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審決分類 審判 査定不服 2項進歩性 特許、登録しない。 H01L
審判 査定不服 5項独立特許用件 特許、登録しない。 H01L
管理番号 1283933
審判番号 不服2012-21890  
総通号数 171 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許審決公報 
発行日 2014-03-28 
種別 拒絶査定不服の審決 
審判請求日 2012-11-05 
確定日 2014-01-22 
事件の表示 特願2007- 36624「縦型発光素子及びその製造方法」拒絶査定不服審判事件〔平成19年 8月30日出願公開、特開2007-221146〕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 第1 手続の経緯
本願は、平成19年2月16日(パリ条約による優先権主張2006年2月16日、韓国)の特許出願であって、平成23年12月26日付けで拒絶の理由が通知され、平成24年4月5日に手続補正がされたが、同年6月26日付けで拒絶査定がされ、これに対して同年11月5日に拒絶査定不服審判が請求がされるとともに、これと同時に手続補正がされたものである。

第2 平成24年11月5日の手続補正についての補正却下の決定
[補正却下の決定の結論]
平成24年11月5日の手続補正(以下「本件補正」という。)を却下する。

[理由]
1 本件補正による請求項1についての補正について
本件補正による請求項1についての補正は次のとおりのものである。
本件補正前の、
「金属又は半導体からなる支持層と、
前記支持層上に配置された第1電極と、
前記第1電極上の第1面と該第1面の反対側の第2面とを有し、前記第1面側から前記第2面側に向かって順次積層された第1型半導体層、活性層、及び第2型半導体層を含んで構成された半導体構造物と、
前記半導体構造物の前記第2面上に形成され、前記半導体構造物の少なくとも1つの元素と反応性を有する金属層と、
前記金属層上に配置された透明伝導性酸化物層と、
前記透明伝導性酸化物層上に設けられた第2電極と、
を含んで構成したことを特徴とする縦型発光素子。」(平成24年4月5日の手続補正書参照。)
を、
「金属又は半導体からなる支持層と、
前記支持層上に配置された第1電極と、
前記第1電極側の第1面と該第1面の反対側の第2面とを有し、前記第1面側に設けられたIn_(ｘ)Ga_(1-ｘ)N/GaN超格子層の電流拡散層を介して前記第1電極に電気的に接続され、前記第1面側から前記第2面側に向かって順次積層された第1型半導体層、活性層、及び第2型半導体層を含んで構成された半導体構造物と、
前記半導体構造物の前記第2面上に形成され、前記半導体構造物の少なくとも1つの元素と反応性を有する金属層と、
前記金属層上に配置された透明伝導性酸化物層と、
前記透明伝導性酸化物層上に設けられた第2電極と、
を含んで構成したことを特徴とする縦型発光素子。」
と補正する。

該補正は、発明を特定するために必要な事項である「半導体構造物」について、その第1面側にIn_(ｘ)Ga_(1-ｘ)N/GaN超格子層の電流拡散層が設けられ、該電流拡散層を介して第1電極に電気的に接続される点を限定するものであるから、平成18年法律第55号改正附則第3条第1項によりなお従前の例によるとされる同法による改正前の特許法第17条の2第4項第2号に掲げる特許請求の範囲の減縮を目的とするものに該当する。

2 独立特許要件について
そこで、本件補正後の請求項1に係る発明が、特許出願の際独立して特許を受けることができるものであるかどうか( 平成18年法律第55号改正附則第3条第1項によりなお従前の例によるとされる同法による改正前の特許法第17条の2第5項において準用する同法第126条第5項の規定する要件を満たすか否か)について検討する。
(1) 本願補正発明の認定
本件補正後の請求項1に係る発明(以下「本願補正発明」という。) は、本件補正後の請求項1に記載された事項によって特定されるとおりのものと認める。

