東京高等裁判所 平成５年（行ケ）２１８号 判決 1996年9月25日
東京都千代田区丸の内二丁目５番２号
原告
三菱化成株式会社
代表者代表取締役
古川昌彦
訴訟代理人弁護士
赤尾直人
同弁理士
蛭川昌信
東京都千代田区霞が関三丁目４番３号
被告
特許庁長官 荒井寿光
指定代理人
河合章
同
遠藤政明
同
及川泰嘉
同
伊藤三男
主文
原告の請求を棄却する。
訴訟費用は原告の負担とする。
事実及び理由
第１ 当事者の求めた判決
１ 原告
特許庁が、平成３年審判第１９８４１号事件について、平成５年９月３０日にした審決を取り消す。
訴訟費用は被告の負担とする。
２ 被告
主文と同旨
第２ 当事者間に争いのない事実
１ 特許庁における手続の経緯
原告は、昭和５８年３月１７日、名称を「エピタキシャルウエハ」とする発明（以下「本願発明」という。）につき特許出願をした（特願昭５８－４５０９４号）が、平成３年８月２６日に拒絶査定を受けたので、同年１０月１７日、これに対する不服の審判の請求をした。
特許庁は、同請求を平成３年審判第１９８４１号事件として審理したうえ、平成５年９月３０日、「本件審判の請求は、成り立たない。」との審決をし、その謄本は、同年１１月１３日、原告に送達された。
２ 本願発明の要旨
ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板上、該単結晶基板表面上に形成された厚さが２０～１００μｍであってキャリア濃度が１．０×１０17～２．０×１０18cm-3であるＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層、該ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成された厚さが１０～８０μｍであってキャリア濃度が１．０×１０17～５．０×１０18cm-3であるＳｉをドープしたｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層及び該ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成された厚さが５μｍ以上２０μｍ未満であってキャリア濃度が１．０×１０17cm-3～５．０×１０18cm-3であるｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ混晶からなり、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層との界面から少なくとも２μｍ以内の領域において、混晶率Ｘが０．０３≦Ｘ≦０．８であるエピタキシャル層を有することを特徴とする高出力赤外発光ダイオード用エピタキシャルウエハ。
３ 審決の理由の要点
審決は、別添審決書写し記載のとおり、本願発明は、本願出願前に頒布された刊行物である特開昭５６－２４９８７号公報（以下「引用例１」といい、その発明を「引用例発明１」という。）、特開昭５６－１１１２７９号公報（以下「引用例２」という。）、特開昭５１－２３９３号公報（以下「引用例３」という。）及び特開昭５２－６３０８９号公報（以下「引用例４」という。）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と認められるから、特許法２９条２項の規定により特許を受けることができないとした。
第３ 原告主張の審決取消事由の要点
審決の理由中、本願発明の要旨及び引用例１～４の記載事項の認定、本願発明と引用例発明１との一致点、相違点の認定は認める。相違点１及び３の判断は認めるが、相違点２の判断は争う。
審決は、本願発明の第１の特徴点である相違点２に係る構成についての判断を誤り（取消事由１）、本願発明の第２の特徴点であるｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層の厚さの有する技術的意義を無視し（取消事由２）、その結果、進歩性の判断を誤ったものであるから、違法として取り消されなければならない。
１ 取消事由１（相違点２に係る構成についての判断の誤り）
審決は、本願発明と引用例発明１の相違点２、すなわち、「ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成するｐ型ＧａＡｓエピタキシャル発光層の厚さが本願発明では１０～８０μｍであるのに対し、引用例１の発明では、１～５μｍである点、及び、該ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層が、本願発明においてはＳｉを不純物とするエピタキシャルで形成されるのに対し、引用例１の実施例においては、Ｚｎの拡散で形成されている点」（審決書７頁３～１０行）につき、「ｐ型不純物としてどの元素を選択するかは、求める特性に応じて選択すべき選択事項に過ぎないから、発光層のｐ型不純物として、Ｚｎに代えてＳｉを選択することは当業者が容易に成し得ることである。」（同９頁１０～１４行）、「Ｓｉをｐ型発光層の不純物とした場合においても、キャリア効率を向上させるために、発光ダイオード表面にＧａＡｌＡｓ層を設けることは、当業者が容易に想到しうることであるから、表面にＧａＡｌＡｓ層を設けた引用例１の発光ダイオードの構成において、不純物ＺｎをＳｉに換えることは単なる選択事項に過ぎない。」（同１０頁５～１１行）と判断しているが、以下に述べるとおり誤りである。
本願発明の基本的な技術思想は、所定の厚さ（１０～８０μｍ）を有するＳｉドープによるｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層に対し、敢えてｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層によるバリア層を設けたことによる第１の特徴点、及び当該バリア層の厚さを５μｍ以上２０μｍ未満とし、従来のバリア層よりも厚いバリア層とする第２の特徴点に基づいて、従来の赤外－ＬＥＤ（発光ダイオード）に比し、更なる高効率及び高出力の赤外線発光を可能とした点に存在する。
引用例１に示されているように、Ｚｎをドープしたｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層の場合には、Ｓｉをドープする場合のような結晶の成長と共に不純物を注入するわけではなく、既に形成されているＧａＡｓエピタキシャル層にＺｎを拡散することによってｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を形成するものであるから、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層の厚さは、もともとＺｎが拡散できる程度の厚さしか設定することができず、通常は１～５μｍで構成される。
