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：184334
决定日：2019-07-18
委内编号：1F270273
优先权日：
申请（专利）号：201510053282.6
申请日：2015-02-02
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：窦明生
合议组组长：智月
参审员：吴海涛
国际分类号：H01L21/8238,H01L21/28
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第2款、第3款
决定要点
：如果一项权利要求要求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比具有多个区别技术特征，部分区别技术特征为本领域的公知常识，其它部分区别技术特征没有被其他对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，并且现有技术整体上没有给出应用所述其它部分区别技术特征来解决该权利要求实际解决的技术问题的技术启示，且该其它部分区别技术特征使该权利要求获得了有益的技术效果，那么该权利要求的技术方案具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510053282.6，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2015年02月02日，公开日为2016年10月05日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年10月08日发出驳回决定，以权利要求1-11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：（1）独立权利要求1与最接近的现有技术对比文件1（CN102386082A，公开日为2012年03月21日）的第二实施例的区别在于：开口为倒梯形且通过刻蚀去除部分偏移侧壁层和主侧壁层的上端形成和设置接触孔刻蚀阻挡层。然而上述区别技术特征部分被对比文件1的第一实施例公开、部分被对比文件2（CN102956454A，公开日为2013年03月06日）公开、部分属于本领域的公知常识。因此，权利要求1相对于对比文件1的第二实施例、第一实施例、对比文件2以及本领域的公知常识的结合不具备创造性；对于独立权利要求11，参见权利要求1的评述，利用半导体器件制造方法形成的半导体组件连接后的电子装置也不具备创造性，因此权利要求11也不具备创造性。（2）从属权利要求2-10的附加技术特征或被对比文件1公开，或属于本领域的公知常识，因此权利要求2-10均不具备创造性。驳回决定所依据的文本是：申请人于申请日2015年02月02日提交的说明书第1-96段、说明书附图图1A-2、说明书摘要和摘要附图；于2017年11月16日提交的权利要求第1-11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：提供半导体衬底(100)，在所述半导体衬底上形成包括伪栅极(101)、附加层(102)以及图形化的硬掩膜层(103)的伪栅极结构；
步骤S102：在所述伪栅极结构的两侧形成偏移侧壁层(104)以及位于所述偏移侧壁层的外侧的主侧壁层(105)；
步骤S103：在所述半导体衬底上形成接触孔刻蚀阻挡层(107)和层间介电层(108)，通过CMP去除所述层间介电层高于所述附加层的部分以及所述硬掩膜层，并通过刻蚀去除所述附加层；
步骤S104：通过刻蚀部分去除所述偏移侧壁层(104)和所述主侧壁层(105)的上端在所述伪栅极的上方形成倒梯形开口(200)；
步骤S105：去除所述伪栅极，通过所述倒梯形开口在所述伪栅极原来的位置填充栅极材料并进行CMP以形成金属栅极(109)。
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，所述步骤S101包括：
步骤S1011：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成包括伪栅极材料层(1010)、附加材料层(102)和硬掩膜材料层(103)的叠层结构；
步骤S1012：对所述叠层结构进行刻蚀以形成包括伪栅极(101)、附加层(102)以及图形化的硬掩膜层(103)的伪栅极结构。
3. 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，所述硬掩膜层包括氧化硅层和位于其上的氮化硅层，所述伪栅极包括多晶硅。
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S101中形成的所述伪栅极的厚度与在所述步骤S106中形成的所述金属栅极的厚度相同。
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S104中，所述刻蚀包括干法刻蚀，所述干法刻蚀所采用的刻蚀气体包括CHF3和O2。
6. 如权利要求5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，所述干法刻蚀的去除量为10-100?。
7. 如权利要求5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，所述干法刻蚀对氧化硅与氮化硅的刻蚀选择比大于30。
