2022-009317

第１ 手続の経緯

本願は、２０２１年（令和３年）４月８日（優先権主張 令和２年８月１８日）を国際出願日とする出願であって、令和４年３月２日付けで拒絶理由通知がされ、同年４月１５日に意見書が提出され、同年５月２４日付けで拒絶査定（原査定）がされ、これに対し、同年６月１６日に拒絶査定不服審判の請求がされたものである。

第２ 原査定の理由の概要

原査定（令和４年５月２４日付け拒絶査定）の理由の概要は次のとおりである。

本願の請求項１、３に係る発明は、以下の引用文献１～３に記載された発明に基づいて、また、本願の請求項２に係る発明は、以下の引用文献１～３に記載された発明及び周知技術（引用文献４～６）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、特許を受けることができない。

引用文献等一覧

１．国際公開第２０１４／０４１７３６号

２．特開２０１２－１５１４０３号公報

３．特開２０１６－２０４２０１号公報

４．特開２００９－１３００１０号公報

５．特開２００９－１１７５８３号公報

６．特開２０１１－０２３６４２号公報

第３ 本願発明

本願請求項１～３に係る発明（以下、それぞれ「本願発明１」～「本願発明３」という。）は、願書に最初に添付した特許請求の範囲の請求項１～３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は以下のとおりの発明である。

「【請求項１】

シリコン単結晶基板の上に気相成長により窒化物半導体薄膜を成長させる窒化物半導体ウェーハの製造方法であって、

前記シリコン単結晶基板として、抵抗率が１０００Ω・ｃｍ以上であり、酸素濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であり、厚さが１０００μｍ以上であるシリコン単結晶基板を用い、該シリコン単結晶基板の上に気相成長により窒化物半導体薄膜を成長させることを特徴とする窒化物半導体ウェーハの製造方法。」

なお、本願発明２は、本願発明１を減縮した発明であり、本願発明３は、本願発明１に対応する物の発明である。

第４ 引用文献、引用発明等

１ 引用文献１について

（１）原査定の拒絶の理由に引用された引用文献１（国際公開第２０１４／０４１７３６号）には、次の事項が記載されている（下線は当審が付した。以下、同様である。）。

「[0009] 本発明が解決しようとする課題は、窒化物半導体構造物を用いて製造されるデバイスの電流コラプスを抑制することである。」

「[0013] （第１の実施形態）

図１は、本発明の第１の実施形態に係る窒化物半導体構造物の断面図を示す。本実施形態に係る窒化物半導体構造物によると、窒化物半導体構造物を用いて製造されるトランジスタやダイオードの電流コラプスを抑制し、スイッチング特性の高いトランジスタやダイオードを製造することが可能となる。

[0014] －構造物の基本構成についての説明－

図１に示すように、本実施形態に係る窒化物半導体構造物は、例えば、抵抗率が１０００Ωｃｍ以上の半導体基板１０１と、半導体基板１０１の上に形成された、例えば、厚さ４μｍの複数の窒化物半導体の多層膜からなるエピタキシャル層１０２とにより構成されている。ここで、半導体基板は、シリコン基板であることが好ましい。また、ＳＯＩ基板（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）又はゲルマニウム基板であっても構わない。また、シリコン基板やゲルマニウム基板の上にシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）をエピタキシャル成長した基板であっても構わない。また、エピタキシャル層１０２の膜厚は少なくとも１０００ｎｍ以上であることが好ましい。エピタキシャル層の膜厚が厚いと電流コラプスを抑制することができるからである。ＣＺ法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法）又はＭＣＺ法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法）でシリコン基板を作成すると酸素濃度の高いシリコン基板を作成できる。そのため、シリコン基板の機械的強度を高めることができ、エピタキシャル層１０２の膜厚が１０００ｎｍを超えてもクラックが発生せず、製造歩留まりを高めることが可能となる。

・・・

[0016] また、エピタキシャル層１０２は、例えば有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）を用いて形成されることが好ましい。また、分子線エピタキシー法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｉｙ：ＭＢＥ）やパルスレーザー堆積法（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＬＤ）を用いても良い。そして、エピタキシャル層１０２を形成するための初期成長層としては、例えば、III族元素を含む窒化物半導体層であることが好ましい。なお、III族元素は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム又はインジウムなどであることが好ましい。そして、初期成長層として、例えば、III族元素を含む窒化物半導体層を用いてエピタキシャル成長させることにより、多層膜からなるエピタキシャル層１０２を形成することが好ましい。」

「[0036] （第１の実施形態の第１の変形例）

本変形例に係る窒化物半導体構造物は、第１の実施形態と比較して、半導体基板１０１内部の酸素濃度の分布が異なる。具体的には、本変形例に係る窒化物半導体構造物は、図１の半導体基板１０１の表面領域１０１Ａの酸素濃度が内部領域１０１Ｂの酸素濃度より低い構成となっている（図示せず）。このような構成にすることにより、表面領域１０１Ａの機械的強度が内部領域１０１Ｂの機械的強度より低くなる。これにより、エピタキシャル層１０２を形成した際の格子不整合に起因する歪を表面領域１０１Ａで吸収することが可能となる。内部領域１０１Ｂの酸素濃度は１×１０１７ｃｍ－３から５×１０１８ｃｍ－３の範囲であることが好ましく、表面領域１０１Ａの酸素濃度は、内部領域１０１Ｂの酸素濃度より低ければ良い。」

