发明创造名称：具有轮廓化功函金属栅电极的半导体器件及其制造方法
外观设计名称：
决定号：180216
决定日：2019-05-31
委内编号：1F259056
优先权日：2013-12-04
申请（专利）号：201410734195.2
申请日：2014-12-04
复审请求人：台湾积体电路制造股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：罗慧晶
合议组组长：韩冰
参审员：李静
国际分类号：H01L27/02,H01L21/8238
外观设计分类号：
法律依据：专利法第33条；专利法第22条第3款
决定要点
答复复审通知书时修改了复审通知书中指出的不符合专利法第33条规定的技术特征，且修改后的技术方案可以从原始申请文件中直接毫无疑义地确定，则所作修改符合专利法第33条的规定。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410734195.2，名称为“具有轮廓化功函金属栅电极的半导体器件及其制造方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为台湾积体电路制造股份有限公司，申请日为2014年12月04日，优先权日为2013年12月04日，公开日为2015年06月10日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年05月14日发出驳回决定，以权利要求1-19不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由，驳回了本申请。驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种半导体器件，包括：
金属栅极结构，形成在绝缘层的开口中，所述金属栅极结构包括：
栅极介电层；
阻挡层；
功函金属层，位于所述栅极介电层和所述阻挡层之间，其中，功函金属具有有序的晶粒取向；以及
功函调整层，位于所述阻挡层上方，其中，所述功函调整层中的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，所述功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。
2. 根据权利要求1所述的半导体器件，包括：
覆盖层，位于所述栅极介电层和所述功函金属层之间。
3. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述功函金属包括结晶化金属。
4. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述功函金属包括TiAl或TiAl3中的至少一种。
5. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述功函金属层具有10埃至100埃的厚度。
6. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述功函调整层包括铝。
7. 根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述栅极介电层包括高k材料。
8. 一种半导体器件，包括：
金属栅极结构，形成在绝缘层中的开口中，所述金属栅极结构包括：
高k栅极介电层；
阻挡层；
功函金属层，位于所述高k栅极介电层和所述阻挡层之间，其中，功函金属具有有序的晶粒取向；
覆盖层，位于所述高k栅极介电层和所述功函金属层之间；以及
功函调整层，位于所述阻挡层上方，其中，所述功函调整层中的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，所述功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。
9. 根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述功函金属是结晶化的。
10. 根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述功函金属是TiAl或TiAl3。
11. 根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述功函金属层具有10埃至100埃的厚度。
12. 根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述功函调整层是铝。
13. 一种制造半导体器件的方法，包括：
在绝缘层的第一开口中形成高k栅极介电层；
在大于200℃的温度下在所述高k栅极介电层上方形成中间功函金属层；
在所述中间功函金属层上方形成阻挡层；
在所述阻挡层上方形成功函调整层；以及
