2017-017606

特願２０１３－１３６７６５「半導体レーザ素子」拒絶査定不服審判事件〔平成２７年　１月１９日出願公開、特開２０１５－　１２１５３、請求項の数（６）〕について、次のとおり審決する。

【結　論】 原査定を取り消す。 本願の発明は、特許すべきものとする。

【理　由】 第１　手続の経緯 本願は、平成２５年６月２８日の特許出願であって、主な手続の経緯は以下のとおりである。 平成２８年　４月　７日：出願審査請求書の提出 平成２９年　２月１６日：拒絶理由通知（２月２１日発送） 同年　４月１３日：意見書の提出 同年　８月２２日：拒絶査定（８月２９日送達） 同年１１月２９日：審判請求書の提出 平成３０年１０月１７日：拒絶理由通知（１０月２３日発送） 同年１２月１８日：手続補正書・意見書の提出 第２　原査定の概要 原査定（平成２９年８月２２日付け拒絶査定）の概要は次のとおりである。 「【理由】（進歩性要件） 本願請求項１ないし９に係る発明は、以下の引用文献１ないし６に基づいて、その発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者（以下、「当業者」という。）が容易に発明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。 ＜引用文献等一覧＞ １　特開２０１２－２３８６７９号公報 ２　特開平６－１４０７２１号公報 ３　特開平１１－２５１６８５号公報（周知技術を示す文献） ４　特開平１０－２２５８６号公報（周知技術を示す文献） ５　特開２００８－２５８２７７号公報（周知技術を示す文献） ６　特開２０１１－２３３７０５号公報（周知技術を示す文献）」 第３　平成３０年１０月１７日付け拒絶理由通知の概要 平成３０年１０月１７日付け拒絶理由通知（以下「当審拒絶理由通知」という。）の概要は次のとおりである。 「【理由】（進歩性要件） 本願請求項１ないし９に係る発明は、以下の引用文献に基づいて、当業者が容易に発明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。 ＜引用文献等一覧＞ １　特開２０１２－２３８６７９号公報（原査定時の引用文献１）」 第４　本願発明 本願請求項１ないし６に係る発明（以下、それぞれ「本願発明１」ないし「本願発明６」という。）は、平成３０年１２月１８日付けの手続補正により補正された請求項１ないし６に記載された事項により特定される発明であり、本願発明１ないし本願発明６は、以下のとおりの発明である。 「【請求項１】 ｎ側領域と、活性領域と、ｐ側領域と、を順に備える半導体レーザ素子であって、 前記ｎ側領域又は前記ｐ側領域の少なくとも一方は、 前記ｎ側領域又は前記ｐ側領域中において最小のバンドギャップエネルギーを有する光吸収部と、 前記光吸収部の前記活性領域に近い側に接して設けられ、前記光吸収部に近づくにつれてバンドギャップエネルギーが小さくなると共に前記光吸収部との屈折率差が小さくなる第１組成傾斜部と、 前記光吸収部の前記活性領域から遠い側に接して設けられ、前記光吸収部から離れるにつれてバンドギャップエネルギーが大きくなると共に前記光吸収部との屈折率差が大きくなる第２組成傾斜部と、 を有し、 前記光吸収部はＩｎａＧａ１－ａＮ（０＜ａ＜１）からなる、厚みが１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の層であり、 前記第１組成傾斜部及び第２組成傾斜部は、ＩｎｂＧａ１－ｂＮ（０＜ｂ≦ａ）からＩｎｃＧａ１－ｃＮ（０≦ｃ＜ｂ）へ連続的に変化する組成を有し、前記ａは前記ｂと同じ値である、ことを特徴とする半導体レーザ素子。 【請求項２】 前記第１組成傾斜部及び第２組成傾斜部は、その厚みが１０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。 【請求項３】 前記光吸収部の厚みが１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。 【請求項４】 前記第１組成傾斜部の前記活性領域側に接して、前記第１組成傾斜部の最低の屈折率よりも低い屈折率を有する第１低屈折率層が設けられ、 前記第２組成傾斜部の前記活性領域と反対の側に接して、前記第２組成傾斜部の最低の屈折率よりも低い屈折率を有する第２低屈折率層が設けられたことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。 