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S102中所形成的主侧壁层包括氧化硅。
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S102中，所形成的主侧壁层的高度大于所形成的所述偏移侧壁层的高度。
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中，去除所述伪栅极所采用的方法为湿法刻蚀。
11. 一种电子装置，其特征在于，包括电子组件以及与该电子组件相连的半导体器件，其中所述半导体器件的制造方法包括：
步骤S101：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成包括伪栅极、附加层以及图形化的硬掩膜层的伪栅极结构；
步骤S102：在所述伪栅极结构的两侧形成偏移侧壁层以及位于所述偏移侧壁层的外侧的主侧壁层；
步骤S103：在所述半导体衬底上形成接触孔刻蚀阻挡层和层间介电层，通过CMP去除所述层间介电层高于所述附加层的部分以及所述硬掩膜层，并通过刻蚀去除所述附加层；
步骤S104：通过刻蚀部分去除所述便宜侧壁层(104)和所述主侧壁层(105)的上端在所述伪栅极的上方形成倒梯形开口；
步骤S105：去除所述伪栅极，通过所述倒梯形开口在所述伪栅极原来的位置填充栅极材料并进行CMP以形成金属栅极。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年01月03日向国家知识产权局提出了复审请求，没有对申请文件进行修改，仅提交了意见陈述，复审请求人认为：（1）对比文件1中的虚置栅极上的第一层1110、中间层1202和第二层1302的部分均被金属栅极所取代。而本申请权利要求1中仅伪栅极的部分被金属栅极取代。可见，对比文件1中的第一层1110和第二层1302不能与本申请权利要求1中的伪栅极和附加层等同或对应，对比文件1没有公开本申请权利要求1中的附加层和硬掩膜层；（2）本申请的偏移侧壁层形成在LDD掺杂之前，对比文件1的侧壁间隔物形成在LDD掺杂之后；（3）对比文件1中形成的金属栅极不同于本申请权利要求1中形成的金属栅极，两者技术形状不同，形成的方法不同；（4）对比文件1最终形成的金属栅极具有如开口2202一样的修饰形状，而本申请权利要求1中形成的金属栅极结构通过所述倒梯形开口在所述伪栅极原来的位置填充栅极材料并进行CMP而形成，其通过取代伪栅极的部分而形成，具有与伪栅极（其在制造过程中并未发生改变）一样的结构，其两侧保留有完整的偏移侧壁层（104）和主侧壁层（105）。因此，对比文件1中形成的金属栅极不同于本申请权利要求1中形成的金属栅极，两者技术形状不同，形成的方法不同；（5）对比文件2实质是通过伪栅极本身结构的改变形成金属栅极结构的沟槽，通过对填充金属栅极结构的沟槽本身结构的改变（由通常所采用的侧壁垂直的矩形截面改变成侧壁倾斜的倒梯形截面），而改变金属栅极的填充效果。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年01月09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：虽然对比文件1第二实施例中“上大下小”的开口是在移除虚栅的过程中形成的，且移除虚栅具有三步：第一步移除虚栅第二层1302，露出开口；第二步，刻蚀虚栅的一部分的中间层1202和部分第一侧侧壁1602，对开口部进行扩宽；第三步，移除虚栅的第一层1110，向下扩深开口。但是本申请中上大下小的倒梯形开口也是通过三步形成：第一步，移除相当于虚栅一部分的附加层形成开口；第二步，按照梯形的斜边方式刻蚀两个侧壁层，对开口部进行扩宽；第三步，移除虚栅，向下扩深开口。即，本申请中附加层其实是牺牲栅的一部分，本申请与对比文件1第二实施例都是通过对牺牲栅分步骤刻蚀形成上大下小的结构，且本申请中在第二步中“按照梯形的斜边方式刻蚀两个侧壁层”的过程中并没有对虚栅层101的上表面进行保护， 即其在刻蚀侧壁过程中必然存在对虚栅层101顶表面的蚀刻，因此其与对比文件1实施例2的区别仅仅在于对开口扩宽过程中按照形成梯形斜边方式刻蚀两个侧壁层。但是该区别已经被对比文件1的实施例1公开。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27日向复审请求人发出复审通知书，指出：对比文件1已经公开了权利要求11的全部技术特征，两者的技术方案实质相同，且属于相同的技术领域，解决了相同的技术问题，并且达到了相同的技术效果。因此权利要求11所要保护的技术方案不具备专利法第22条第2款规定的新颖性。
复审请求人于2019年07月10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11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：提供半导体衬底(100)，在所述半导体衬底上形成包括伪栅极(101)、附加层(102)以及图形化的硬掩膜层(103)的伪栅极结构；
步骤S102：在所述伪栅极结构的两侧形成偏移侧壁层(104)以及位于所述偏移侧壁层的外侧的主侧壁层(105)；
步骤S103：在所述半导体衬底上形成接触孔刻蚀阻挡层(107)和层间介电层(108)，通过CMP去除所述层间介电层高于所述附加层的部分以及所述硬掩膜层，并通过刻蚀去除所述附加层；