(2) 刊行物の記載事項
原査定の拒絶の理由に引用された、本願の優先権主張の日(以下「優先日」という。)前に頒布された刊行物である国際公開第2005/104780号(以下「引用例」という。)には、次の記載がある。
「[0036] Figures 5-18 illustrate steps to fabricate vertical structure GaN-based LEDs, according to embodiments of the invention, using a deposition processes to form a metal substrate for mechanical support and electrical conductivity, and a laser lift-off process to remove the original substrate. The fabrication method described in this invention is not limited to LEDs but can extend to any device structures and particularly those containing GaN-based epitaxial thin films grown on an insulating substrate, such as laser diodes (LD), Hetero-junction Bipolar Transistor (HBT), High Electron Mobility Transistor (HEMT).
[0037] Figure 5 depicts an epitaxial structure a vertical device 500 formed on a substrate 502, for example, a sapphire substrate. A GaN or A1N buffer layer 504 is grown on top of the substrate. In one aspect of the invention, an AlGaN buffer layer 506 is formed over buffer layer 504 to act as a thermal barrier. The combination buffer layer is depicted as reference number 505 and may include one or both layers 504 and 506 as described below.
[0038] Next, a GaN-based LED structure 515 represented by numbers 508-514 is grown on the sapphire substrate 502 with an appropriate epitaxial growth apparatus, such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), vapor phase epitaxy (VPE), or other technique. A n-GaN layer 508 is formed, and then a multi-quantum well (MQW) layer 510 is formed over the n-GaN layer 508. An optional p- AlGaN layer 512 is depicted, and a P-GaN layer is depicted.
[0039] Contrary to conventional techniques where a single layer of GaN or A1N is a common buffer layer, the invention preferably employs both AlGaN buffer layer 506 in addition to the GaN or A1N buffer layer 504, but does not require both layers. The AlGaN 506 layer is useful in terms of a thermal barrier. Experiments have shown that the temperature at the interface between GaN LED layer 515 and adhesive bonding layer may increase up to 250 ℃ during the laser lift-off process. Therefore, a polymer-base adhesive layer may become deteriorated and may react with the GaN LED layer during laser lift-off due to heat build up, which makes it difficult to remove the thermally deteriorated adhesives during the de-bonding process. In the invention, employing AlGaN helps to reduce the bonding adhesive deterioration, hence to improve device fabrication yield. In addition, the total epitaxial layer thickness is set to certain thickness to minimize temperature increase at the GaN/adhesive interface. Beneficially, the epitaxial layer thickness is chosen to be more than 5 μm in order to maintain interfacial temperature less than 200℃. To achieve this, the n-GaN layer is grown more than 4μm thick on top of GaN or A1N buffer layers.
[0040] Figure 6 depicts a p-contact metal 516 and ITO transparent contact/DBR layer 518 deposition on top of the GaN LED layer 515 to form p-type contact, deposited using thin film deposition methods, such as, electron beam evaporation or sputtering. Exemplary p-contact metals may include Ni/Au, Pd/Ni/Au, Ni/Pd/Au or Pd/Ir/Au. The thin film metal layer thicknesses can be, for example, 10 nm Ni and 20 nm for Ni/Au, 10 nm Pd and 20 nm Ni, 30 nm Au for Pd/Ni/Au, and 20 nm Ni, 10 nm Pd and 20 nm Ir, 30 nm Au for Pd/Ir/Au, and 20 nm Ni and 20 nm Pd, 100 nm Au for Ni//Pd/Au, respectively. Generally, p-contact metals are annealed in a furnace between 300 ℃ to 500℃ for 2 min in an oxygen ambient for Ni containing contacts, while non-nickel containing metal contacts are annealed in the nitrogen ambient.
[0041] The thin film Indium Tin Oxide (ITO) layer 518 is deposited using electron beam evaporation or sputtering to form a Distributed Bragg Reflector (DBR). Obtaining a good optical reflectivity is important to increase the light extraction in the vertical structure device. In general, oxide-base DBRs are used for the devices demanding photon recovery, such as surface emitting lasers. However, these oxide-base DBR materials are insulator. Therefore, it is useful to employ conductive DBR material for this particular vertical device having conductive metal substrate. ITO is considered the best choice of material for the reflective DBR material in the vertical device with metal substrate, but other choices are anticipated. The reflectivity of ITO is more than 90%, while the best reflectivity of metal thin film is about 50-60 %. In one aspect, the ITO thin film thickness is selected to be in the range of 75-150 nm to obtain the optimal reflectivity. The transmittances at 460 nm are over 85 % at an annealing temperature in between 300℃ to 500℃.
[0042] Figure 7 depicts an adhesion layer 520 deposition to enhance adhesion between the ITO layer 518 and gold intermediate layer 522, according to an embodiment of the invention. To fabricate a vertical structure device having a thin, hard GaN epitaxial layer (less than 5 μm) with thick and soft metal film support (-50μm), it is useful to form an intermediate layer between those two layers to reduce compressive stress build up at the interface between the GaN epitaxial layer and metal layers. Another reason to provide the intermediate layer is that the metallic intermediate layer makes better electroplating characteristics than depositing thick electroplated layers directly on the non-metallic ITO surface. Approximately 1μm thick gold (Au) thin film was deposited consecutively on the ITO surface using electron beam evaporator without removing wafers from the vacuum chamber. In situ consecutive layer deposition is useful to prevent the oxidation or contaminations, which is important to make a good thin film adhesion between the ITO and Au layers. In order to improve the adhesion between ITO and Au further, 30-50 nm-thick Cr or Ti adhesion layer is deposited in between ITO and Au layers.
[0043] In Figure 8 and 9, thick metal support layers 524, 526 are deposited by electroplating or electro-less plating. Electroplating or electro-less plating is used because it is typically fast and inexpensive for forming more than 30μm-thick metal layers, as compared to the other deposition methods. This is particularly useful for mass production of vertical devices in terms of cost effectiveness. Key functions of the metal support layer are that the support layer not only provides a good rigid mechanical support for the thin GaN epitaxial layer 515, but also provides good electrical conductivity and heat dissipation. In order to meet these requirements, graded Cu alloy layers are preferably deposited on an Au/Cr or Au/Ti adhesion layer.
