发明创造名称：一种快速恢复二极管及其制造方法
外观设计名称：
决定号：182998
决定日：2019-07-05
委内编号：1F260165
优先权日：
申请（专利）号：201410113455.4
申请日：2014-03-25
复审请求人：国家电网公司 国网上海市电力公司 国网智能电网研究院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：李晓明
合议组组长：骆素芳
参审员：徐健
国际分类号：H01L29/861，H01L21/329
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：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所公开的内容相比，存在区别技术特征，该区别技术特征一部分被其他对比文件公开，其余区别技术特征属于本领域技术人员的常用技术手段，且将该对比文件与其他对比文件和本领域技术人员的常用技术手段的结合从而得到该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201410113455.4，名称为“一种快速恢复二极管及其制造方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为国家电网公司，国网上海市电力公司，国网智能电网研究院，申请日为2014年03月25日，公开日为2015年09月30日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年06月04日发出驳回决定，以权利要求1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。其具体理由是：权利要求1与对比文件2（CN103618006A，公开日为2014年03月05日）的区别技术特征在于：（1）步骤A、扩散前处理，步骤C、N 区前处理，步骤D、N 区形成，步骤E、P 区前氧化，步骤H、形成介质层，步骤L、退火激活；（2）步骤J、孔刻光刻，步骤K、孔刻蚀时，先进行接触孔蚀刻，蚀刻到衬底N-层表面终止；以光刻胶及介质层为掩蔽作用，采用干法加湿法进行硅蚀刻，刻蚀的深度保证与反向耐压最高时的P 区侧空间电荷区有1-5um距离；最后去除光刻胶；（3）所述快恢复二极管包括衬底和P区，所述P区在衬底上形成，所述衬底为非均匀掺杂的N型硅衬底，所述N型硅衬底包括从上到下依次分布的衬底N-层以及衬底N 层；所述P区包括从上到下依次排布的被腐蚀的P 区和P 区，所述P 区和衬底N-层形成P N-结，被腐蚀的P 区在保证P N-结两侧浓度的情况下降低P 区掺杂总量，降低P 区空穴注入量；被腐蚀硅P 区是依次采用对接触孔进行光刻、干法腐蚀后湿法腐蚀形成的；在所述衬底N-层上依次设有氧化层、介质层，在P区的表面设有金属电极，在衬底N-层的正面设有钝化层。区别技术特征（1）属于本领域技术人员的常规工艺；区别技术特征（2）部分被对比文件1（KR10-2005-0078139A，公开日为2005年08月04日）公开，其余为本领域技术人员的常用技术手段；区别技术特征（3）部分被对比文件1公开，其余为本领域技术人员的常用技术手段，因此权利要求1相对于对比文件2和对比文件1、本领域技术人员的常用技术手段的结合不具备创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2014年03月25日提交的说明书第1-64段、说明书附图图1-10、说明书摘要、摘要附图，2018年04月02日提交的权利要求第1项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种快速恢复二极管的制造方法，其特征在于，
所述快恢复二极管包括衬底和P区，所述P区在衬底上形成，所述衬底为非均匀掺杂的N型硅衬底，所述N型硅衬底包括从上到下依次分布的衬底N-层以及衬底N 层；
所述P区包括从上到下依次排布的被腐蚀的P 区和P 区，所述P 区和衬底N-层形成P N-结，被腐蚀的P 区在保证P N-结两侧浓度的情况下降低P 区掺杂总量，降低P 区空穴注入量；被腐蚀硅P 区是依次采用对接触孔进行光刻、干法腐蚀后湿法腐蚀形成的；