实施后热退火以将所述中间功函金属层转变成具有有序的晶粒取向的功函金属层，其中，所述功函调整层中的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，所述功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。
14. 根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其中，在200℃至500℃之间的温度下沉积所述中间功函金属层。
15. 根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其中，在300℃至600℃之间的温度下实施所述后热退火。
16. 根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其中，所述中间功函金属层是TiAl，所述功函金属是TiAl3，并且所述功函调整层是Al。
17. 根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，其中，通过PVD、 CVD或ALD工艺形成所述功函金属层。
18. 根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，包括：
在去除第一伪栅极和第一伪电介质之前，形成源极、漏极和ILD层。
19. 根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法，包括：
在所述高k介电层和所述中间功函金属层之间形成覆盖层。”
驳回决定引用了如下对比文件：
对比文件1：CN103311247A，公开日为：2013年09月18日；
对比文件3：CN1057131A，公开日为：1991年12月18日。
驳回决定认为：(A)独立权利要求1与对比文件1的区别在于：功函金属具有有序的晶粒取向。而上述区别被对比文件3公开，且作用相同，因此，权利要求1相对于对比文件1和对比文件3的结合不具备创造性。(B)独立权利要求8与对比文件1的区别在于：（1）功函金属具有有序的晶粒取向；（2）覆盖层，位于栅极介电层和功函金属层之间。上述区别（1）被对比文件3公开，且作用相同，区别（2）属于本领域的公知常识，因此，权利要求8相对于对比文件1与对比文件3及本领域公知常识的结合不具备创造性。(C)独立权利要求13与对比文件1的区别在于：（1）功函金属层具有有序的晶粒取向；（2）形成中间功函金属层的温度大于200℃。上述区别（1）被对比文件3公开，且作用相同，区别（2）属于本领域的公知常识，因此，权利要求13相对于对比文件1与对比文件3及本领域公知常识的结合不具备创造性。（D）从属权利要求2-7、9-12、14-19也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年08月22日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提交了修改后的权利要求书全文替换页（包括权利要求第1-19项）。对权利要求书的修改为：在独立权利要求1、8、13中分别加入技术特征“在所述功函数调整层的底部和顶部具有均匀一致的分布的”来进一步限定“金属材料”。
提出复审请求时新修改的权利要求1、8、13内容如下：
“1. 一种半导体器件，包括：
金属栅极结构，形成在绝缘层的开口中，所述金属栅极结构包括：
栅极介电层；
阻挡层；
功函金属层，位于所述栅极介电层和所述阻挡层之间，其中，功函金属具有有序的晶粒取向；以及
功函调整层，位于所述阻挡层上方，其中，所述功函调整层中的在所述功函数调整层的底部和顶部具有均匀一致的分布的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，所述功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。”
“8. 一种半导体器件，包括：
金属栅极结构，形成在绝缘层中的开口中，所述金属栅极结构包括：
高k栅极介电层；
阻挡层；
功函金属层，位于所述高k栅极介电层和所述阻挡层之间，其中， 功函金属具有有序的晶粒取向；
覆盖层，位于所述高k栅极介电层和所述功函金属层之间；以及
功函调整层，位于所述阻挡层上方，其中，所述功函调整层中的在所述功函数调整层的底部和顶部具有均匀一致的分布的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，所述功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。”
“13. 一种制造半导体器件的方法，包括：
在绝缘层的第一开口中形成高k栅极介电层；
在大于200℃的温度下在所述高k栅极介电层上方形成中间功函金属层；
在所述中间功函金属层上方形成阻挡层；
在所述阻挡层上方形成功函调整层；以及
