发明创造名称：氮化铝基板及III族氮化物层叠体
外观设计名称：
决定号：185693
决定日：2019-08-05
委内编号：1F249530
优先权日：2012-09-11
申请（专利）号：201380041307.X
申请日：2013-09-04
复审请求人：株式会社德山
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：胡杨
合议组组长：侯曜
参审员：王轶
国际分类号：C30B29/38
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：在判断创造性时，首先要将权利要求的技术方案和最接近的现有技术进行对比，找出二者的区别特征，确定所述技术方案实际解决的技术问题，进而考察现有技术中是否存在将该区别特征引入到所述最接近的现有技术中以解决上述技术问题的启示，如果现有技术中存在这样的启示，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201380041307.X，名称为“氮化铝基板及III族氮化物层叠体”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为株式会社德山。本申请的申请日为2013年09月04日，优先权日为2012年09月11日，公开日为2015年04月29日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2017年12月13日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-4不符合专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为申请人于2017年08月10日提交的权利要求第1-4项以及说明书第1-24页，2015年02月03日进入中国国家阶段提交的说明书附图第1页和说明书摘要。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1.一种III族氮化物层叠体，其特征在于，
具有由氮化铝构成的氮化铝基板，所述氮化铝基板至少在表面具有以相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.05°以上0.40°以下的范围内向m轴方向倾斜的面作为主面的氮化铝单晶层，
在所述氮化铝基板的所述氮化铝单晶层的主面上，具有满足以Al1－(x y z)GaxInyBzN表示的组成的AlGaInBN层，其中，x为大于0且小于0.5的有理数，y及z为0以上且小于0.5的有理数，x、y及z的和大于0且小于0.5，
在该AlGaInBN层的300K下的光致发光测定中，在4.56eV以上且小于5.96eV观测到能带端发光峰，该发光峰的半值宽度为225meV以下。
2. 一种III族氮化物层叠体，其特征在于，
具有由氮化铝构成的氮化铝基板，所述氮化铝基板至少在表面具有以相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.05°以上0.40°以下的范围内向m轴方向倾斜的面作为主面的氮化铝单晶层，
在所述氮化铝单晶层的主面上，直接层叠AlN层，即在Al1－(x y z)GaxInyBzN中，x、y及z为0，
在该AlN层的300K下的光致发光测定中，该AlN晶体的能带端发光峰的半值宽度为145meV以下，
该AlN层的表面粗糙度(Ra)为0.2nm以下。
3. 根据权利要求1或2所述的III族氮化物层叠体，其特征在于，
所述主面相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.00°以上0.40°以下的范围内向a轴方向倾斜。
4. 一种III族氮化物半导体元件，其至少具有权利要求1～3中任一项所述的III族氮化物层叠体中的氮化铝单晶层、以及所述AlGaInBN层部分。”
驳回决定认为，对比文件1（WO2008/094464A，公开日为2008年08月07日）公开了一种赝晶紫外发光二极管（参见说明书第[0029]-[0030]段），权利要求1与对比文件1的区别在于，权利要求1还限定了氮化铝单晶层中杂质的含量、结晶度、主面的曲率半径。权利要求1实际解决的技术问题仅是获得高质量的外延层。上述区别特征是本领域的常规诉求，本领域技术人员通过常规技术手段即可获得，本申请也没有取得预料不到的技术效果，因此权利要求1相对于对比文件1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。相应地，权利要求2-4相对于对比文件1也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人株式会社德山（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年03月27日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，相对于驳回文本，将权利要求1-2中的“所述氮化铝基板至少在表面具有以相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.05°以上0.40°以下的范围内向m轴方向倾斜的面作为主面的氮化铝单晶层”修改为 “所述氮化铝基板至少在表面具有以相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.11°以上0.32°以下的范围内向m轴方向倾斜的面作为主面的氮化铝单晶层”，将权利要求3中的“所述主面相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.00°以上0.40°以下的范围内向a轴方向倾斜”修改为“所述主面相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.11°以上0.32°以下的范围内向a轴方向倾斜”。
