发明创造名称：一种半导体器件的制造方法和电子装置
外观设计名称：
决定号：183928
决定日：2019-07-11
委内编号：1F274904
优先权日：
申请（专利）号：201410226155.7
申请日：2014-05-26
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：窦明生
合议组组长：杨子芳
参审员：智月
国际分类号：H01L21/28,H01L21/8234
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近现有技术的对比文件存在多个区别技术特征，如果其中部分区别技术特征不属于本领域的公知常识，本领域技术人员在该对比文件基础上结合本领域常用技术手段得到该权利要求的技术方案是非显而易见的，由于包括该部分区别技术特征使得该权利要求的技术方案实现了有益的技术效果，则该权利要求具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410226155.7，名称为“一种半导体器件的制造方法和电子装置”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2014年05月26日，公开日为2016年03月30日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年11月13日发出驳回决定，以权利要求1-2、4-14不符合专利法第22条第3款的规定为由驳回了本申请，其具体理由为：（1）权利要求1和对比文件1（US2010/0052058A1，公开日为2010年03月04日）相比区别在于：包括第二栅极的为第二类型晶体管区；在所述半导体衬底上形成层间介电层，对所述层间介电层进行CMP以暴露出所述第一栅极与所述第二栅极，步骤S102和步骤S105中也是以所述层间介电层为参照；去除所述第一栅极时是利用硬掩膜层进行刻蚀。而上述区别技术特征是本领域技术人员在对比文件1公开内容基础上结合本领域的公知常识容易得到的，因此权利要求1相对于对比文件1和本领域的公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。（2）权利要求2、4-13的附加技术特征或被对比文件1公开，或属于本领域常用技术手段，因此在其引用的权利要求不具备创造性时，上述权利要求也均不具备创造性。（3）权利要求14和对比文件2（CN103531539A，公开日为2014年01月22日）相比区别在于：保护一种电子装置，包括电子组件以及与所述电子组件电连接的半导体器件。而上述区别技术特征是本领域的公知常识，因此权利要求14相对于对比文件2和本领域的公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的审查文本为：申请人于申请日2014年05月26日提交的、说明书第1-109段、说明书附图图1A-2、说明书摘要及摘要附图；于2018年02月07日提交的权利要求第1-14项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S101：提供包括半导体衬底以及分别位于所述半导体衬底的第一类型晶体管区与第二类型晶体管区的第一栅极和第二栅极的前端器件，在所述半导体衬底上形成层间介电层，对所述层间介电层进行CMP以暴露出所述第一栅极与所述第二栅极；
步骤S102：去除所述第二栅极的一部分以使所述第二栅极低于所述层间介电层；
步骤S103：形成覆盖所述第一栅极、所述第二栅极以及所述层间介电层的硬掩膜层，去除所述硬掩膜层位于所述第一类型晶体管区的部分，并利用所述硬掩膜层进行刻蚀以去除所述第一栅极；
步骤S104：在所述第一栅极原来的位置形成第一功函数金属层以及位于所述第一功函数金属层之上的栅极金属层；
步骤S105：通过CMP去除所述栅极金属层、所述第一功函数金属层以及所述硬掩膜层高于所述层间介电层的部分，形成第一金属栅极。
2. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S102中，在去除所述第二栅极的一部分的过程中所述第一栅极也被去除一部分，去除后所述第一栅极与所述第二栅极均低于所述层间介电层。
3. 如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
在所述步骤S102中，去除所述第一栅极与所述第二栅极的一部分所采用的方法为CMP，其中所述CMP对所述第一栅极与所述第二栅极的去除速率高于对所述层间介电层的去除速率。
4. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S102中，所述第二栅极被去除的厚度为20～80 ?。
5. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S101中，所述第一栅极与所述第二栅极的材料为多晶硅。
6. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S101中，经过所述CMP，所述第一栅极、所述第二栅极与所述层间介电层处于同一高度。
7. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S103中，所述硬掩膜层的材料包括氮化钛。
8. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S103中，形成所述硬掩膜层的方法包括沉积法。
9. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S104中，所述栅极金属层的材料包括铝或铝合金。
10. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S105之后还包括步骤S106：
进行CMP，以暴露出所述第二栅极。
11. 如权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S106中，所述CMP停止于所述第二栅极的上方。
12. 如权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S106之后还包括如下步骤：
去除位于所述第二类型晶体管区的所述第二栅极；
在所述第二栅极原来的位置形成第二功函数金属层以及位于其上的第二金属栅极。
13. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S101中，所述第一类型晶体管为P型金属栅极晶体管、所述第二类型晶体管为N型金属栅极晶体管；
或者，所述第一类型晶体管为N型金属栅极晶体管、所述第二类型晶体管为P型金属栅极晶体管；
或者，所述第一类型晶体管为P型金属栅极晶体管、所述第二类型晶体管为多晶硅栅极晶体管；
或者，所述第一类型晶体管为N型金属栅极晶体管、所述第二类型晶体管为多晶硅栅极晶体管。
14. 一种电子装置，其特征在于，包括电子组件以及与所述电子组件电连接的半导体器件，其中所述半导体器件的制造方法包括：
步骤S101：提供包括半导体衬底以及分别位于所述半导体衬底的第一类型晶体管区与第二类型晶体管区的第一栅极和第二栅极的前端器件，在所述半导体衬底上形成层间介电层，对所述层间介电层进行CMP以暴露出所述第一栅极与所述第二栅极；
步骤S102：去除所述第二栅极的一部分以使所述第二栅极低于所述层间介电层；
步骤S103：形成覆盖所述第一栅极、所述第二栅极以及所述层间介电层的硬掩膜层，去除所述硬掩膜层位于所述第一类型晶体管区的部分，并利用所述硬掩膜层进行刻蚀以去除所述第一栅极；
步骤S104：在所述第一栅极原来的位置形成第一功函数金属层以及位于所述第一功函数金属层之上的栅极金属层；
步骤S105：通过CMP去除所述栅极金属层、所述第一功函数金属层以及所述硬掩膜层高于所述层间介电层的部分，形成第一金属栅极。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年02月25日向国家知识产权局提出了复审请求，未修改权利要求书。复审请求人仅陈述意见认为：（1）驳回决定中的事实认定与对比文件1中记载的内容不符，对比文件1没有公开“去除所述多晶硅栅极227及硬掩模层229的一部分以使所述多晶硅栅极227及硬掩模层229低于栅极间隙壁233；形成覆盖硬掩模层229的蚀刻停止层234（相当于硬掩膜层），去除所述蚀刻停止层234位于所述第一区域211A的部分，并进行刻蚀以去除所述虚设多晶硅栅极226及硬掩膜层228；通过CMP去除所述第二金属层238、所述第一金属层236以及所述蚀刻停止层234高于所述栅极间隙壁233的部分，形成第一金属栅极。（2）上述的错误的事实认定也在驳回决定中没有被列为区别技术特征，对比文件1没有公开上述技术特征，也没有任何事实证据表明上述区别技术特征是本领域的公知常识。（3）对比文件2没有公开权利要求14中的步骤S102-S105的技术特征，且对比文件2最终形成的结构也与本申请不同。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年02月28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：对比文件2中图8所示半导体器件的结构与权利要求14中采用制造方法限定的半导体器件的上述结构是相同的，权利要求14不具备创造性，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05月21日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求14和对比文件2相比区别在于：保护一种电子装置，包括电子组件以及与所述电子组件电连接的半导体器件。而上述区别技术特征是本领域的公知常识，因此权利要求14相对于对比文件2和本领域的公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2019年06月24日提交了意见陈述书，同时修改了权利要求书，将原权利要求14删除。复审请求人认为修改后的权利要求书已经克服了复审通知书中指出的问题。
复审请求人新提交的权利要求书为：
“1. 一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S101：提供包括半导体衬底以及分别位于所述半导体衬底的第一类型晶体管区与第二类型晶体管区的第一栅极和第二栅极的前端器件，在所述半导体衬底上形成层间介电层，对所述层间介电层进行CMP以暴露出所述第一栅极与所述第二栅极；
步骤S102：去除所述第二栅极的一部分以使所述第二栅极低于所述层间介电层；
步骤S103：形成覆盖所述第一栅极、所述第二栅极以及所述层间介电层的硬掩膜层，去除所述硬掩膜层位于所述第一类型晶体管区的部分，并利用所述硬掩膜层进行刻蚀以去除所述第一栅极；
步骤S104：在所述第一栅极原来的位置形成第一功函数金属层以及位于所述第一功函数金属层之上的栅极金属层；