【請求項５】 前記第１低屈折率層及び前記第２低屈折率層はＡｌＧａＮからなることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ素子。 【請求項６】 前記第１組成傾斜部及び第２組成傾斜部は前記ｎ側領域に設けられ、前記ｎ側領域の前記活性領域と反対の側に基板が設けられたことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。」（なお、下線は、当審で付した。以下、同じ。）。 第５　当審の判断 １　引用文献 （１）当審拒絶理由通知で引用した特開２０１２－２３８６７９号公報（平成２４年１２月６日公開。以下「引用文献」という。）には、図とともに以下の記載がある。 ア　「【請求項１】 窒化物半導体からなる下部コンタクト層と、 窒化物半導体からなりＩｎを含む第１層と、窒化物半導体からなりＩｎを含まない第２層と、を含む超格子構造であると共に、暗色領域を有する光吸収層と、 窒化物半導体からなる活性層と、 窒化物半導体からなる上部コンタクト層と、を順に備える半導体レーザ素子。 【請求項２】 前記下部コンタクト層は、窒化物半導体基板である請求項１に記載の半導体レーザ素子。 【請求項３】 前記光吸収層と前記活性層との間に、前記光吸収層から順に、 窒化物半導体からなり前記第１層よりも少ない量のＩｎを含むＩｎ含有層と、 窒化物半導体からなりＩｎを含まないＩｎ非含有層と、を有する請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。 【請求項４】 前記第１層はＩｎＧａＮからなり、前記第２層はＧａＮからなる請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。 【請求項５】 前記Ｉｎ含有層はＩｎＧａＮからなり、前記Ｉｎ非含有層はＧａＮからなる請求項３又は４に記載の半導体レーザ素子。」 イ　「【発明が解決しようとする課題】 【０００５】 しかしながら、特許文献１の「自然放出光吸収層」は活性層からの光を吸収するために活性層よりも小さなバンドギャップエネルギーを有する必要がある。窒化物半導体の場合、Ｉｎの量を多くすることでバンドギャップエネルギーを小さくすることができるが、Ｉｎの量を多くすると結晶性が悪化してしまい、その後に成長する他の層を結晶性良く成長できないという問題があった。さらに、特許文献２の「光吸収層」であってもその結晶性については改善の余地があった。 【０００６】 本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、主にＦＦＰに優れた半導体レーザ素子を得ること課題とする。 【課題を解決するための手段】 【０００７】 …… 【発明を実施するための形態】 【００１１】 …… 【００１２】 本発明の一実施形態に係る端面発光型の半導体レーザ素子１００の断面図を図１に、半導体レーザ素子１００の光吸収層１０２部分における部分拡大図を図２に示す。半導体レーザ素子１００は、窒化物半導体からなる下部コンタクト層１０１と、窒化物半導体からなりＩｎを含む第１層１０２ａと窒化物半導体からなりＩｎを含まない第２層１０２ｂとを含む超格子構造であると共に暗色領域を有する光吸収層１０２と、窒化物半導体からなる活性層１０６と、窒化物半導体からなる上部コンタクト層１１１と、を順に備える。ここで、光吸収層１０２に暗色領域を形成するには、Ｉｎを含有する第１層１０２ａを加熱する必要がある。詳細は不明だが、加熱することで第１層１０２ａが部分的に分解し、Ｉｎの多い領域が偏析するためと考えられる。 【００１３】 …… 【００１５】 また、暗色領域を生じさせるにはＩｎを含む第１層１０２ａが必要となるが、第１層１０２ａはＩｎを含むがゆえに結晶性に劣るという問題がある。そこで、光吸収層１０２を、第１層１０２ａのみで構成するのではなく、暗色領域の発生には関与しないがＩｎを含まないがゆえに結晶性に優れた第２層１０２ｂを含めた超格子構造としている。光吸収層１０２を超格子構造とし第１層１０２ａ及び第２層１０２ｂを比較的薄膜とすることで、光吸収層１０２の結晶性に起因した転位の発生を抑制することができる。