复审请求人认为：对于氮化铝单晶基板的表面错向，对比文件1公开了0.3°-4°的范围，实际仅公开了约为1°的点值，对比文件1没有给出获得“m轴方向的倾斜在0.11°以上0.32°以下的范围内的基板”的技术启示。从本申请实施例与比较例的对比可知本申请PL峰的半值宽度以及表面粗糙度更加优异。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年04月26日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年02月28日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1的技术方案与对比文件1公开的内容相比，区别仅在于：权利要求1还限定了“在该AlGaInBN层的300K下的光致发光测定中，在4.56eV以上且小于5.96eV观测到能带端发光峰，该发光峰的半值宽度为225meV以下”，对比文件1没有公开所述参数。本领域技术人员认为本申请表1实施例6和16的结果可以代表对比文件1的技术状况。从实施例6和16分别与实施例4-5和14-15的结果比较可知，本申请的PL峰半值宽度以及表面粗糙度与对比文件1处于同一技术水平。基于此，权利要求1相对于对比文件1实际解决的技术问题是提供更多类似的高质量氮化物层叠体。本领域技术人员有动机在对比文件1的基础上改变衬底305倾斜面的角度获得更多高质量的氮化铝基板从而得到高质量氮化物层叠体。因此，在对比文件1的基础上获得权利要求1的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具备突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。相应地，权利要求2-4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。对于复审请求人的意见，合议组认为，对比文件1公开的m轴与表面法线的夹角的范围包括0.3°的下限值，与本申请权利要求所述的上限值部分重合，虽然对比文件1没有公开其PL峰的半值宽度以及表面粗糙度，但本申请实施例6、9和16代表了对比文件1的技术水平，从本申请表1公开的数据可知本申请与对比文件1在PL峰的半值宽度以及表面粗糙度上处于同一技术水平。因此在现有技术的教导下，本领域技术人员有动机在对比文件1的基础上改变衬底305倾斜面的角度获得更多高质量的氮化铝基板从而得到高质量氮化物层叠体。
复审请求人于2019年04月10日提交了意见陈述书和权利要求修改替换页(共4项)，其中，相对于驳回文本，其将权利要求1-2中的“所述氮化铝基板至少在表面具有以相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.05°以上0.40°以下的范围内向m轴方向倾斜的面作为主面的氮化铝单晶层”修改为 “所述氮化铝基板至少在表面具有以相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.11°以上0.14°以下的范围内向m轴方向倾斜的面作为主面的氮化铝单晶层”，将权利要求3中的“所述主面相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.00°以上0.40°以下的范围内向a轴方向倾斜”修改为“所述主面相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.11°以上0.32°以下的范围内向a轴方向倾斜”。
修改后的权利要求书如下：
“1. 一种III族氮化物层叠体，其特征在于，
具有由氮化铝构成的氮化铝基板，所述氮化铝基板至少在表面具有以相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.11°以上0.14°以下的范围内向m轴方向倾斜的面作为主面的氮化铝单晶层，
在所述氮化铝基板的所述氮化铝单晶层的主面上，具有满足以Al1－(x y z)GaxInyBzN表示的组成的AlGaInBN层，其中，x为大于0且小于0.5的有理数，y及z为0以上且小于0.5的有理数，x、y及z的和大于0且小于0.5，
在该AlGaInBN层的300K下的光致发光测定中，在4.56eV以上且小于5.96eV观测到能带端发光峰，该发光峰的半值宽度为225meV以下。
2. 一种III族氮化物层叠体，其特征在于，
具有由氮化铝构成的氮化铝基板，所述氮化铝基板至少在表面具有以相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.11°以上0.14°以下的范围内向m轴方向倾斜的面作为主面的氮化铝单晶层，
在所述氮化铝单晶层的主面上，直接层叠AlN层，即在Al1－(x y z)GaxInyBzN中，x、y及z为0，
在该AlN层的300K下的光致发光测定中，该AlN晶体的能带端发光峰的半值宽度为145meV以下，
该AlN层的表面粗糙度(Ra)为0.2nm以下。
3. 根据权利要求1或2所述的III族氮化物层叠体，其特征在于，