在所述衬底N-层上依次设有氧化层、介质层，在P区的表面设有金属电极，在衬底N-层的正面设有钝化层；
所述方法包括下述步骤：
A、扩散前处理：通过酸、碱、去离子水超声清洗工序，对均匀掺杂的N型硅衬底表面进行化学处理；
B、初始氧化：对均匀掺杂衬底N-层进行清洗后，通过H2和O2的气氛，在900℃-1100℃的温度范围内，1-10小时的氧化时间，在所述衬底N-层的两个表面生长厚度1000-30000埃的氧化层；
C、N 区前处理：先通过涂胶方法对氧化后衬底N-层的一面进行涂胶保护，然后再通过腐蚀工艺去除衬底N-层另一面氧化层，最后进行去胶工艺，即形成单面氧化层结构；
D、N 区形成：对处理干净的衬底N-层在1100～1200℃的扩散炉中气体携带液态磷源进行预淀积，以氧化层为扩散阻挡层，对淀积后的衬底N-层在1100～1250℃扩散炉中进行扩散推进，再采用腐蚀工艺去除氧化层，形成衬底N 层，即N 结；
E、P 区前氧化：对均匀掺杂的衬底N-层进行清洗后，在900℃-1100℃的温度范围内氧化，在衬底N-层表面生长氧化层，厚度为8000-20000埃；
F、P 区形成：通过涂胶，曝光，显影，刻蚀，去胶，形成出有源区窗口；
G、形成P N结：为防止注入损伤，生长厚度为300-500埃的氧化层作为掩蔽层，后续进行硼注入，剂量为1*1013～1*1015cm2，在1200℃氮气环境下推结5-50um；
H、形成介质层：通过淀积或热氧化的方式形成淀积介质层；
I、进行电子辐照，重金属高温推结或H/He注入进行少子寿命控制；
J、孔刻光刻：通过涂胶，曝光，显影，形成出孔窗口；
K、孔刻蚀时，先进行接触孔蚀刻，蚀刻到衬底N-层表面终止；以光刻胶及介质层为掩蔽作用，采用干法加湿法进行硅蚀刻，刻蚀的深度保证与反向耐压最高时的P 区侧空间电荷 区有1-5um距离；最后去除光刻胶；
L、防止有源区浓度过低出现欧姆接触问题，表面补浓硼并通过900℃1小时退火进行激活；
M、生成金属电极：在P区表面采用蒸发或者溅射金属铝，通过光刻，刻蚀，去胶和合金，形成表面金属电极；
N、表面钝化：通过SIN，SIO2，PI薄膜形成表面钝化，通过光刻，刻蚀形成钝化区域。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年09月06日向国家知识产权局提出了复审请求，但并未提交修改文本。复审请求人认为：（1）驳回决定中认定的常用技术手段并未举证；（2）对比文件1与本申请的结构有差异，关键参数有差异，本申请的按照空间电荷区距离PN结1um估算，被腐蚀区的深度约(1.5 um～5. 5 um) ～(44 um～48 um)；（3）对比文件2与本申请制造工艺不同，本申请关键是P 区和被腐蚀区的形成，其余为常规工艺。（4）本申请采用先干法后湿法相结合方法腐蚀硅表面P 区，实现了保证P N结浓度的情况下降低P 区掺杂总量，进而降低P 区空穴注入量，可不需要过多的复合中心，使压降温度系数趋于零，更易于并联，降低漏电。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年09月13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）被认定为常用技术手段的区别技术特征，均是本领域技术人员所熟知的制造半导体器件的常规工艺和技术手段，所起到的作用和效果是本领域技术人员所公知的；。（2）本申请与对比文件1的结构有差异，该些差异例如衬底结构的不同则是本领域技术人员关于衬底结构的常规选择。（3）复审请求人认为的关键参数有差异其实已被对比文件1所公开，本申请中P 区03结深为5-50um，硼注入剂量为1*1013^-1*1015cm2，对比文件1中P区20结深为5-7μm，浓度为2-3e15，本申请中被腐蚀区04的深度为(1.5 um-5. 5 um)一(44 um-48 um)，对比文件1中的沟槽22的深度为2-3μm。对比文件1已公开了本申请的发明构思；本领域的技术人员在对比文件1和对比文件2的基础上，通过简单的逻辑分析、结合本领域的公知常识便能得出权利要求1所要求保护的技术方案，不需要付出创造性劳动。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。