实施后热退火以将所述中间功函金属层转变成具有有序的晶粒取向的功函金属层，其中，所述功函调整层中的在所述功函数调整层的底部和顶部具有均匀一致的分布的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，所述功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。”
复审请求人认为：（1）权利要求1的修改可以由说明书第[0047]-[0049]段以及附图10中得到依据，因此，权利要求1的修改没有超出申请文件记载的范围。（2）对比文件1公开的技术方案是通过离子注入形成包含较多调节离子的浓度的第二功函数金属层10D以及退火使得离子扩散至底部或者第一功函数金属层10A中以共同改变第二MOSFET的栅极功函数，其给出的教导是在栅极填充层10C中注入调节功函数离子扩散至底部或者10A中同时避免10C中的金属离子向下扩散。本申请功函数调整层的底部和顶部具有均匀一致的分布的金属材料，通过扩散改变了中间功函金属层的金属分布，得到了功函金属层的中心以及边缘处具有增大的金属的浓度，对比文件1没有公开或教导金属离子容易扩散达到中心及其边缘处，本申请之所以能够形成凹形功函轮廓或凸形功函轮廓与扩散前后金属材料的晶粒取向是密切相关的。（3）对比文件3虽然公开了Al单晶结构，但对比文件3中Al设置为单晶结构的作用在于降低栅极电阻和降低小丘的发生概率，本领域技术人员无法从中寻求提供均匀的阈值电压和漏电流的技术问题的教导。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年08月28日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中认为，本申请权利要求1、8、13的修改超范围，即使克服了修改超范围的缺陷，权利要求1-19也不具备创造性，具体的：(1)从对比文件1公开的内容本领域技术人员可以直接地毫无疑义地确定：一方面，层10A包围的中间区域也即层10C和层10D中的金属离子分布不均匀，靠近栅极绝缘层9B上界面的区域的金属离子浓度更大；另一方面：在退火过程中，层10C和10D中的金属离子经较薄的扩散阻挡层的底部和侧壁，扩散到层10A中。由以上两方面，经退火扩散后，层10A中不同位置的金属离子浓度不同，且距离金属离子峰值更近的中心位置的金属离子浓度高，距离金属离子峰值远的边缘位置的金属离子浓度相对较低，距离金属离子峰值最远的位置的金属离子浓度最低。那么在对比文件1的退火条件下，从对比文件1实施例公开的第二MOSFET结构、金属离子浓度来说，本领域技术人员可以直接地毫无疑义地确定：第一功函金属层10A的中心以及边缘处具有增大的金属离子浓度，使得第一功函金属层10A具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。(2)对比文件3公开了将Al设置为单晶结构的作用为“降低栅极电阻，降低小丘的发生概率和合金尖峰的发生率，形成微细结构的高速MOS晶体管”，也就是说，形成单晶Al膜也即形成均匀性良好的栅极膜可降低栅极电阻进而形成微细结构的高速MOS晶体管，而栅极Al膜的均匀性趋于良好客观上起到了使阈值电压和漏电流趋于均匀的作用。（3）对比文件1公开了技术方案：Al从栅极填充层10C或金属层10D经退火扩散穿过阻挡层的底部和侧壁（尤其底部Al浓度大），那么，层10A在中心以及边缘处具有增大的Al浓度。因而坚持驳回决定。
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01 月11 日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1、8、13的修改不符合专利法第33条的规定。针对复审请求人的意见陈述，合议组认为：本申请说明书第[0047]-[0049]段以及附图部分未明确记载特征“功函调整层中的金属材料在功函调整层的底部和顶部具有均匀一致分布”，虽然附图10中所示的功函调整层296中的金属材料是均匀一致分布的，但由本申请的上述内容无法确定附图10的功函调整层296显示的具体位置，即上述内容无法成为“底部和顶部具有均匀一致的分布”的依据。
复审请求人于2019 年02 月25 日提交了意见陈述书，同时提交了修改后的权利要求书全文替换页（包括权利要求第1-19项）。对权利要求书的修改为：将独立权利要求1、8、13中的技术特征“所述功函调整层中的在所述功函数调整层的底部和顶部具有均匀一致的分布的”修改为“所述功函调整层的靠近所述阻挡层的部分中的具有均匀一致的分布的金属材料”。
复审请求人答复复审通知书时，新提交的权利要求1、8、13内容如下：
“1. 一种半导体器件，包括：
金属栅极结构，形成在绝缘层的开口中，所述金属栅极结构包括：
栅极介电层；
阻挡层；
功函金属层，位于所述栅极介电层和所述阻挡层之间，其中，功函金属具有有序的晶粒取向；以及