[0044] A first Cu strike layer is deposited prior to the Cu alloy layer 524 in order to make a good adhesion between the thin vacuum evaporated Au layer 522 and the Cu alloy layer 524. In one aspect, initially, sulfate-base soft copper layer is plated in order to gradually soften stress build up due to thick metal layer. The initial soft Cu alloy layer thickness is set up to be about 10 μm. The plating rate is set up to 3-5 μm/hour to form a dense and uniform Cu plating layer. Another reason to choose a slow plating rate is to prevent wafer bowing after de-bonding the wafer from the support wafer carrier, described below. Due to the compressive stress build up at the interface between the GaN epitaxial layer 515 and the copper layer 524-526, the wafer may tend to bow after de-bonding. In addition to the slow rate plating, organic-based additives can be added in the electroplating solution and a sulphonate-base plating solution is used. Furthermore, the electroplating is performed at low temperature (5 ℃) to minimize stress build up.
[0045] Next to the soft Cu layer 524, a hard Cu layer 526 is plated using cyanide or acid- base bath in order to provide structural stiffness. The plating rate of hard Cu plating is about 15 μm/hour. For the Cu alloy plating, the metal alloy plating solutions containing tin (Sn) and iron (Fe) were mixed with the Cu sulfate solution to improve the mechanical strength and the electrical conductivity of the Cu support layer. The total thickness of the Cu alloy support layer 522 was about 50-60 μm. At the end of the Cu alloy plating, 0.3μm-thick Au layer was electroplated to protect Cu alloy layers from oxidation. This Au protective layer is useful to make a good adhesion between individual die and metal-base epoxy during die bonding and wire bonding process for the packaging of the vertical devices.
[0046] After the thick Cu metal support layer 526 was formed by electroplating, the sapphire surface is mechanically polished to make the sapphire surface uniform roughness. The sapphire surface smoothness is important for to control the laser beam energy density distribution and the final surface morphology of the laser lifted GaN surface. The laser beam energy density is strongly dependent on the surface roughness of the sapphire surface. Low laser beam energy is required if the rough sapphire surface is used for LLO process. However, if the surface is rough, the laser lifted GaN surface appears rough since the sapphire surface morphology replicates to the GaN surface after laser lift-off. On the other hand, if the polished surface is used, higher laser beam energy is required. The surface morphology of laser lifted GaN surface is very similar to that of polished sapphire surface. However, higher laser beam usually results in crack generation due to excessive laser beam energy. To obtain the optimal laser lift-off result and the GaN surface morphology, the surface roughness of the sapphire surface is chosen approximately 10-20 angstrom in RMS value.
[0047] As shown in Figure 10, Sapphire/GaN/Cu/Au wafers are bonded to a perforated wafer carrier 532 using a conductive thermo-plastic epoxy 530. The perforated wafer carrier is made out of stainless steel with holes. The reason to use the metal wafer carrier is to provide the electrical and heat conduction during the inductively coupled plasma (ICP) etching, wafer probing and die isolation. By using a metal wafer carrier, there is less need to remove wafer from the carrier for post fabrication processing. In addition, the perforated wafer carrier provides bubble-free wafer bonding since air bubbles can escape easily through the holes during the bonding process. It also provides easy de-bonding between the Sapphire/GaN/Cu/Au wafer and the wafer carrier since a solvent can penetrate through the holes during de-bonding process. By using the perforated wafer carrier, the entire process is easy, reliable and simple which leads to high fabrication yield for the fabrication of the vertical devices. The exemplary thickness of wafer carrier is 1/16 inches and the diameter is 2.5 inches. The exemplary total number of holes is 21 and the through hole diameter is 20/1000 inches. The exemplary wafer carrier surface is electro-polished to make mirror like flat surface for the uniform bonding with the adhesive.
[0048] Silver-based conductive adhesives are used to bond the Sapphire/GaN/Cu/Au and the perforated wafer carrier. The conductive adhesive is used to provide the good electrical and thermal conduction for the wafer probing and die isolation etching process. The thermo-plastic epoxy has good adhesion strength and good heat resistance. Another advantage of the thermoplastic epoxy is that it can be dissolved in the solvent, such as acetone, very easily, which is useful for the de-bonding process.
[0049] In the invention, a sheet-type thermo-plastic epoxy is employed because the film thickness of the sheet type epoxy is more uniform than that of liquid-base adhesives. The liquid- base adhesives often result in uneven thickness uniformity and bubble formation in the previous bonding process experiences since the spin coating of the liquid-base adhesives generally leads to thicker film formation in the wafer fringe side than that of center area of the wafer. This is a common phenomena for the liquid-base adhesives to obtain thick adhesive layers by multiple spinning. For the bonding of thermo-plastic epoxy, 127μm-thick sheet-type thermo-plastic epoxy is sandwiched in between thick metal support and perforated wafer carrier. The pressure is set to about 10-15 psi and the temperature is maintained below 200 ℃ in the hot iso-static press. At these conditions, the bonding time is less than 1 minute. This short bonding time has a definite advantage over to that of liquid-base adhesives, which may require more than 6 hour curing time for the complete curing of the adhesive. The short bonding process time also greatly enhance the productivity of the vertical device fabrication.
[0050] Referring to Figure 11 ,a 248 nm KrF ultra violet (UN) excimer laser (pulse duration of 38 ns) is used for laser lift-off. The reason for choosing this wavelength is that the laser should beneficially transmit through the sapphire but be absorbed in the GaN epitaxial layer in order to decompose the GaN into metallic Ga and gaseous nitrogen (N_(2)) at the GaN/sapphire interface. The laser beam size is chosen as a 7 mm x 7 mm square beam and has beam power density between 600-1,200 mJ/cm^(2). It is also suggested that the laser beam energy density is dependent on the surface roughness of the sapphire substrate surface. In order to obtain smooth GaN surface after laser lift-off, the beam energy higher than 800 mJ/cm^(2) was used for the mechanically polished sapphire substrate 10-20 angstrom in RMS value.