所述主面相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.11°以上0.32°以下的范围内向a轴方向倾斜。
4. 一种III族氮化物半导体元件，其至少具有权利要求1～3中任一项所述的III族氮化物层叠体中的氮化铝单晶层、以及所述AlGaInBN层部分。”
复审请求人认为：对比文件1没有对 “半导体基板的错向为0.11°以上0.14°以下”进行具体记载，对于氮化铝单晶基板的表面错向而言，对比文件1公开了约0.3°-4°这一宽泛的范围， 而实际上仅公开了“约为1°”这一点值。基于对比文件1的记载，在表面错向小于0.3°的情况下，所得的氮化铝单晶基板的品质会恶化，最终无法解决对比文件1所要解决的技术问题。即使将接近对比文件1的极限值（0.3°）的本申请实施例3、6（0．32°）与落入本申请修改后权利要求1的范围内的本申请实施例1、4（O.11°以上0.14°以下）进行比较，也可知量子阱层或n层的PL峰的半值宽度以及表面粗糙度Ra恶化。对比文件1给出了与本发明完全相反的技术启示，即“基板的m轴方向的倾斜范围必须在0.3°以上，并且优选为1°”，对比文件2对此也没有给出启示，修改后的权利要求1具备创造性。相应地权利要求2-4也具备创造性。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人答复复审通知书时，修改了权利要求书，相对于驳回文本，其将权利要求1-2中的“所述氮化铝基板至少在表面具有以相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.05°以上0.40°以下的范围内向m轴方向倾斜的面作为主面的氮化铝单晶层”修改为 “所述氮化铝基板至少在表面具有以相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.11°以上0.14°以下的范围内向m轴方向倾斜的面作为主面的氮化铝单晶层”，将权利要求3中的“所述主面相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.00°以上0.40°以下的范围内向a轴方向倾斜”修改为“所述主面相对于纤锌矿结构的(0001)面在0.11°以上0.32°以下的范围内向a轴方向倾斜”。经审查，上述文本符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。
本复审请求审查决定针对的文本为复审请求人于2019年04月10日提交的权利要求第1-4项和驳回决定针对的其它文本。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
在判断创造性时，首先要将权利要求的技术方案和最接近的现有技术进行对比，找出二者的区别特征，确定所述技术方案实际解决的技术问题，进而考察现有技术中是否存在将该区别特征引入到所述最接近的现有技术中以解决上述技术问题的启示，如果现有技术中存在这样的启示，则该权利要求不具备创造性。
具体到本案，本申请权利要求1请求保护“一种III族氮化物层叠体”（详见案由部分）。
对比文件1公开了一种赝晶紫外发光二极管300，包括半导体基板305，其包括或本质上由III族-氮化物半导体材料例如AlN……组成。可以将半导体衬底305斜切以使其c轴和其表面法线与之间形成0.3°-4°……在半导体衬底305上形成渐变缓冲层310。渐变缓冲层310可包括一种或多种半导体材料如AlxGa1-xN……渐变缓冲层310包括从约100%的Al浓度x渐变至约60%的Al浓度x的AlxGa1-xN（参见说明书第[0029]-[0030]段和图3）。
对比文件1公开的半导体基板305本质上由氮化铝构成相当于权利要求1的氮化铝单晶层，其中基板305的c轴（即（0001）面）与其表面法线与之间形成夹角0.3°-4°，本领域已知，氮化铝单晶属于六方晶系纤锌矿结构，氮化铝a轴是指<11-20>方向，即[11-20]、[1-210]、[-2110]、[2-1-10]、[-12-10]、[-1-120]，m轴方向是指<1-100>方向，即[1-100]、[10-10]、[-1100]、[-1010]、[01-10]、[0-110]，因此，虽然对比文件1没有明确指出表面法线与C轴之间夹角偏离的方向，但无论向何方向偏离，其C轴（即（0001）面）向m轴方向倾斜的角度的范围为0.3°-arctan（tan0.3°×cos30°），亦即0.3°-0.26°。对比文件1公开的渐变缓冲层310包括AlxGa1-xN材料，其中Ga的含量为0-0.4与权利要求1中Al1-(x y z)GaxInyBzN中Ga的数值范围有交叉，其相对于本申请中In和B为0的AlGaInBN层。
权利要求1的技术方案与对比文件1公开的内容相比，区别在于：权利要求1还限定了“在该AlGaInBN层的300K下的光致发光测定中，在4.56eV以上且小于5.96eV观测到能带端发光峰，该发光峰的半值宽度为225meV以下”，对比文件1没有公开所述参数。此外，对比文件1公开的氮化铝基板相对于纤锌矿结构的(0001)面向m轴方向倾斜面的夹角与本申请限定的不同。
根据本申请说明书的记载，为了形成紫外发光元件等半导体元件，任意一层晶体的位错或点缺陷少、以及晶体组成分布均匀、杂质浓度低十分重要，为了形成具有高的晶体品质的层叠结构，不仅需要晶体排列的单一性，而且晶体生长面的平坦性必须高。本发明的目的在于，提供一种由氮化铝构成的基板，可以在其表面生长平坦性良好、具有均匀的组成分布、且杂质浓度低的高品质的III族氮化物单晶层，其通过比以往更加严格地控制氮化铝基板的偏斜角完成本发明。实施例1-17公开了本发明的具体实施方案，其中实施例1、4、7、10和14落入权利要求1的范围内，图2显示在氮化铝基板上依次层叠了n层（即权利要求1所述AlGaInBN层）、量子阱层等层。表1结果如下：