功函调整层，位于所述阻挡层上方，其中，所述功函调整层的靠近所述阻挡层的部分中的具有均匀一致的分布的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，所述功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。”
“8. 一种半导体器件，包括：
金属栅极结构，形成在绝缘层中的开口中，所述金属栅极结构包括：
高k栅极介电层；
阻挡层；
功函金属层，位于所述高k栅极介电层和所述阻挡层之间，其中，功函金属具有有序的晶粒取向；
覆盖层，位于所述高k栅极介电层和所述功函金属层之间；以及
功函调整层，位于所述阻挡层上方，其中，所述功函调整层的靠近所述阻挡层的部分中的具有均匀一致的分布的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，所述功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。”
“13. 一种制造半导体器件的方法，包括：
在绝缘层的第一开口中形成高k栅极介电层；
在大于200℃的温度下在所述高k栅极介电层上方形成中间功函金属层；
在所述中间功函金属层上方形成阻挡层；
在所述阻挡层上方形成功函调整层；以及
实施后热退火以将所述中间功函金属层转变成具有有序的晶粒取向的功函金属层，其中，所述功函调整层的靠近所述阻挡层的部分中的具有均匀一致的分布的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，所述功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。”
复审请求人陈述意见认为：（1）根据本申请说明书第[0047]-[0049]段的相关描述以及附图10，可以直接地、毫无疑义地得出：功函调整层296在穿过阻挡层293扩散之前，功函调整层296中在靠近阻挡层的293的部分中金属材料的分布是均匀一致的，因此，修改符合专利法第33条的规定。（2）陈述了本申请具备创造性的理由，该理由与提复审请求时所陈述的理由基本相同。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人于2019年02月25日提交了权利要求书的全文修改替换页（包括权利要求第1-19项），经审查，所作修改符合专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审请求审查决定所针对的文本为：复审请求人于2019年02月25日提交的权利要求第1-19项；于申请日2014年12月04日提交的说明书第1-11页，说明书附图第1-14页，说明书摘要和摘要附图。
2、具体审查意见
2-1、关于专利法第33条
专利法第33条规定：申请人可以对其专利申请进行修改，但是，对发明和实用新型专利申请文件的修改不得超出原说明书和权利要求记载的范围，对外观设计专利申请文件的修改不得超出原图片或者照片表示的范围。
复审请求人答复复审通知书时修改了复审通知书中指出的不符合专利法第33条规定的技术特征，且修改后的技术方案可以从原始申请文件中直接毫无疑义地确定，则所作修改符合专利法第33条的规定。
相对于驳回所针对的权利要求书，复审请求人将权利要求1、8、13中的金属材料进一步限定为“靠近所述阻挡层的部分中具有均匀一致的分布的”。上述技术特征可以根据原申请文件记载的内容（参见说明书第[0048]-[0053]段，附图9-10）直接地、毫无疑义地确定:首先，附图10提供了后热退火298的图示，其中示出了功函数层296、阻挡层293和功函数金属层291的位置关系,其中功函数层296中的白色圆圈606为Al（说明书第[0044]段，附图6）；其次，从附图10中可以看出，在靠近阻挡层293的功函数层296中具有均匀一致的Al分布。综上，权利要求1、8、13的修改符合专利法第33条的规定。
2-2、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。
如果一项权利要求的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，上述区别技术特征没有被其他对比文件公开或给出相应教导，也不属于本领域的公知常识，并且包含该区别技术特征的权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该权利要求的技术方案具备创造性。
本复审请求审查决定所引用的对比文件与驳回决定中所引用的对比文件相同，即：
对比文件1：CN103311247A，公开日为2013年09月18日；
对比文件3：CN1057131A，公开日为1991年12月18日。
