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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
管理番号 1358535
審判番号 不服2018-13593  
総通号数 242 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許審決公報 
発行日 2020-02-28 
種別 拒絶査定不服の審決 
審判請求日 2018-10-11 
確定日 2020-01-06 
事件の表示 特願2013-215853「窒化インジウムガリウム発光デバイスを作る方法」拒絶査定不服審判事件〔平成26年 5月15日出願公開,特開2014- 90169〕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
本願は,平成25年10月16日(パリ条約による優先権主張2012年10月16日,米国)を出願日とする特許法第36条の2第1項の規定による特許出願(外国語特許出願)であって,以降の手続は次のとおりである。

平成25年12月13日 翻訳文提出
平成28年10月17日 手続補正
平成29年 9月25日 拒絶理由通知(同年同月29日発送)
同年12月29日 手続補正・意見書提出
平成30年 1月22日 拒絶理由通知(同年2月20日発送)
同年 5月17日 手続補正・意見書提出
同年 5月31日 拒絶査定(同年6月12日謄本送達)
同年10月11日 審判請求

なお,平成30年5月17日にされた手続補正は,発明の名称のみを変更するものである。

2 本願発明
本願に係る発明は,平成29年12月29日にされた手続補正により補正された特許請求の範囲の請求項1?18に記載されている事項により特定されるとおりのものであり,そのうち請求項1に係る発明は,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以下のとおりのもの(以下「本願発明」という。)である。

「【請求項1】
発光デバイスを作る方法であって,
ウルツ型GaNの上表面を有する第1基板であって,該ウルツ型GaNの上表面は10^(7)cm^(-2)を下回る転移密度と-c面の約5度以内の結晶学的配向とを有する,第1基板を提供するステップ;
ハイドライド気相成長法によって該上表面上に直接,選択されたInN組成を有するInGaNエピタキシャル層を成長させることによってInGaNテンプレートを作成するステップであって,前記InGaNエピタキシャル層は4μmを超える厚さを有し,及び,前記選択されたInN組成はInNのモル分率が0.5%を超える組成であり,該InGaNエピタキシャル層は歪みが緩和されており,前記選択されたInN組成について,各々の平衡格子定数の0.1%以内のa軸格子定数及びc軸格子定数を有する,ステップ
;及び
該InGaNテンプレート及び該InGaNテンプレートの誘導物であって前記InGaNテンプレート又はその一部から形成される独立したInGaN結晶及びウェーハから選択される誘導物から選択される一の第2基板の上に光電子デバイス構造を成長させるステップ;
を含む方法。」

3 刊行物に記載された発明
(1)米国特許公開第2012/0091465号明細書
原査定の拒絶理由に引用され,本願の優先日前に外国において頒布された米国特許公開第2012/0091465号明細書(以下「引用例1」という。)には,図とともに以下の記載がある(日本語訳は当審で作成。下線は当審で付加。以下同様。)。
ア 「[0002]
The present invention relates generally to techniques using bulk gallium and nitrogen containing substrates. More particularly, the present invention provides a method and device using bulk gallium and nitrogen containing substrates configured in a semi-polar orientation. Merely by way of example, the invention has been applied to use bulk GaN substrates to form overlying epitaxial regions in a bi-axially relaxed state, but it would be recognized that the invention has a broader range of applicability.
[0003]
Today's state-of-the-art visible-spectrum light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) in the ultraviolet to green (380-550 nm) regime are based on InGaN active layers grown pseudomorphic to wurtzite GaN.・・・(後略)・・・」
(日本語訳:
[0002]
本発明は,一般に,ガリウムおよび窒素を含有するバルク基板を使用する技術に関する。より具体的には,本発明は,半極性配向に構成されたバルクのガリウムおよび窒素含有基板を使用する方法および装置を提供する。ほんの一例として,本発明は,バルクGaN基板を使用して,上に重なるエピタキシャル領域を二軸緩和状態で形成するのに適用されているが,本発明はより広い範囲の適用可能性を有する。
[0003]
紫外から緑色(380-550nm)領域における今日の最先端の可視スペクトル発光ダイオード(LED)およびレーザダイオード(LD)は,ウルツ鉱型GaNに擬形成長したInGaN活性層に基づいている。・・・(後略)・・・)

イ 「[0006]
According to the present invention, techniques related generally to using bulk gallium and nitrogen containing substrates are provided. More particularly, the present invention provides a method and device using bulk gallium and nitrogen containing substrates configured in a semi-polar orientation. Merely by way of example, the invention has been applied to use bulk GaN substrates to form overlying epitaxial regions in a bi-axially relaxed state, but it would be recognized that the invention has a broader range of applicability.
[0007]
In this invention we activate the (0001)/1/3<11-20> slip planes in GaN by using semi-polar oriented material and controlled stress at heterointerfaces to form a relaxed InGaN layer which will become a seed for growth of a relaxed InGaN substrate or layer.(・・・後略・・・)」
(日本語訳:
[0006]
本発明によれば,ガリウムおよび窒素含有バルク基板を使用することに関する一般的な技術が提供される。より具体的には,本発明は,半極性配向に構成されたバルクのガリウムおよび窒素含有基板を使用する方法および装置を提供する。ほんの一例として,本発明は,バルクGaN基板を使用して,上に重なるエピタキシャル領域を二軸緩和状態で形成するのに適用されているが,本発明はより広い範囲の適用可能性を有する。
[0007]
本発明では,緩和されたInGaN基板または層の成長の種となる,緩和されたInGaN層を形成するために,半極性配向材料およびヘテロ界面での制御された応力を用いて,GaNの(0001)/1/3<11-20>すべり面を活性化する。(・・・後略・・・))