（参见说明书第[0001]-[0034]段，实施例1-17，图2和表1）。
对比本申请和对比文件1可知，对比文件1公开的氮化铝单晶层的C轴（即（0001）面）向m轴方向倾斜的角度的范围为0.3°-0.26°，其与本申请说明书公开的实施例3、6、9、12、13、16和17中氮化铝单晶层倾斜面的角度值接近，尽管对比文件1没有公开其半值宽度等参数，但是由于对比文件1公开的半导体衬底层305与渐变缓冲层310的结构与本申请权利要求1的氮化铝基板层以及AlGaInBN层基板相同，因此本领域技术人员认为本申请表1实施例3、6、9、12、13、16和17的结果应当可以代表对比文件1的技术状况。从实施例1、4、7、10和14（本申请权利要求1代表实施例）分别与实施例3、6、9、12、13、16和17的结果比较可知，首先，尽管如复审请求人所述本申请实施例1、4的效果相对于实施例3、6（代表对比文件1）效果较优，但其PL峰半值宽度和表面粗糙度的提高程度较为有限，其次，实施例7和实施例9（代表对比文件1）结果非常接近在误差范围内，实施例10、14相对于实施例12、16（代表对比文件1）效果更差，因此本领域技术人员不能确定本申请的PL峰半值宽度以及表面粗糙度明显优于对比文件1。基于此，权利要求1相对于对比文件1实际解决的技术问题是提供更多类似的高质量氮化物层叠体。
由于对比文件1公开了半导体衬底305倾斜面的角度，且如本申请背景技术所述现有技术已知氮化铝基板在一定的偏斜角范围内可以形成缺陷较少的半导体层（参见说明书[0006]段-[0016]段），本领域技术人员有动机在对比文件1的基础上改变衬底305倾斜面的角度获得更多高质量的氮化铝基板从而得到高质量氮化物层叠体，并且可以通过常规技术手段即可获得相应的倾斜角。因此，在对比文件1的基础上获得权利要求1的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具备突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2在氮化铝基板上直接层叠AlN层，并限定了该层能带发光峰的半值宽度以及盖层的表面粗糙度。对比文件1还公开半导体衬底305上覆有同质外延层（未显示），该同质外延层包括存在于半导体衬底300中相同半导体材料如AlN（参见的对比文件1说明书第[0029]段）。对比文件1公开的半导体衬底305即相当于权利要求2的氮化铝基板层，同质外延层即相当于权利要求2的AlN层，权利要求2与对比文件1的区别在于，权利要求2进一步限定了AlN层层能带发光峰的半值宽度以及盖层的表面粗糙度，对比文件1没有公开上述参数，且对比文件1公开的氮化铝基板相对于纤锌矿结构的(0001)面向m轴方向倾斜面的夹角与权利要求2限定的不同。如上所述，本领域技术人员不能确定本申请的PL峰半值宽度以及表面粗糙度优于对比文件1。权利要求2相对于对比文件1实际解决的技术问题是提供更多类似的高质量氮化物层叠体。同理，本领域技术人员有动机在对比文件1的基础上改变衬底305倾斜面的角度获得更多高质量的氮化铝基板从而得到高质量氮化物层叠体。因此，权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求3引用权利要求1或2，进一步限定了（0001）面向a轴方向的倾斜角度。实施例10和14是该权利要求的代表实施例。如上所述，本领域技术人员不能确定本申请的PL峰半值宽度以及表面粗糙度优于对比文件1，因此上述限定仅仅是本领域技术人员的常规选择，在其引用的权利要求不具备创造性的前提下，权利要求3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求4请求保护包括权利要求1-3任一项所述层叠体的半导体元件。对比文件1公开的赝晶紫外发光二极管300即为半导体元件。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的基础上，权利要求4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
综合复审请求人的意见，合议组认为，如上所述，本申请实施例1、4的效果相对于实施例3、6（代表对比文件1）效果稍高但没有达到本领域技术人员无法预期的程度，实施例7和实施例9（代表对比文件1）结果非常接近在误差范围内，实施例10、14相对于实施例12、16（代表对比文件1）效果更差，因此本领域技术人员不能确定本申请的PL峰半值宽度以及表面粗糙度明显优于对比文件1。此外，尽管对比文件1公开基板305的c轴（即（0001）面）与其表面法线与之间形成夹角0.3°-4°，但其没有公开夹角不在该范围内的基板会导致表面粗糙度变差，即其没有给出与本申请相反的教导，本领域技术人员有动机在对比文件1的基础上通过常规技术手段改变衬底305倾斜面的角度获得更多高质量的氮化铝基板从而得到高质量氮化物层叠体。对于复审请求人的主张，合议组不予支持。
基于上述事实和理由，合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年12月13日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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