[0051] Surface roughness of the sapphire substrate is an important process parameter for obtaining a smooth GaN surface after laser lift-off. If un-polished sapphire surface is used during laser lift-off, the GaN surface is rough, which results in poor light output of the LED device due to poor reflectivity of the rough surface after forming a final device. However, if a polished surface is used, a smooth GaN surface can be obtained, hence higher light output can be obtained. However, since the laser beam is localized on the polished sapphire surface, the area irradiated with the higher laser beam power may result in cracking on the GaN surface compared to the area with less laser beam energy. Therefore, it is important to choose an optimal surface roughness of sapphire wafer in order to obtain a high yield laser lift-off process and a high device performance at the same time. According to conventional techniques, sand blasting is commonly used to obtain uniform laser beam distribution on the polished sapphire surface, however, sand blasting is unreliable and unrepeatable to obtain the identical surface roughness consistently. In the invention, a diffusing media 552 constructed from materials transparent to the 248 nm UV laser placed in between laser beam and sapphire substrate to obtai niform laser beam energy distribution on the sapphire surface, hence to enhance the laser lift-off process yield. The rms (root mean square) surface roughness of the diffusing media is set up less than 30μm and sapphire was used for the diffuser.
[0052] Referring to Figure 12, after laser lift-off, excess Ga drops 503 result from GaN decomposition during laser lift-off, and is cleaned with an HCl solution (HCl:H_(2)O=1:1, at room temperature) or boiled using HCl vapor for 30 seconds. Since the Ga melts at room temperature, Ga is formed in a liquid state during the laser lift-off; hence it can be easily cleaned with chlorine-base acidic solutions.
[0053] Referring to Figure 13, in order to expose n-type GaN epitaxial layer, the buffer layer 505 (e.g. GaN or A1N and AlGaN buffer layers) are removed by dry etching; beneficially using inductively coupled reactive ion etching (ICP RIE). To make an atomically flat surface, ICP polishing is also performed on the n-GaN surface. The flat surface is important in producing high reflectivity from a reflective structure that is deposited subsequently since the light out-put can be increase with higher reflective surface.
[0054] Referring to Figure 14, in order to improve the current spreading of the vertical device, an n-type ITO transparent contact 534 is formed on the n-GaN LED surface 515. ITO composition is 10wt%SnO_(2) /90wt%In_(2)O_(3), and a layer of about 75-200 nm-thick ITO film is deposited using an electron beam evaporator or sputtering system at room temperature. Annealing is carried out after the ITO film deposition in a tube furnace with N_(2) ambient for 5 minutes. The annealing temperatures are varied in between 300℃ to 500℃. The minimum resistivity of the ITO film is about low10^(-4)Ωcm at 350℃ of annealing temperature in N_(2) ambient. The transmittances at 460 nm are over 85% at the annealing temperature of above 350℃.
[0055] Referring to Figure 15, after the ITO transparent contact formation, an n-contact 540 is formed on the n-ITO surface, comprising of Ti and Al. Since multiple contacts are formed, they are referenced as 540a,540b,540c and so forth. The thickness of the n-contact metal is 5 nm for Ti, and 200 nm for Al, respectively. In order to make a good adhesion between the n-contact metal layer and a pad metal 542, 20 nm of Cr is deposited on top of the Al as an adhesion layer. For the pad metal deposition, 500 nm gold is deposited on top of the Cr consecutively in an electron beam evaporation chamber without breaking vacuum. In order to form an ohmic contact, the n-contact metal is annealed in the furnace at 250□ for 10 minute in an N_(2) ambient atmosphere.
[0056] Referring to Figure 16,after cleaning the GaN surface, individual devices are isolated by a MICP(magnetized inductively coupled plasma) dry etching technique. The MICP can accelerate the etch rate compared with the other dry etching methods. This is useful to prevent the photo-resist mask burning during the etch process. The MICP usually provides about twice the etch rate compared to conventional ICP. Fast etch rate is recommended for the processing of the vertical devices having metal support since the metal substrate can be attacked by chemicals designed for removing metal or oxide masks. Therefore, in order to use the photoresist mask for the die isolation etching, fast etching technique is suggested. The isolation trench dimension is 30□ wide and 3.5□ deep the etch depth is dependent upon epitaxial wafer thickness. Suggested MICP dry etch conditions for device isolation are as follows:
[0057] 1. Total flow rate:100 sccm
[0058] 2. Intensity of magnet field:15 gauss
[0059] 3. Substrate temperature: 70□
[0060] 4. Gas mixture:40%BCl_(3)/40%Cl_(2)/20%Ar
[0061] 5. Power/bias voltage:600W/-300V
[0062] 6. Operational pressure:30mTorr
[0063] 7. Etch depth rate: 0.4□/min
[0064] 8. Etch mask:Photo-resist(AZ 9262)(thickness:24□)
[0065] The die isolation is also carried out either by mechanical dicing or laser scribing.The dicing trench for device isolation is 50μm wide in the case of laser scribing and 40μm in the case of mechanical dicing. The trench depth is approximately 10μm-deep in both cases.
[0066] Referring to Figure 17, a passivation layer 536 is deposited on exposed portions of the devices. In order to protect device from the external hazardous environment and to increase the light output by modulating reflective index between the passivation layer and the GaN, the vertical device is passivated with a SiO_(2) thin film 536. The film is deposited with PECVD (Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition) at less than 250□. The film thickness is maintained at 80 nm for the optimal reflective index.
[0067] Referring to Figure 18, after the passivation deposition, the perforated support wafer carrier is removed from the GaN/metal support wafer using solvent. The de-bonding process includes soaking of the GaN/metal wafer in acetone for 0.5-1 hour to dissolve the conductive adhesive layer from the perforated support wafer carrier. The separated GaN/metal wafers are further soaked and cleaned with isopropanol in an ultrasonic cleaner. The GaN device surface is further cleaned with DI water using rinse and dryer. 」
(上記記載の和訳を以下に示す。
「[0036]図5から図18は、物理的支持と導電性を提供する金属基板を形成する被膜プロセスと、元の基板を取り除くためのレーザーリフトオフプロセスを利用した本発明の縦構造GaNベースLEDの製造ステップを図示する。この製造方法はLEDに限らず、どのような装置構造にも適用できる。特にレーザーダイオード(LD)、ヘテロジャンクション双極トランジスター(HBT)、高電子モビリティトランジスター(HEMT)等の絶縁基板上で成長するGaNベースのエピタキシャル薄膜を含んだものに利用できる。
[0037]図5は縦型装置500が、例えばサファイヤ基板である基板502上に形成されたエピタキシャル構造を図示する。GaNまたはAlNバッファ層504は基板上で成長する。本発明の1特徴では、AlGaNバッファ506は熱バリヤーとして作用するバッファ層504上に形成される。組み合わせバッファ層は参照番号505で表されており、以下で解説するように層504と層506の一方または両方を含むことができる。
[0038]次に、参照番号508から514で表されるGaNベースのLED構造515は、金属有機化学蒸着(MOCVD)、分子ビームエピタキシ(MBE)、蒸気相エピタキシ(VPE)その他技術の適したエピタキシャル成長装置によりサファイヤ基板上で成長する。n型GaN層508が形成され、マルチ型量子井戸(MQW)層510がn型GaN層508上に形成される。オプションのｐ型AlGaN層512が図示されており、ｐ型GaN層が図示されている。
[0039]GaNまたはAlNの単層が共通バッファ層である従来の技術とは逆に、本発明は好適にはGaNまたはAlNバッファ層504に加えてAlGaNバッファ層506も利用するが、両層ともに必要なわけではない。AlGaN層506は熱バリヤーの観点では有用である。実験でGaNのLED層515と接着剤層との間のインターフェースの温度はレーザーリフトオフプロセス中に250℃まで上昇する可能性があることが確認された。従って、ポリマーベースの接着剤層は劣化し、レーザーリフトオフ処理時に熱のためにGaNのLED層と反応するかも知れず、接着剥離プロセス時に劣化した接着剤を除去することは困難となる。本発明では、AlGaNの利用は接着剤劣化を低減させ、装置生産効率を高める。さらに、エピタキシャル層の全厚は、GaN/接着剤インターフェースの温度上昇を最低限に抑えるために所定の厚さにセットされる。有利には、エピタキシャル層厚は、インターフェース温度を200℃以下に維持するために5μm以上に選択される。そのためにはn型GaN層はGaNまたはAlNバッファ層の上面で4μm厚以上に成長しなければならない。