ウ「[0010]
In an alternative specific embodiment, the present invention provides a method for forming a relaxed epitaxial Al_(x)In_(y)Ga_((1-x-y))N layer. The method includes providing a substrate having an orientation within about 5 degrees of a c-plane and forming at least one epitaxial Al_(x)In_(y)Ga_((1-x-y))N layer with a thickness of at least 100 nanometers such that a plurality of misfit dislocations are included to reduce a bi-axial strain within the thickness or form a relaxed state.」
(日本語訳:
[0010]
別の特定の実施形態では,本発明は緩和エピタキシャルAl_( x )In_( y )Ga_( (1ーxーy) )N層を形成する方法を提供する。この方法は,c面から約5度以内の配向を有する基板を準備することと,複数のミスフィット転位が含まれ,その厚さの範囲内で二軸歪みを減らすか,または弛緩状態を形成するように,少なくとも100ナノメートルの厚さを有する少なくとも1つのエピタキシャルAl_( x )In_( y )Ga_( (1ーxーy) )N層とを形成することを含む。)

エ 「[0022]
According to the present invention, techniques related generally to using bulk gallium and nitrogen containing substrates are provided. More particularly, the present invention provides a method and device using bulk gallium and nitrogen containing substrates configured in a semi-polar orientation. Merely by way of example, the invention has been applied to use bulk GaN substrates to form overlying epitaxial regions in a bi-axially relaxed state, but it would be recognized that the invention has a broader range of applicability.
[0023]
FIG. 3 is a diagram of an epitaxial layer 303 on a substrate 301. In one embodiment, substrate 301 comprises bulk GaN. In other embodiments, substrate 301 comprises AlN, sapphire, silicon carbide, ・・・(中略)・・・, or the like. Preferably, substrate 301 comprises bulk GaN with a surface dislocation density below about 10^(7) cm^(-2). Epitaxial layer 303 may comprise Al_(x)In_(y)Ga_((1-x-y))N, where 0≦x, y≦1. In a preferred embodiment, at least one of x and y is between 0.01 and 0.50. The surface 305 of substrate 301 may have a semi-polar orientation, that is, may form an angle θ with respect to the (0001) c-plane in substrate 301 or with respect to the (0001) c-plane 307 in epitaxial layer 303 that is between 0 and 90 degrees.(・・・後略・・・)」
(日本語訳:
[0022]
本発明によれば,ガリウムおよび窒素含有バルク基板を使用することに関する一般的な技術が提供される。より具体的には,本発明は,半極性配向に構成されたバルクのガリウムおよび窒素含有基板を使用する方法および装置を提供する。ほんの一例として,本発明は,バルクGaN基板を使用して,上に重なるエピタキシャル領域を二軸緩和状態で形成するのに適用されているが,本発明はより広い範囲の適用可能性を有する。
[0023]
図3は,基板301上のエピタキシャル層303の図である。一実施形態では,基板301はバルクGaNを含む。他の実施形態では,基板301は,AlN,サファイア,炭化ケイ素,ガリウムヒ素, ・・・(中略)・・・ など。好ましくは,基板301は,約10^(7)cm^( -2)未満の表面転位密度を有するバルクGaNを含む。エピタキシャル層303は,Al_( x )In_( y )Ga_( (1ーxーy) )N(0≦x,y≦1)を含み得る。好ましい実施形態では,xとyの少なくとも一方は0.01から0.50の間である。基板301の表面305は半極性配向を有することができ,すなわち,基板301の(0001)c面に対して,またはエピタキシャル層の(0001)c面307に対して角度θを形成し,それは0度から90度の間である。(・・・後略・・・))