ところで、一般に電子は、正孔（ホール）に比しその移動速度が速いため、ｎ型半導体領域における再結合よりもｐ型半導体領域における再結合の頻度が高く大部分は、ｐ型半導体領域において再結合が行われる。そして、Ｚｎドープによるｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層とＳｉドープによるｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層とのホモ接合（同質の物質層の接合）を赤外発光ダイオードとして使用した場合には、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層について十分な厚さを設定することができないため、電子と正孔の再結合を行う領域を十分確保できず、したがって、表面部におけるキャリアの再結合によって、きわめて非効率な発光が行われている。
このような事情を反映して、薄いｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層しか得られないＺｎドープの場合には、引用例１に示すｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層のような、一定のポテンシャルバリアを有するエピタキシャル層を更に設け、電子をｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層に閉じ込め、表面部を形成していないｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層において再結合を行わせ、発光効率の低下を防止することが要請されているのである。それ故、薄いｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層しか得られないＺｎドープの場合には、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層とｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層（バリア層）とのヘテロ接合（異質の物質層の接合）を行わざるをえないのである。
このことは、引用例１の記載からも裏付けられる。すなわち、引用例１には、Ｚｎドープによる赤外発光ダイオードにおいてヘテロ接合を行うことに関する効果について、「ｐ－ｎ接合(16)より注入された電子は、領域ＰとＰＡｌの界面に形成されるポテンシヤルバリアにより領域Ｐ内に閉じ込められる。このため、非輻射結合は表面で少なくなりｐ形ＧａＡｓエピタキシヤル層（１３ａ）内で効率よく発生する」（甲第４号証７欄４～９行）、「Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ領域のエネルギバンドギヤツプがＧａＡｓのそれより大きいために、ｐ－ｎ接合に注入された電子はＧａ1－xＡｌｘＡｓ－ＧａＡｓのヘテロ界面に形成されるポテンシヤルバリアによりｐ形ＧａＡｓエピタキシヤル層に閉じ込められ、非輻射再結合は表面で少なくｐ形ＧａＡｓエピタキシヤル層内で効率よく発生する」（同号証１０欄１～７行）と記載されており、ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層によるポテンシャルバリアが存在しない場合には、非輻射結合の介在によって、高効率発光が得られないため、必然的にヘテロ接合を採用している点を裏付けている。
これに対し、Ｓｉドープによるｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層の場合には十分な厚さのｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層領域が設けられることから、バリア層を必要とせず、したがって、ヘテロ接合は従来不要と考えられ、現にヘテロ接合は行われていなかったのである。
原告も、ヘテロ接合による少数キャリアの閉じ込め効果によって、発光効率が改善されるという一般原理については、否定するものではない。しかし、電子の閉じ込め効果を有するヘテロ接合は、発光層（活性層）が薄く、キャリアの再結合領域を十分確保しえない場合に通常採用されており、本願発明のように、発光層が１０μｍ以上の場合には採用されていないのである。
このことは、見方を変えるならば、シングルヘテロ接合によるバリア層を設けながら、活性層であるＳｉドープによるｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層の厚みを、本来バリア層は不要と考えられるような１０～８０μｍの範囲に設定するという飛躍的な着想に基づき、さらなる高効率を実現したことを意味する。
引用例２には、発光ダイオード一般において、理論的にはともかく、現実には、発光層の厚さを拡散長より十分長くすべきことは記載されておらず、具体的にダイオードの構造、材質について定められるべきことが記載されているにすぎず、本願発明の技術的思想を何ら開示、示唆していない。また、引用例３は、単にＳｉドープのｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層によるホモ接合の赤外発光ダイオードを開示しているにすぎないし、引用例４は、バリア層の混晶比率を開示しているにすぎず、これは前記第１及び第２の特徴点に関する記載内容を開示していない。
したがって、引用例２～４における一般的な記載は、決して発光層が１０μｍ以上の厚みを有する場合、ヘテロ接合によって有効な出力及び効率の改善が得られることを裏付けるものではない。
そして、引用例１には、従来型のｎ型ＧａＡｓ単結晶基板の表面上に形成されたＳｉドープのｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に、Ｓｉドープのｐ型ＧａＡｓ層を形成したホモ接合型赤外発光ダイオードと、前示引用例発明１に係るシングルヘテロ接合を有するＺｎドープの発光ダイオードの両方が記載されているのであるから、もしＺｎとＳｉの置換が当業者が適宜選択的になしえたことであるとするならば、本願発明は引用例発明１の発明者により発明できていたものと思料されるが、このような事態が生じなかったということは、Ｓｉドープのｐ型ＧａＡｓ層の上にヘテロ接合を設けるという技術思想に到達することが困難であったことを示している。すなわち、引用例１の知見からは、Ｚｎドープの薄いｐ型ＧａＡｓ層にヘテロ接合を設けることにより、従来のＳｉドープの厚いｐ型ＧａＡｓ層を有する発光ダイオードと同等の出力を得ることができたと考えるのが普通なのであり、従来のＳｉドープのホモ接合型発光ダイオードの出力を一層向上させるために、さらに、ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層を設けてヘテロ構造とするという発想は生じないのである。