权利要求1请求保护一种半导体器件，对比文件1公开了一种半导体器件，并具体公开了如下技术内容（参见说明书第[0002]-[0062]段，附图1-10）：半导体器件包括：栅极堆叠结构，形成在层间介质层8和栅极侧墙结构5A/5B（相当于权利要求1中的绝缘层）的凹槽（相当于权利要求1中的开口）中，栅极堆叠结构包括：栅极绝缘层9A/9B（相当于权利要求1中的栅极介电层）；第二功函金属扩散阻挡层10B（相当于权利要求1中的阻挡层）；第一功函金属层10A（相当于权利要求1中的功函金属层），位于栅极绝缘层9A/9B和第二功函金属扩散阻挡层10B之间；栅极填充层10C作为第二功函数扩散金属层（相当于权利要求1中的功函调整层），位于第二功函金属扩散阻挡层10B上方。而且对比文件1还公开了（参见说明书第[0059]-[0060]段）：退火过程不仅会驱使注入的调节功函数离子向下扩散到层10A/9B界面，还同样会驱使层10C中的金属离子向下扩散到层10A中从而改变功函数。可以采用扩散阻挡层技术，也即，在第二MOSFET沟槽中的层10A上形成扩散阻挡层，其材质包括金属或金属氮化物，该扩散阻挡层的厚度应当比较薄，使得层10C中的金属离子不足以大量扩散到层10A中。特别地，通过选择第一功函数金属层10A、第二功函数金属扩散阻挡层10B、栅极填充层10C的具体材质以及各层深度、厚度分布、退火条件，可以调节金属栅功函数。由以上内容可知，可在层10A上形成扩散阻挡层（相当于权利要求1中的阻挡层），而且在退火过程中，位于中心的栅极填充层10C中的金属离子也会穿过扩散阻挡层的底部和侧壁，进入第一功函金属层10A中。
权利要求1与对比文件1之间的区别技术特征在于：功函调整层的靠近所述阻挡层的部分中的具有均匀一致的分布的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓；功函金属具有有序的晶粒取向。
基于上述区别技术特征，本申请实际解决的技术问题为：如何降低源极和漏极延伸件之间的电阻。
本申请所包括的上述区别技术特征是一个整体，其是围绕本申请的发明目的-即降低源漏延伸件之间的电阻，设置位于阻挡层上方的具有均匀一致分布的金属材料的功函调整层，使功函调整层中的金属材料扩散穿过阻挡层的底壁和侧壁，然后在功函金属层的中心以及边缘处具有增大的金属的浓度，并在功函金属层具有凹形或凸形功函轮廓，同时功函金属层具有有序的晶粒取向。通过上述技术特征的限定，本申请权利要求1的相应技术方案可以在功函金属层的中心以及边缘处具有增大的金属的浓度，由此降低源极和漏极延伸件之间的电阻。
对比文件1公开了一种能够有效调节金属栅极功函数、控制器件阈值的器件，其也公开了相当于功函调整层的10C/扩散阻挡层/功函金属层10A的结构，对比文件1主要采用的是离子注入结合退火或沉积工艺的方式调节功函数，注入的离子也会通过扩散阻挡层扩散进入层10A，但对比文件1为了避免不稳定的厚度调节方法（即通过扩散），会设置扩散阻挡层等以使得退火驱动深度远小于注入深度而基本不改变层10A中的金属分布（说明书第[0059]段），离子注入可以具有峰值，峰值可以位于10A与栅绝缘层9B之间的界面的上界面处，或者使得10D峰值与10A重合等，由上述内容可知，对比文件1中的栅极填充层10C靠近阻挡层的部分中的金属材料不具有均匀一致的分布，因而本领域技术人员无法在对比文件1的启示下将注入有离子的金属层10A设置为均匀分布的金属层，并且在此基础上，也无法确定对比文件1中经过退火扩散后，使得功函数金属层的中心以及边缘处具有增大的金属浓度，获得功函金属层具有凹形或凸形功函轮廓。
对比文件3公开了一种半导体器件，其中的Al为单晶结构，但上述特征在对比文件3中的作用有二：一为降低电阻，二为降低小丘和合金尖峰的发生率，上述作用与本申请的降低源极和漏极延伸件之间的电阻并不相关，无法给出相应的技术启示。
上述区别技术特征也不属于本领域的公知常识，且包含该区别技术特征的相应权利要求的技术方案取得了有益的技术效果：减小源极和漏极延伸件之间的电阻，使得半导体器件功耗降低。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件3和本领域的公知常识不能够显而易见地得出权利要求1的技术方案，并且权利要求1的技术方案具有有益的技术效果。因此，权利要求1具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求8请求保护一种半导体器件，对比文件1公开了一种半导体器件，并具体公开了如下技术内容（参见说明书第[0002]-[0062]段，附图1-10）：半导体器件包括：栅极堆叠结构，形成在层间介质层8和栅极侧墙结构5A/5B（相当于权利要求8中的绝缘层）的凹槽（相当于权利要求8中的开口）中，栅极堆叠结构包括：栅极绝缘层9A/9B，使用高k材料（相当于权利要求8中的高k栅极介电层）；第二功函金属扩散阻挡层10B（相当于权利要求8中的阻挡层）；第一功函金属层10A（相当于权利要求8中的功函金属层），位于栅极绝缘层9A/9B和第二功函金属扩散阻挡层10B之间；栅极填充层10C作为第二功函数扩散金属层（相当于权利要求8中的功函调整层），位于第二功函金属扩散阻挡层10B上方。