オ 「[0033]
In another set of embodiments, at least one epitaxial layer is grown on a substrate with a surface orientation within about 5 degrees of c-plane, and at least one of the substrate and at least one epitaxial layer are patterned to facilitate atom transport along glide planes to form misfit dislocations. If desired, a pattern, for example to provide stripes, bottom pillars, holes, or a grid, is formed on the substrate or on an epitaxial layer on the substrate by conventional photolithography.
[0034]
・・・(中略)・・・
[0040]
Following the patterning process, at least one epitaxial layer 803 is deposited on the patterned substrate or patterned epitaxial layer 801, as shown schematically in FIG. 8. During the initial stages of growth of epitaxial layer 803 the isolated nano- or micro-islands may be fully strained. As the thickness of epitaxial layer exceeds the Matthews Blakeslee critical thickness, at some point relaxation by formation and/or migration of misfit dislocations is expected to occur. In this case the (0 0 0 1) glide planes are parallel to the substrate-epitaxial-layer-interface, so dislocation motion and atom migration are expected to occur from the periphery of the nano- or micro-islands inward. As the thickness of epitaxial layer 803 continues to increase during deposition, the areas over the etched channels or masks begins to close off by lateral growth, and subsequent growth occurs on a coalesced layer. In some embodiments relaxation of the lattice mismatch strain goes to completion prior to coalescence.
[0041]
In still another embodiment, the substrate is macroscopically patterned, with the pitch of the pattern between approximately 1 micron and about 1 millimeter. The pattern may comprise regions where the local crystallographic orientation is nonpolar or semipolar, rather than c-plane. Growth on these regions is expected to exhibit similar relaxation behavior as growth on a flat surface of the given orientation.
[0042]
In one specific embodiment, a single epitaxial layer of the desired composition is grown directly on substrate 301. In another set of embodiments, a series of epitaxial layers of graded compositions, where each layer is much thicker than the Matthews-Blakeslee critical thickness, are grown on substrate 301. For example, a layer of In0.05Ga0.95N at least 1 micron thick, at least 10 microns thick, or at least 100 microns thick, may be deposited on the GaN substrate, followed by similarly-thick layers of In0.1Ga0.9N, In0.15Ga0.55N and In0.2Ga0.8N. The layer thicknesses may be similar to one another, or one or more layers may be substantially thicker than other layers.
[0043]
In another embodiment, a series of epitaxial layers of graded compositions, where at least the first layer is thicker than the critical thickness and the indium fraction may decrease in sequential layers, are grown on substrate 301. For example, a layer of In_(0.3)Ga_(0.7)N at least 100 nanometers thick, at least 1 micron thick, at least 10 microns thick, or at least 100 microns thick, may be deposited on the GaN substrate, followed by layers of In_(0.25)Ga_(0.75)N, and In_(0.2)Ga_(0.8)N.
・・・(中略)・・・
[0046]
The relaxation and/or growth processes may also generate a significant concentration of threading dislocations. In preferred embodiments, the epitaxial layer is grown thick enough so that a substantial fraction of these dislocations annihilate one another by a similar mechanism as occurs on GaN, as illustrated in FIG. 9. For example, the total thickness of the epitaxial layer may be greater than 100 nanometers, greater than 1 micron, greater than 10 microns, greater than 100 microns, greater than 1 millimeter, or greater than 10 millimeters. The threading dislocation density in the resulting epitaxial layer may be less than 10^(9 )cm^(-2・), less than 10^(8 )cm^(-2・), less than 10^(7 )cm^(-2・), or less than 10^(6 )cm^(-2 ).
