发明创造名称：一种无结纳米线FinFET及其制作方法
外观设计名称：
决定号：180267
决定日：2019-06-04
委内编号：1F268534
优先权日：
申请（专利）号：201310275445.6
申请日：2013-07-02
复审请求人：中芯国际集成电路制造（上海）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：高铭洁
合议组组长：吴海涛
参审员：杨丽丽
国际分类号：H01L21/335;H01L21/336;H01L29/775;H01L29/786;B82Y10/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：一项权利要求相对于最接近现有技术的对比文件存在区别技术特征，如果该区别技术特征既未被现有技术的其它对比文件公开，也不是本领域的公知常识，且由于包括该技术特征使得该权利要求的技术方案能够获得有益的技术效果，则该权利要求的技术方案相对于现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，因而具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201310275445.6，名称为“一种无结纳米线FinFET及其制作方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为中芯国际集成电路制造（上海）有限公司，申请日为2013年07月02日，公开日为2015年01月14日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年09月07日发出驳回决定，以权利要求1-16不具备专利法第22条第3款的创造性为由驳回了本申请，其中引用了一篇对比文件：对比文件1：US 2007/0235763 A1，公开日为2007年10月11日。驳回的理由是：独立权利要求1的技术方案与对比文件1的区别在于：所述外延层的掺杂类型与所述鳍片结构的掺杂类型不同；该区别技术特征是本领域的公知常识，因此，权利要求1不具备创造性。从属权利要求2、7-9、12-13的附加技术特征被对比文件1公开，从属权利要求3-6、10-11的附加技术特征为本领域的公知常识，因此从属权利要求2-13也不具备专利法第22条第3款规定的创造性；独立权利要求14的技术方案与对比文件1的区别在于：所述外延层的掺杂类型与所述鳍片结构的掺杂类型不同。该区别技术特征是本领域的公知常识，因此，权利要求14不具备创造性；从属权利要求15-16的附加技术特征被对比文件1公开，因此从属权利要求15-16也不具备创造性。
驳回决定所依据的文本为：2017年02月04日提交的权利要求第1-16项，申请日2013年07月02日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-99段和说明书附图1A-4。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种无结纳米线FinFET的制作方法，包括：
提供半导体衬底；
在所述半导体衬底上形成外延层，所述外延层的掺杂类型与所述鳍片结构的掺杂类型不同；
图案化所述外延层和部分所述半导体衬底，以形成鳍片结构以及位于所述鳍片结构上的纳米线结构；
在所述鳍片结构和所述纳米线结构上形成栅极结构。
2. 根据要求1所述的方法，其特征在于，所述外延层的材料为SiGe或者SiC。
3. 根据要求1所述的方法，其特征在于，所述外延层厚度为5-10nm。
4. 根据要求1所述的方法，其特征在于，所述鳍片结构的宽度小于8nm。
5. 根据要求1所述的方法，其特征在于，采用原位掺杂工艺或者浅连结掺杂工艺形成所述外延层。
6. 根据要求1所述的方法，其特征在于，在所述半导体衬底中形成有阱。
7. 根据要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底为Si。
8. 根据要求1所述的方法，其特征在于，所述栅极结构为高K金属栅极结构。
9. 根据要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在形成所述栅极结构之前在所述鳍片结构两侧的半导体衬底上形成浅沟槽隔离的步骤。
10. 根据要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述栅极结构之后，所述方法还包括以下步骤：
执行LDD离子注入；
在所述栅极结构的侧壁上形成第一间隙壁；
外延生长第一半导体材料层以形成抬升源漏；
在所述第一间隙壁上形成第二间隙壁；
执行离子注入，在所述栅极结构两侧形成源漏区并进行快速退火；
在所述源漏区上形成硅化物层，然后形成电连接。
11. 根据要求10所述的方法，其特征在于，所述第一半导体材料层为Si、SiGe或SiC材料层。
12. 根据要求1所述的方法，其特征在于，图案化所述外延层和部分所 述半导体衬底的方法包括：
在所述外延层上形成图案化光刻胶层，以定义所述鳍片结构和所述纳米线结构的图案；
以所述光刻胶层为掩膜蚀刻所述外延层和部分所述半导体衬底，形成所述鳍片结构以及位于所述鳍片结构上的所述纳米线结构；
去除所述光刻胶层。
13. 根据要求10所述的方法，其特征在于，所述外延层的掺杂类型与所述源漏区的掺杂类型相同。
14. 一种无结纳米线FinFET半导体器件，包括：
半导体衬底；
位于所述半导体衬底上的鳍片结构以及位于所述鳍片结构上的纳米线结构，所述纳米线结构的掺杂类型与所述鳍片结构的掺杂类型不同；