而且对比文件1还公开了（参见说明书第[0059]-[0060]段）：退火过程不仅会驱使注入的调节功函数离子向下扩散到层10A/9B界面，还同样会驱使层10C中的金属离子向下扩散到层10A中从而改变功函数。可以采用扩散阻挡层技术，也即，在第二MOSFET沟槽中的层10A上形成扩散阻挡层，其材质包括金属或金属氮化物，该扩散阻挡层的厚度应当比较薄，使得层10C中的金属离子不足以大量扩散到层10A中。特别地，通过选择第一功函数金属层10A、第二功函数金属扩散阻挡层10B、栅极填充层10C的具体材质以及各层深度、厚度分布、退火条件，可以调节金属栅功函数。由以上内容可知，可在层10A上形成扩散阻挡层（相当于权利要求8中的阻挡层），而且在退火过程中，位于中心的栅极填充层10C中的金属离子也会穿过扩散阻挡层的底部和侧壁，进入第一功函金属层10A中。
权利要求8所要求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，区别技术特征为：
（1）功函调整层的靠近所述阻挡层的部分中的具有均匀一致的分布的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓；功函金属具有有序的晶粒取向；
（2）覆盖层，位于栅极介电层和功函金属层之间。
基于上述区别技术特征，本申请实际解决的技术问题为：（1）如何降低源极和漏极延伸件之间的电阻；（2）如何保护栅极介电层。
对于区别技术特征（1），本申请所包括的上述区别技术特征（1）是一个整体，其是围绕本申请的发明目的-即降低源漏延伸件之间的电阻，设置位于阻挡层上方的具有均匀一致分布的金属材料的功函调整层，使功函调整层中的金属材料扩散穿过阻挡层的底壁和侧壁，然后在功函金属层的中心以及边缘处具有增大的金属的浓度，并在功函金属层具有凹形或凸形功函轮廓，同时功函金属层具有有序的晶粒取向。通过上述技术特征的限定，本申请权利要求8的相应技术方案可以在功函金属层的中心以及边缘处具有增大的金属的浓度，由此降低源极和漏极延伸件之间的电阻。
对比文件1公开了一种能够有效调节金属栅极功函数、控制器件阈值的器件，其也公开了相当于功函调整层的10C/扩散阻挡层/功函金属层10A的结构，对比文件1主要采用的是离子注入结合退火或沉积工艺的方式调节功函数，注入的离子也会通过扩散阻挡层扩散进入层10A，但对比文件1为了避免不稳定的厚度调节方法（即通过扩散），会设置扩散阻挡层等以使得退火驱动深度远小于注入深度而基本不改变层10A中的金属分布（说明书第[0059]段），离子注入可以具有峰值，峰值可以位于10A与栅绝缘层9B之间的界面的上界面处，或者使得10D峰值与10A重合等，由上述内容可知，对比文件1中的栅极填充层10C靠近阻挡层的部分中的金属材料不具有均匀一致的分布，因而本领域技术人员无法在对比文件1的启示下将注入有离子的金属层10A设置为均匀分布的金属层，并且在此基础上，也无法确定对比文件1中经过退火扩散后，使得功函数金属层的中心以及边缘处具有增大的金属浓度，获得功函金属层具有凹形或凸形功函轮廓。
对比文件3公开了一种半导体器件，其中的Al为单晶结构，但上述特征在对比文件3中的作用有二：一为降低电阻，二为降低小丘和合金尖峰的发生率，其与本申请的降低源极和漏极延伸件之间的电阻并不相关，无法给出相应的技术启示；
上述区别技术特征（1）也不属于本领域的公知常识，且包含该区别技术特征（1）的相应权利要求的技术方案取得了如下的有益效果：减小源极和漏极延伸件之间的电阻，使得半导体器件功耗降低。
对于区别技术特征（2）：在栅极介电层和功函金属层之间形成覆盖层以保护栅极介电层是本领域的常用手段，属于本领域的公知常识。
因此，在对比文件1的基础上结合对比文件3和本领域的公知常识不能够显而易见地得出权利要求8的技术方案，并且权利要求8的技术方案具有有益的技术效果。因此，权利要求8具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求13请求保护一种制造半导体器件的方法，对比文件1是最接近的现有技术，其公开了一种制造半导体器件的方法，并具体公开了如下技术内容（参见说明书第[0002]-[0062]段，附图1-10）：在层间介质层8和栅极侧墙结构5A/5B（相当于权利要求13中的绝缘层）的凹槽（相当于权利要求13中的第一开口）中沉积栅极绝缘层9A/9B，栅极绝缘层用高k材料（相当于权利要求13中的高k栅极介电层）形成；在栅极绝缘层9A/9B上沉积第一功函数金属层10A（相当于权利要求13中的中间功函金属层）；在第一功函数金属层上沉积第二功函数金属扩散阻挡层10B（相当于权利要求13中的阻挡层）；在第二功函数金属扩散阻挡层10B上沉积栅极填充层10C作为第二功函数扩散金属层（相当于权利要求13中的功函调整层）；以及采用退火工艺，使第二功函数扩散金属层中的金属离子扩散到第一功函数金属层中，从而形成具有合适功函数的功函金属层（相当于权利要求13中的实施后热退火以将中间功函金属层转变成功函金属层）。