合议组于2019年01月31日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1与对比文件2的区别技术特征在于：（1）所述衬底为非均匀掺杂，在所述衬底N-层上设有介质层；方法包括步骤A、扩散前处理，步骤C、N 区前处理，步骤D、N 区形成，步骤E、P 区前氧化，步骤H、形成介质层；（2）所述P区包括从上到下依次排布的被腐蚀的P 区和P 区，被腐蚀硅P 区是依次采用对接触孔进行光刻、干法腐蚀后湿法腐蚀形成的；方法包括步骤J、孔刻光刻，步骤K、孔刻蚀时，先进行接触孔蚀刻，蚀刻到衬底N-层表面终止；以光刻胶及介质层为掩蔽作用，采用干法加湿法进行硅蚀刻，刻蚀的深度保证与反向耐压最高时的P 区侧空间电荷 区有1-5um距离；最后去除光刻胶。区别技术特征（1）属于本领域技术人员的常用技术手段；区别技术特征（2）部分被对比文件1公开，其余为本领域技术人员的常用技术手段，因此权利要求1相对于对比文件2和对比文件1、本领域技术人员的常用技术手段的结合不具备创造性。并对意见陈述进行答复：（1）衬底的限定，制造二极管方法中扩散前处理等步骤，都是本领域技术人员所熟知的制造半导体器件的常规工艺和技术手段，上述技术手段所起到的作用和效果是本领域技术人员所公知的，将上述常规工艺和技术手段应用到对比文件2中是本领域的技术人员容易想到的。（2）对比文件2作为最接近的现有技术，公开了本申请的大部分技术特征，对比文件1主要给出了刻蚀P区形成凹槽从而减低空穴的注入量，调节器件的反向恢复速度的技术启示，对比文件1与本申请结构的差异并不影响对比文件1给出的技术启示，并且对比文件1的沟槽22的深度为2-3um，与复审请求人意见陈述中指出的被腐蚀区的深度约(1.5 um～5. 5 um) ～(44 um～48 um)范围重叠。（3）对比文件2与权利要求1的技术方案存在区别技术特征，但其中关键工艺的区别特征已经被对比文件1公开了，对比文件1已公开了“刻蚀P区20形成沟槽区22”从而达到“提高器件的反向恢复速度的技术效果”。（4）对比文件2已经获得了与本申请相同的有益的技术效果：降低了P 区空穴注入量，可通过较少的复合中心来达到足够的速度，降低器件对寿命控制技术的依赖程度，使压降温度系数趋于零，更易于并联（说明书第34段）。对比文件1也获得了提高器件的反向恢复速度，降低反向恢复时间trr的有益技术效果。采用干法加湿法进行硅蚀刻从而形成所述P 区，是本领域技术人员的常用技术手段，也没有带来预料不到的技术效果。
复审请求人于2019年03月14日提交了意见陈述书，复审请求人在意见陈述书中声称对申请文件进行了修改，但实际并未提交修改文件，并且在意见陈述书中针对的权利要求1与复审通知书中针对的权利要求1相同，其陈述意见与提复审请求时陈述意见基本相同。复审请求人认为：（1）复审通知书中认定的常用技术手段并未举证；（2）对比文件1与本申请的结构有差异，关键参数有差异，本申请的按照空间电荷区距离PN结1um估算，被腐蚀区的深度约(1.5 um～5. 5 um) ～(44 um～48 um)；（3）对比文件2与本申请制造工艺不同，本申请关键是P 区和被腐蚀区的形成，其余为常规工艺。（4）本申请采用先干法后湿法相结合方法腐蚀硅表面P 区，实现了保证P N结浓度的情况下降低P 区掺杂总量，进而降低P 区空穴注入量，可不需要过多的复合中心，使压降温度系数趋于零，更易于并联，降低漏电。
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
复审请求人于2019年03月14日答复复审通知书时，并未提交修改文本。因此，本复审请求审查决定所针对的审查文本与复审通知书所针对的审查文本相同，为：申请日2014年03月25日提交的说明书第1-64段、说明书附图图1-10、说明书摘要、摘要附图，2018年04月02日提交的权利要求第1项。
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所公开的内容相比，存在区别技术特征，该区别技术特征一部分被其他对比文件公开，其余区别技术特征属于本领域技术人员的常用技术手段，且将该对比文件与其他对比文件和本领域技术人员的惯用技术手段的结合从而得到该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