环绕所述鳍片结构和所述纳米线结构的栅极结构。
15. 根据权利要求14所述的器件，其特征在于，所述纳米线结构的材料为SiGe或者SiC。
16. 根据权利要求14所述的器件，其特征在于，所述栅极结构为高K金属栅极结构。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年12月13日向国家知识产权局提出了复审请求，未对申请文件进行修改。复审请求人认为：1、本申请提供的是一种无结纳米线FinFET的制作方法，对比文件1未公开形成的MOSFET器件为无结晶体管；2、对比文件1没有公开图案化外延层以形成纳米线的技术特征，由于无结纳米线晶体管是通过施加栅极偏置电压使沟道中的载流子耗尽，从而使器件截止，这需要纳米线沟道足够细，否则无法实现器件的关断，这也是对比文件1中的上部分115无法实现的；3、对比文件1中的外延层并不等同于本申请中的外延层，对比文件1也没有公开外延层的掺杂类型与鳍片结构的掺杂类型不同的技术特征。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年12月19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认为：1、对比文件1公开的鳍式PMOS晶体管，鳍部105由外延上部层115和下部层110组成，对应本申请的外延层和鳍片，对比文件1的源漏区与沟道区都为p掺杂（源漏区135、140和沟道区都由外延生长的p掺杂层305形成，说明书第25、32段），因此，对比文件1的鳍式PMOS晶体管也是无结晶体管（源漏区和沟道区掺杂类型相同，即为无结晶体管）。2、对比文件1公开了通过外延形成上部层305，厚为20-80nm，再通过图案化形成条状上部层115，形成方法与本申请相同，都是纳米尺寸，因此，对比文件1的上部层115相当于本申请的纳米线结构。并且对比文件1的源漏区、沟道区都形成在上部层115中，且都为p掺杂，因此，对比文件1公开的鳍式PMOS晶体管相当于本申请的无结纳米线FinFET。3、对比文件1的外延上部层115与本申请的外延层，都是图案化以后形成了作为沟道层的纳米线，至于外延上部层115在对比文件1中被称为鳍片的上部分，名称叫法的不同，不影响其与本申请外延层具有相同的功能。对比文件1的鳍片下部层110相当于本申请的鳍片，其主要起衬底作用（非沟道层的功能，如果本申请的鳍片结构作为沟道层，则与源漏区掺杂不同，不能形成无结晶体管，本申请说明书第55段），而PMOS晶体管的衬底采用N型掺杂，是本领域的常规选择，本申请也没有记载外延层（沟道层）与下方的鳍片结构掺杂类型不同，有其他特定的技术效果。4、对比文件1将FinFET的鳍片分为上下两部分，上部分作为沟道区和源漏区，且掺杂类型相同，相当于本申请的无结纳米线FinFET，因此，对比文件1公开了本申请的发明点，至于对比文件1还记载其他技术问题，不影响对权利要求的评述。申请人的意见陈述不具说服力，不能接受。 因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
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
（一）审查文本的认定
复审请求人于提交复审请求时未对申请文件进行修改。因此，本复审请求审查决定所依据的文本与驳回决定所针对的文本相同，即： 复审请求人于2017年02月04日提交的权利要求第1-16项，于申请日2013年07月02日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-99段和说明书附图1A-4。
（二）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。
一项权利要求相对于最接近现有技术的对比文件存在区别技术特征，如果该区别技术特征既未被现有技术的其它对比文件公开，也不是本领域的公知常识，且由于包括该技术特征使得该权利要求的技术方案能够获得有益的技术效果，则该权利要求的技术方案相对于现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，因而具备创造性。
本复审请求审查决定引用与驳回决定相同的对比文件，为：
对比文件1：US 2007/0235763 A1，公开日为2007年10月11日。
1.关于独立权利要求1的创造性
权利要求1要求保护一种无结纳米线FinFET的制作方法，对比文件1（US2007/0235763A1）公开了一种纳米线FinFET的制作方法，并具体公开了如下特征（参见对比文件1说明书第14-32段，附图1-3）：提供半导体衬底107；在所述半导体衬底上形成外延层305；图案化所述外延层和部分所述半导体衬底，以形成鳍片结构110以及位于所述鳍片结构110上的上部结构 115，上部结构115的厚度为200埃到800埃（结构115为纳米尺寸，相当于纳米线）；在所述鳍片结构和所述纳米线结构上形成栅极结构120。
该权利要求与对比文件1的区别在于：所述FinFET为无结结构（外延层的掺杂类型与源漏区相同），所述外延层的掺杂类型与所述鳍片结构的掺杂类型不同。该区别技术特征解决的技术问题是：现有技术中晶体管具有的高掺杂浓度梯度和低热预算。
