发明创造名称：MEMS器件的制造方法
外观设计名称：
决定号：184677
决定日：2019-07-19
委内编号：1F242927
优先权日：
申请（专利）号：201310095737.1
申请日：2013-03-22
复审请求人：上海丽恒光微电子科技有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：丛春玲
合议组组长：陈飚
参审员：裴少波
国际分类号：B81C3/00(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：中国专利法第22条第3款
决定要点
：对于一项权利要求所要求保护的技术方案与最接近的现有技术公开的技术内容相比存在区别技术特征时，如果现有技术存在某种启示或需要，本领域技术人员能够根据启示或需要而引入该区别技术特征从而获得所要求保护的技术方案，并且其效果是可以预见的，则应当认为所要求保护的技术方案是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201310095737.1，名称为“MEMS器件的制造方法”的发明专利申请（下称“本申请”）。本申请的申请人为上海丽恒光微电子科技有限公司，申请日为2013年03月22日，公开日为2014年09月24日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2017年11月14日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：本申请权利要求1-7不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定所依据的文本为：申请日2013年03月22日提交的说明书第1-46段（即第1-6页）、说明书附图1-6（即第1-3页）、说明书摘要和摘要附图，2017年08月17日提交的权利要求第1-7项。
驳回决定所引用的对比文件如下：
对比文件1：US2008/0138922A1，公开日：2008年06月12日；
对比文件3：CN102530831A，公开日：2012年07月04日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种MEMS器件的制造方法，其特征在于，
包括步骤：
提供第一半导体基底；
在第一半导体基底上形成图案层和嵌在图案层内的牺牲层，所述牺牲层的材料为无定型碳，所述图案层和所述牺牲层的形成方法包括：形成具有凹槽的牺牲层；在所述牺牲层的表面形成介质层，所述介质层填充于凹槽内并覆盖所述牺牲层的表面；采用化学机械研磨，减薄所述介质层直至露出所述牺牲层的表面；在图案层和牺牲层上键合第二半导体基底，所述第二半导体基底的材料为单晶硅；
研磨第二半导体基底到一定厚度，所述一定厚度为10-50μm；
利用第二半导体基底形成悬浮的微机械结构；
在第二半导体基底上方形成封装膜层，去除牺牲层，将所述微机械结构封闭在空腔内。
2. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述第二半导体基底为单晶硅晶圆。
3. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述键合为低温键合或高温键合。
4. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述图案层的材料为：二氧化硅。
5. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述第一半导体基底内形成有MOS电路。
6. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述去除牺牲层之前还包括：刻蚀第二半导体基底形成暴露牺牲层的开口；所述去除牺牲层为利用所述开口去除牺牲层。
7. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，在形成微机械结构之后还包括在第二半导体基底上方形成牺牲层，所述去除牺牲层的步骤包括一起去除第二半导体基底下方和上方的牺牲层。”
驳回决定认为：本申请的权利要求1请求保护的技术方案与对比文件3所公开的内容相比，其区别仅在于：在图案层和牺牲层上键合第二半导体基底，所述第二半导体基底的材料为单晶硅；研磨第二半导体基底到一定厚度，所述一定厚度为10-50μm；利用第二半导体基底形成悬浮的微机械结构。其实际要解决的技术问题是：如何控制膜层厚度。而对比文件1公开了“在牺牲层上键合第二半导体基底，所述第二半导体基底的材料为单晶硅；研磨第二半导体基底到一定厚度；利用第二半导体基底形成悬浮的微机械结构”，而且该特征在对比文件1中所起的作用与其在本申请中为解决其技术问题所起的作用相同，即对比文件1给出了将该技术特征用于该对比文件3以解决其技术问题的启示，其余特征是本领域技术人员根据实际需要所进行的常规选择。