2016-009825

特願２０１４－５４３８２２「高電圧トレンチ接合ショットキーバリアダイオード」拒絶査定不服審判事件〔平成２５年　６月　６日国際公開、ＷＯ２０１３／０７９３０４、平成２７年　２月１２日国内公表、特表２０１５－５０４６１０〕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２４年（２０１２年）１１月１２日を国際出願日（パリ条約による優先権主張　外国庁受理２０１１年１２月１日，独国）とする出願であって，その手続の経緯は以下のとおりである。 平成２６年　６月　２日　審査請求・手続補正 平成２７年　４月２８日　拒絶理由通知 平成２７年　７月２３日　意見書・手続補正 平成２８年　３月１６日　拒絶査定 平成２８年　６月３０日　審判請求 ２　本願発明について （１）本願発明 本願の請求項１に係る発明（以下，「本願発明」という。）は，特許請求の範囲の請求項１に記載された次のとおりのものと認める。 「・ｎ＋型基板（１０）と， ・前記ｎ＋型基板（１０）上の，厚さ（Ｄ＿ｅｐｉ）を有するｎ型エピタキシャル層（２０）と， ・前記ｎ型エピタキシャル層（２０）に形成された，それぞれ幅（Ｗｔ）および深さ（Ｄｔ）を有する少なくとも２つのトレンチ（７０）と， ・隣接する前記トレンチ（７０）間にある，それぞれ幅（Ｗｍ）を有するメサ領域（８０）と， を有するショットキーバリアダイオードであって， ・前記ショットキーバリアダイオードのｎ＋型基板（１０）の裏側面（Ｒ）にカソード電極として設置された金属層（６０）と， ・前記ショットキーバリアダイオードの表側面（Ｖ）にアノード電極として設置された金属層（５０）と， を有し， 前記表側面（Ｖ）に設けられた前記金属層（５０）と前記トレンチ（７０）内のｐ型領域（４０ａ）とがオーミックコンタクトを形成し， 前記表側面（Ｖ）に設けられた前記金属層（５０）と前記ｎ型エピタキシャル層（２０）とがショットキー接合を形成するショットキーバリアダイオードにおいて， 前記トレンチ（７０）の深さ（Ｄｔ）と前記ｎ型エピタキシャル層（２０）の厚さ（Ｄ＿ｅｐｉ）とに対し，以下の関係式 Ｋ・Ｄｔ＜Ｄ＿ｅｐｉ，ただしＫ＞４ が適用され， さらに， ＮＡ・Ｗｔ≫ＮＤ・Ｗｍ が適用され，ここで，ＮＡは前記トレンチ（７０）内におけるドープ濃度であり，Ｗｔは前記トレンチ（７０）の幅であり，ＮＤは前記ｎ型エピタキシャル層（２０）のドープ濃度であり，Ｗｍは２つの前記トレンチ（７０）間の前記メサ領域（８０）の幅である， ことを特徴とするショットキーバリアダイオード。」 （２）引用文献１の記載 ア　引用文献１ 原査定の拒絶の理由に引用された，特表２００８－５１９４４８号公報（以下，「引用文献１」という。）には，図面とともに，次の記載がある。（下線は当審において付加した。以下同じ。） （ア）「【技術分野】 【０００１】 従来技術 本発明は請求項１の上位概念記載の半導体デバイスおよびその製造方法に関する。本発明の半導体デバイスはトレンチ構造を備えたジャンクションバリア型ショットキーダイオードである。当該の半導体デバイスは車両の搭載電源においてツェナーダイオードとして使用されるのに特に良好に適している。」 （イ）「【００１０】 実施例の説明 本発明によって得られる利点をより良く理解してもらうために，まず公知の半導体デバイスを簡単に説明する。図１には，従来のジャンクションバリア型ショットキーダイオードＪＢＳの形態の半導体デバイス１０が示されている。この半導体デバイス１０は，ｎ＋型基板１，ｎ型層２，このｎ型層内へ拡散された少なくとも２つのｐ型ウェル３，および，チップの前面および後面のコンタクト層４，５から成る。電気的に見ると，ＪＢＳはＰＮダイオードすなわちアノードとしてのｐ型ウェル３とカソードとしてのｎ型層２とのあいだのＰＮ接合領域と，ショットキーダイオードすなわちアノードとしてのコンタクト層４とカソードとしてのｎ型層２とのあいだのショットキーバリアとのコンビネーションである。チップの後面のコンタクト層５はカソード電極として用いられ，チップの前面のコンタクト層４はｐ型ウェル３に対するオーミックコンタクトでありかつｎ型層２に対するショットキーコンタクトであるアノード電極として用いられる。」 （ウ）「【００１５】 本発明の充填されたトレンチを有するＴＪＢＳの第１の実施例は半導体デバイス３０であり，これを以下に図３に則して詳細に説明する。図３に示されているように，半導体デバイス３０は，ｎ＋型基板１，このｎ＋型基板上に配置されたｎ型層２，および，このｎ型層内に形成された少なくとも２つのトレンチ７を有する。また半導体デバイス３０の前面および後面にはコンタクト層４，５が配置され，アノード電極およびカソード電極として用いられる。トレンチ７は有利にはエッチングプロセスにより形成される。コンタクト層４，５は有利には金属から成る。特に金属層４は上下に積層された２つの異なる金属層から成っていてもよい。トレンチ７はｐ型ドープされたＳｉまたはＰｏｌｙ‐Ｓｉによって充填され，ｐ型ドープ領域８が形成される。電気的に見ると，ＴＪＢＳすなわち半導体デバイス３０は，ＰＮダイオードすなわちアノードとしてのｐ型ドープ領域８とカソードとしてのｎ型層２とのあいだのＰＮ接合領域と，ショットキーダイオードすなわちアノードとしてのコンタクト層４とカソードとしてのｎ型層２とのあいだのショットキーバリアとのコンビネーションである。従来のジャンクションバリア型ショットキーダイオードと同様に，ダイオードの順方向電流はショットキーダイオードのみを通って流れる。しかし，ｐ型ドーパントの水平拡散が生じないので，ＴＪＢＳにおける順方向での電流に対する有効面積は，トレンチＭＯＳバリア型ショットキーダイオードＴＭＢＳと同様に，従来のジャンクションバリア型ショットキーダイオードＪＢＳよりも格段に大きくなる。阻止方向では電圧が上昇するにつれて空間電荷領域が拡大し，ＴＪＢＳのブレークダウン電圧よりも小さい電圧では隣接する２つのｐ型ドープ領域間の領域の中央付近で衝突する。これにより，ＪＢＳと同様に，高い阻止電流の原因となるショットキー効果が部分的に遮蔽され，阻止電流が低減される。こうした遮蔽作用は構造パラメータ，例えばトレンチの深さＤｔ，トレンチ間の距離Ｗｎおよびトレンチの幅Ｗｐなどに強く依存する。ＴＪＢＳにトレンチ７を実現するに際してｐ型ドーパントの拡散は行われない。したがって従来のＪＢＳで生じていたようなｐ型ドーパントの水平拡散の悪影響は存在しない。トレンチ７間のメサ領域２．１における空間電荷領域をいわば１次元のみで拡大することは，ショットキー効果の遮蔽作用にとって重要な構造パラメータであるトレンチの深さＤｔが順方向電流の有効面積に相関しないので，容易に実現可能である。本発明のＴＪＢＳでのショットキー効果に対する遮蔽作用は，ＴＭＢＳと同様に，拡散されたｐ型ウェルを有する従来のＪＢＳでの遮蔽作用に比べて格段に効果的である。さらにＴＪＢＳではＰＮダイオードによって与えられるクランプ機能から高いローバスト性が得られる。ＰＮダイオードのブレークダウン電圧ＢＶ＿ｐｎは有利にはショットキーダイオードのブレークダウン電圧ＢＶ＿ｓｃｈｏｔｔｋｙよりも低い。またここでのブレークダウンはトレンチ７の底部で発生する。ブレークダウン動作では阻止電流はＰＮダイオードのＰＮ接合領域のみを通って流れる。こうして順方向と阻止方向とがジオメトリ的に分離される。つまりＴＪＢＳはＰＮダイオード同様のローバスト性を呈するのである。ＴＪＢＳの形態の半導体デバイス３０を実現するにはＰＮ階段接合領域を形成するのが有利である。さらに"クールショットキーダイオード"におけるような電荷補償が回避される。なぜならここでは高い阻止作用を有すべきダイオードではなく，数１０Ｖのオーダー，特に約２０Ｖ～４０Ｖのブレークダウン電圧を有するツェナーダイオードが考察されているからである。なお，ＴＪＢＳではＭＯＳ構造体が存在しないので"ホットキャリア"の注入も起こらない。したがってＴＪＢＳは車両の搭載電源，特にジェネレータシステムにおいてツェナーダイオードとして使用するのに特に良好に適する。 【００１６】 次に半導体デバイス３０の有利な製造方法を説明する。これについては図８に示されたフローチャートを参照されたい。まずｎ＋型基板１がステップ８０で用意される。このｎ＋型基板１の上にステップ８１でｎ型層２が被着される。