本复审请求审查决定引用的对比文件与驳回决定和复审通知书中引用的对比文件相同，即：
对比文件1：KR10-2005-0078139A，公开日为2005年08月04日；
对比文件2：CN103618006A，公开日为2014年03月05日，
其中，以对比文件2作为最接近的现有技术。
2.1.权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求1请求保护一种快速恢复二极管的制造方法，对比文件2公开了一种快速恢复二极管及其制造方法，并具体公开了如下技术特征（参见对比文件2说明书第35段到第46段、附图1-4）：
快速恢复二极管包括衬底和P区，P区在衬底上形成，衬底为N型硅衬底，N型硅衬底从上到下依次分布的衬底N-层2及衬底N 层1；P区和衬底N-层2共同构成PN结，P区在保证PN结两侧浓度的情况下降低P区掺杂总量，降低P区空穴注入量，降低P区衬底N-层2上有氧化层3，在P区表面形成金属电极，在衬底N-层的正面设有钝化层；
制造方法包括如下步骤：
A、初始氧化：对均匀掺杂的N型硅衬底进行清洗后，通过H2和O2的气氛，在900℃ -1100℃的温度范围内，1-10小时的氧化时间，在所述衬底硅片表面生长厚度8000-20000埃的氧化层（相当于公开了该权利要求中的步骤B）；
B、形成有源区：通过涂胶，曝光，显影，刻蚀，去胶，形成有源区窗口（相当于公开了该权利要求中的步骤F）；
C、形成PN结：在有源区窗口上生长300-500埃氧化层作为掩蔽层，后续进行剂量为 1e13cm-2～1e15cm-2的硼离子注入，形成硼离子注入层，并在1200℃氮气气氛下推结下形成 1-10um的P 区4（相当于公开该权利要求中的步骤G）；
E、进行电子辐照，重金属高温推结或H/He注入进行少子寿命控制（相当于公开了该权利要求中的步骤I）；
F、在有源区表面补注入浓硼，能量20-50Kev，剂量1E13～1E15，通过900℃1小时退火进行激活（相当于公开了该权利要求中的步骤L）；
G、生成金属电极：在P区表面采用蒸发或者溅射金属铝，通过光刻，刻蚀，去胶和合金，形成表面金属电极（相当于公开了该权利要求中的步骤M）；
F、表面钝化：通过SIN,SIO2，PI等薄膜形成表面钝化，通过光刻，刻蚀形成PAD区域（相当于公开了该权利要求中的步骤N）。
权利要求1与对比文件2的区别技术特征在于：（1）所述衬底为非均匀掺杂，在所述衬底N-层上设有介质层；方法包括步骤A、扩散前处理，步骤C、N 区前处理，步骤D、N 区形成，步骤E、P 区前氧化，步骤H、形成介质层；（2）所述P区包括从上到下依次排布的被腐蚀的P 区和P 区，被腐蚀硅P 区是依次采用对接触孔进行光刻、干法腐蚀后湿法腐蚀形成的；方法包括步骤J、孔刻光刻，步骤K、孔刻蚀时，先进行接触孔蚀刻，蚀刻到衬底N-层表面终止；以光刻胶及介质层为掩蔽作用，采用干法加湿法进行硅蚀刻，刻蚀的深度保证与反向耐压最高时的P 区侧空间电荷 区有1-5um距离；最后去除光刻胶。基于上述区别技术特征,可以确定权利要求1的技术方案要解决的技术问题分别是如何形成二极管的其他常规工艺和通过刻蚀P区形成凹槽从而减低空穴的注入量，调节器件的反向恢复速度。
然而，对于区别技术特征（1），在对比文件2已公开上述内容的基础上，根据所述快速恢复二极管具体器件的结构设计，衬底为非均匀掺杂，衬底上设置介质层，限定形成所述快速恢复二极管还包括步骤A、扩散前处理，步骤C、N 区前处理，步骤D、N 区形成，步骤E、P 区前氧化，步骤H、形成介质层，都是本领域技术人员制造快速恢复二极管的常用技术手段，并不会带来预料不到的技术效果。