さらに、第１層１０２ａ間に結晶性に優れた第２層１０２ｂを介在させることで、光吸収層１０２における結晶性の低下を抑制することができる。光吸収層１０２の結晶性が悪いとその後に成長する他の層もその結晶性を引き継ぐので歩留まりを低下させてしまう。」 ウ　「【００３５】 一方、Ｉｎ含有層１０３の屈折率をＩｎ非含有層１０４よりも高くすることにより、光吸収層１０２での光吸収をより促進させることができる。つまり、光吸収層１０２のみでは膜厚が薄く、光吸収層１０２での光閉じ込めが十分でない場合であっても、光吸収層１０２とＩｎ含有層１０３とが一体となってＩｎ非含有層１０４よりも屈折率の高い領域となる。そのため光吸収層１０２内部に光を閉じ込めやすくすることができ、光吸収層１０２での光吸収がより容易となる。また、光吸収層１０２と下部コンタクト層１０１との間に、下部コンタクト層１０１よりも屈折率の高いＩｎＧａＮ等の層（図示せず）を設けても、光閉じ込めについて同様の作用効果が期待できる（応力緩和の効果についても同様に期待できる。）。」 エ　「【００４９】 ＜実施例１＞ 以下、本実施例に係る半導体レーザ素子（発振波長４４５ｎｍ）の主な構成について説明する。本実施例では、成長方法としてＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）を用いる場合について説明する。 【００５０】 （下部コンタクト層１０１） 先ず、下部コンタクト層１０１として、市販されているＧａＮよりなる窒化物半導体基板を準備した。窒化物半導体基板はｎ型導電性を示し、その膜厚は４００μｍであった。 【００５１】 （下地層） 次に、成長温度を約１１４０℃とし、ＧａＮ基板上に、原料ガスとしてＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニアガス、不純物ガスとしてシランガスを用いて、Ａｌ０．０２Ｇａ０．９８Ｎを０．１μｍ成長させた（図示せず）。この層は、ＧａＮ基板上に窒化物半導体層を再成長するための下地層である。 【００５２】 （電圧オフセット低減層） 次に、成長温度を約９２０℃とし、ＧａＮ基板上に、原料ガスとしてＴＭＧ、アンモニアガス、不純物ガスとしてシランガスを用いて、１０１９ｃｍ２以上ＳｉをドープしたＧａＮを１ｎｍ成長した（図示せず）。この層は、電圧オフセットを低減するためのものである。 【００５３】 （光吸収層１０２） 次に、成長温度を約７９５℃とし、ＧａＮ基板上に、原料ガスとしてＴＭＩ、ＴＭＧ、アンモニアガス、不純物ガスとしてシランガスを用いて、ＳｉドープのＩｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎよりなる第１層１０２ａを２．０ｎｍの膜厚で成長させた。続いて第２層１０２ｂを、同温度で原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガスを用いてＳｉドープのＧａＮを１ｎｍと、続いて約９２０℃まで昇温して２ｎｍの膜厚でＳｉドープのＧａＮを成長させた（つまり第２層１０２ｂは変調ドープ層である。）。そして、この作業を繰り返して、最終的には、第１層１０２ａと第２層１０２ｂを１周期として、合計１５周期の総膜厚７５０ｎｍの光吸収層１０２を形成した。 【００５４】 （Ｉｎ含有層１０３） 次に、成長温度を約９２０℃とし、原料ガスとしてＴＭＩ、ＴＭＧ、アンモニアガス、不純物ガスとしてシランガスを用いて、ＳｉドープのＩｎ０．０３Ｇａ０．９７ＮよりなるＩｎ含有層１０３を８０ｎｍの膜厚で成長させた。 【００５５】 （Ｉｎ非含有層１０４） 次に、成長温度を約１０００℃として、原料ガスとしてＴＭＧ、アンモニアガス、不純物ガスとしてシランガスを用いて、ＳｉドープのＧａＮよりなるＩｎ非含有層１０４を５００ｎｍの膜厚で成長させた。 【００５６】 …… 【００６２】 （上部コンタクト層１１１） 次に、同様の温度で、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてＣｐ２Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたＧａＮよりなる上部コンタクト層１１１を１５０オングストロームの膜厚で成長させた。」 オ　図１は、以下のものである。 カ　図２は、以下のものである。 （２）引用文献に記載された発明 ア　上記（１）アの記載によれば、引用文献には、 「窒化物半導体基板である下部コンタクト層と、 ＩｎＧａＮからなる第１層と、ＧａＮからなる第２層と、を含む超格子構造であると共に、暗色領域を有する光吸収層と、 窒化物半導体からなる活性層と、 前記光吸収層と前記活性層との間に、前記光吸収層から順に、ＩｎＧａＮ層と、ＧａＮ層と、 窒化物半導体からなる上部コンタクト層と、を順に備える半導体レーザ素子。」が記載されているものと認められる。 イ　上記（１）イないしエの記載を踏まえて、図１及び図２を見ると、上記アの「半導体レーザ素子」は、具体的には、 「ｎ型導電性を示すＧａＮ基板１０１上に、 Ｉｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎ層１０２ａとＧａＮ層１０２ｂを１周期として、合計１５周期の総膜厚７５０ｎｍの光吸収層１０２と、 Ｉｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層１０３と、 ＧａＮ層１０４と、 下部クラッド層１０５と、 下部ガイド層１０６と、 窒化物半導体からなる活性層１０７と、 キャリア閉じ込め層１０８と、 上部ガイド層１０９と、 上部クラッド層１１０と、 ｐ型導電性を示すＧａＮ層１１１と、 を順に備える半導体レーザ素子。」であってもよいものと認められる。 ウ　また、上記（１）エの「＜実施例１＞」の記載からして、以下のことが理解できる。 （ア）上記イの「ｎ型導電性を示すＧａＮ基板１０１」の上に、下地層（Ａｌ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ）を設け、さらに、その上に、電圧オフセット低減層（ＧａＮ）を設けてもよいこと。 （イ）上記イの「下部クラッド層１０５」は、「Ａｌ０．０８Ｇａ０．９２Ｎ」であること。 （ウ）上記イの「下部ガイド層１０６」は、「ＧａＮ」であること。 エ　上記アないしウより、引用文献には、実施例１に関する次の発明（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。 「ｎ型導電性を示すＧａＮ基板１０１上に、 下地層（Ａｌ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ）と、 電圧オフセット低減層（ＧａＮ）と、 Ｉｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎ層とＧａＮ層を１周期として、合計１５周期の総膜厚７５０ｎｍの光吸収層１０２と、 Ｉｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層１０３と、 ＧａＮ層１０４と、 下部クラッド層（Ａｌ０．０８Ｇａ０．９２Ｎ）１０５と、 下部ガイド層（ＧａＮ）１０６と、 窒化物半導体からなる活性層１０７と、 キャリア閉じ込め層１０８と、 上部ガイド層１０９と、 上部クラッド層１１０と、 ｐ型導電性を示すＧａＮ層１１１と、 を順に備える半導体レーザ素子。」 ２　本願発明１について （１）対比 ア　本願発明１と引用発明とを対比すると、以下の点で一致する。 ＜一致点＞ 「ｎ側領域と、活性領域と、ｐ側領域と、を順に備える半導体レーザ素子であって、 前記ｎ側領域は、 前記ｎ側領域中において最小のバンドギャップエネルギーを有する光吸収部と、 前記光吸収部の前記活性領域に近い側に接して設けられ、前記光吸収部に近づくにつれてバンドギャップエネルギーが小さくなると共に前記光吸収部との屈折率差が小さくなる第１組成傾斜部と、 前記光吸収部の前記活性領域から遠い側に接して設けられ、前記光吸収部よりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつ前記光吸収部との屈折率差が大きい第２組成部と、を有する、半導体レーザ素子。」 イ　一方、両者は、以下の点で相違する。 ＜相違点１＞ 光吸収部に関して、 本願発明１は、「ＩｎａＧａ１－ａＮ（０＜ａ＜１）からなる、厚みが１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の層」であるのに対して、 引用発明は、「Ｉｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎ層とＧａＮ層を１周期として、合計１５周期の総膜厚７５０ｎｍの層」である点。 ＜相違点２＞ 本願発明１は、「光吸収部から離れるにつれてバンドギャップエネルギーが大きくなると共に前記光吸収部との屈折率差が大きくなる第２組成傾斜部」を有し、「第１組成傾斜部及び第２組成傾斜部は、ＩｎｂＧａ１－ｂＮ（０＜ｂ≦ａ）からＩｎｃＧａ１－ｃＮ（０≦ｃ＜ｂ）へ連続的に変化する組成を有し、前記ａは前記ｂと同じ値である」のに対して、 引用発明は、第２組成傾斜部は有しておらず、第１組成傾斜部については、Ｉｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ層１０３とＧａＮ層１０４の２層構造である点。 （２）判断 ア　上記＜相違点１＞について検討する。 （ア）引用文献の【０００５】における「…Ｉｎの量を多くすると結晶性が悪化してしまい、その後に成長する他の層を結晶性良く成長できないという問題があった。」及び【００１５】における「…そこで、光吸収層１０２を、第１層１０２ａのみで構成するのではなく、暗色領域の発生には関与しないがＩｎを含まないがゆえに結晶性に優れた第２層１０２ｂを含めた超格子構造としている。」（摘記イを参照。）などの記載からして、 引用発明において、「Ｉｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎ層とＧａＮ層を１周期として、合計１５周期の総膜厚７５０ｎｍの光吸収層１０２」、つまり、超格子構造を採用する技術的意義は、Ｉｎを含むことによる結晶性の悪化を防止することにあるものと解される。 （イ）そうすると、引用発明において、超格子構造を「（単層の）ＩｎａＧａ１－ａＮ（０＜ａ＜１）からなる層」とすることには、阻害要因があるといえる。 （ウ）よって、引用発明において、上記＜相違点１＞に係る本願発明１の構成を採用することは、当業者が容易になし得たことであるとはいえない。 イ　以上のことから、上記＜相違点２＞について検討するまでもなく、本願発明１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とはいえない。 ３　本願発明２ないし本願発明６について 本願発明２ないし本願発明６は、本願発明１の発明特定事項をすべて備えていることから、本願発明１と同様に、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とはいえない。 ４　当審の判断のまとめ 本願発明１ないし本願発明６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とはいえない 第６　原査定についての判断 １　原査定は、要するに、引用文献１（特開２０１２－２３８６７９号公報）に記載された「（高濃度にドーピングされた）電圧オフセット低減層（ＧａＮ）」を、引用文献２（特開平６－１４０７２１号公報）に記載された「組成の変化をグレーデッドにする層」に置換することは、当業者にとって容易であるから、請求項１ないし９に係る発明は、当業者が容易に発明できたものであるというものである。 ２　しかしながら、引用文献２に記載された発明は、その請求項１の記載からして、ヘテロ界面近傍で高濃度不純物ドーピング領域を形成することによりキャリアを供給し、スパイク幅を減らすことに特徴のある発明であって、引用文献２の【０００８】には、グレーデッド層の形成は、工程の大幅な増加を招いたり、歩留まりが低下するという問題のあることが指摘されている。 ３　そうすると、引用文献１に記載された「（高濃度にドーピングされた）電圧オフセット低減層（ＧａＮ）」を、引用文献２に記載された「組成の変化をグレーデッドにする層」に変更する動機が生じるものではない。 また、引用文献１に記載された発明について、相違点１を備えることが当業者が容易でないことは、上記「第５　２（２）」で検討したとおりである。 ４　したがって、原査定を維持することはできない。 第７　むすび 以上のとおり、本願発明１ないし本願発明６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はない。 したがって、原査定の理由によっては、本願を拒絶することはできない。 また、他に本願を拒絶すべき理由を発見しない。 よって、結論のとおり審決する。