したがって、審決が、引用例発明１の活性層のｐ型不純物として、Ｚｎに代えてＳｉを選択すること、その厚みを本来バリア層は不要と考えられてきた範囲である１０～８０μｍとすることにつき、当業者が容易になしえたものであると判断したことは、誤りである。
２ 取消事由２（本願発明の第２の特徴点の技術的意義の無視）
前示のとおり、本願発明は、所定の厚さ（１０～８０μｍ）を有するＳｉドープによるｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層に対し、敢えてｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層によるバリア層を設けたことによる第１の特徴点とともに、当該バリア層の厚さを５μｍ以上２０μｍ未満とし、従来のバリア層よりも厚いバリア層とする第２の特徴点を有するのに、審決は、この点の技術的意義について何ら検討していない。
本願発明の実施例では、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層をそれぞれ１５μｍ、２５μｍに設計するとともに、ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓによるバリア層をそれぞれ１５μｍに設計することによって、従来のｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層を６４μｍ、Ｓｉドープによるｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を８０μｍとしたホモ接合型の比較例に対し、それぞれ１．４倍、１．５倍の発光出力を得ている。このことは、本願発明の第２の特徴点が、従来技術に存在しない新規性・進歩性を裏付ける有力な要因であること、及びこれによって従来技術の赤外発光ダイオードよりも、更なる高効率、高出力を実現できる要因であることを示している。
したがって、引用例発明１のバリア層の上限値が本願発明のバリア層の下限値と偶然一致したとしても、この点をもって、本願発明の新規性・進歩性を否定することはできない。
第４ 被告の反論の要点
１ 取消事由１について
引用例発明１は、応答速度の遅いＳｉドープに代えて応答速度の速いＺｎドープを採用し、さらに発光効率を高めるためにヘテロ接合を採用し、加えて製造価格を低減できるようにｐ型ＧａＡｓ層のＺｎを拡散法で行った（液相一固相拡散法を用いて、ｐ型ＧａＡｓ層のＺｎドーピング工程をｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ層の液相エピタキシャル成長と同時に行って工程の省略を行った）ものであり、原告主張のような、従来、ＺｎドープのＧａＡｓ型発光素子はＺｎを拡散によってドープするために拡散層の厚さが薄く、そのためにバリア層を設け、ヘテロ接合を行わざるをえないという理由で発明がされたものではない。
引用例１には、従来例として、発光効率も良く、しかも高速応答性を有する発光ダイオードを、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＧａＡｓ液相エピタキシャル層、Ｚｎをドープしたｐ型ＧａＡｓ液相エピタキシャル層、ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ液相エピタキシャル層を３回の液相エピタキシャル成長により形成することが示されており、拡散によらないでＺｎをドープしたｐ型ＧａＡｓ層を液相エピタキシャル成長により形成することが従来から行われていたことは明らかである。
引用例発明１においては、発光効率も良く、しかも高速応答性を有する発光ダイオードを低価格で製造できるようにするために、すなわち、液相エピタキシャル工程を１回減らすために、拡散によりＺｎをドープしたｐ型ＧａＡｓ層の形成と、Ｚｎドープのｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層の液相エピタキシャル成長とを同時に行い、結果として、Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓ層をＺｎの拡散により形成したものであり、Ｚｎドープのｐ型ＧａＡｓ層は常にＺｎを拡散しなければ形成できないというものではない。Ｚｎドープのｐ型ＧａＡｓ層の形成においては、Ｚｎの拡散又はＺｎを不純物として添加した融液からの液相エピタキシャル成長のいずれも同等に用いられていたのである。
そして、液相エピタキシャル成長により半導体層を比較的厚く（１００μｍ程度）形成することは従来周知の技術事項である。
したがって、Ｚｎドープのｐ型ＧａＡｓ層を液相エピタキシャル成長により比較的厚く形成することは従来技術を用いることにより容易に実施できることにすぎないから、Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓ層は厚く形成できないとする原告の主張は誤りである。
次に、原告は、Ｓｉドープのｐ型ＧａＡｓ発光層ではバリア層が不要であり、かつ、Ｚｎドープのｐ型ＧａＡｓ型発光素子とヘテロ接合との結びつきが必然であるかのように主張しているが、以下に述べるとおり誤りである。
ヘテロ接合とは、バンドギャップの異なる半導体相互の接合を意味し、ヘテロ接合にはポテンシャルバリア（障壁）が発生するので、バンドギャップの大きい側の半導体層はバリア層となり、少数キャリアをバンドギャップの小さい側の半導体層に閉じ込める効果がある。
このヘテロ接合に発生するポテンシャルバリアによる少数キャリアの閉じ込め効果は、導電型、導入不純物に関係なく、すなわち、ＺｎドープかＳｉドープかに関係なく、生じるので、ヘテロ接合を形成した発光素子においては、少数キャリア閉じ込め効果により発光効率が改善されるのである。