步骤S104：通过刻蚀部分去除所述偏移侧壁层(104)和所述主侧壁层(105)的上端在所述伪栅极的上方形成倒梯形开口(200)；
步骤S105：去除所述伪栅极，通过所述倒梯形开口在所述伪栅极原来的位置填充栅极材料并进行CMP以形成金属栅极(109)。
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，所述步骤S101包括：
步骤S1011：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成包括伪栅极材料层(1010)、附加材料层(102)和硬掩膜材料层(103)的叠层结构；
步骤S1012：对所述叠层结构进行刻蚀以形成包括伪栅极(101)、附加层(102)以及图形化的硬掩膜层(103)的伪栅极结构。
3. 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，所述硬掩膜层包括氧化硅层和位于其上的氮化硅层，所述伪栅极包括多晶硅。
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S101中形成的所述伪栅极的厚度与在所述步骤S106中形成的所述金属栅极的厚度相同。
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S104中，所述刻蚀包括干法刻蚀，所述干法刻蚀所采用的刻蚀气体包括CHF3和O2。
6. 如权利要求5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，所述干法刻蚀的去除量为
7. 如权利要求5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，所述干法刻蚀对氧化硅与氮化硅的刻蚀选择比大于30。
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S102中所形成的主侧壁层包括氧化硅。
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S102中，所形成的主侧壁层的高度大于所形成的所述偏移侧壁层的高度。
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中，去除所述伪栅极所采用的方法为湿法刻蚀。”
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07月10日提交意见陈述书及权利要求书全文替换页（包括权利要求1-10），其修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此本复审请求审查决定依据的文本为：复审请求人于申请日2015年02月02日提交的说明书第1-96段、说明书附图图1A-2、说明书摘要和摘要附图；于2019年07月10日提交的权利要求第1-10项。
2、具体理由的阐述
专利法第22条第2款规定：新颖性，是指该发明或者实用新型不属于现有技术；也没有任何单位或者个人就同样的发明或者实用新型在申请日以前向国务院专利行政部门提出过申请，并记载在申请日以后公布的专利申请文件或者公告的专利文件中。
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。
如果一项权利要求要求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比具有多个区别技术特征，部分区别技术特征为本领域的公知常识，其它部分区别技术特征没有被其他对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，并且现有技术整体上没有给出应用所述其它部分区别技术特征来解决该权利要求实际解决的技术问题的技术启示，且该其它部分区别技术特征使该权利要求获得了有益的技术效果，那么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所引用的对比文件相同，即：
对比文件1：CN102386082A，公开日为2012年03月21日；
对比文件2：CN102956454A，公开日为2013年03月06日。
2.1、本申请权利要求1请求保护一种半导体器件的制造方法，对比文件1公开了一种半导体元件的形成方法（参见说明书第35-55段和附图11-24）：提供基板1102（相当于权利要求中的半导体衬底），在基板1102上形成虚置栅极的第一层1110、中间层1202和第二层1302（第一层、中间层和第二层整体相当于伪栅极），在虚置栅极上方形成图案化的光致抗蚀剂层（相当于硬掩膜层），通过光致抗蚀剂层图案化虚置栅极结构，虚置栅极结构可含有虚置栅极，比如第一层与第二层、中间层、栅极电极层、和/或界面层；形成第一侧壁间隔物1602，第一侧壁间隔物1602紧邻虚置栅极结构1402的侧壁；第二侧壁1702间隔物紧邻第一侧壁间隔物的侧壁；形成层间介电层1802于基板1102上；进行CMP工艺移除部分的介电层并露出虚置栅极结构第二层1302；湿法或干法刻蚀去除虚置栅极结构第二层1302，如图21，利用湿法或干法刻蚀移除中间层1202与部分的第一侧壁间隔物1602，并保留部分的第一侧壁间隔物1602b于基板上；如图22，利用湿法或干法刻蚀自基板1102上移除第一层1110将形成开口2202于基板1102上开口2202的第一宽度w5大于第二宽度w6（去除第一层、第二层和中间层整体相当于去除伪栅极），利用开口在所虚置栅极结构原来的位置填充第一金属层2302、第二金属层2304（相当于在伪栅极原来的位置填充栅极材料）并进行CMP以形成金属栅极2402。