[0040]図6は、ｐ型コンタクトを形成させるため、GaNのLED層515の上面に提供されたｐ型コンタクト金属516とITO透明コンタクト/DBR層518を図示する。これらは電子ビーム蒸着またはスパッタリングのごとき薄膜被膜法を利用して提供される。例示的なｐ型コンタクト金属にはNi/Aｕ、Pd/Ni/Aｕ、Ni/Pd/AｕまたはPd/Iｒ/Aｕが含まれる。薄膜金属層厚は、例えば、Ni/Aｕに対しては10nmのNiと20nmであり、Pd/Ni/Aｕに対しては10nmのPd、20nmのNi、30nmのAｕであり、Pd/Iｒ/Aｕに対しては20nmのNi、10nmのPd、20nmのIｒ、30nmのAｕであり、Ni//Pd/Aｕに対しては20nmのNi、20nmのPd、100nmのAｕである。一般的に、ｐ型コンタクト金属では、Ni含有コンタクトのために300℃から500℃で2分間、炉内の酸素雰囲気内で焼鈍処理される。非ニッケル含有金属コンタクトの場合には窒素雰囲気内で焼鈍処理される。
[0041]酸化インジウムスズ(ITO)薄層518は電子ビーム蒸着またはスパッタリングで分布ブラッグ反射器(DBR)を形成する。良好な光反射性を達成することは、縦構造装置の光出力を増加させるのに重要である。一般的に、面発光レーザーのごとき光子リカバリーを要する装置では酸化物ベースのDBRが使用される。しかし、これら酸化物ベースのDBR材料は絶縁体である。従って、導電性金属基板を有した特定の縦型装置では導電性DBR材料を使用することが有益である。ITOは金属基板を使用する縦型装置の反射性DBR材料として最善の材料であると考えられる。他の選択も可能である。ITOの反射率は90%以上であり、金属薄膜の最良反射率は50%から60%である。1特徴では、ITO薄膜厚は75nmから150nmの範囲で選択され、最良の反射性を得る。460nmでの透過率は300℃から500℃の範囲の焼鈍処理温度で85%以上である。
[0042]図7は本発明の1実施例によるITO層518と中間金層522との間の接着を増強するための接着層520を図示する。厚くて軟質な金属支持膜(50μm以内)による薄くて硬質なGaNエピタキシャル層(5μm以内)を有した縦構造装置を製造するためには、GaNエピタキシャル層と金属層との間のインターフェースで圧縮応力の蓄積を減少させるために2層間に中間層を形成することが望ましい。中間層を提供する別な理由は、金属中間層が、非金属ITO面に直接的に厚い電気メッキ層を被膜させるよりも良好な電気メッキ特性を提供するからである。約1μm厚の金(Aｕ)薄膜が、真空チャンバーからウェハーを取り出すことなく電子ビーム蒸着によってITO面に連続的に被膜処理された。連続的な積層処理は酸化または汚染を防止するのに有効である。これは良好な薄膜接着層をITOとAｕ層との間に提供するために重要である。ITOとAｕとの間の接着を改善させるため、30nmから50nm厚のCｒまたはTi接着層をITOとAｕ層との間に提供する。
[0043]図8と図9では、厚い金属層524と526が電気メッキまたは無電メッキで提供されている。電気メッキまたは無電メッキは、他の方法に較べて30μm以上の金属層の形成には速くて安価である理由によって利用される。このことは縦型装置の大量生産にはコストの面で好都合である。金属支持層の主たる機能は、支持層が良好な剛質物理的支持を薄いGaNエピタキシャル層515に提供するだけではなく、良好な導電性と放熱性とを提供するからである。これらを提供するため、等級化されたCｕ合金が好適にはAｕ/CｒまたはAｕ/Ti接着層上に提供される。
[0044]真空蒸着された薄Aｕ層522とCｕ合金層524との間に良好な接着を得るため、第1Cｕストライク層がCｕ合金層524に先立って被膜される。1特徴では、当初に、硫酸塩ベースの軟質銅層が、厚金属層による応力蓄積を徐々に緩和するためにメッキされる。当初の軟質Cｕ合金層厚は約10μmに設定される。メッキ速度は3μm/時から5μm/時にセットされ、厚くて均質なCｕメッキ層が形成される。遅いメッキ速度を選択する別な理由は、以下で解説するように支持ウェハーキャリヤーからウェハーを剥離した後にウェハーの湾曲を防止するためである。GaNエピタキシャル層515と銅層524から526との間のインターフェースでの圧縮応力蓄積により、ウェハーは剥離後に湾曲する性向がある。遅いメッキ速度に加えて、有機物ベースの添加剤を電気メッキ溶液に加え、スルフォン酸塩ベースのメッキ溶液が使用される。さらに、電気メッキが低温(5℃)で実施され、応力蓄積を最低化する。
[0045]軟質Cｕ層524に続いて、シアン化物または酸化物ベースのバスを使用して硬質Cｕ層526がメッキされ、構造剛性が提供される。硬質Cｕメッキ速度は約15μm/時である。Cｕ合金メッキでは、スズ(Sn)と鉄(Fe)を含有する金属合金メッキ溶液が硫酸銅溶液と混合され、Cｕ支持層の物理的強度と導電性が改善される。Cｕ合金支持層522の全厚は約50μmから60μmであった。Cｕ合金メッキ処理の終了時に、0.3μm厚のAｕ層が電気メッキされ、Cｕ合金層を酸化から保護した。このAｕ保護層は、縦型装置の包装用のダイボンディングプロセスとワイヤボンディングプロセスの最中に、個々のダイと金属ベースエポキシとの間の良好な接着の提供に貢献する。
[0046]厚いCｕ金属支持層526が電気メッキで形成された後、サファイヤ表面は機械的に研磨され、均質な粗度が得られる。サファイヤ表面の平滑性はレーザービームエネルギー強度分布の制御に重要であり、レーザー剥離されたGaN表面の面形態の制御にも重要である。レーザービームのエネルギー密度はサファイヤ表面の面粗度に大いに影響を受ける。粗いサファイヤ表面がLLOプロセスのために使用されるなら、低レーザービームエネルギーが必要である。しかし、もし表面が粗ければ、レーザー剥離されたGaN表面は粗くなる。なぜなら、サファイヤ表面形態はレーザー剥離後のGaN表面をコピーするからである。一方、もし研磨された表面が使用されるなら、高いレーザービームエネルギーが必要となる。レーザー剥離されたGaN表面の表面形態は研磨されたサファイヤ表面と非常に類似する。しかし、高レーザービームは過剰なレーザービームエネルギーのためにクラックを発生させる。最良のレーザー剥離結果とGaN表面形態を達成するには、サファイヤ表面の表面粗度はRMS値で約10から20オングストロムの範囲で選択される。
[0047]図10で示すように、サファイヤ/GaN/Cｕ/Aｕウェハーは穿孔状ウェハーキャリヤー532に導電性熱可塑性エポキシ530で接着される。穿孔状ウェハーキャリヤーは穴を有したステンレススチールで提供される。金属ウェハーキャリヤーを使用する理由は、誘導結合プラズマ(ICP)エッチング、ウェハープロービング及びダイ隔離処理時に導電性と熱伝導性を提供するためである。金属ウェハーキャリヤーを使用することで、製造工程の後処理でキャリヤーからウェハーを取り除く必要性が減少する。さらに、穿孔状ウェハーキャリヤーはバブルが存在しないウェハー接着を提供する。なぜなら、空気バブルは接着プロセス中に穴から容易に抜け出るからである。サファイヤ/GaN/Cｕ/Aｕウェハーとウェハーキャリヤーとの間の簡単な剥離も提供する。なぜなら、溶剤が剥離プロセス時に穴を通り抜けることができるからである。穿孔状ウェハーキャリヤーを使用することで、プロセス全体が容易になり、信頼性が増して単純になる。それによって縦型装置の高生産効率が得られる。ウェハーキャリヤーの例示的厚みは1/16インチであり、直径は2.5インチである。例示的な穴の総数は21であり、貫通穴の直径は20/1000インチである。例示的ウェハーキャリヤー面は電気研磨され、接着剤での均質な接着のために鏡面となっている。
[0048]銀ベースの導電性接着剤はサファイヤ/GaN/Cｕ/Aｕと穿孔状ウェハーキャリヤーを接着するのに使用される。この導電性接着剤は良好な導電性と熱伝導性を、ウェハープロービングとダイ隔離エッチングプロセスのために提供する。熱可塑性エポキシは良好な接着力と熱抵抗性を有する。熱可塑性エポキシの別利点は、それがアセトン等の溶剤内で容易に溶解することである。これは接着剥離プロセスで役立つ。
[0049]本発明ではシートタイプの熱可塑性エポキシが利用される。なぜなら、シートタイプエポキシの膜厚は、液体ベースの接着剤よりも均質だからである。液体ベースの接着剤はしばしば厚みが不均等であり、接着プロセスではバブルが形成される。なぜなら、液体ベース接着剤のスピンコーティングは一般的にウェハーの中央領域よりもウェハーの縁部で厚い膜を形成するからである。液体ベースの接着剤がマルチ型スピニングで厚い接着層を得るのは普通の現象である。熱可塑性エポキシでの接着により、127μm厚のシートタイプ熱可塑性エポキシは厚い金属支持層と穿孔状ウェハーキャリヤーとの間で挟まれる。圧力は約10psiから15psiにセットされ、ホットアイソスタティックプレス内の温度は200℃以下に保たれる。これらの条件下での接着時間は1分以内である。この短い接着時間は液体ベースの接着剤の場合よりも多くの利点を有する。液体の場合は接着剤の完全硬化に6時間以上の硬化時間を要する。短い接着時間は縦型装置の生産効率をさらに大きく向上させる。
[0050]図11は、248mmのKｒF紫外線(UV)エキサイマーレーザー(パルス持続時間は38nｓ)をレーザーリフトオフに利用している。この波長を選択した理由は、GaN/サファイヤインターフェースでGaNを金属ガリウム及び気体窒素(N_(2))へと分解するために、レーザーは好適にはサファイヤを通過し、GaNエピタキシャル層で吸収されなければならないためである。レーザービームは7mm×7mm正方形ビームが選択され、600から1,200mJ/cm^(2)のビーム強度を有する。レーザービームのエネルギー密度はサファイヤ基板表面の面粗度によるものとも考えられる。レーザーリフトオフ後に平滑なGaN面を得るため、800mJ/cm^(2)よりも高いビームエネルギーを、RMS値が10から20オングストロムの機械研磨されたサファイヤ基板のために使用した。
[0051]サファイヤ基板の面粗度は、レーザーリフトオフ後に平滑なGaN面を得るためには重要なプロセスパラメータである。レーザーリフトオフ中に非研磨サファイヤ面を使用した場合、GaN面は粗く、最終装置形成後に粗面の反射性が低いため、LED装置の光出力が弱くなる。しかし、研磨面を使用した場合、平滑なGaN面を得ることができ、強力な光出力が得られる。レーザービームは研磨サファイヤ表面に局在化されるため、高レーザービームで照射された領域は、低レーザービームエネルギー照射される領域と比べてGaN面上にクラックを発生させる可能性が高い。従って、高効率のレーザーリフトオフプロセスと高装置性能を同時に得るためにはサファイヤウェハーの最良の面粗度を選択することが重要である。従来技術によれば、研磨サファイヤ面で均一のレーザービーム分布を得るためにサンドブラストが通常使用されているが、サンドブラストは信頼性が低く、常に同一の面粗度を得るように反復することができない。本発明では、サファイヤ面で均一レーザービームエネルギー分布を得るため、レーザービームとサファイヤ基板間に、248nmUVレーザーに対して透明な材料から形成される拡散媒質552が提供され、レーザーリフトオフプロセス効率を向上させる。拡散媒質の面粗度ｒmｓは、30μm以下にセットされ、サファイヤを拡散体のために使用した。
[0052]図12に示すように、リフトオフ後、レーザーリフトオフ中に過剰Gaドロップ503がGaN分解の結果発生し、これをHCl溶液(常温でHCl:H_(2)O=1:1)で洗浄するか、HCl蒸気で30秒間沸騰させる。Gaは常温で溶融するため、レーザーリフトオフ中に液相のGaが形成され、塩素ベースの酸性溶液で容易に洗浄できる。
[0053]図13に示すように、n型GaNエピタキシャル層を露出させるため、バッファ層505(例:GaNまたはAIN並びにAlGaNバッファ層)を、好適には誘導結合反応性イオンエッチング(ICP RIE)を用いたドライエッチングによって除去する。原子レベルで平坦な面を提供するため、n-GaN面上でICP研磨も実施される。さらに高度な反射面によって光出力を向上させることができるため、後のステップで着膜される反射構造物から高反射性を提供するためにはそのような平面であることが重要である。
[0054]図14に示すように、縦型装置の電流拡張性を向上させるため、GaNのLED面515上でn型ITO透明コンタクト534が形成される。ITO組成は10ｗｔ%SnO_(2)/90ｗｔ%In_(2)O_(3)であり、約75から200mm厚のITO膜が常温で電子ビーム蒸着またはスパッタリングシステムによって蒸着されている。ITO膜蒸着後に、管状炉内の窒素雰囲気内で焼鈍処理が5分間実行される。焼鈍処理温度は300℃から500℃の間で調整される。ITO膜の最小抵抗性は、窒素雰囲気内で350℃にて約低10^(-4)Ωcmである。460nmでの透過率は350℃以上の焼鈍処理温度で85%以上である。
[0055]図15に示すように、ITO透明コンタクト形成後に、TiとAlで成るn型コンタクト540が、n‐ITO面上に形成される。複数コンタクトが形成されるため、それらを540a、540b、540c等として示す。n型コンタクト金属の厚みはTiが5nm、Alが200nmである。n型コンタクト金属層とパッド金属542との間に良好な接着性を提供するため、20nmのCｒを接着層としてAlの上面に蒸着する。パッド金属蒸着のため、引き続き電子ビーム蒸発チャンバー内で真空状態を壊さずに、500nm金をCｒ上面に蒸着する。オームコンタクトを形成するため、炉内の窒素雰囲気内で10分間250□にてn型コンタクト金属を焼鈍処理する。
[0056]図16に示すように、GaN面を洗浄後、MICP(磁化誘導結合プラズマ)ドライエッチング技術で個別の装置が分離される。MICPでは他のドライエッチング法と比べてエッチング速度を加速させることができる。これはエッチングプロセス中にフォトレジストマスクバーニングを防止するために有用である。従来のICPと比べて、MICPは通常約2倍のエッチ速度を提供できる。金属又は酸化マスクを取り除くための化学剤によって金属基板が攻撃される可能性があるため、金属支持部を有する縦型装置のプロセスには速いエッチング速度が望ましい。従って、フォトレジストマスクをダイ分離エッチングに使用するには、速いエッチング技術が提案される。分離トレンチの大きさは幅が30□で深さが3.5□であり、エッチング深度はエピタキシャルウェハー厚による。装置分離に提案されるMICPドライエッチング条件は以下の通りである:
[0057]1.総流量:100ｓccm
[0058]2.磁界強度:15ガウス
[0059]3.基板温度:70□
[0060]4.ガス混合物:40%BCl_(3)/40%Cl_(2)/20%Aｒ
[0061]5.電力/バイアス電圧:600W/-300V
[0062]6.作動圧:30mTｏｒｒ
[0063]7.エッチング(深度)速度:0.4□/分
[0064]8.エッチマスク:フォトレジスト(AZ9262)(厚:24□
[0065]物理的ダイシング処理あるいはレーザースクライブのいずれかによるダイ分離も実行される。装置分離のためのダイシングトレンチはレーザースクライブの場合は50μm幅であり、物理的ダイシングの場合は40μmである。トレンチ深度は両者共に約10μmである。
[0066]図17に示すように、不活性層536が装置の露出部分に着膜される。外部の有害な環境から装置を保護するため、及び不活性層とGaNとの間の反射率を調整することによって光出力を向上させるため、縦型装置をSiO_(2)薄膜536で不活性化させる。PECVD(プラズマ支援化学蒸着法)で250□以下にてその膜を蒸着させる。最良反射率を提供するため、膜の厚みは80nmに維持される。
[0067]図18に示すように、不活性蒸着後に、溶剤を用いて穿孔状支持ウェハーキャリヤーをGaN/金属支持ウェハーから除去する。接着剥離プロセスは、GaN/金属ウェハーをアセトン中に0.5から1時間浸して導電性接着層を穿孔状支持ウェハーキャリヤーから溶解させるステップを含んでいる。分離されたGaN/金属ウェハーをさらに超音波洗浄機内にてイソプロパノールに浸して洗浄する。リンスと乾燥器を使用してGaN装置表面を脱イオン水でさらに洗浄する。」)