ｎ型ＧａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ層を順次形成したヘテロ接合構造の発光ダイオードにおいては、バンドギャップの小さなｐ型ＧａＡｓ層への少数キャリア（この場合、電子）の閉じ込め効果により、発光層である同層において効率よく発光が起こり、また、同層から放射された光は、表面のｐ型ＧａＡｌＡｓ層で吸収されることなく外部に取り出すことができ、さらに、エピタキシャル成長によって形成されたｐ型ＧａＡｓ層とｐ型ＧａＡｌＡｓ層との界面では、非発光再結合がほとんど起こらないので、ｐ型ＧａＡｓ層を薄く形成しても、発光効率が高く維持できる。
そして、引用例４（甲第７号証）に示されているように、Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓ層とＳｉドープのｐ型ＧａＡｓ層（発光層）を形成した発光素子において、ｎ型ＧａＡｓ層からｐ型ＧａＡｓ層に注入された電子はｐ－ｎ接合からｐ層の内部４０～５０μｍまでの範囲で再結合して発光するので、注入された電子を発光に有効に利用するためには、ｐ型ＧａＡｓ層の厚さを４０～５０μｍとすることが必要であることが理解できる。
また、引用例２（甲第５号証）には、発光層をｐ型ＧａＡｌＡｓ層とした場合において、少数キャリア（この場合、電子）の拡散長が４０μｍ程度となり、少数キャリアの９０％を発光層内で再結合させるためには、発光層の厚みを約１００μｍとする必要があると記載されており、少数キャリアの拡散長は、ｐ型ＧａＡｌＡｓ発光層と上記のｐ型ＧａＡｓ発光層とにおいて同程度であるから、ｐ型ＧａＡｓ発光層においてもバリア層を設けないで少数キャリアを発光に十分利用しようとすれば、発光層の厚みが約１００μｍ必要であるということができる。
以上によれば、Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓ層とＳｉドープのｐ型ＧａＡｓ層（発光層）を形成した発光ダイオードにおいて、ｐ型ＧａＡｓ層の厚さが１０μｍ程度であって、上記電子の拡散長から見て、電子が発光再結合するために十分でない場合においては、ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層（バリア層）を設けたほうが発光効率がよいことが明らかである。一方、ｐ型ＧａＡｓ層が８０μｍ程度の場合においても、ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ層を形成すると、このバリア層の働きにより、電子のｐ型ＧａＡｓ発光層への閉じ込め効果により発光効率が向上することは明らかである。
したがって、相違点２についての審決の判断に誤りはない。
２ 取消事由２について
ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層（バリア層）の厚さは、本願発明と引用例発明１とはともに５μｍで一致していることは、審決認定のとおりである。
Ｓｉドープの十分な厚さ（１０μｍ～８０μｍ）のｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層に、本願発明の規定する所定の厚さ（５μｍ以上２０μｍ未満）のｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層を形成したとしても、ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層のバリア層としての機能が顕著に改善されるわけではなく、また、バリア層の効果はドーパントの種類いかんによらないので、本願発明が引用例発明１に比し顕著な効果を奏するものということはできない。
原告は、本願発明の実施例１、２と従来のホモ接合型の比較例とを対比しているが、発光層のｐ型ＧａＡｓ層の厚さが厚くなれば発光層で発光した光の一部が吸収されるから、発光層の厚さが大きく相違する実施例１、２（１５μｍ、２５μｍ）と比較例（８０μｍ）とを比較することは意味がない。バリア層の効果を確認するためにはｐ型ＧａＡｓ発光層の厚さが同程度のものにバリア層を形成して比較することが必要であるところ、本願明細書に記載されている実施例１、２及び比較例は、このような条件を満たしていないから、バリア層による効率改善効果を確認するための根拠とならないことは明らかである。
第５ 証拠
本件記録中の書証目録の記載を引用する。書証の成立については、いずれも当事者間に争いがない。
第６ 当裁判所の判断
１ 取消事由１（相違点２に係る構成についての判断の誤り）について
本願発明と引用例発明１とが、審決認定のとおり、「ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板と、該単結晶基板表面上に形成されたＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓエピタキシヤル層、該ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成されたｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層、及び、該ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成された厚さが５μｍであるｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ混晶からなる高出力赤外発光ダイオード用エピタキシャルウエハ」（審決書６頁６～１３行）である点で一致し、このｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層につき、「ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル発光層の厚さが本願発明では１０～８０μｍであるのに対し、引用例１の発明では、１～５μｍである点、及び、該ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層が、本願発明においてはＳｉを不純物とするエピタキシャルで形成されるのに対し、引用例１の実施例においては、Ｚｎの拡散で形成されている点」（同７頁４～１０行）で相違すること（相違点２）は、当事者間に争いがない。
ところで、前示本願発明と引用例発明１の一致点によれば、本願発明と引用例発明がともに、ｎ－ｐ接合を同種物質であるＧａＡｓ層で形成し、このｐ層の上に異種物質であるＧａＡｌＡｓによりｐ層を形成したシングルヘテロ接合型発光素子用のウエハであることは、明らかである。
