principle for a photodiode structure that has a depleted InGaAs absorption layer combined with a neutral p-type InGaAs absorption layer.
 When the total thickness of the absorption layer is constant, the thickness ratio between those two layers has an optimum value to minimise the carrier delay time and yield the highest bandwidth
　
　上記記載、特にFig.1及び上記ウ．の記載を参照すれば、刊行物２には、層厚WNのneutral p-type InGaAs absorption layer と層厚WDの depleted InGaAs absorption layerの接合により構成された光吸収層が記載されているものと認められる。
　そして、neutral p-type InGaAs absorption layer は、neutral p-type layer であるから、ｐ型中性状態を保つようにドーピング濃度分布が決定されているものと認められ、また、depleted InGaAs absorption layerは、depletion layerであるから、そのドーピング濃度分布は、素子動作状態において空乏化するように決定されているものと認められる。
　また、上記記載の特にウ、エ及びカを参照すれば、刊行物２発明の光吸収層の遅延時間τeff は、neutral p-type InGaAs absorption layerに起因する遅延時間をτN、depleted InGaAs absorption layerに起因する遅延時間をτD、光吸収層の層厚を W(＝WN+WD)として、
τeff ＝（WNτN＋WDτD ）/ W
の式を満足し、光吸収層の層厚W(＝WN+WD)が一定のもとでは、τeff は、特定のWN とWDの組み合わせにおいて最小値をとり、２つの層の層厚の比は、遅延時間を最小値とする最適値を持つものと認められる。そして、この時のτeff は、当然に、光吸収層の全域を前記depleted InGaAs absorption layerとした場合の遅延時間よりも小さいものと認められる。
　そして、上記ア、イ、オ等の記載を参照すれば、上記光吸収層の層厚を0.8 μmとしたものは、f3dBが50 GHzとなり、40 Gbit/s 動作に十分な応答速度を有するものであり、また、その動作電圧も従来のものより低いものであると認められる。　
　
３．対比
　本願発明と刊行物１発明を対比するに、刊行物１発明の「ｎ型半導体の電極層１０２」、「なだれ増倍層１０３」、「電界制御層１０４」、「バンドギャップ傾斜層１０６」及び「ｐ型半導体の電極層１０９」が本願発明の「ｎ型電極層」、「なだれ増倍層」、「電界制御層」、「バンドギャップ傾斜層」及び「ｐ型電極層」にそれぞれ相当しているものと認められ、また、刊行物１発明の「ｐ型半導体の光吸収層１０７」も本願発明の「層厚ＷＡの光吸収層」もともに「ＩｎＧａＡｓＰ混晶半導体の光吸収層」であるから、両者はともに
「ｎ型電極層と、なだれ増倍層と、電界制御層と、バンドギャップ傾斜層と、ＩｎＧａＡｓＰ混晶半導体の光吸収層と、ｐ型電極層とをこの順に含んで積層された積層体を備えているアバランシ・フォトダイオード。」の発明である点で一致する。
　一方、次の点で相違する。
ａ．本願発明は、電界制御層の次にバンドギャップ傾斜層が積層されているのに対し、刊行物１発明は、電界制御層とバンドギャップ傾斜層の間に電界緩衝層を備えている点。
ｂ．本願発明は、光吸収層の次にｐ型電極層が積層されているのに対し、刊行物１発明は、光吸収層とｐ型電極層の間にｐ型半導体の拡散バリア層を備えている点。
ｃ．前記「光吸収層」について、本願発明は、
「前記光吸収層は、前記ｐ型電極層側に設けられた層厚ＷＡＮのｐ型層と、前記バンドギャップ傾斜層側に設けられた層厚ＷＡＤの低濃度層との接合により構成されており、
　前記ｐ型層および前記低濃度層は、ＩｎＧａＡｓＰ混晶半導体から成り、
　前記ｐ型層のドーピング濃度分布は、素子動作状態において、前記低濃度層との接合界面近傍領域を除いてｐ型中性状態を保つように決定され、
　前記低濃度層のドーピング濃度分布は、素子動作状態において、空乏化するように決定され、
　前記ｐ型層の層厚ＷＡＮと前記低濃度層の層厚ＷＡＤとの比は、
　　光吸収により前記光吸収層中に発生するキャリアの走行に伴う素子応答の遅延時間をτtotal、前記ｐ型層に起因する遅延時間をτＮ2、前記低濃度層に起因する遅延時間をτＤ1、前記光吸収層の全域を前記低濃度層とした場合の遅延時間をτＤとした場合に、前記光吸収層の層厚ＷＡ（＝ＷＡＮ＋ＷＡＤ）が一定の条件において、次式を満足し、
　　τＤ＞τｔｏｔａｌ＝（ＷＡＤ×τＤ1＋ＷＡＮ×τＮ２）／ＷＡ　　遅延時間τtotalが極小値をとるように決定され、
　前記低濃度層の空乏化厚は、素子動作時において、０．３μｍよりも厚い（ＷＡＤ＞０．３μｍ）」とされているのに対し、刊行物１発明の光吸収層は、このようなものでない点。