对于区别技术特征（2），对比文件1公开了一种快速恢复二极管的制造方法，其包括如下步骤（参见对比文件1说明书第2页第15段到第4页第11段、附图2-3e）：衬底10和P区20，所述P区20在衬底10上形成，所述P区20包括从上到下依次排布的沟槽区22（相当于该权利要求中的被腐蚀的P 区）和P区20（相当于该权利要求中的P 区），所述P区20和N衬底10形成PN结，沟槽区22在保证PN结两侧浓度的情况下降低P区20掺杂总量，降低P区20空穴注入量；在所述N衬底10上依次设有氧化层30，在P区20的表面设有铝金属电极40；如图3c所示，在衬底10上形成氧化层30，通过光刻刻蚀形成出孔窗口，然后刻蚀P区20形成沟槽区22，沟槽区22的深度为2-3um。上述技术特征在对比文件1中的作用与在本申请中的作用相同，都是通过刻蚀P区形成凹槽从而减低空穴的注入量，调节器件的反向恢复速度，即，对比文件1给出了将该技术特征应用于对比文件2中以解决其技术问题的启示，这种启示会使本领域的技术人员容易将对比文件1的内容结合到对比文件2中。在对比文件1和对比文件2已公开上述内容的基础上，具体进一步限定孔刻光刻、孔刻蚀时的涂胶、去胶曝光和显影等工艺，采用干法加湿法进行硅蚀刻从而形成所述P 区，均是本领域技术人员的常用技术手段，并不会带来预料不到的技术效果。
因此，在对比文件2的基础上结合对比文件1和本领域技术人员的常用技术手段从而得到权利要求1所要求保护的技术方案对所属领域的技术人员来说是显而易见的。权利要求1所要求保护的技术方案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。
3、对复审请求人相关意见的评述
复审请求人认为：（1）复审通知书中认定的常用技术手段并未举证；（2）对比文件1与本申请的结构有差异，关键参数有差异，本申请的按照空间电荷区距离PN结1um估算，被腐蚀区的深度约(1.5 um～5. 5 um) ～(44 um～48 um)；（3）对比文件2与本申请制造工艺不同，本申请关键是P 区和被腐蚀区的形成，其余为常规工艺。（4）本申请采用先干法后湿法相结合方法腐蚀硅表面P 区，实现了保证P N结浓度的情况下降低P 区掺杂总量，进而降低P 区空穴注入量，可不需要过多的复合中心，使压降温度系数趋于零，更易于并联，降低漏电。
对此，合议组认为：
（1）参见前述审查意见，上述衬底的限定，制造二极管方法中扩散前处理等步骤，都是本领域技术人员所熟知的制造半导体器件的常规工艺和技术手段，上述技术手段所起到的作用和效果也是本领域技术人员所公知的，将上述常规工艺和技术手段应用到对比文件2中是本领域的技术人员容易想到的。并且，本申请的发明目的是：如何降低P 区注入到N-区的空穴数量，提高器件的反向恢复速度（参见说明书第8段）。上述常用技术手段在本申请中并不能解决本申请要解决的技术问题。如复审请求人意见陈述书第9页第5段中指出，本申请与对比文件2的区别关键点是P 区和被腐蚀区的形成，其余均为常规工艺。可见，复审请求人已经同意关于常规工艺的认定。（2）对比文件2作为最接近的现有技术，公开了本申请的大部分技术特征，对比文件1主要给出了刻蚀P区形成凹槽从而减低空穴的注入量，调节器件的反向恢复速度的技术启示，对比文件1与本申请结构的差异并不影响对比文件1给出的技术启示，并且对比文件1的沟槽22的深度为2-3um，与复审请求人意见陈述中指出的被腐蚀区的深度约(1.5 um～5. 5 um) ～(44 um～48 um)范围重叠。（3）对比文件2与权利要求1的技术方案存在区别技术特征，但其中关键工艺的区别特征已经被对比文件1公开了，对比文件1已公开了“刻蚀P区20形成沟槽区22”从而达到“提高器件的反向恢复速度的技术效果”。（4）对比文件2已经获得了与本申请相同的有益的技术效果：降低了P 区空穴注入量，可通过较少的复合中心来达到足够的速度，降低器件对寿命控制技术的依赖程度，使压降温度系数趋于零，更易于并联（参见说明书第34段）。对比文件1也获得了提高器件的反向恢复速度，降低反向恢复时间trr的有益技术效果。采用干法加湿法进行硅蚀刻从而形成所述P 区，是本领域技术人员的常用技术手段，也没有带来预料不到的技术效果。
综上所述，复审请求人的意见陈述理由不充分，合议组不予接受。
基于上述事实和理由，本案合议组依法作出以下审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年06月04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，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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