このＧａＡｓ層とＧａＡｌＡｓ層とからなるヘテロ接合構造の利点については、「National Technical Report」Vol.22,No.1,Feb.1976,p.9～13「Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ－ＧａＡｓヘテロ構造の発光および受光素子」（甲第９号証）に次のとおり、詳細に説明されている。
「ＧａＡｓとＧａ1－xＡｌｘＡｓは高効率の発光ダイオード材料として広く利用されている。・・・最近このヘテロ接合を発光ダイオードや太陽電池の分野に活用し、その性能の向上を図ろうとする試みがある。われわれも、このヘテロ接合の利点に着目し、ｐＧａ1－xＡｌｘＡｓ－ｐＧａＡｓ－ｎＧａＡｓ構造（いわゆるヘテロフェース構造）の高性能発光・受光素子の実現を目標に検討を進めてきた。」（同号証１頁左欄６行～右欄７行）、「<１>ＧａＡｓとＧａ1－xＡｌｘＡｓの禁止帯幅Ｅｇの違いに起因して、その界面において電子に対するポテンシャルバリアが形成される。・・・<３>Ｇａ1－xＡｌｘＡｓのＥｇを適当に選ぶことによってＧａＡｓの発光、受光に寄与する波長の光をほとんど吸収しないようにすることができる。このヘテロフェース構造を発光素子に適用した場合、まずＧａＡｓｐｎ接合より注入された電子は、<１>のヘテロ界面に形成されるポテンシャルバリアによりｐＧａＡｓ層に閉じ込められる。このために表面での非輻射再結合が少なく、ｐ層内で効率よく発光する。さらに<３>により、Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ層は発光した光に対し“透明”であり、吸収による外部発光効率の低下を防ぐ。したがって発光応答速度に大きく寄与する活性層（ｐＧａＡｓ層）を薄くしても高い発光出力が期待できる。」（同２頁左欄下から１８～１行）
この文献の記載と引用例１（甲第４号証）に、引用例発明１の特長の一つとして、「Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ領域のエネルギバンドギヤツプがＧａＡｓのそれより大きいために、ｐ－ｎ接合に注入された電子はＧａ1－xＡｌｘＡｓ－ＧａＡｓのヘテロ界面に形成されるポテンシヤルバリアによりｐ形ＧａＡｓエピタキシヤル層に閉じ込められ、非輻射再結合は表面で少なくｐ形ＧａＡｓエピタキシヤル層内で効率よく発生する。また、ｐ形Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシヤル層は発生した光に対して透明であり吸収による外部発光効率の低下が少くなるので、発光応答速度に大きく寄与する活性層のｐ形ＧａＡｓ層を薄くしても高い発光出力が得られる。」（同号証１０欄１～１２行）と記載されていることからすると、上記ＧａＡｓ層とＧａＡｌＡｓ層とからなるヘテロ接合構造及びその利点は周知の技術事項であったと認められ、引用例発明１が、この周知のヘテロ接合の利点を応用したものであることは、明らかである。
そして、引用例１は、従来例として、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板の表面上に形成されたＳｉドープのｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に、Ｓｉドープのｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を形成したホモ接合型赤外発光ダイオードを挙げ（同２欄１８行～３欄１１行）、これにつき、「１回の液相成長工程で先ずｎ形、続いてｐ形の成長層を形成することが可能となつて製造方法が簡単になるとともに・・・ｐ－ｎ接合の結晶性が優れ、外部発光効率の良い（３～５％）特性が得られる。しかし、このような発光ダイオードは発光応答速度がせいぜい１μｓｅｃ程度で非常に遅く、高速動作の用途には使用できないという欠点があつた。」（同３欄１７行～４欄５行）とその長所欠点を指摘し、次いで、発光効率も良く、しかも高速応答性を有する発光ダィオードの従来例として、「Ｔｅ（テルル）ドープのＧａＡｓ基板上にｎ形不純物としてＳｎ（スズ）をドープした液相成長を行ない、次いでＺｎ（亜鉛）またはＧｅ（ゲルマニウム）をドープしたｐ形ＧａＡｓエピタキシヤル層を液相成長させ、さらにＺｎをドープしたｐ形Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシヤル層を液相成長させて製造した」（同４欄７～１３行）シングルヘテロ接合構造の発光ダイオードを挙げ、「しかし、この製造方法は、液相エピタキシヤル成長の工程を３回も行なう必要があり、生産性が悪く製造価格が高くなるという欠点があつた。」（同４欄１４～１７行）とし、「本発明はこのような従来の欠点を解消するためになされたもので、その目的とするところは高発光効率および高速応答性を有し、しかも製造価格で低減できるようなＧａＡｓ赤外発光ダイオードおよびその製造方法を提供することにある。」（同４欄１８行～５欄２行）と、引用例発明１の目的を説明している。
以上の事実によれば、引用例発明１は、Ｓｉドープのｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を持つ発光ダイオードが発光効率の良い特性を有することを認めながら、その応答速度が遅い欠点を重視し、この欠点を解消するために、Ｓｉドープに代えて、応答速度の速い発光素子が得られるＺｎドープのｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を採用し、これに上記周知のヘテロ接合を採用して、さらに発光効率を高め、これに加えて、製造価格を低減できるようにｐ型ＧａＡｓ層のＺｎドープを拡散法で行ったものというべきであって、原告主張のような、従来、ＺｎドープのＧａＡｓ型発光素子はＺｎの拡散によってドープするために拡散層の厚さが薄く、そのためにバリア層を設け、ヘテロ接合を行わざるをえない、という理由で発明がされたものではないと認められる。