而且对比文件1还公开了（参见说明书第[0059]-[0060]段）：退火过程不仅会驱使注入的调节功函数离子向下扩散到层10A/9B界面，还同样会驱使层10C中的金属离子向下扩散到层10A中从而改变功函数。可以采用扩散阻挡层技术，也即，在第二MOSFET沟槽中的层10A上形成扩散阻挡层，其材质包括金属或金属氮化物，该扩散阻挡层的厚度应当比较薄，使得层10C中的金属离子不足以大量扩散到层10A中。特别地，通过选择第一功函数金属层10A、第二功函数金属扩散阻挡层10B、栅极填充层10C的具体材质以及各层深度、厚度分布、退火条件，可以调节金属栅功函数。由以上内容可知，可在层10A上形成扩散阻挡层（相当于权利要求13中的阻挡层），而且在退火过程中，位于中心的栅极填充层10C中的金属离子也会穿过扩散阻挡层的底部和侧壁，进入第一功函金属层10A中。
权利要求13所要求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，区别技术特征为：
（1）功函调整层的靠近所述阻挡层的部分中的具有均匀一致的分布的金属材料扩散穿过所述阻挡层的底部和侧壁，功函金属层的中心以及边缘处具有增大的所述金属的浓度，使得所述功函金属层具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓；功函金属具有有序的晶粒取向；
（2）形成中间功函金属层的温度大于200℃。
基于上述区别技术特征，本申请实际解决的技术问题为：（1）如何降低源极和漏极延伸件之间的电阻；（2）如何选择温度以形成良好的中间功函金属层。
对于区别技术特征（1），本申请所包括的上述区别技术特征（1）是一个整体，其是围绕本申请的发明目的-即降低源漏延伸件之间的电阻，设置位于阻挡层上方的具有均匀一致分布的金属材料的功函调整层，使功函调整层中的金属材料扩散穿过阻挡层的底壁和侧壁，然后在功函金属层的中心以及边缘处具有增大的金属的浓度，并在功函金属层具有凹形或凸形功函轮廓，同时功函金属层具有有序的晶粒取向。通过上述技术特征的限定，本申请权利要求的相应技术方案可以在功函金属层的中心以及边缘处具有增大的金属的浓度，由此降低源极和漏极延伸件之间的电阻。
对比文件1公开了一种能够有效调节金属栅极功函数、控制器件阈值的器件，其也公开了相当于功函调整层的10C/扩散阻挡层/功函金属层10A的结构，对比文件1主要采用的是离子注入结合退火或沉积工艺的方式调节功函数，注入的离子也会通过扩散阻挡层扩散进入层10A，但对比文件1为了避免不稳定的厚度调节方法（即通过扩散），会设置扩散阻挡层等以使得退火驱动深度远小于注入深度而基本不改变层10A中的金属分布（说明书第[0059]段），离子注入可以具有峰值，峰值可以位于10A与栅绝缘层9B之间的界面的上界面处，或者使得10D峰值与10A重合等，由上述内容可知，对比文件1中的栅极填充层10C靠近阻挡层的部分中的金属材料不具有均匀一致的分布，因而本领域技术人员无法在对比文件1的启示下将注入有离子的金属层10A设置为均匀分布的金属层，并且在此基础上，也无法确定对比文件1中经过退火扩散后，使得功函数金属层的中心以及边缘处具有增大的金属浓度，获得功函金属层具有凹形或凸形功函轮廓。
对比文件3公开了一种半导体器件，其中的Al为单晶结构，但上述特征在对比文件3中的作用有二：一为降低电阻，二为降低小丘和合金尖峰的发生率，其与本申请的降低源极和漏极延伸件之间的电阻并不相关，无法给出相应的技术启示；
上述区别技术特征（1）也不属于本领域的公知常识，且包含该区别技术特征（1）的相应权利要求的技术方案取得了如下的有益效果：减小源极和漏极延伸件之间的电阻，使得半导体器件功耗降低。
对于区别技术特征（2）：本领域技术人员综合考虑制作工艺、器件性能等因素，选择合适温度形成中间功函金属层是本领域常用的技术手段，属于本领域的公知常识。
因此，在对比文件1的基础上结合对比文件3和本领域的公知常识不能够显而易见地得出权利要求13的技术方案，并且权利要求13的技术方案具有有益的技术效果。因此，权利要求13具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求2-7对权利要求1作了进一步的限定，从属权利要求9-12对权利要求8作了进一步的限定，从属权利要求14-19对权利要求13作了进一步的限定，当权利要求1、8、13具备创造性时，从属权利要求2-7、9-12、14-19也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、对驳回决定和前置审查中相关意见的评述
实质审查部门认为：