上記記載で言及されているFIGURE 18は次のものである。


(3) 引用発明の認定
ア FIGURE 18には、図上で上から順に、Au保護層528、硬質Cｕ層526、軟質Cｕ層524、Aｕ中間層522、接着層520、ITO透明コンタクト/DBR反射層518、ｐ型コンタクト516、GaNLED515c、n型ITO534c、n型コンタクト540a、Aｕパッド542aの順に積層された構造を有する縦型装置500が示されている。

イ 上記(2)の記載の[0036]によれば、図5から図18は縦構造GaNベースLEDの製造ステップを示すから、図18(FIGURE 18)に示された縦型装置500は、縦構造GaNベースLEDである。

ウ 上記(2)の記載の[0037]によれば、GaNベースのLED構造515は、n型GaN層508、マルチ型量子井戸層510、ｐ型AlGaN層512、ｐ型GaN層をこの順に成長させて形成される。

エ 上記(2)の記載の[0055]によれば、n型コンタクト540aは、TiとAlの2層から成る。

オ 以上のことから、引用例には、次の発明(以下「引用発明」という。)が記載されているものと認められる。
「Aｕ保護層、硬質Cｕ層、軟質Cｕ層、Aｕ中間層、接着層、ITO透明コンタクト/DBR反射層、ｐ型コンタクト、n型GaN層とマルチ型量子井戸層とｐ型AlGaN層とｐ型GaN層をこの順に成長させて形成したGaNLED、n型ITO、TiとAlの2層から成るn型コンタクト、Aｕパッドの順に積層された構造を有する、縦構造GaNベースLED。」

(4) 対比
引用発明と本願補正発明とを対比する。
ア 引用発明の「硬質Cｕ層」は、上記(2)イの[0023]によれば、構造剛性を提供するものであり、同[0024]には「厚いCｕ金属支持層526」とあって、支持層と呼ばれているから、本願補正発明の「金属又は半導体からなる支持層」に相当する。

イ 本願明細書には、次の記載がある。
「【0043】第1電極30はオーミック電極であり、このオーミック電極は透明電極で形成される。このような第1電極30は、ｐ型半導体層23上に形成されるので、ｐ型電極である。【0044】ここで、上述のように第1電極30に透明電極が用いられる場合には、上述の電流拡散層24上に透明伝導性酸化物(TCO;Tｒanｓｐaｒenｔ Cｏndｕcｔing Oｘide)を用いて透明電極を形成することがより好適である。・・・【0047】このような透明電極を成す透明伝導性酸化物には、ITO(Indiｕm-Tin-Oｘide)層を用いることができ、その他IZO(Indiｕm-Zinc-Oｘide)、AZO(Alｕminｕm-Zinc-Oｘide)、MZO(Magneｓiｕm-Zinc-Oｘide)、またはGZO(Galliｕm-Zinc-Oｘide)などの物質を用いても良い。」(下線は審決にて付した。以下同様。)

上記記載によれば、本願補正発明の「第1電極」はITO層でもよいものと認められる。
よって、引用発明の、「『支持層(硬質Cｕ層)』上にある『ITO透明コンタクト/DBR反射層』」は、本願補正発明の「支持層上に配置された第1電極」に相当する。

ウ 引用発明の「n型GaN層とマルチ型量子井戸層とｐ型AlGaN層とｐ型GaN層をこの順に成長させて形成したGaNLED」は、本願補正発明の「第1電極側の第1面と該第1面の反対側の第2面とを有し、前記第1面側から前記第2面側に向かって順次積層された第1型半導体層、活性層、及び第2型半導体層を含んで構成された半導体構造物」に相当する。
そして、引用発明の「n型GaN層」及び「ｐ型AlGaN層とｐ型GaN層」は、本願補正発明の「第1型半導体層」及び「第2型半導体層」に相当し、引用発明の「マルチ型量子井戸層」は、本願補正発明の「活性層」に相当する。

エ 引用発明の「n型ITO」は、本願補正発明の「透明伝導性酸化物層」に相当する。

オ 引用発明の「『TiとAlの2層から成るn型コンタクト』及び『Aｕパッド』」は、本願補正発明の「第2電極」に相当する。

カ 本願補正発明は、「半導体構造物」の面上に「半導体構造物の少なくとも1つの元素と反応性を有する金属層」があり、該「金属層」上に「透明伝導性酸化物層」がある。
一方、引用発明は、「半導体構造物」(GaNLED)の面上に「透明伝導性酸化物層」(n型ITO)があるから、「半導体構造物」の上に「透明伝導性酸化物層」がある点で、本願補正発明と共通している。

キ 引用発明の「縦構造GaNベースLED」は、本願補正発明の「縦型発光素子」に相当する。

ク 上記アないしキによれば、本願補正発明と引用発明とは、以下の＜一致点＞で一致し、以下の＜相違点1＞及び＜相違点2＞で相違する。
＜一致点＞
「金属又は半導体からなる支持層と、
前記支持層上に配置された第1電極と、
前記第1電極側の第1面と該第1面の反対側の第2面とを有し、前記第1面側から前記第2面側に向かって順次積層された第1型半導体層、活性層、及び第2型半導体層を含んで構成された半導体構造物と、
前記半導体構造物の前記第2面上に配置された透明伝導性酸化物層と、
前記透明伝導性酸化物層上に設けられた第2電極と、
を含んで構成した縦型発光素子。」

＜相違点1＞
本願補正発明の「半導体構造物」は、「In_(ｘ)Ga_(1-ｘ)N/GaN超格子層の電流拡散層を介して第1電極に電気的に接続され」るのに対して、引用発明の「半導体構造物」(GaNLED)は、「In_(ｘ)Ga_(1-ｘ)N/GaN超格子層の電流拡散層」を介さずに「第1電極」(ITO透明コンタクト/DBR反射層)に電気的に接続される点。

＜相違点2＞
本願補正発明は、「半導体構造物」と「透明伝導性酸化物層」の間に「半導体構造物の少なくとも1つの元素と反応性を有する金属層」を有しているのに対して、引用発明は、「半導体構造物」(GaNLED)と「透明伝導性酸化物層」(n型ITO)の間に「半導体構造物(GaNLED)の少なくとも1つの元素と反応性を有する金属層」を有しない点。

(5) 判断
上記＜相違点1＞及び＜相違点2＞について検討する。
ア ＜相違点1＞について
本願の優先日前に頒布された刊行物である特開2005-64072号公報には、次の(ア)の記載があり、同じく特開2005-56922号公報には、次の(イ)の記載があり、同じく特開2005-51170号公報には、次の(ウ)の記載がある。
(ア) 「【請求項1】
AlｘGa_(ｙ)In_(1-ｘ-ｙ)N(ただし、0≦ｘ≦1、0≦ｙ≦1、0≦ｘ+ｙ≦1)と表される窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体発光素子であって、基板上に少なくとも、基板側から順に第一導電型半導体層と、発光領域を有する活性層と、第二導電型半導体層と、金属電極層と、を備え、かつ、超格子層を該金属電極層と該活性層との間の任意の位置に備えた半導体発光素子。」