本願発明は、この引用例発明１のＺｎドープのｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層に代えて、Ｓｉドープのｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を採用したものに相当することは前示のとおりであるが、前掲「National Technical Report」Vol.22,No.1,Feb.1976所収の「Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ－ＧａＡｓヘテロ構造の発光および受光素子」（甲第９号証）及び引用例１の前示記載に照らせば、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層の上にｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層によるポテンシャルバリア層を設けるようにし、電子をｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層に閉じ込め発光効率を増大させるというヘテロ接合型の利点は、ｐ型ＧａＡｓ層の導入不純物がＳｉかＺｎかに関係なく生ずると認められ、また、前示のとおり、引用例１に従来例として挙げられたｎ型ＧａＡｓ単結晶基板の表面上に形成されたＳｉドープのｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に、Ｓｉドープのｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層を形成したホモ接合型赤外発光ダイオードは、ｐ－ｎ接合の結晶性が優れ、外部発光効率の良い特性が得られることも知られていたのであるから、引用例発明１のｐ型ＧａＡｓ層のＺｎドープをＳｉドープに置き換えれば、これにより、応答速度の点を別にすれば、本願発明の目的とする「より高効率、高出力の赤外－ＬＥＤの製造に適したＧａＡｓエピタキシヤルウエハ・・・を提供すること」（甲第２号証、明細書３頁８～１１行）ができるということは、当業者にとって、容易に想到しうることであるということができ、これを否定する原告の主張は採用できない。
これに加え、引用例４（甲第７号証）には、「一般に知られているようにＳｉドープＧａＡｓ発光ダイオードの発光領域は主にそのｐ層であり、ｐ－ｎ接合から注入された電子はｐ－ｎ接合からｐ層の内部４０μｍ～５０μｍまでの範囲で再結合し光を発生する」（同号証１頁右欄１７行～２頁左上欄１行）とあるように、再結合が主として上記範囲で行われることは公知の事実であったと認められるから、Ｓｉをドープしたｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層の厚さが上記の４０μｍ～５０μｍの範囲を下回る厚さを含む本願発明（１０～８０μｍ）においては、ヘテロ接合によるバリア層を設けて発光出力を改善することは、当然に検討されてしかるべき事項と考えられる。
したがって、「表面にＧａＡｌＡｓ層を設けた引用例１の発光ダイオードの構成において、不純物ＺｎをＳｉに換えることは単なる選択事項に過ぎない。」（審決書１０頁８～１１行）とした審決の判断に誤りはない。
原告は、本願発明が、シングルヘテロ接合によるバリア層を設けながら、発光層であるＳｉドープによるｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層の厚みを、本来バリア層は不要と考えられるような１０～８０μｍの範囲に設定するという飛躍的な着想に基づいたものであると主張する。
しかし、ヘテロ接合型の場合、バリア層による電子閉じ込め効果との関連で発光出力を最大とするために、発光層の厚さを考慮しなければならないことは当然としても、ホモ接合型の場合の発光効率を高く保つに必要な発光層の厚さを参考にできない理由はないと認められる。すなわち、発光層の厚さを厚くしすぎると、光吸収の増大のために発光出力が減少することは、よく知られた技術事項と認められ、このことは、ヘテロ接合型であるかホモ接合型であるかによって差異はないことが明らかである。本願発明における発光層の厚さの上限値である８０μｍが、光吸収の増大による発光出力の減少を考慮して定められた概括的な数値であって、それ以上の意義を持つ臨界値として規定されているものでないことは、本願明細書の「この層の厚みは、１０～８０μｍが適当であつて、２０～５０μｍであればより好ましい。」（甲第２号証、明細書７頁２～３行）、「８０μｍを超えると、この層における光の吸収が増加するので好ましくない。」（同７頁６～８行）との記載から明らかである。一方、ヘテロ接合型の場合には、ホモ接合型の場合よりもバリア層により電子を有効に利用できるから、発光層の厚さをホモ接合型の場合よりも薄く設定できることも、前示のところから当業者にとって容易に理解できることと認められる。そして、引用例３（甲第６号証）には、Ｓｉドープのホモ接合型発光ダイオードにおいて、発光層の厚さを、本願発明の規定する１０～８０μｍの範囲内である５２～５５μｍに設定した例が示されているから、この設定値を参考にして、発光出力が最大となる範囲に発光層の厚さを適宜に定め、本願発明の規定する１０～８０μｍとすることは、当業者が設計上の必要に応じて容易にできることとと認められる。
したがって、原告の上記主張は、相違点２についての審決の判断を覆すに足りる理由ということはできない。
原告の取消事由１の主張は採用できない。
２ 取消事由２（本願発明の第２の特徴点の技術的意義の無視）について
本願明細書には、ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ層の厚さにつき、「この層の厚さは５μｍ以上２０μｍ未満が適当である。厚みが５μｍ未満では、発光効率の向上等に十分に寄与せず、２０μｍ以上であつても不都合ではないが、小電流密度（０．４～２０Ａ・cm-2）で使用する場合発光効率等が特に改善されないので生産性等の点から好ましくない。」（甲第２号証、明細書７頁１９行～８頁５行）と記載されている。
一方、本願発明と発明者を同一とする別願（特願昭５７－２３２２１０号）発明は、ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ層の厚さを「２０～９０μｍ」とした以外は、本願発明と同一の構成を有する発明であるが、この別願明細書（甲第８号証）には、「ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ層をエピタキシヤル成長させる。この層の厚さは２０～９０μｍが適当である。厚みが２０μｍ未満では、発光効率の向上等に十分に寄与せず、９０μｍを超えても不都合ではないが、発光効率等が特に変化しないので生産性等の点から好ましくない。」（同号証、明細書７頁１７行～８頁２行）と記載されている。
以上の記載を併せて読めば、本願発明において、ｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層の厚さを５μｍ以上２０μｍ未満と規定した点は、特段の臨界的意義があるものではなく、発光効率や生産性の点を考慮して適宜定められたにすぎないことが、明らかである。