[0047]
In one specific embodiment, the epitaxial layer(s) is deposited by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD). In other embodiments, the epitaxial layer(s) is deposited by molecular beam epitaxy (MBE), by ammonothermal crystal growth, by liquid phase epitaxy (LPE) using a flux, or by a combination of these processes.
[0048]
In further embodiments, an epitaxial layer is deposited by hydride vapor phase epitaxy or by halide vapor phase epitaxy.
・・・(中略)・・・
[0050]
In one embodiment, the InGaN seed layer is grown out to provide a low dislocation density boule of InGaN, which is subsequently cut along predetermined orientations to provide an InGaN substrate of any preferred orientation. For example, InGaN substrates of orientations such as (0001), (1-100), (11-20), (10-11), (20-21), (30-34), (21-31), and other orientations are possible. Using the technique described, InGaN substrates with InN mole fractions from 0.5% to 50% may be provided, for example. These substrates can be used for growth of LED and LD devices at longer emission wavelengths with improved performance compared to devices grown on GaN. For example, high-performance green, yellow, amber, and even red LEDs and LDs can be provided.
(・・・後略・・・)」
(日本語訳:
[0033]
別の組の実施形態では,少なくとも1つのエピタキシャル層が,c面の約5度以内の面方位の基板上に成長させられ,基板および少なくとも1つのエピタキシャル層の少なくとも一方が,ミスフィット転位を形成するために,グライド面に沿った原子輸送を容易にすべくパターニングされる。必要に応じて,例えばストライプ,ボトムピラー,ホール,またはグリッドを提供するためのパターンが,従来のフォトリソグラフィによって基板上または基板上のエピタキシャル層上に形成される。
[0034]
・・・(中略)・・・
[0040]
パターニングプロセスに続いて,図8に概略的に示されるように,少なくとも1つのエピタキシャル層803が,パターニングされた基板またはパターニングされたエピタキシャル層801上に堆積される。エピタキシャル層803の成長の初期段階中に,分離されたナノまたはマイクロアイランドは完全に歪んでいる可能性がある。エピタキシャル層の厚さがマシューズブレイクスリー臨界厚さを超えると,ある点で,ミスフィット転位の形成および/または移動による緩和が起こると予想される。この場合,(0 0 0 1)すべり面は基板 - エピタキシャル層 - 界面に平行であるので,転位運動および原子移動は,ナノまたはマイクロアイランドの周囲から内側に向かって起こると予想される。エピタキシャル層803の厚さが堆積中に増加し続けるにつれて,エッチングされたチャネルまたはマスクの上の領域は横方向成長によって閉じ始め,その後の成長は合体層上で起こる。いくつかの実施形態では,格子不整合歪みの緩和は,合体前に完了するようになる。
[0041]
さらに別の実施形態では,基板は巨視的にパターン化されており,パターンのピッチは約1ミクロンから約1ミリメートルの間である。パターンは,局所結晶学的配向が,c面ではなく,非極性または半極性である領域を含み得る。これらの領域上での成長は,所与の配向の平面上での成長と同様の緩和挙動を示すと予想される。
[0042]
特定の一実施形態では,所望の組成の単一のエピタキシャル層が基板301上に直接成長する。他の一連の実施形態では,各層がマシューズ - ブレイクスリー臨界厚よりはるかに厚い傾斜組成の一連のエピタキシャル層である。例えば,少なくとも1ミクロンの厚さ,少なくとも10ミクロンの厚さ,または少なくとも100ミクロンの厚さのIn_( 0.05 )Ga_( 0.95 )Nの層をGaN基板上に堆積し,続いて類似の厚さの層であるIn_( 0.1 )Ga_( 0.9 )N,In_( 0.15 )Ga_( 0.55 )NおよびIn_( 0.2 )Ga_( 0.8 )N,を成長させることができる。層の厚さは互いに類似していてもよく,または1つ以上の層が他の層よりも実質的に厚くてもよい。
[0043]
別の実施形態では,少なくとも第1の層が臨界厚さよりも厚く,インジウムの割合が連続層で減少してもよい傾斜組成の一連のエピタキシャル層が,基板301上に成長させられる。例えば,少なくとも100ナノメートルの厚さ,少なくとも1ミクロンの厚さ,少なくとも10ミクロンの厚さ,または少なくとも100ミクロンの厚さのIn_(0.3)Ga_(0.7)NをGaN基板上に堆積し,続いてIn_( 0.25 )Ga_( 0.75 )NおよびIn_( 0.2 )Ga_( 0.8)Nの層を堆積することができる。
・・・(中略)・・・
[0046]
緩和および/または成長プロセスはまた,かなりの濃度の貫通転位を発生させる可能性がある。好ましい実施形態では,エピタキシャル層は,これらの転位のかなりの部分が,図9に示すように,GaN上で生じるのと同様のメカニズムによって互いに消滅するように十分に厚く成長する。例えば,エピタキシャル層の全厚は,100ナノメートル超,1ミクロン超,10ミクロン超,100ミクロン超,1ミリメートル超,または10ミリメートル超であり得る。得られるエピタキシャル層中の貫通転位密度は,10^(9)cm^(-2)未満,10^(8)cm^(-2)未満,10^(7)cm^(-2)未満,または10^(6)cm^(-2)未満であり得る。
[0047]
特定の一実施形態では,エピタキシャル層は有機金属化学気相成長法(MOCVD)によって堆積される。他の実施形態では,エピタキシャル層は,分子線エピタキシー(MBE)によって,アモノサーマル結晶成長によって,フラックスを使用する液相エピタキシー(LPE)によって,またはこれらのプロセスの組み合わせによって堆積される。
[0048]
さらなる実施形態では,エピタキシャル層は,ハイドライド気相成長法またはハライド気相成長法によって堆積される。
・・・(中略)・・・
[0050]
一実施形態では,InGaNシード層を成長させてInGaNの低転位密度ブールを提供し,続いてこれを所定の方位に沿って切断して任意の好ましい方位のInGaN基板を提供する。例えば,(0001),(1-100),(11-20),(10-11),(20-21),(30-34),(21-31),および(21-31)のような方位のInGaN基板であって,他の方位も可能である。記載された技術を使用して,例えば,0.5%から50%のInNモル分率を有するInGaN基板が提供され得る。これらの基板は,GaN上に成長したデバイスと比較して改善された性能でより長い発光波長でのLEDおよびLDデバイスの成長に使用することができる。例えば,高性能の緑色,黄色,琥珀色,さらには赤色のLEDおよびLDを提供することができる。 ・・・(後略)・・・」