これは有利にはエピタキシプロセスにより行われる。次のステップ８２でｎ型層２にトレンチ７がエッチングされる。続いてトレンチ７はステップ８３でｐ型ドープされたＳｉまたはＰｏｌｙ‐Ｓｉによって充填される。さらにステップ８４で，有利には金属から成るコンタクト層４，５が半導体デバイス３０の前面および後面に被着される。」 イ　引用発明 前記アより，引用文献１には次の発明（以下，「引用発明」という。）が記載されていると認められる。 「ｎ＋型基板，このｎ＋型基板上にエピタキシプロセスで被着されたｎ型層，および，このｎ型層内に形成された少なくとも２つのトレンチ，トレンチ間のメサ領域を有し，また前面および後面には金属からなるコンタクト層４，５が配置され，アノード電極およびカソード電極として用いられ，トレンチにはｐ型ドープ領域が形成され，ｐ型ドープ領域とｎ型層とのあいだのＰＮ接合領域と，コンタクト層４とｎ型層とのあいだのショットキーバリアとのコンビネーションであるショットキーダイオードにおいて，"クールショットキーダイオード"におけるような電荷補償が回避されていること。」 （３）引用文献２の記載 ア　引用文献２ 原査定の拒絶の理由に引用された，特開昭６１－１４７５７０号公報（以下，「引用文献２」という。）には，図面とともに，次の記載がある。 （ア）「即ち従来のショットキバリア半導体装置ではＮ型シリコン領域（１２）を約１１μｍ厚とするとＰ＋型シリコン領域（１４）は高々約３μｍの深さに形成していたので，第２図に示す如く逆方向降伏電圧の最も高い範囲で作動させていた。しかしこの範囲ではサージ耐量は第２図から明らかな様に最も低い範囲で使用することになり，従来のショットキバリア半導体装置はサージ耐量が極めて弱い欠点を有していた。」（第２頁右上欄１７行～同頁左下欄５行） （イ）第２図には，「従来例」として拡散深さが１～３μｍで，逆方向降伏電圧が１００～１４０Ｖであり，Ｎ型シリコン領域の厚さの１／４以下の拡散深さでは，拡散深さが浅くなるほど逆方向降伏電圧が下がること，が記載されている。 イ　技術的事項 前記アより，引用文献２には次の技術的事項が記載されていると認められる。 「従来のショットキバリア半導体装置ではＮ型シリコン領域を約１１μｍ厚としＰ＋型シリコン領域の拡散深さを１～３μｍとすると，逆方向降伏電圧が１００～１４０Ｖとなり，Ｎ型シリコン領域の厚さの１／４以下の拡散深さでは，拡散深さが浅くなるほど逆方向降伏電圧が下がること。」 （４）本願発明と引用発明との対比 ア　引用発明の「ｎ＋型基板」，「このｎ＋型基板上にエピタキシプロセスで被着されたｎ型層」，「このｎ型層内に形成された少なくとも２つのトレンチ」及び「トレンチ間のメサ領域」は，それぞれ本願発明の「ｎ＋型基板（１０）」，「前記ｎ＋型基板（１０）上の，厚さ（Ｄ＿ｅｐｉ）を有するｎ型エピタキシャル層（２０）」，「前記ｎ型エピタキシャル層（２０）に形成された，それぞれ幅（Ｗｔ）および深さ（Ｄｔ）を有する少なくとも２つのトレンチ（７０）」及び「隣接する前記トレンチ（７０）間にある，それぞれ幅（Ｗｍ）を有するメサ領域（８０）」に相当すると認められる。 イ　引用発明の「ショットキーダイオード」は，下記相違点を除いて，本願発明の「ショットキーバリアダイオード」に相当すると認められる。 ウ　引用発明の「後面には金属からなるコンタクト層５」は「カソード電極として用いられる」から，本願発明の「前記ショットキーバリアダイオードのｎ＋型基板（１０）の裏側面（Ｒ）にカソード電極として設置された金属層（６０）」に相当すると認められる。 エ　引用発明の「前面には金属からなるコンタクト層４」は「アノード電極として用いられる」から，本願発明の「前記ショットキーバリアダイオードの表側面（Ｖ）にアノード電極として設置された金属層（５０）」に相当すると認められる。 オ　引用発明の「前面には金属からなるコンタクト層４」は「ＰＮ接合領域」について「アノード電極として用いられる」から，「トレンチ」に形成された「ｐ型ドープ領域」に対するオーミックコンタクトであり（前記（２）ア（イ）），このことは，本願発明の「前記表側面（Ｖ）に設けられた前記金属層（５０）と前記トレンチ（７０）内のｐ型領域（４０ａ）とがオーミックコンタクトを形成し」に相当すると認められる。 