そして、審決認定のとおり、本願発明のｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓエピタキシャル層の厚さの下限５μｍは、引用例発明１の同層の厚さの上限５μｍと一致すること（審決書６頁１～４行）は、当事者間に争いがないから、この点に特段の新規性、進歩性を認めることはできず、原告主張の本願発明の第１の特徴点との関係において考察したとしても、原告主張の第２の特徴点に、原告主張のような技術的意義があるものとは認められない。
したがって、審決が本願発明の第２の特徴点の技術的意義を無視したとする原告の主張は採用できない。
取消事由２も理由がない。
３ 以上のとおりであるから、原告主張の審決取消事由はいずれも理由がなく、その他審決にはこれを取り消すべき暇疵は見当たらない。
よって、原告の請求を棄却することとし、訴訟費用の負担について、行政事件訴訟法７条、民事訴訟法８９条を適用して、主文のとおり判決する。
（裁判長裁判官 牧野利秋 裁判官 芝田俊文 裁判官 清水節）
平成３年審判第１９８４１号
審決
東京都千代田区丸の内２丁目５番２号
請求人 三菱化成ポリテック株式会社
東京都台東区上野１丁目１８番１１号 西楽堂ビル７階 梓特許事務所
代理人弁理士 蛭川昌信
東京都台東区上野１丁目１８番１１号 西楽堂ビル７階 梓特許事務所
代理人弁理士 阿部龍吉
東京都台東区上野１丁目１８番１１号 西楽堂ビル７階 梓特許事務所
代理人弁理士 白井博樹
東京都台東区上野１－１８－１１ 西楽堂ビル７階 梓特許事務所
代理人弁理士 内田亘彦
東京都台東区上野１－１８－１１ 西楽堂ビル 梓特許事務所
代理人弁理士 菅井英雄
東京都台東区上野１丁目１８番１１号 西楽堂ビル７階 梓特許事務所
代理人弁理士 青木健二
東京都台東区上野１－１８－１１ 西楽堂ビル７階 梓特許事務所
代理人弁理士 韮澤弘
東京都台東区上野１－１８－１１ 西楽堂ビル 梓特許事務所
代理人弁理士 米澤明
東京都千代田区丸の内２５２ 三菱化成株式会社内
代理人弁理士 長谷川
東京都千代田区丸の内２５２ 三菱化成株式会社内
代理人弁理士 横倉康男
昭和５８年特許願第４５０９４号「エピタキシャルウエハ」拒絶査定に対する審判事件（昭和５９年 ９月２７日出願公開、特開昭５９－１７１１１６）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
本願は、昭和５８年３月１７日の出願であって、その発明の要旨は、平成１年８月４日付、及び平成３年１１月１５日付の各手続補正書により補正された明細書及び図面の記載からみて、特許請求の範囲１に記載されたとおりの、
「ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板上、該単結晶基板表面上に形成された厚さが２０～１００μｍであってキャリア濃度が１．０×１０17～２．０×１０18ｃｍ-3であるＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層、該ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成された厚さが１０～８０μｍであってキャリア濃度が１．０×１０17～５．０×１０18ｃｍ-3であるＳｉをドープしたｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層及び該ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成された厚さが５μｍ以上２０μｍ未満であってキャリア濃度が１．０×１０17ｃｍ-3～５．０×１０18ｃｍ-3であるｐ型Ｇａ1－xＡｌｘＡｓ混晶からなり、p型ＧａＡｓエピタキシャル層との界面から少なくとも２μｍ以内の領域において、混晶率Ｘが０．０３≦Ｘ≦０．８であるエピタキシャル層を有することを特徴とする高出力赤外発光ダイオード用エピタキシャルウエハ。」
にあるものと認める。
これに対し、当審において平成５年１月１３日付けで通知した拒絶の理由に引用した、特開昭５６－２４９８７号公報（以下、引用例１という。）には、以下の点が記載されている。
不純物を含むｎ形ＧａＡｓ基板と、このｎ形ＧａＡｓ基板上に形成したＳｉを不純物としてドープしたｎ形ＧａＡｓエピタキシャル層と、このｎ形ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成したＺｎを不純物としてドープしたｐ形ＧａＡｓエピタキシャル層と、このｐ形ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成されたｐ形Ｇａ1－xＡｌxＡｓエピタキシャル層と、前記ｎ形ＧａＡｓ基板及びｐ形Ｇａ1－xＡｌxＡｓエピタキシャル層にそれぞれ形成した電極とからなるＧａＡｓ赤外発光ダイオード。及び、ｐ形ＧａＡｓ層の厚さが１～５μｍであること。ｐ形Ｇａ1－xＡｌxＡｓエピタキシャル層の厚さが１～５μｍであること、及び、Ｘの値は０．４３であること。ＧａＡｓ中においてＳｉはｐ型にもｎ型にもなりうる両性不純物であること。ｐ型不純物としてＳｉを用いた場合の応答速度が、Ｚｎを用いた場合に比較して遅いこと。本発明の赤外発光ダイオードが、高発光効率、および、高速応答性を有していること。従来例の記載に於て、Ｓｉドープのｎ型エピタキシャル層上に、Ｓｉドープのｐ型エピタキシャル発光層を形成した発光ダイオード。
また、同じく引用した、特開昭５６－１１１２７９号公報（以下、引用例２という。）には、次の点が記載されている。
ｐ型ＧａＡｓ基板上にｐ型ＧａＡｌＡｓ層と、ｎ型ＧａＡｌＡｓ層とを積層した発光ダイオードの発光層の厚みは、内部吸収効果や結晶欠陥の発生やキャリア拡散長などの要因との兼合を考慮して決められること。発光層の厚みをキャリア拡散長より充分大きくすれば、発光効率が向上すること。例えばキャリア拡散長が４０μｍの場合、少数キャリアの９０％を発光層内で再結合させようとすると厚みは約１００μｍ程度必要であること。基板結晶はエピタキシャル成長層に比べて純度が低く欠陥密度が大きいから、基板に接するｐ層が余り薄いと基板結晶の欠陥がｐｎ境界近くまで伝播し、また有害不純物が成長中に拡散することによっても効率が低下すること。
また、同じく引用した、特開昭５１－２３９３号公報（以下、引用例３という。）には、Ｓｉをドープしたｎ型ＧａＡｓ層と、同じくＳｉをドープした発光層であるｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層とからなる赤外発光ダイオードが記載されている。