カ 「What is claimed is:
1 . A method for forming at least one relaxed epitaxial Al_(x)In_(y)Ga_((1-x-y))N layer comprising:
providing a substrate having a semipolar surface orientation;
・・・(中略)・・・
12 . A method for forming a relaxed epitaxial Al_(x)In_(y)Ga_((1-x-y))N layer comprising:
providing a substrate having an orientation within about 5 degrees of a c-plane;
・・・(後略)・・・」(6ページ右欄20行?7ページ左欄18行)
(日本語訳:
クレームされているのは:
1.少なくともひとつの緩和されたエピタキシャルAl_(x)In_(y)Ga_((1-x-y))N層を形成する方法であって,
半極性表面方位を有する基板を用意し,・・・
・・・(中略)・・・
12.緩和されたエピタキシャルAl_(x)In_(y)Ga_((1-x-y))N層を形成する方法であって,
c面から約5度以内の配向を有する基板を用意し,・・・
・・・(後略)・・・)

キ 上記各記載からみて,上記[0006]?[0009],[0022]?[0032],及び独立形式記載のクレーム1には,「半極性配向に構成されたバルクのガリウムおよび窒素含有基板を使用する方法および装置」が記載され,上記[0010],[0033]?[0043]及び独立形式記載のクレーム12には,「緩和エピタキシャルAl_( x )In_( y )Ga_( (1ーxーy) )N層を形成する方法」であって,「c面から約5度以内の配向を有する基板」を用いる方法が記載されていることがわかる。また,当該方法には,[0033]?[0043]の記載から,Alを含まないInGaN層を形成する方法が含まれることも明らかである。

ク 上記段落[0001]の「本発明は,一般に,ガリウムおよび窒素を含有するバルク基板を使用する技術に関する」との記載,及び,段落[0043]の「少なくとも100ナノメートルの厚さ, ・・・(中略)・・・ の厚さのIn_(0.3)Ga_(0.7)NをGaN基板上に堆積し」との記載を参照すると,段落[0033]?[0043]に記載されている「別の組の実施形態」において用いられる「c面の約5度以内の面方位の基板」として,GaNからなる基板を用いうることは明らかである。また,当該GaNからなる基板は,「c面」を有することから,段落[0003]に記載された「ウルツ鉱型」の結晶構造を有することも明らかである。

ケ 段落[0033]?[0043]に記載されている「別の組の実施形態」において,各エピタキシャル層の成長には,段落[0048]に記載された「ハイドライド気相成長法」を用いうることは明らかである。

コ 上記段落[0050]に記載された,「一実施形態では,InGaNシード層を成長させてInGaNの低転位密度ブールを提供」との記載中の「InGaNシード層を成長させて」は,例えば,上記段落[0033]?[0043]に記載されている「別の組の実施形態」の方法によってもできることは明らかである。

(2)引用発明
以上を総合すると,引用例1には,上記(1)キで指摘した「緩和エピタキシャルAl_( x )In_( y )Ga_( (1ーxーy) )N層を形成する方法」であって,「c面から約5度以内の配向を有する基板」を用いる方法について,次の発明(以下「引用発明」という。)が記載されていると認められる。

「緩和エピタキシャルInGaN層を形成し,LED及びLDデバイスを提供する方法であって,
c面から約5度以内の配向を有するウルツ鉱型の結晶構造を有するGaN基板301を準備することと,複数のミスフィット転位が含まれ,その厚さの範囲内で二軸歪みを減らすか,または弛緩状態を形成するように,少なくとも100ナノメートルの厚さを有する少なくとも1つのエピタキシャルInGaN層とを形成することを含み,
少なくとも1つのエピタキシャル層801が,c面の約5度以内の面方位のGaN基板301上に成長させられ,GaN基板301および少なくとも1つのエピタキシャル層801の少なくとも一方が,ミスフィット転位を形成するために,グライド面に沿った原子輸送を容易にすべくパターニングされ,
パターニングプロセスに続いて,少なくとも1つのエピタキシャル層803が,パターニングされた基板301またはパターニングされたエピタキシャル層801上に堆積され,エピタキシャル層803の成長の初期段階中に,分離されたナノまたはマイクロアイランドは完全に歪んでいる可能性があり,エピタキシャル層の厚さがマシューズブレイクスリー臨界厚さを超えると,ある点で,ミスフィット転位の形成および/または移動による緩和が起こるものであり,
ここで,所望の組成の単一のエピタキシャル層が基板301上に直接成長されるか,あるいは,各層がマシューズ - ブレイクスリー臨界厚よりはるかに厚い傾斜組成の一連のエピタキシャル層,例えば,少なくとも1ミクロンの厚さ,少なくとも10ミクロンの厚さ,または少なくとも100ミクロンの厚さのIn_( 0.05 )Ga_( 0.95 )Nの層をGaN基板上に堆積し,続いて類似の厚さの層であるIn_( 0.1 )Ga_( 0.9 )N,In_( 0.15 )Ga_( 0.55 )NおよびIn_( 0.2 )Ga_( 0.8 )N,を成長させることができ,
前記各エピタキシャル層の成長は,ハイドライド気相成長法によって行うことができ,
上記のようにすることにより,InGaNシード層を成長させてInGaNの低転位密度ブールを提供し,続いてこれを所定の方位に沿って切断して任意の好ましい方位の,0.5%から50%のInNモル分率を有するInGaN基板を提供し,
当該InGaN基板上にLEDおよびLDデバイスを成長する,
LED及びLDデバイスを提供する方法。」