对比文件1没有公开该区别技术特征，对比文件1公开了源漏区135、140形成在上部结构115中位于沟道区的两侧，并没有公开源漏区和沟道区的掺杂类型相同，对比文件1仅公开了上部结构115为p型掺杂，并没有公开衬底的掺杂类型，因此，对比文件1没有公开所述外延层的掺杂类型与所述鳍片结构的掺杂类型不同这一特征，并且这些区别技术特征也不是本领域的公知常识。而且，包括了该区别技术特征的权利要求1的技术方案，可以实现器件处于打开状态时具有较大的电流，处于断开状态时具有较小的电流，增大了器件的开关比的有益效果。
因此，权利要求1保护的技术方案相对于对比文件1和本领域公知常识的结合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。
2. 关于从属权利要求2-13的创造性
从属权利要求2-13引用独立权利要求1，在其引用的权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识具备创造性的情况下，从属权利要求2-13相对于对比文件1和本领域公知常识也具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
3.关于独立权利要求14的创造性
权利要求14要求保护一种无结纳米线FinFET半导体器件，对比文件1（US2007/0235763A1）公开了一种纳米线FinFET半导体器件，并具体公开了如下特征（参见对比文件1说明书第14-32段，附图1-3）：半导体衬底107；位于所述半导体衬底上的鳍片结构110以及位于所述鳍片结构上的纳米线结构115（结构115为纳米尺寸，相当于纳米线）；环绕所述鳍片结构和所述纳米线结构的栅极结构120。
该权利要求与对比文件1的区别在于：所述FinFET为无结结构（外延层的掺杂类型与源漏区相同），所述纳米线结构的掺杂类型与所述鳍片结构的掺杂类型不同。该区别技术特征解决的技术问题是：现有技术中晶体管具有的高掺杂浓度梯度和低热预算。
对比文件1没有公开该区别技术特征，对比文件1公开了源漏区135、140形成在上部结构115中位于沟道区的两侧，并没有公开源漏区和沟道区的掺杂类型相同，对比文件1仅公开了上部结构115为p型掺杂，并没有公开衬底的掺杂类型，因此，对比文件1没有公开纳米线结构的掺杂类型与所述鳍片结构的掺杂类型不同这一特征，并且这些区别技术特征也不是本领域的公知常识。而且，包括了该区别技术特征的权利要求1的技术方案，可以实现器件处于打开状态时具有较大的电流，处于断开状态时具有较小的电流，增大了器件的开关比的有益效果。
因此，权利要求14保护的技术方案相对于对比文件1和本领域公知常识的结合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。
4. 关于从属权利要求15-16的创造性
从属权利要求15-16引用独立权利要求14，在其引用的权利要求14相对于对比文件1和本领域公知常识具备创造性的情况下，从属权利要求15-16相对于对比文件1和本领域公知常识也具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
（三）对驳回决定和前置审查相关意见的评述对于驳回决定和前置审查中的相关意见，合议组认为：权利要求1与对比文件1的区别在于FinFET为无结结构（外延层的掺杂类型与源漏区相同），所述外延层的掺杂类型与所述鳍片结构的掺杂类型不同，其中，常规的MOSFET在不加栅极偏置电压时沟道处于截止状态，在施加栅极偏置电压时，沟道表面感生出一层反型层或积累层实现沟道的导通；而无结纳米线晶体管的源漏区和沟道区为统一的重掺杂，沿沟道方向不存在结，在不加栅极偏置电压时沟道导通，而施加栅极偏置电压时，会使纳米线沟道中的载流子耗尽而使器件截止，可见二者具有不同的工作机制。对比文件1公开的鳍式PMOS晶体管，鳍部105由外延上部层115和下部层110组成，对应本申请的外延层和鳍片，尽管对比文件1公开了源漏区135、140和沟道区都在外延生长的p掺杂层305中形成，这并不必然说明源漏区的掺杂类型也是p掺杂，可以在p型外延层中进行n型离子注入以形成源漏区，对比文件1也未给出任何技术启示将外延层的掺杂类型设置为与源漏区相同，因此，根据对比文件1公开的内容，不能得出对比文件1中的鳍式PMOS晶体管也是无结晶体管的结论。PMOS晶体管的衬底也可以采用p型衬底，在p型衬底中掺杂n型阱，在n型阱中制造PMOS器件，本领域普通技术人员并没有动机将衬底一定选择为n型，因此，该特征不是本领域的常规技术选择。相对于现有技术而言，本申请的技术方案可以实现器件处于打开状态时具有较大的电流，处于断开状态时具有较小的电流，增大了器件的开关比的有益效果，因此权利要求1具备创造性。
综上所述，合议组对驳回决定意见和前置审查意见不予支持。
本复审请求审查决定仅针对驳回决定和前置审查意见中指出的缺陷进行审查，至于本申请是否存在其它不符合专利法及实施细则规定的相关缺陷，由后续程序继续审查。
基于上述理由，合议组依法作出如下复审请求审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年09月07 日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在2017年02月04日提交的权利要求第1-16项、申请日2013年07月02日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-99段和说明书附图1A-4的基础上对本发明专利申请继续进行审查。
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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