また、同じく引用した特開昭５２－６３０８９号公報（以下、引用例４という。）には、ＧａＡｓ結晶あるいはＧａＡｌＡｓ結晶を用いた半導体発光素子において、半導体各層のキャリア濃度を１０17乃至１０19とすることが記載されている。
本願発明と引用例１に記載の発明とを対比すると、
引用例１において、Ｇａ1－xＡｌxＡｓの厚さが、本願発明では５μｍ以上２０μｍ未満であるのに対し、引用例１の発明では、１～５μｍであって、５μｍの厚さの点で一致しているから、本願発明と引用例１に記載の発明とは、
ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板と、該単結晶基板表面上に形成されたＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層、該ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成されたｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層、及び、該ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成された厚さが５μｍであるｐ型Ｇａ1－xＡｌxＡｓ混晶からなる高出力赤外発光ダイオード用エピタキシャルウエハである点、及び、エピタキシャル層は一般に、含有成分の濃度分布が均一であるから、混晶率Ｘの値が０．４３であるということは、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層との界面から少なくとも２μｍ以内の領域においても、混晶率Ｘが０．０３≦Ｘ≦０．８である点で一致し、
１）ＧａＡｓ基板上に形成するｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層の厚さが本願発明では２０～１００μｍであるのに、引用例１の発明では明確な記載のない点。
２）ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層上に形成するｐ型ＧａＡｓエピタキシャル発光層の厚さが本願発明では１０～８０μｍであるのに対し、引用例１の発明では、１～５μｍである点、及び、該ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層が、本願発明においてはＳｉを不純物とするエピタキシャルで形成されるのに対し、引用例１の実施例においては、Ｚｎの拡散で形成されている点
３）各層のキャリア濃度が、本願発明においては、ｎ型ＧａＡｓエピタキシャル層で１．０×１０17～２．０×１０18ｃｍ-3、ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層で１．０×１０17～５．０×１０18ｃｍ-3、Ｇａ1－xＡｌxＡｓ層で１．０×１０17ｃｍ-3～５．０×１０18ｃｍ-3であるのに対し、引用例１には明確な記載のない点。
の各点で相違する。
そこで、上記相違点について以下に検討する。相違点１）について、
引用例２には、基板に接するエピタキシャル層においては、基板の結晶欠陥が伝播し、発光効率に影響するので、結晶欠陥がｐｎ接合に達しないような厚みとすることが記載されている。ここで、引用例２に記載された発明は、ｎ型エピタキシャル半導体層において発光する発光ダイオードであって、本願発明とは半導体層の導電型において相違するが、結晶欠陥の伝播と半導体層の導電型に格別の関係はないので、ｎ型ＧａＡｓ層の厚さは、これらのことを考慮して決定すべき設計事項に過ぎない。
相違点２）について、
エピタキシャル発光層にＳｉをｐ型不純物として用いた発光ダイオードは、例えば引用例３に記載されており、また、発光層の厚みはキャリア拡散長と、発光効率との兼合で適宜決められることが、引用例２に記載されているので、ｐ型エピタキシャル発光層の厚みを、１０～８０μｍとすることはこれらのことを考慮して決定する設計的事項に過ぎない。また一般に、エピタキシャル層は厚みが自由に選択できるのに対し、拡散層は厚みが薄くなることは周知であるから、ｐ型発光層をエピタキシャル成長法で形成することは、単なる技術上の選択事項に過ぎない。
また、Ｓｉが両性不純物特性を有する点、Ｓｉを発光ダイオードの発光層の不純物として用いた場合に、応答速度が遅い点、また、従来例として、Ｓｉをｐ型不純物として含む、エピタキシャル成長で形成した発光層は、引用例１、及び、引用例３に記載されている。また、さらに、ｐ型不純物としてどの元素を選択するかは、求める特性に応じて選択すべき選択事項に過ぎないないから、発光層のｐ型不純物として、Ｚｎに代えてＳｉを選択することは当業者が容易に成し得ることである。
また、引用例２のキャリア拡散長が４０μｍの場合、少数キャリアの９０％を発光層内で再結合させようとすると厚みは約１００μｍ必要であるとの記載からみて、表面にＧａＡｌＡｓ層の無い発光ダイオードにおいては、キャリアの一部がダイオード表面で再結合しているものと認められる。そして、キャリアの拡散長に対し、キャリアの表面再結合を防止し、キャリアを効率良く発光層内で再結合させるために、表面にＧａＡｌＡｓ層を設けることは、引用例１に記載されている。よって、Ｓｉをｐ型発光層の不純物とした場合においても、キャリア効率を向上させるために、発光ダイオード表面にＧａＡｌＡｓ層を設けることは、当業者が容易に想到しうることであるから、表面にＧａＡｌＡｓ層を設けた引用例１の発光ダイオードの構成において、不純物ＺｎをＳｉに換えることは単なる選択事項に過ぎない。
また、発光波長の変位を防止する効果は、厚いエピタシシャル層を発光層とすることによるもので、不純物の材料による効果とは認められないから、ＺｎをＳｉに代えたことの効果とは認められない。
相違点３）について、本願発明の発光ダイオード各層のキャリア濃度は、引用例４の記載からも明らかなように、通常使われている範囲のものに過ぎず、発光効率を考慮して最適の不純物濃度を選択することは、製作段階で、当然に考慮する設計的事項に過ぎない。また、各層のキャリア濃度を本願発明のような範囲としても格別の効果を奏するものとも認められない。
したがって、本願特許請求の範囲１に記載された発明は、引用例１乃至４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と認められるから、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。
平成５年９月３０日
審判長 特許庁審判官 （略）
特許庁審判官 （略）
特許庁審判官 （略）