「[0045] ＜トランジスタ構造の説明＞

次に、第１の実施形態に係る窒化物半導体構造物を用いて製造されたトランジスタについて図６および図７を用いて説明する。

・・・

[0052] また、ソース電極１０７と半導体基板１０１とが電気的に接続されていることが好ましい。これにより、半導体基板１０１の電位が安定する。また、ソース電極１０７と半導体基板１０１とを接続する代わりにドレイン電極１０８と半導体基板１０１とを接続してもよい。半導体基板１０１へのIII族元素の拡散を抑制することにより、半導体基板１０１の空乏層幅が広がり、空乏層で大きな電圧を保持できる。そのため、エピタキシャル層１０２の電圧分配を低減することができ、エピタキシャル層１０２内部の電界強度を低減することができる。また、半導体基板１０１の酸素濃度を１×１０１７ｃｍ－３から５×１０１８ｃｍ－３の範囲にすることにより、エピタキシャル層１０２の膜厚を大きくすることができるため、エピタキシャル層１０２内部の電界強度を低減することができる。これにより、電流コラプスを抑制し、良好なスイッチング特性を得ることが可能となる。」

「[図1]

［図：0001389337000001.jpg］

」

上記[0014]、[0016]には、抵抗率が１０００Ωｃｍ以上の半導体基板１０１の上に、有機金属気相成長法を用いて、厚さ４μｍの複数の窒化物半導体の多層膜からなるエピタキシャル層１０２を形成する窒化物半導体構造物の製造方法であって、半導体基板は、ＣＺ法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法）又はＭＣＺ法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法）で作成したシリコン基板であることが記載されているといえる。

また、上記[0036]には、半導体基板１０１の表面領域１０１Ａの酸素濃度は、内部領域１０１Ｂの酸素濃度より低い構成となっていること、及び、内部領域１０１Ｂの酸素濃度は１×１０１７ｃｍ－３から５×１０１８ｃｍ－３の範囲であることが記載されている。

（２）引用発明

上記（１）によれば、引用文献１には、以下の発明（以下、「引用発明」という。）が記載されていると認められる。

「抵抗率が１０００Ωｃｍ以上の半導体基板１０１の上に、有機金属気相成長法を用いて、厚さ４μｍの複数の窒化物半導体の多層膜からなるエピタキシャル層１０２を形成する窒化物半導体構造物の製造方法であって、

前記半導体基板は、ＣＺ法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法）又はＭＣＺ法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法）で作成したシリコン基板であり、

前記半導体基板１０１の表面領域１０１Ａの酸素濃度は、内部領域１０１Ｂの酸素濃度より低い構成となっており、

前記内部領域１０１Ｂの酸素濃度は１×１０１７ｃｍ－３から５×１０１８ｃｍ－３の範囲である窒化物半導体構造物の製造方法。」

２ 引用文献２について

原査定の拒絶の理由に引用された引用文献２（特開２０１２－１５１４０３号公報）には、次の事項が記載されている。

「【００１７】

図１に示すように、本実施形態による半導体基板１０は、単結晶シリコン基板１１と、単結晶シリコン基板１１の最表面１１ｓを除く表層領域に形成された不完全な絶縁性を有する埋め込み酸化層１２と、埋め込み酸化層１２の表面に形成されたバッファ層１３と、バッファ層１３の表面に形成されたＧａＮ膜１４とを備えている。

【００１８】

シリコン基板１１は、チョクラルスキー（ＣＺ）法によって引き上げられたシリコンインゴットから切り出された面方位（１１１）のＣＺウェーハである。特に限定されるものではないが、シリコン基板１１は、ｐ型不純物としてのボロン（Ｂ）やｎ型不純物としてのリン（Ｐ）がドープされたものであり、これらの不純物に基づくシリコン基板１１の比抵抗は０．００１Ω・ｃｍ以上１０００Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、０．１Ω・ｃｍ以下であることがさらに好ましい。

【００１９】

シリコン基板１１の初期酸素濃度は特に限定されず、一般的に製造可能な酸素濃度の範囲であればよく、４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２．４×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。シリコン基板１１の厚みは、反り対策の観点から厚いものほど良く、シリコン基板の口径にもよるが、好ましくは０．９ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。」