（1）说明书文字部分（尤其复审请求人所说的第[0047]-[0049]段）以及附图部分（尤其附图10）均未明确记载特征“功函调整层中的金属材料在功函调整层的底部和顶部具有均匀一致分布”，而且说明书仅粗略记载了功函调整层296的形成位置、工艺、材料等，并未明确记载工艺条件、形成效果、材料均匀度等，因此，根据说明书文字记载的内容本领域技术人员并不能直接地毫无疑义地得出上述特征；另外，本申请对附图10的附图说明部分记载了：“图10是根据一些实施例的形成功函金属层的图示”、“图10提供了后热退火298的实施例的图示……”，虽然附图10中所示的功函调整层296中的金属材料是均匀一致分布的，但由于申请文件中并没有说明附图10是功函调整层296哪一位置哪一部分（或底部或顶部或中间等，并没有说明是“从底部至顶部的全部部分”）的图示，因此，根据附图10的记载本领域技术人员也不能直接地毫无疑义地相应特征。
（2）从对比文件1公开的内容本领域技术人员可以直接地毫无疑义地确定：一方面，层10A包围的中间区域也即层10C和层10D中的金属离子分布不均匀，靠近栅极绝缘层9B上界面的区域的金属离子浓度更大；另一方面：在退火过程中，层10C和10D中的金属离子经较薄的扩散阻挡层的底部和侧壁，扩散到层10A中。由以上两方面，经退火扩散后，层10A中不同位置的金属离子浓度不同，且距离金属离子峰值更近的中心位置的金属离子浓度高，距离金属离子峰值远的边缘位置的金属离子浓度相对较低，距离金属离子峰值最远的位置的金属离子浓度最低。那么在对比文件1的退火条件下，从对比文件1实施例公开的第二MOSFET结构、金属离子浓度来说，本领域技术人员可以直接地毫无疑义地确定：第一功函金属层10A的中心以及边缘处具有增大的金属离子浓度，使得第一功函金属层10A具有凹形功函轮廓或凸形功函轮廓。本申请关于“凹形功函轮廓或凸形功函轮廓”的定义仅通过附图13中的曲线1300定义，且记载了“由于Al从功函调整层296扩散穿过阻挡层293的底部和侧壁（所用工艺为退火），因此功函金属层299在中心1301以及边缘1303a和1303b处具有增大的Al浓度”，从这一方面来说，对比文件1公开了：Al从栅极填充层10C或金属层10D经退火扩散穿过阻挡层的底部和侧壁（尤其底部Al浓度大），那么，层10A在中心以及边缘处具有增大的Al浓度。
（3）虽然对比文件3未明确公开将Al设置为单晶结构的作用为“提供均匀的阈值电压和漏电流”，但对比文件3公开了将Al设置为单晶结构的作用为“降低栅极电阻，降低小丘的发生概率和合金尖峰的发生率，形成微细结构的高速MOS晶体管”，也就是说，形成单晶Al膜也即形成均匀性良好的栅极膜可降低栅极电阻进而形成微细结构的高速MOS晶体管，而栅极Al膜的均匀性趋于良好客观上起到了使阈值电压和漏电流趋于均匀的作用。
对此，合议组认为：
首先，复审请求人将权利要求1、8、13中的金属材料进一步限定为“靠近所述阻挡层的部分中具有均匀一致的分布的”。上述技术特征可以根据原申请文件记载的内容（参见说明书第[0048]-[0053]段，附图9-10）直接地、毫无疑义地确定:首先，附图10提供了后热退火298的图示，其中示出了功函数层296、阻挡层293和功函数金属层291的位置关系,其中功函数层296中的白色圆圈606为Al（说明书第[0044]段，附图6）；其次，从附图10中可以看出，在靠近阻挡层293的功函数层296中具有均匀一致的Al分布，因此上述修改符合专利法第33条的规定，克服了驳回决定以及复审通知书所指出的超范围的缺陷。
第二，本申请的功函调整层的靠近阻挡层的部分中具有均匀一致的分布的金属材料，对比文件1技术方案中相应的层10C(或者层10C 层10D)中的金属离子由于离子注入的存在，分布并不均匀，二者作为扩散的基础材料是不同的；本申请之所以能够在中心和边缘处形成增大的金属的浓度与扩散前的“均匀一致分布的金属材料”以及扩散后的“有序晶粒取向”是关联的，对比文件1不具有上述特征，因而也不具备直接毫无疑义确定的推论基础；同时，将注入有金属粒子的功函调整层，通过退火工艺将金属粒子扩散通过阻挡层，即可以得到功函金属层的中心以及边缘处获得增大的金属浓度并不属于本领域的公知常识。
第三，虽然对比文件3公开了Al为单晶结构，但上述特征在对比文件3中的作用有为降低电阻和降低小丘和合金尖峰的发生率，其与本申请的降低源极和漏极延伸件之间的电阻并不相关，无法给出相应的技术启示；
综上，权利要求1、8、13的修改符合专利法第33条的规定，且权利要求1-19相对于对比文件1、3以及本领域公知常识的结合具备创造性。
至于本申请是否存在其他不符合专利法和专利法实施细则规定的问题，由后续程序继续审查。
三、决定
撤销国家知识产权局于 2018年05 月14 日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局实质审查部门在本复审请求审查决定所针对的文本的基础上对本申请继续进行审查。
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，复审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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