步骤S105：通过CMP去除所述栅极金属层、所述第一功函数金属层以及所述硬掩膜层高于所述层间介电层的部分，形成第一金属栅极。
2. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S102中，在去除所述第二栅极的一部分的过程中所述第一栅极也被去除一部分，去除后所述第一栅极与所述第二栅极均低于所述层间介电层。
3. 如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
在所述步骤S102中，去除所述第一栅极与所述第二栅极的一部分所采用的方法为CMP，其中所述CMP对所述第一栅极与所述第二栅极的去除速率高于对所述层间介电层的去除速率。
4. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S102中，所述第二栅极被去除的厚度为20～80 ?。
5. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S101中，所述第一栅极与所述第二栅极的材料为多晶硅。
6. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S101中，经过所述CMP，所述第一栅极、所述第二栅极与所述层间介电层处于同一高度。
7. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S103中，所述硬掩膜层的材料包括氮化钛。
8. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S103中，形成所述硬掩膜层的方法包括沉积法。
9. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S104中，所述栅极金属层的材料包括铝或铝合金。
10. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S105之后还包括步骤S106：
进行CMP，以暴露出所述第二栅极。
11. 如权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S106中，所述CMP停止于所述第二栅极的上方。
12. 如权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S106之后还包括如下步骤：
去除位于所述第二类型晶体管区的所述第二栅极；
在所述第二栅极原来的位置形成第二功函数金属层以及位于其上的第二金属栅极。
13. 如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S101中，所述第一类型晶体管为P型金属栅极晶体管、所述第二类型晶体管为N型金属栅极晶体管；
或者，所述第一类型晶体管为N型金属栅极晶体管、所述第二类型晶体管为P型金属栅极晶体管；
或者，所述第一类型晶体管为P型金属栅极晶体管、所述第二类型晶体管为多晶硅栅极晶体管；
或者，所述第一类型晶体管为N型金属栅极晶体管、所述第二类型晶体管为多晶硅栅极晶体管。”
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
1、审查文本的认定
复审请求人于 2019年06月24日提交了意见陈述书，并同时提交了权利要求书的全文替换页（包括权利要求第1-13项），经审查，上述修改符合专利法第33条及专利法实施细则第61条第1款的规定。因此本复审请求审查决定依据的审查文本为：复审请求人于申请日2014年05月26日提交的、说明书第1-109段、说明书附图图1A-2、说明书摘要及摘要附图；于2019年06月24日提交的权利要求第1-13项。
2、具体理由的阐述
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。
一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近现有技术的对比文件存在多个区别技术特征，如果其中部分区别技术特征不属于本领域的公知常识，本领域技术人员在该对比文件基础上结合本领域常用技术手段得到该权利要求的技术方案是非显而易见的，由于包括该部分区别技术特征使得该权利要求的技术方案实现了有益的技术效果，则该权利要求具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
本复审请求审查决定引用驳回决定中的对比文件1，为：
对比文件1：US2010/0052058A1，公开日为2010年03月04日。
2.1关于权利要求1的创造性
权利要求1要求保护一种半导体器件的制造方法，对比文件1是最接近的现有技术，其公开了一种半导体器件的制造方法，并具体公开了以下技术特征(参见说明书第0012-0036段，图1-2G)：所述方法包括：提供半导体衬底210，半导体衬底210上形成包括至少一个有源区域的第一区域211A（相当于第一类型晶体管区）与至少包括一个无源区域的第二区域211B，于第一区域211A中形成至少一个栅极结构220，于第二区域211B中至少形成一个电阻结构221，栅极结构220包括虚设多晶硅栅极226（相当于第一栅极），电阻结构221包括多晶硅栅极227（相当于第二栅极），移除电阻结构221上方的硬掩膜层229暴露出多晶硅栅极227的一部分，形成覆盖所述虚设多晶硅栅极226及硬掩膜层228、所述多晶硅栅极227以及所述栅极间隙壁233的蚀刻停止层234，去除所述蚀刻停止层234位于所述第一区域211A的部分，并进行刻蚀以去除所述虚设多晶硅栅极226及硬掩膜层228；在所述虚设多晶硅栅极226及硬掩膜层228原来的位置形成第一金属层236（相当于第一功函数金属层）以及位于所述第一金属层236之上的第二金属层238（相当于栅极金属层）；步骤S105：通过CMP去除所述第二金属层238、所述第一金属层236高于所述栅极间隙壁233的部分，形成第一金属栅极。