4 本願発明と引用発明との対比
(1)本願発明と引用発明とを対比する。
ア 引用発明における「c面から約5度以内の配向を有するウルツ鉱型の結晶構造を有するGaN基板301」は,その表面が「c面から約5度以内の配向を有する」ことが明らかであるから,引用発明の「c面から約5度以内の配向を有するウルツ鉱型の結晶構造を有するGaN基板301を準備すること」と,本願発明の「ウルツ型GaNの上表面を有する第1基板であって,該ウルツ型GaNの上表面は10^(7)cm^(-2)を下回る転移密度と-c面の約5度以内の結晶学的配向とを有する,第1基板を提供するステップ;」とは,「ウルツ型GaNの上表面を有する第1基板を提供するステップ;」である点で一致する。

イ 引用発明においては,「InGaNシード層を成長させてInGaNの低転位密度ブールを提供し,続いてこれを所定の方位に沿って切断して任意の好ましい方位の,0.5%から50%のInNモル分率を有するInGaN基板を提供」するのであるから,当該「InGaNの低転位密度ブール」は,本願発明の「InGaNテンプレート」に相当する。

ウ 引用発明においては,「所望の組成の単一のエピタキシャル層が基板301上に直接成長されるか,あるいは,各層がマシューズ - ブレイクスリー臨界厚よりはるかに厚い傾斜組成の一連のエピタキシャル層,例えば,少なくとも1ミクロンの厚さ,少なくとも10ミクロンの厚さ,または少なくとも100ミクロンの厚さのIn_( 0.05 )Ga_( 0.95 )Nの層をGaN基板上に堆積し,続いて類似の厚さの層であるIn_( 0.1 )Ga_( 0.9 )N,In_( 0.15 )Ga_( 0.55 )NおよびIn_( 0.2 )Ga_( 0.8 )N,を成長させることができ」,「上記のようにすることにより,InGaNシード層を成長させてInGaNの低転位密度ブールを提供」するところ,「前記各エピタキシャル層の成長は,ハイドライド気相成長法によって行うことができ」るから,当該各構成は,本願発明の「ハイドライド気相成長法によって該上表面上に直接,選択されたInN組成を有するInGaNエピタキシャル層を成長させることによってInGaNテンプレートを作成するステップ」に相当する。

エ 引用発明においては,「複数のミスフィット転位が含まれ,その厚さの範囲内で二軸歪みを減らすか,または弛緩状態を形成するように,少なくとも100ナノメートルの厚さを有する少なくとも1つのエピタキシャルInGaN層とを形成する」ものであるところ,「例えば,少なくとも1ミクロンの厚さ,少なくとも10ミクロンの厚さ,または少なくとも100ミクロンの厚さのIn_( 0.05 )Ga_( 0.95 )Nの層をGaN基板上に堆積し,続いて類似の厚さの層であるIn_( 0.1 )Ga_( 0.9 )N,In_( 0.15 )Ga_( 0.55 )NおよびIn_( 0.2 )Ga_( 0.8 )N,を成長させることができ」るのであるから,引用発明の当該各構成は,本願発明の「前記InGaNエピタキシャル層は4μmを超える厚さを有し,及び,前記選択されたInN組成はInNのモル分率が0.5%を超える組成であり,該InGaNエピタキシャル層は歪みが緩和されて」いることに相当する。

オ 引用発明の「InGaNシード層を成長させてInGaNの低転位密度ブールを提供し,続いてこれを所定の方位に沿って切断して任意の好ましい方位の,0.5%から50%のInNモル分率を有するInGaN基板」は,本願発明の「該InGaNテンプレート及び該InGaNテンプレートの誘導物であって前記InGaNテンプレート又はその一部から形成される独立したInGaN結晶及びウェーハから選択される誘導物から選択される一の第2基板」に相当する。

カ 引用発明の「当該InGaN基板上にLEDおよびLDデバイスを成長する」ことは,本願発明の「第2基板の上に光電子デバイス構造を成長させるステップ」に相当する。

キ 引用発明の「LED及びLDデバイスを提供する方法」は,本願発明の「発光デバイスを作る方法」に相当する。

(2)以上から,本願発明と引用発明とは,以下の点で一致する。

「発光デバイスを作る方法であって,
ウルツ型GaNの上表面を有する第1基板を提供するステップ;
ハイドライド気相成長法によって該上表面上に直接,選択されたInN組成を有するInGaNエピタキシャル層を成長させることによってInGaNテンプレートを作成するステップであって,前記InGaNエピタキシャル層は4μmを超える厚さを有し,及び,前記選択されたInN組成はInNのモル分率が0.5%を超える組成であり,該InGaNエピタキシャル層は歪みが緩和されている,ステップ
;及び
該InGaNテンプレート及び該InGaNテンプレートの誘導物であって前記InGaNテンプレート又はその一部から形成される独立したInGaN結晶及びウェーハから選択される誘導物から選択される一の第2基板の上に光電子デバイス構造を成長させるステップ;
を含む方法。」

(3)一方,両者は以下の各点で相違する。
《相違点1》
本願発明は「ウルツ型GaNの上表面を有する第1基板であって,該ウルツ型GaNの上表面は10^(7)cm^(-2)を下回る転移密度と-c面の約5度以内の結晶学的配向とを有する,第1基板を提供するステップ」を備えるのに対して,引用発明は「ウルツ型GaNの上表面を有する第1基板」であって,「c面から約5度以内の配向を有するウルツ鉱型の結晶構造を有するGaN基板」「を提供するステップ」は備えるものの,基板「の上表面は10^(7)cm^(-2)を下回る転移密度と-c面の約5度以内の結晶学的配向とを有する」構成は備えない点。