「【0021】
超格子層211に平行な方向に対する電気伝導率が、超格子層211に垂直な方向に対する電気伝導率より大きいという性質を利用すると、超格子層211を金属電極層26と活性層23との間の任意の位置に備えれば、金属電極層26の厚さを従来のものより薄くし、さらに、図2に示すように、第二電極28を金属電極層26の端に配置しても、活性層23への電流の供給が均一となる。その結果、活性層23で発光した光の、第二導電型半導体層24の側からの取り出し効率を従来のものより高めることができる。
【0022】
ここで、図4に示すように、超格子層211として、超格子層211を構成する禁制帯幅の狭い層221および禁制帯幅の広い層222の層の厚さが電子または正孔のドブロイ波長以下の層をヘテロ接合により複数重ねた層を用いても良い。このような超格子層211を用いると、禁制帯幅の狭い層221および禁制帯幅の広い層222では、電子または正孔の運動がエネルギー障壁によって量子化されているため、電子または正孔の運動は、2次元的なものとなる。そのため、超格子層211に電子を均一に分散させることが可能となる。その結果、活性層23での発光が均一となる領域を大きくすることができる。
【0023】
超格子層211として、Al_(ｐ)Ga_(ｑ)In_(1-ｐ-ｑ)N(ただし、0≦ｐ≦1、0≦ｑ≦1、0≦ｐ+ｑ≦1)と表される窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体層であって、活性層23の禁制帯幅よりも広い禁制帯幅を持つ半導体層とすることが好ましい。Al_(ｐ)Ga_(ｑ)In_(1-ｐ-ｑ)N(ただし、0≦ｐ≦1、0≦ｑ≦1、0≦ｐ+ｑ≦1)と表される窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体層で、禁制帯幅の狭い層と禁制帯幅の広い層を交互に積層すると超格子層211を形成することができる。また、活性層23の禁制帯幅よりも広い禁制帯幅を持つ半導体層とすることによって、活性層23の発光領域で発光した光を超格子層211で吸収することなく、効率的に半導体発光素子の外部に出射させることができる。」

(イ) 「【請求項1】
Al_(ｘ)Ga_(ｙ)In_(1-ｘ-ｙ)N(ただし、0≦ｘ≦1、0≦ｙ≦1、0≦ｘ+ｙ≦1)と表されるIII族窒化物系化合物半導体からなる半導体発光素子であって、少なくとも、基板と、該基板上に形成された多層反射層と、該多層反射層上に形成された超格子層と、該超格子層上に形成された少なくとも第2導電型半導体層および第1導電型半導体層を順に含む発光部形成層と、を順に備え、n型またはｐ型の半導体からなる該第1導電型半導体層に第1電極が電気的に接続されており、該第1導電型半導体層と反対の極性を持つn型またはｐ型の半導体からなる該第2導電型半導体層または該超格子層に第2電極が電気的に接続されている半導体発光素子。」

「【0016】
本実施の形態では、超格子層22を構成している禁制帯幅の狭い層および禁制帯幅の広い層の厚さを電子または正孔のドブロイ波長程度にし、禁制帯幅の狭い層および禁制帯幅の広い層に垂直な方向の電子または正孔の移動を制限して、禁制帯幅の狭い層および禁制帯幅の広い層に平行な方向の電子または正孔の移動を自由にすることにより、禁制帯幅の狭い層および禁制帯幅の広い層の内部に電子または正孔を均一に分散させることができる。つまり、本実施の形態による半導体発光素子では、第2電極16から注入された電流を横方向に流す役割を持っており、発光部形成層14への電流の供給が均一となる結果、発光部形成層14に含まれる発光部分を均一に発光させることができる。また、超格子層22の内部に電子または正孔を拡散させることができることから、超格子層22の抵抗値が必然的に小さくなり、単位電流量あたりの消費電力を小さくすることが可能である。
【0017】なお、本願発明は、Al_(ｘ)Ga_(ｙ)In_(1-ｘ-ｙ)N(ただし、0≦ｘ≦1、0≦ｙ≦1、0≦ｘ+ｙ≦1)と表されるIII族窒化物系化合物半導体からなる半導体発光素子であるため、超格子層22として、Al_(ｘ)Ga_(ｙ)In_(1-ｘ-ｙ)Nで表される窒化物系化合物半導体からなる複数の層を積層した層とすることが可能である。また、この超格子層22の各層は、歪に耐えうる臨界膜厚以下、おおよそ10nm以下の厚さとすることが必要である。この臨界膜厚以下で各層を形成することにより、歪が緩和され、結晶欠陥も低減され、超格子層22上に積層される層も、良質なものとなる。」

(ウ) 「【0010】
以下の実施例に示す通り、本願発明の発光層を形成するインジウム(In)を含むIII族窒化物系化合物半導体AlyGa1-y-zInzN(0≦y＜1, 0＜z≦1)から成る井戸層の、インジウム(In)組成zよりもインジウム(In)の組成の小さいノンドープのIn_(x)1Ga_(1-x1)N(0＜x1＜1)から成る層とノンドープのGaNから成る層との多重層(n側多重層)を発光層のn電極側に設け、インジウム(In)組成zよりもインジウム(In)の組成の小さいノンドープのIn_(x2)Ga_(1-x2)N(0＜x2＜1)から成る層とノンドープのGaNから成る層との多重層(ｐ側多重層)を発光層のｐ電極側に設けることで、静電耐圧が著しく向上し、発光強度や駆動電圧の悪化しないIII族窒化物系化合物半導体発光素子を得ることができた。このような効果を生ずる作用については、印加電圧が発光層のn電極側の一部やｐ電極側の一部に集中することなく、発光層のn電極側及びｐ電極側のそれぞれの広い範囲に広がる作用を本願発明の多重層が奏するものと考えられる。」

(エ) 上記(ア)ないし(ウ)によれば、GaNベースLEDにおいて、活性層を含む半導体構造が、電流拡散の働きをするIn_(ｘ)Ga_(1-ｘ)N/GaN超格子層を介して電極に電気的に接続される構成は、優先日時点において、周知のものと認められる。
よって、引用発明において、「半導体構造物」(GaNLED)を「第1電極」(ITO透明コンタクト/DBR反射層)に電気的に接続するに際して、電流拡散の働きをする「In_(ｘ)Ga_(1-ｘ)N/GaN超格子層の電流拡散層」を介すること、すなわち、本願補正発明の＜相違点1＞に係る構成を備えることは、当業者が、適宜なし得たことと認められる。

イ ＜相違点2＞について
原査定の拒絶の理由に引用された、本願の優先日前に頒布された刊行物である特開2001-217456号公報には、次の(ア)の記載があり、同じく特開平11-274562号公報には、次の(イ)の記載がある。
(ア) 「【0055】(実施の形態6)図12は、本発明の一実施例を示す上面の概略図である。少なくとも発光層を含む窒化ガリウム系化合物半導体層が積層された発光素子6000において、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層上にｐ型透光性電極4及びｐ型用パッド電極5が形成され、n型窒化ガリウム系化合物半導体層上にn型透光性電極6を前記ｐ型透光性電極4の周囲にわたって形成し、前記n型透光性電極6上にn型用パッド電極31を形成し、ｐ型用パッド電極5はn型透光性電極6から等間隔の位置に形成されていることを特徴としている。さらに、n型用パッド電極31としてPd、Ni、Aｕを形成することによりn型窒化ガリウム系化合物半導体層に対してショットキー性接触をしめすために外部から注入された電流は、前記Aｕにて形成されたn型用パッド電極31を介してｐ型透光性電極4の周囲に形成されたn型透光性電極1から電流が均一に注入される。
【0056】窒化ガリウム系化合物半導体層の積層構造及び方法は、実施の形態1と同様とした。本実施の形態では、n型透光性電極6としてTiを厚さ30nm、幅40μm、その上にITOを150nm形成した。・・・」