　
４．相違点についての検討
（１）相違点ａについて検討するに、刊行物１発明の「電界緩衝層」は、電界制御層とバンドギャップ傾斜層の間の電界を「緩衝」するためのものであるから、これを設けるか省略するかは、当業者が必要に応じて適宜なし得る設計事項に過ぎないものと認められ、本願発明のごとく省略する設計を採用し、相違点ａに係る本願発明の発明特定事項とすることは、当業者が容易に成し得たものと認められる。
　
（２）相違点ｂについて検討するに、拡散バリア層は、刊行物１の段落【００２３】に記載されるように、生成した電子に対するポテンシャル障壁を形成するためのものであり、ｐ型電極層でこのポテンシャル障壁を形成すれば必要がないことが明らかであるから、拡散バリア層がない層構成として設計し、上記相違点ｂに係る本願発明の発明特定事項とすることは、当業者が容易に成し得たものと認められる。
　
（３）相違点ｃについて検討するに、刊行物１発明は、その段落【０００２】に記載されているように光通信用の受光素子として用いられるものであるから、その応答速度は高速であることが望まれるところ、段落【００２５】に記載されるように、光吸収層１０７の厚みが０．８μｍで、１０Ｇｂｉｔ／ｓの応答速度を得ることができるというものである。
　一方、刊行物２には、低電圧動作が可能でありながら、厚みが０．８μｍで４０Ｇｂｉｔ／ｓの応答速度が得られる光吸収層について記載されており、当該光吸収層の効果はアバランシ・フォトダイオードにおいても期待できるから、刊行物１発明の光吸収層として、刊行物２に記載される光吸収層の構造（以下、「刊行物２発明」という。）を採用しようとすることは、当業者が当然に行うことであると認められる。
　ここで、刊行物２発明について検討すると、刊行物２発明の「neutral p-type InGaAs absorption layer 」、「depleted InGaAs absorption layer」、「層厚WN」、「層厚WD」、「層厚W」、「τeff 」、「τN」及び「τD 」が本願発明の光吸収層の「ｐ型層」、「低濃度層」、「ｐ型層の層厚ＷＡＮ」、「低濃度層の層厚ＷＡＤ」、「光吸収層の層厚ＷＡ」、「光吸収層中に発生するキャリアの走行に伴う素子応答の遅延時間τtotal」、「ｐ型層に起因する遅延時間τＮ2」及び「低濃度層に起因する遅延時間τＤ1」にそれぞれ相当し、また、刊行物２には、光吸収層の層厚を一定とした時に、遅延時間を最小値とするべく、neutral layer の厚さとdepleted layerの厚さの比を最適値とすることについても記載されているものと認められるから、刊行物２発明は、本願発明の光吸収層が有する、
「前記光吸収層は、前記ｐ型電極層側に設けられた層厚ＷＡＮのｐ型層と、前記バンドギャップ傾斜層側に設けられた層厚ＷＡＤの低濃度層との接合により構成されており、
　前記ｐ型層のドーピング濃度分布は、素子動作状態において、前記低濃度層との接合界面近傍領域を除いてｐ型中性状態を保つように決定され、
　前記低濃度層のドーピング濃度分布は、素子動作状態において、空乏化するように決定され、
　前記ｐ型層の層厚ＷＡＮと前記低濃度層の層厚ＷＡＤとの比は、
　　光吸収により前記光吸収層中に発生するキャリアの走行に伴う素子応答の遅延時間をτtotal、前記ｐ型層に起因する遅延時間をτＮ2、前記低濃度層に起因する遅延時間をτＤ1、前記光吸収層の全域を前記低濃度層とした場合の遅延時間をτＤとした場合に、前記光吸収層の層厚ＷＡ（＝ＷＡＮ＋ＷＡＤ）が一定の条件において、次式を満足し、
　　τＤ＞τｔｏｔａｌ＝（ＷＡＤ×τＤ1＋ＷＡＮ×τＮ２）／ＷＡ　　遅延時間τtotalが極小値をとるように決定され、」との要件を具備しているものと認められる。
　さらに、刊行物２には、光吸収層の厚さを０．８μｍとすることが記載され、この時のdepleted layerの厚さは、本願図面の図３に示されるものと同じ０．４９μｍとなるものと考えられるから、刊行物２発明は、本願発明の「前記低濃度層の空乏化厚は、素子動作時において、０．３μｍよりも厚い（ＷＡＤ＞０．３μｍ）」との要件も満たすものであると認められる。
　ここで、刊行物２発明の光吸収層の材料はＩｎＧａＡｓであるが、光吸収層の材料としてＩｎＧａＡｓＰ混晶は、刊行物１発明でも採用されているところであり、また、これらの相違にしても、本願明細書中に「なお、ｐ型光吸収層１６および低濃度光吸収層１５は、ＩｎＧａＡｓに限らずＩｎＧａＡｓＰ混晶半導体としてもよい。」（段落【００３５】）と記載される程度のものであることを考えれば、刊行物２の光吸収層の構造を刊行物１発明のＩｎＧａＡｓＰ混晶でなる光吸収層に適用して、上記相違点ｃに係る本願発明の発明特定事項とすることは、当業者が容易に成し得たものと認められる。
　
（４）以上のとおり、上記各相違点に係る本願発明の発明特定事項は、いずれも、上記刊行物１及び２に記載された発明に基いて当業者が容易に想到し得たものであり、また、本願発明の効果についても、上記刊行物１及び２に記載された事項に基いて当業者が予測可能なものであって、格別のものとはいえない。　
　
５．むすび
　したがって、本願発明は、刊行物１及び２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。
　よって、結論のとおり審決する。