《相違点2》
本願発明においては,「InGaNエピタキシャル層は歪みが緩和されており,前記選択されたInN組成について,各々の平衡格子定数の0.1%以内のa軸格子定数及びc軸格子定数を有する」のに対して,
引用発明においては,「InGaNエピタキシャル層は歪みが緩和されている」ものの,「前記選択されたInN組成について,各々の平衡格子定数の0.1%以内のa軸格子定数及びc軸格子定数を有す」る構成を有することまでは特定されていない点。

5 判断
(1)相違点1について
ア 引用例1において,「c面から約5度以内の配向を有するウルツ鉱型の結晶構造を有するGaN基板301」を用いる実施形態については,GaN基板301の表面転位密度については特に記載はない。
しかしながら,一般的に基板表面にエピタキシャル成長を行うに当たっては,基板表面の転位密度が低いことが好ましいものである。また,引用例1の段落[0023]には,「半極性配向に構成されたバルクのガリウムおよび窒素含有基板を使用する方法および装置」に係る実施形態について,「好ましくは,基板301は,約10^(7)cm^( -2)未満の表面転位密度を有するバルクGaNを含む」との記載もされているように,10^(7)cm^( -2)未満の表面転位密度のGaN基板は格別なものともいえず,また,「10^(7)cm^( -2)未満の表面転位密度」が,当該実施形態に限って求められる条件であるともいえない。
そして,引用発明において,GaN基板301について,その「上表面は10^(7)cm^(-2)を下回る転移密度」であるものを用いることを阻害する事由も見いだせない。

イ Gaを含む窒化物系半導体のエピタキシャル層を形成する方法において,その形成表面を-c面とすることは,例えば以下の周知例1?3に記載されているように,周知の技術である。
ここで,周知例3に記載されているように,(000-1)面GaN上にInGaN層を形成する場合,InGaNの熱分解が防止することができることが記載されている。
それゆえ,引用発明において,所定のエピタキシャルInGaN層を形成する際に,所定のIn組成比を確実に形成するために,上記周知技術を用いることが好ましいことは,当業者に明らかである。

周知例1:米国特許公開第2012/0199952号明細書
原査定の拒絶理由に引用され,本願の優先日前に外国において頒布された米国特許公開第2012/0199952号明細書(以下「周知例1」という。)には,図とともに以下の記載がある。
「[0001] The present disclosure relates generally to techniques for growing indium-containing nitride films. More specifically, the disclosure includes a process for forming materials such as InGaN and/or AlInGaN or AlInN that are nucleated heteroepitaxially directly on a substrate without first forming crystalline GaN. In various embodiments, deposition is performed at relatively low temperature, via molecular beam epitaxy, hydride vapor phase epitaxy, metalorganic chemical vapor deposition, or atomic layer epitaxy. There are other embodiments as well.
・・・(中略)・・・
[0025] In one set of embodiments, alternating high-indium and low-indium layers are deposited by hydride vapor phase epitaxy (HVPE).・・・(後略)・・・」
(日本語訳:
[0001]
本開示は,一般に,インジウム含有窒化物膜を成長させるための技術に関する。より具体的には,本開示は,最初に結晶性GaNを形成することなく,基板上に直接ヘテロエピタキシャルに核形成されるInGaNおよび/またはAlInGaNまたはAlInNなどの材料を形成するためのプロセスを含む。様々な実施形態において,堆積は,分子線エピタキシー,ハイドライド気相成長法,有機金属化学気相成長法,または原子層エピタキシーを介して比較的低温で行われる。他の実施形態もある。)
「[0021] Referring to the diagram 100 of FIG. 1, a substantially indium-free substrate 101 is provided. ・・・(中略)・・・ The substrate 101 may comprise one of sapphire, ・・・(中略)・・・, gallium nitride, or aluminum nitride. The substrate may have a wurtzite crystal structure and the surface orientation may be within 5 degrees, within 2 degrees, within 1 degree, within 0.5 degree, within 0.2 degree, within 0.1 degree, within 0.05 degree, within 0.02 degree, or within 0.01 degree of (0 0 0 1)+c plane, (0 0 0 -1)-c plane, {1 0-1 0} m-plane, {1 1-2 0} a-plane, or a ・・・(中略)・・・.
・・・(中略)・・・
[0025] In one set of embodiments, alternating high-indium and low-indium layers are deposited by hydride vapor phase epitaxy (HVPE).・・・(後略)・・・」
(日本語訳:
[0021]
図1の線図100を参照する。図1において,実質的にインジウムを含まない基板101が提供される。 ・・・(中略)・・・。基板101は,サファイア, ・・・(中略)・・・,窒化ガリウム,または窒化アルミニウム。基板はウルツ鉱型結晶構造を有し,表面配向は, (0 0 0 1)+ c面,(0 0 0 -1)-c面,{1 0 -1 0} m面,{1 1 2 0} a面, ・・・(中略)・・・の
5度以内,2度以内,1度以内,0.5度以内,0.2度以内,0.1度以内,0.05度以内,0.02度以内,または0.01度以内であり得る。 ・・・(中略)・・・
[0025]
一組の実施形態では,高インジウム層と低インジウム層が交互に水素化物気相成長法(HVPE)によって堆積される。・・・(後略)・・・)