该权利要求的技术方案与对比文件1相比，其区别技术特征是：（1）包括第二栅极的为第二类型晶体管区；（2）在所述半导体衬底上形成层间介电层，对所述层间介电层进行CMP以暴露出所述第一栅极与所述第二栅极，去除第二栅极的一部分以使第二栅极低于所述层间介电层；（3）形成覆盖第一栅极、第二栅极和层间介电层的硬掩膜层，利用硬掩膜层进行刻蚀去除所述第一栅极。基于此区别技术特征，该权利要求实际所要解决的技术问题是：避免对多晶硅栅极过抛光，保证多晶硅栅极的高度。
对于区别技术特征（1），在实际应用中，本领域技术人员有动机将上述方法应用到包括第二栅极的为第二类型晶体管区的器件中，这种转用无需付出创造性的劳动。
对于区别技术特征（2），现有技术中没有公开该特征，并且该特征也并非本领域的公知常识。通过在半导体衬底上形成层间介电层，去除第二栅极的一部分以使第二栅极低于所述层间介电层，达到了避免第二栅极在后续的CMP工艺中被过度去除的有益效果。
对于区别技术特征（3），蚀刻停止层和硬掩膜层均是本领域公知的术语，两者所起的作用完全不同，不能将两者简单等同。对比文件1公开的方案中是利用蚀刻停止层234的耐腐蚀性以保护其下部的多晶硅栅极不被过蚀刻，并且在去除硬掩膜229之后，本领域技术人员没有动机再形成硬掩膜来防止过蚀刻。而本申请中的硬掩膜层达到了以下有益效果：一方面作为蚀刻去除第一栅极的掩膜，另一方面与后续形成的栅极金属层105、第一功函数金属层104一起，在后续对栅极金属层进行CMP的过程中，对第二栅极进行保护，从而避免对第二栅极的过抛光。因此，对比文件1没有公开上述技术特征（3），也没有给出任何相关的技术启示，且该特征也并非本领域的公知常识。
综上，包含有区别技术特征（2）、（3）的权利要求1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，因此权利要求1具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2关于权利要求2-13的创造性
从属权利要求2-13直接或间接引用独立权利要求1，鉴于权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识的结合具备创造性，则对其作进一步限定的从属权利要求2-13相对于对比文件1和本领域公知常识的结合也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于驳回决定和前置审查意见
对于驳回决定和前置审查意见中的相关意见，合议组认为：（1）对比文件1公开的方案是形成覆盖所述半导体衬底、所述硬掩膜层228、所述多晶硅栅极227的露出部分以及所述栅极间隙壁232、233的蚀刻停止层234，可见其形成的位置与本申请中硬掩膜层的形成位置不同。对比文件1中的蚀刻停止层234也不对应于本申请中的硬掩膜层。蚀刻停止层和硬掩膜层均是本领域公知的术语，两者所起的作用完全不同，不能将两者简单等同，理由如下：对比文件1公开的方案中是利用蚀刻停止层234的耐腐蚀性以保护其下部的多晶硅栅极不被过蚀刻，而本申请中的硬掩膜层一方面作为蚀刻去除第一栅极的掩膜（请参考本申请的附图1C），另一方面与后续形成的栅极金属层105、第一功函数金属层104一起，在后续对栅极金属层进行CMP的过程中，对第二栅极进行保护，从而避免对第二栅极的过抛光（请参考本申请的附图1D，位于所述第二栅极上部由所述硬掩膜层103、功函数金属层104、栅极金属层105构成的凹槽堆叠结构会在CMP过程中抵消这一区域的去除率）。可见两者所起的作用完全不同，因此，对比文件1中的蚀刻停止层并不对应于本申请中的硬掩膜层，且对比文件1公开的方案中本身就有硬掩膜层结构229，本领域技术人员没有动机将其去除后再形成蚀刻停止层来替代，可见在对比文件1公开的方案中蚀刻停止层和硬掩膜层是两种不同的结构。（2）对比文件1中没有公开层间介电层，并在其位置上形成蚀刻停止层，在对比文件1公开的技术方案中蚀刻停止层有保护其下部的多晶硅栅极不被过蚀刻的作用，虽然层间介电层是本领域公知的技术，但本领域技术人员没有动机形成层间介电层来代替蚀刻停止层或在蚀刻停止层上再形成层间介电层。
本复审决定仅针对驳回决定和前置审查意见中指出的缺陷进行评述，至于本申请中是否还存在其他不符合专利法及实施细则的缺陷，留待实质审查部门继续审查。
基于上述理由，合议组依法作出以下复审请求审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年11月13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以下述文本为基础继续进行审批程序：
复审请求人于申请日2014年05月26日提交的、说明书第1-109段、说明书附图图1A-2、说明书摘要及摘要附图；
复审请求人于2019年06月24日提交的权利要求第1-13项。
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。
郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。