カ　引用発明において「前面には金属からなる」「コンタクト層４とｎ型層とのあいだのショットキーバリア」となるから，このことは本願発明における「前記表側面（Ｖ）に設けられた前記金属層（５０）と前記ｎ型エピタキシャル層（２０）とがショットキー接合を形成する」に相当すると認められる。 キ　すると，本願発明と引用発明とは，下記クの点で一致し，下記ケの点で相違する。 ク　一致点 「・ｎ＋型基板（１０）と， ・前記ｎ＋型基板（１０）上の，厚さ（Ｄ＿ｅｐｉ）を有するｎ型エピタキシャル層（２０）と， ・前記ｎ型エピタキシャル層（２０）に形成された，それぞれ幅（Ｗｔ）および深さ（Ｄｔ）を有する少なくとも２つのトレンチ（７０）と， ・隣接する前記トレンチ（７０）間にある，それぞれ幅（Ｗｍ）を有するメサ領域（８０）と， を有するショットキーバリアダイオードであって， ・前記ショットキーバリアダイオードのｎ＋型基板（１０）の裏側面（Ｒ）にカソード電極として設置された金属層（６０）と， ・前記ショットキーバリアダイオードの表側面（Ｖ）にアノード電極として設置された金属層（５０）と， を有し， 前記表側面（Ｖ）に設けられた前記金属層（５０）と前記トレンチ（７０）内のｐ型領域（４０ａ）とがオーミックコンタクトを形成し， 前記表側面（Ｖ）に設けられた前記金属層（５０）と前記ｎ型エピタキシャル層（２０）とがショットキー接合を形成するショットキーバリアダイオード。」 ケ　相違点 （ア）相違点１ 本願発明においては「前記トレンチ（７０）の深さ（Ｄｔ）と前記ｎ型エピタキシャル層（２０）の厚さ（Ｄ＿ｅｐｉ）とに対し，以下の関係式 Ｋ・Ｄｔ＜Ｄ＿ｅｐｉ，ただしＫ＞４ が適用される」のに対し，引用発明においてはトレンチの深さとｎ型層の厚さとの関係が明示されていない点。 （イ）相違点２ 本願発明においては「ＮＡ・Ｗｔ≫ＮＤ・Ｗｍ が適用され，ここで，ＮＡは前記トレンチ（７０）内におけるドープ濃度であり，Ｗｔは前記トレンチ（７０）の幅であり，ＮＤは前記ｎ型エピタキシャル層（２０）のドープ濃度であり，Ｗｍは２つの前記トレンチ（７０）間の前記メサ領域（８０）の幅である」のに対し，引用発明においては「"クールショットキーダイオード"におけるような電荷補償が回避されている」点。 （５）相違点についての検討 ア　相違点１について 引用発明においては「数１０Ｖのオーダー，特に約２０Ｖ～４０Ｖのブレークダウン電圧を有するツェナーダイオード」として設計すべきことが示唆されている（前記（２）ア（イ））。そして，引用文献２に記載された技術的事項に示されるとおり，ブレークダウン電圧すなわち逆方向降伏電圧がＮ型領域の厚さに比したＰ＋型領域の深さで変化することは公知であるから，両者の関係を調整してツェナーダイオードとして所望のブレークダウン電圧を実現することは，当業者が適宜設計できることである。 イ　相違点２について 引用発明においては「"クールショットキーダイオード"におけるような電荷補償が回避されている」ことから，低温ＳＢＤの電荷補償状態であるＮＡ・Ｗｔ＝ＮＤ・Ｗｍ（本願明細書段落【０００６】，【０００７】参照）を避けて，ＮＡ・ＷｔがＮＤ・Ｗｍより大きいか小さいかどちらかであり，そして，ブレークダウンはトレンチの底部で発生する（前記（２）ア（ウ））から，ブレークダウンが発生するようにトレンチのドープ濃度の方を高め，ＮＡ・ＷｔをＮＤ・Ｗｍより大きくすることは，当業者が容易に導出できることである。 （６）本願発明の効果について 本願発明の効果は，引用発明の構成から当業者が予測できるものであり，格別のものではない。 （７）まとめ したがって，本願発明は，引用発明及び引用文献２記載の技術的事項に基づいて，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。 ３　結言 以上のとおり，本願の請求項１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，本願は拒絶されるべきものである。 よって，結論のとおり審決する。