３ 引用文献３について

原査定の拒絶の理由に引用された引用文献３（特開２０１６－２０４２０１号公報）には、次の事項が記載されている。

「【００１６】

また、一実施の形態の窒化物半導体エピタキシャルウェハでは、

上記エピタキシャル成長用基板は、Ｓi,ＳiＣ,ＺnＯおよびサファイアのうちの何れかである。

【００１７】

また、一実施の形態の窒化物半導体エピタキシャルウェハでは、

上記エピタキシャル成長用基板の直径は３インチ以上であり、且つ厚さは１５００μm以上である。」

第５ 対比・判断

１ 本願発明１について

（１）対比

本願発明１と引用発明とを対比する。

ア 引用発明の「シリコン基板」は、「ＣＺ法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法）又はＭＣＺ法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法）で作成した」ものであるから単結晶であるといえる。

したがって、引用発明の「シリコン基板」である「半導体基板１０１」は、本願発明１の「シリコン単結晶基板」に相当する。

また、引用発明の「半導体基板１０１」の「抵抗率が１０００Ωｃｍ以上」であることは、本願発明１の「シリコン単結晶基板」の「抵抗率が１０００Ω・ｃｍ以上」であることに相当する。

イ 引用発明の「有機金属気相成長法」、「厚さ４μｍの複数の窒化物半導体の多層膜からなるエピタキシャル層１０２」は、それぞれ、本願発明１の「気相成長」、「窒化物半導体薄膜」に相当する。

ウ 上記ア及びイを参照すると、引用発明の「抵抗率が１０００Ωｃｍ以上の半導体基板１０１の上に、有機金属気相成長法を用いて、厚さ４μｍの複数の窒化物半導体の多層膜からなるエピタキシャル層１０２を形成する」ことは、本願発明１の「シリコン単結晶基板の上に気相成長により窒化物半導体薄膜を成長させる」ことに相当する。

エ 引用発明の「窒化物半導体構造物の製造方法」は、本願発明１の「窒化物半導体ウェーハの製造方法」に対応する。

エ 以上から、本願発明１と引用発明との間には、次の一致点、相違点があるといえる。

＜一致点＞

「シリコン単結晶基板の上に気相成長により窒化物半導体薄膜を成長させる窒化物半導体ウェーハの製造方法であって、

前記シリコン単結晶基板として、抵抗率が１０００Ω・ｃｍ以上であるシリコン単結晶基板を用い、該シリコン単結晶基板の上に気相成長により窒化物半導体薄膜を成長させる窒化物半導体ウェーハの製造方法。」

＜相違点＞

前記内部領域１０１Ｂの酸素濃度は１×１０１７ｃｍ－３から５×１０１８ｃｍ－３の範囲」である点。

（２）相違点についての判断

ア 相違点１について

（ア）引用発明において、「半導体基板１０１の表面領域１０１Ａの酸素濃度は、内部領域１０１Ｂの酸素濃度より低い構成となっており、

前記内部領域１０１Ｂの酸素濃度は１×１０１７ｃｍ－３から５×１０１８ｃｍ－３の範囲」であるから、「表面領域１０１Ａの酸素濃度」は、１×１０１７ｃｍ－３未満であるといえる。

ここで、引用文献１の[0009]の記載によれば、引用発明が解決しようとする課題は、「窒化物半導体構造物を用いて製造されるデバイスの電流コラプスを抑制すること」であるところ、同[0052]には、「半導体基板１０１の酸素濃度を１×１０１７ｃｍ－３から５×１０１８ｃｍ－３の範囲にすることにより、エピタキシャル層１０２の膜厚を大きくすることができるため、エピタキシャル層１０２内部の電界強度を低減することができる。これにより、電流コラプスを抑制し、良好なスイッチング特性を得ることが可能となる」と記載されているから、引用発明において、半導体基板１０１の内部領域１０１Ｂの酸素濃度を１×１０１７ｃｍ－３未満にして、半導体基板１０１全体の酸素濃度を１×１０１７ｃｍ－３未満にすると、エピタキシャル層１０２の膜厚を大きくすることができなくなり、エピタキシャル層１０２内部の電界強度を低減することができないため、結果的に電流コラプスを抑制することができなくなるといえる。

そうすると、引用発明において、半導体基板１０１の酸素濃度を１×１０１７ｃｍ－３未満に変更すると、上記課題を解決できなくなるから、当該変更することには阻害要因があり、このことは、引用文献２、３の記載に左右されるものではない。

したがって、引用発明において、相違点１に係る本願発明１の構成とすることは、当業者が容易に想到し得たものとはいえない。

イ 小括

よって、相違点２について判断するまでもなく、本願発明１は、引用文献１～３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はない。

２ 本願発明２について

本願発明２は、本願発明１を減縮した発明であり、相違点１に係る本願発明１の構成を有しているから、本願発明１と同様の理由により、引用文献１～３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はない。

３ 本願発明３について

本願発明３は、本願発明１に対応する物の発明であり、相違点１に係る本願発明１と同様の構成を有しているから、本願発明１と同様の理由により、引用文献１～３に記載された発明及び周知技術（引用文献４～６）に基づいて、当業者が容易に発明できたものではない。

第６ むすび

以上のとおり、本願発明１、２は、引用文献１～３に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものではないし、本願発明３は、引用文献１～３に記載された発明及び周知技術（引用文献４～６）に基づいて、当業者が容易に発明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。