上記記載には、窒化ガリウム系半導体層の上に、Ti層とその上のITO層からなるn型透光性電極が形成され、該n型透光性電極から電流が均一に注入されることが記載されているものと認められる。

(イ) 「【0022】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の構造を例示する概略断面図である。すなわち、本発明の発光素子は、サファイア基板1上に積層された窒化ガリウム系半導体層2?4からなる積層構造を有する。また、素子のｐ側には、3層の金属層7?9からなるｐ側電極と透明電極10とが積層され、電極パッド12に接続されている。また、n側においては、金属層5、6からなるn側電極が設けられている。
【0023】ここで、ｐ側電極を形成する3層の金属層7?9のそれぞれの材料としては、以下に挙げるいずれかが用いられる。すなわち、第1の金属層7は、電極とコンタクト層4との付着強度を維持し、オーミック接触を確保する役割を有する。その材料としては、チタン(Ti)、モリブデン(Mｏ)、タングステン(W)、マグネシウム(Mg)のうちのいずれかが用いられる。また、その層厚としては、5nm以下であることが望ましい。これよりも厚いと、接触抵抗が上昇し、電極の付着強度が低下する傾向がみられたからである。また、第2の金属層8も、電極とコンタクト層4との付着強度を維持し、オーミック接触を確保する役割を有する。その材料としては、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mｏ)、タングステン(W)、マグネシウム(Mg)、金(Aｕ)のうちのいずれかが用いられる。また、その層厚としては、5nm以下であることが望ましい。これよりも厚いと、接触抵抗が上昇し、電極の付着強度が低下する傾向がみられたからである。また、第3の金属層9は、コンタクト層4とのオーミック接触を改善する役割を有する。その材料としては、パラジウム(Pd)、スカンジウム(Sc)、バナジュウム(V)、ジルコニウム(Zｒ)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Iｒ)、コバルト(Cｏ)、銅(Cｕ)、タングステン(W)、白金(Pｔ)のうちのいずれかが用いられる。また、その層厚としては、10nm以下であることが望ましい。これよりも厚いと、電極の付着強度が低下する傾向がみられたからである。さらに、これらの薄膜金属層の上に透明電極層10を積層することにより、電極のシート抵抗を大幅に低減することができる。・・・
【0028】・・・酸化インジウム錫(indium tin oxide:ITO)膜10を形成・・・」

上記記載には、窒化ガリウム系半導体層2?4からなる積層構造の上に、電極と(該窒化ガリウム系半導体層積層構造のうちの1層である)コンタクト層4との付着強度を維持し、オーミック接触を確保する、Ti層であってもよい第1の金属層が形成され、第1の金属層の上に、電極とコンタクト層4との付着強度を維持し、オーミック接触を確保する、Ti層であってもよい第2の金属層が形成され、第2の金属層の上に、コンタクト層4とのオーミック接触を改善する、Zｒであってもよい第3の金属層が形成され、第3の金属層の上にITO膜が形成されることが記載されているものと認められる。

(ウ) 本願明細書には、次の記載がある。
「【請求項10】前記半導体層と透明伝導性酸化物層との間には、前記半導体層を成す元素のうちの少なくとも一つと反応性の高いゲッターメタル層を設けたことを特徴とする請求項1に記載の縦型発光素子。
【請求項11】前記ゲッターメタル層は、Ti、Zｒ及びCｒのうちの少なくとも一つから形成されたことを特徴とする請求項10に記載の縦型発光素子。」

「【0085】したがって、窒素ゲッターメタル層500は、Ga-N構造における窒素(Niｔｒｏgen)を除去して、オーミック(Ohmic)特性と素子の安全性を向上させることができる。
【0086】周知の如く、Tiなどの金属は、Ti-Nの化合物をよく形成するだけでなく、Ti-N自体が金属性の伝導性を帯びるので、化合物形成に伴う電極特性の低下を充分に防ぐことができる。」

上記記載によれば、本願発明の＜相違点2＞に係る構成における「半導体構造物の少なくとも1つの元素と反応性を有する金属層」は、GaN系半導体の含む窒素元素と反応性を有するTi層及びZｒ層であってよいものと認められる。
一方、上記(ア)及び(イ)によれば、GaN系半導体構造物と、透明伝導性酸化物層であるITO層の間に、Ti及びZｒの金属層を設けた構成は、優先日時点で周知のものと認められる。
してみると、引用発明において、GaNLEDとn型ITOの間に、GaNLED中の窒素元素と反応性を有する金属であるTi及びZｒの金属層を設ける構成を採用し、本願補正発明の＜相違点2＞に係る構成を備えることは、当業者が、適宜なし得たことと認められる。

ウ まとめ
上記ア及びイによれば、引用発明において、本願補正発明の＜相違点1＞及び＜相違点2＞に係る構成を備えることは、当業者が、適宜なし得たことと認められる。
また、かかる構成を採用することによる効果は、当業者が予測し得る程度のものと認められる。
したがって、本願補正発明は、当業者が、引用発明に基づいて容易に発明をすることができたものであって、特許法第29条第2項の規定により、特許出願の際独立して特許を受けることができない。

3 本件補正についてのむすび
上記「2 独立特許要件について」に記載のとおり、本願補正発明は、特許出願の際独立して特許を受けることができないものであるから、本件補正は、平成18年法律第55号改正附則第3条第1項によりなお従前の例によるとされる同法による改正前の特許法第17条の2第5項において準用する同法第126条第5項の規定に違反するので、同法第159条第1項の規定において読み替えて準用する同法第53条第1項の規定により却下すべきものである。

第3 本願発明について
1 本願発明の認定
本件補正は上記のとおり却下されたので、本願の請求項1に係る発明は、平成24年4月5日の手続補正で補正された請求項1に記載された事項によって特定されるとおりのもの(以下「本願発明」という。)と認める。

2 引用例の記載事項及び引用発明の認定
引用例の記載事項及び引用発明は、それぞれ、上記「第2 平成24年11月5日の手続補正についての補正却下の決定 [理由] 2 独立特許要件について」の「(2) 引用例の記載事項」及び「(3) 引用発明の認定」に記載したとおりである。

3 対比
本願発明は、上記「第2 平成24年11月5日の手続補正についての補正却下の決定 [理由] 2 独立特許要件について」で検討した本願補正発明において、発明を特定するために必要な事項である「半導体構造物」について、その第1面側にIn_(ｘ)Ga_(1-ｘ)N/GaN超格子層の電流拡散層が設けられ、該電流拡散層を介して第1電極に電気的に接続されるとする限定を省いたものに相当する(上記「第2 平成24年11月5日の手続補正についての補正却下の決定 [理由] 1 本件補正による請求項1についての補正について」参照。)。
すると、上記「第2 平成24年11月5日の手続補正についての補正却下の決定 [理由] 2 独立特許要件について」に記載したとおり、本願補正発明の構成要件をすべて含み、さらに他の構成要件を付加したものに相当する本願補正発明は、当業者が、引用発明に基づいて容易に発明をすることができたものであるから、本願発明も、同様の理由により、当業者が、引用発明に基づいて容易に発明をすることができたものである。

4 むすび
以上のとおり、本願発明は、当業者が、引用発明に基づ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。
 
審理終結日 2013-08-26 
結審通知日 2013-08-27 
審決日 2013-09-09 
出願番号 特願2007-36624(P2007-36624)
審決分類 P 1 8・ 121- Z (H01L)
P 1 8・ 575- Z (H01L)
最終処分 不成立  
前審関与審査官 杉山 輝和  
特許庁審判長 江成 克己
特許庁審判官 中田 誠
松川 直樹
発明の名称 縦型発光素子及びその製造方法  
代理人 小川 護晃  
代理人 西山 春之  
代理人 小川 護晃  
代理人 西山 春之  
代理人 笹島 富二雄  
代理人 笹島 富二雄  

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