权利要求1与对比文件1的区别技术特征是：（1）在伪栅极表面形成附加层；（2）在半导体衬底上形成接触孔刻蚀阻挡层；（3）形成接触孔刻蚀阻挡层和层间介电层后去除硬掩膜层和附加层；（4）通过刻蚀部分去除所述偏移侧壁层和主侧壁层的上端在伪栅极的上方形成倒梯形开口；（5）通过倒梯形开口填充栅极材料。
基于上述区别技术特征，权利要求1相对于对比文件1实际要解决的技术问题是：伪栅极上方设置倒梯形开口，避免形成金属栅极内的空洞。
对于上述区别技术特征（2），在半导体衬底上形成接触孔刻蚀阻挡层是本领域的常规技术手段，属于本领域的公知常识。
对于区别技术特征（1）、（3）、（4）、（5），对比文件1的第一实施例还公开了（参见说明书第26-32段和附图5-7）：刻蚀去除虚置栅极308上方部分的侧壁间隔物层310 和刻蚀停止层312 的上端形成上大下小的类倒梯形结构，去除虚置栅极308以形成开口，形成金属栅极结构于开口中，栅极结构具有修饰的形状，即栅极结构上半部具有上宽下窄的结构。
从发明构思来看，本申请通过在伪栅极上方形成和去除附加层后形成了伪栅极上方的开口，再通过去除伪栅极上方的部分侧壁结构形成了在伪栅极上方的倒梯形开口，该倒梯形开口并不影响其后形成的栅极本身形状，但通过倒梯形开口的设置避免了其后形成的栅极内空洞的出现。而对比文件1是去除了部分伪栅极后形成上宽下窄的开口，该开口作为形成栅极的开口的一部分，使得其后形成的栅极具有上宽下窄的结构。可见在对比文件1中没有公开上述区别技术特征（1）、（3）、（4）、（5）。
对比文件2公开了一种半导体结构及其制造方法，并具体公开了（参见说明书第30-40段和图7-16）：图案化伪栅极210使其剖面形状为倒梯形，形成侧墙400，沉积层间介质层500并平坦化暴露出伪栅极210上表面，去除伪栅极210形成倒梯形开口410，在开口410内形成栅介质层和栅极堆叠。对比文件2是通过刻蚀形成倒梯形伪栅极，形成倒梯形开口，该开口作为形成栅极的开口，使得其后形成的栅极具有倒梯形形状。可见在对比文件2中也没有公开上述区别技术特征（1）、（3）、（4）、（5）。
对比文件1和对比文件2都是通过改变形成栅极的开口的形状，影响了其后形成栅极的形状，虽然同样达到避免形成栅极空洞的目的，但技术手段与本申请并不相同，在对比文件1和对比文件2的基础上，本领域技术人员没有动机形成和去除附加层后形成伪栅极上方的开口，再通过去除伪栅极上方的部分侧壁结构形成了在伪栅极上方的倒梯形开口，也就是说对比文件1和对比文件2没有给出应用上述区别技术特征（1）、（3）、（4）、（5）来解决该权利要求实际解决的技术问题的技术启示，并且上述区别技术特征（1）、（3）、（4）、（5）也并非本领域的公知常识，并且通过上述区别技术特征，本申请权利要求的技术方案具有以下有益技术效果：在不影响形成的栅极本身形状的情况下，避免了在形成栅极时在栅极内部形成空洞。因此权利要求1具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
2.2、权利要求2-10是权利要求1的从属权利要求，在权利要求1具备创造性的前提下，权利要求2-10也具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
2.3、由于复审请求人在答复复审通知书时删去了权利要求11，因此克服了复审通知书中指出的权利要求11不具备专利法第22条第2款规定的新颖性的缺陷。
3、对驳回决定及前置审查相关意见的评述
合议组认为：（1）对比文件1公开了虚置栅极包含图案化后的的第一层、中间层和第二层，在随后的工艺中除去第一层、中间层和第二层并形成金属栅极，而本申请中先形成伪栅极后其上形成附加层，附加层并非伪栅极的一部分，在去除附加层后形成的开口也在形成栅极后去除，并不会影响栅极的形状，因此对比文件1中的第二层1302是伪栅极的一部分，不能相当于本申请中的附加层；（2）本申请通过在伪栅极上方形成和去除附加层后形成了伪栅极上方的开口，再通过去除伪栅极上方的部分侧壁结构形成了在伪栅极上方的倒梯形开口，该倒梯形开口并不影响其后形成的栅极本身形状。而对比文件1是去除了部分伪栅极后形成上宽下窄的开口，该开口作为形成栅极的开口的一部分，使得其后形成的栅极具有上宽下窄的结构。因此本申请与对比文件1的技术手段并不相同，两者属于不同的发明构思。
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决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年10月08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2015年02月02日提交的说明书第1-96段、说明书附图图1A-2、说明书摘要和摘要附图；于2019年07月10日提交的权利要求第1-10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。
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