周知例2:特開2009-147271号公報
原査定の拒絶理由に引用され,本願の優先日前に外国において頒布された特開2009-147271号公報(以下「周知例2」という。)には,図とともに以下の記載がある。
「【0069】
このような手順によって本発明の-c面を成長面とするIII族窒化物半導体結晶が得られるが,さらに,III族窒化物半導体結晶を
(000-1)
面を成長面として,例えば50μm/h以下の成長速度でハイドライド気相成長させることもできる。また,このようにして得られた厚膜のIII族窒化物半導体結晶を成長用基板(やエピタキシャル成長層)から剥離(分離)して新たな基板とすることもできる。」(なお,上記「(000-1)」における「-1」は,公報においては,「1」の上に横棒「-」を付した状態で記載されている。)
ここで,(000-1)面が-c面であることは明らかである。

周知例3:特開2003-37288号公報
原査定の拒絶理由に引用され,本願の優先日前に外国において頒布された特開2003-37288号公報(以下「周知例3」という。)には,図とともに以下の記載がある。
「【0044】実施例5:GaN(000-1)面を基板結晶に用いて,MOVPE成長により780℃でGaNを1.5ミクロン成長し,その上に,650℃で0.2ミクロンのInGaNの成長をした。成長表面(000-1)面であることが確認された。また,成長したInGaN混晶は相分離も見られず,均一な混晶が得られることが明らかになった。X線回折およびフォトルミネッセンスから確認した。
【0045】上述した本発明の方法によれば,GaN層を従来より低温の約820℃以下,約500℃以上で行うので,この温度領域では,GaN層の成長極性は,(000-1)面(N極)が支配的となる。次いで,GaN層の上のInGaN層又はInN層は,約800℃以下で行うため,InNのモル分率yを高め(例えば約0.7以上),InGaNの熱分解を防止することができる。また,このInGaN層又はInN層は,その下地となるGaN層が(000-1)面に成長しているので,InGaN層又はInN層の成長極性も,下地層と同じ(000-1)面となる。更に,約800℃以下,約400℃以上の低温領域では,InGaN層又はInN層の(000-1)面の成長は,上述の研究の結果から,従来の(0001)面の成長に比べ成長速度が速く,分解速度が遅いことが確認された。従って,成長極性が(000-1)面となるInGaN層又はInN層は,(0001)面の成長の場合に比較して,格子欠陥が低減されるため,その品質は従来より優れたものとなる。」

ウ 上記ア,イから,引用発明において,「c面から約5度以内の配向を有するウルツ鉱型の結晶構造を有するGaN基板301」を用いることに代えて,-c面の表面を有するGaN基板を採用し,また,当該基板を10^(7)cm^(-2)を下回る表面転移密度のものとすることで,相違点1に係る構成を備えることは,当業者が適宜になし得たことである。

(2)相違点2について
引用発明は,「複数のミスフィット転位が含まれ,その厚さの範囲内で二軸歪みを減らすか,または弛緩状態を形成するように,少なくとも100ナノメートルの厚さを有する少なくとも1つのエピタキシャルInGaN層とを形成する」ものであって,これにより,「緩和エピタキシャルInGaN層」が形成されるものである。ここで(特に上記「弛緩状態」が形成された場合),所望のIn組成比の「緩和エピタキシャルInGaN層」のa軸格子定数及びc軸格子定数の双方は,当該InN組成についての平衡格子定数にほぼ等しいものであることは明らかであって,前記a軸格子定数及びc軸格子定数の双方は,当該InN組成についての平衡格子定数の0.1%以内となっているものと認められ,また,仮に,そこまでは言えないとしても,前記a軸格子定数及びc軸格子定数の双方を,当該InN組成についての平衡格子定数の0.1%以内とすることは設計事項である。
よって,引用発明において,相違点2に係る構成を備えることは,当業者が適宜になし得たことである。

(3)よって,本願発明は,周知技術を勘案して,引用発明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,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。

6 むすび
以上のとおりであるから,他の請求項について検討するまでもなく,本願は拒絶すべきものである。
よって,結論のとおり審決する。
 
別掲
 
審理終結日 2019-08-01 
結審通知日 2019-08-06 
審決日 2019-08-19 
出願番号 特願2013-215853(P2013-215853)
審決分類 P 1 8・ 121- Z (H01L)
最終処分 不成立  
前審関与審査官 大和田 有軌  
特許庁審判長 瀬川 勝久
特許庁審判官 近藤 幸浩
星野 浩一
発明の名称 窒化インジウムガリウム発光デバイスを作る方法  
代理人 舛谷 威志  
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