因此权利要求1所要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-7的附加技术特征或被对比文件1、对比文件3公开或是本领域的常规选择，均不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称“复审请求人”）对上述驳回决定不服，于2018年01月22日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，以驳回决定所针对的权利要求书为基础，在权利要求1中增加特征“在键合过程中，第一半导体基底中的图案层和第二半导体基底之间形成强烈的化学键而键合”、“所述微机械结构位于所述牺牲层上并延伸至所述所述图案层的上方”、“并利用所述图案层对所述微机械结构进行支撑”，并删除了特征“所述牺牲层的材料为无定型碳，所述图案层和所述牺牲层的形成方法包括：形成具有凹槽的牺牲层；在所述牺牲层的表面形成介质层，所述介质层填充于凹槽内并覆盖所述牺牲层的表面；采用化学机械研磨，减薄所述介质层直至露出所述牺牲层的表面”。复审请求人认为：对比文件1中基于粘合原理实现衬底相互键合，本申请中利用图案层和第二半导体基底之间形成化学键来相互键合，二者采用了不同的键合方式；对比文件1中的“有机粘合层34”不同于本申请的图案层，对比文件1中利用金属插塞对微机械结构进行支撑，本申请可利用图案层在实现基底键合的同时对微机械结构进行支撑，对比文件1与对比文件3结合所得到的技术方案与本申请不同。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年02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，对比文件3公开了本申请MEMS器件制造的大部分步骤，基于本申请权利要求1与对比文件3的区别技术特征，可知本申请权利要求1相对于对比文件3实际要解决的技术问题是如何控制微机械结构层厚度。对比文件1公开了“在牺牲层上键合第二半导体基底，所述第二半导体基底的材料为单晶硅；研磨第二半导体基底到一定厚度；利用第二半导体基底形成悬浮的微机械结构”，其作用与本申请一致，均用于控制结构层厚度。因而本领域技术人员有动机利用对比文件1制备微机械结构的方式来制备对比文件3中的微机械结构层500。虽然对比文件1和本申请的键合方式不同，但化学键键合是本领域常规的键合手段，基于不同的牺牲层材料、键合对象等因素，选择不同的键合手段，这是本领域技术人员的基本技术知识。为了解决控制微机械结构层厚度这一技术问题，本领域技术人员有动机将对比文件1的键合研磨制备微机械结构层的技术手段结合到对比文件3中形成微机械结构层的步骤，并不涉及对比文件1的金属插塞支撑部件等结构。驳回决定中并未将对比文件1中的“有机粘合层34”等同于本申请中的“图案层”。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2018年12月27日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-7相对于对比文件3和对比文件1以及本领域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。针对复审请求人的复审请求理由，合议组还指出：对比文件3与本申请相比，在半导体基底上形成图案层和牺牲层的过程相同，仅是在图案层和牺牲层之上形成微机械结构的处理不同。对比文件1中记载了其公开的方法特别适用于要求精确厚度控制的情形，本领域技术人员有动机利用对比文件1制备微机械结构的方式来制备对比文件3中的微机械结构层，在将对比文件1所述的形成微机械结构的方式应用于对比文件3时，本领域技术人员容易想到在图案层和牺牲层之上形成第二半导体基底，再利用该第二半导体基底形成微机械结构，虽然对比文件1中利用环氧树脂层34实现第二半导体基底32和基底30之间的键合，但是，将图案层与第二半导体基底直接键合是本领域的常规技术手段，在微机械结构加工领域这种直接键合方式的应用是显而易见的。对比文件1中的“有机粘合层34”相当于本申请的牺牲层，未将该层与图案层对应；对比文件3中公开的第一介质层401相当于本申请的图案层，起到对微机械结构支撑的作用，虽然对比文件1中利用金属插塞对微机械结构进行支撑，但对微机械结构支撑的结构已被对比文件3公开，对比文件1给出的是利用减薄第二半导体基底并利用第二半导体基底形成微机械结构层的启示，对于本领域技术人员而言，在对比文件3的基础上结合对比文件1与本领域的公知常识得到本申请的技术方案是显而易见的。
复审请求人于2019年01月11日提交了意见陈述书，并修改了权利要求书，以2018年12月27日发出的复审通知书所针对的权利要求书为基础，将“所述微机械结构位于所述牺牲层上并延伸至所述所述图案层的上方”进一步限定为“所述微机构结构位于所述牺牲层上并延伸至位于所述牺牲层相对两侧的所述图案层上方”，将“去除牺牲层并利用所述图案层对所述微机械结构进行支撑”进一步限定为“去除牺牲层以在所述微机构结构的下方形成下空腔，并利用位于所述下空腔相对两侧的所述图案层对所述微机械结构进行支撑”，将“强烈的化学键”改为“化学键”。复审请求人认为：对比文件1中用于支撑微机械结构的支撑结构及形成支撑结构的方法与本申请不同，基于对比文件3，本领域技术人员没有动机将微机械结构延伸至位于牺牲层两个侧边的介质层上，利用下空腔相对两侧的图案层同时支撑微机械结构有利于提高支撑强度；本申请采用了键合的方法在第一半导体基底上形成制作悬浮的微机械结构的第二半导体基底，摒弃了传统的CVD方法，使得MEMS结构体积更小、精确度更高、稳定性更好，因此本申请权利要求1具备创造性。
合议组于2019年04月28日再次向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-7相对于对比文件3和对比文件1以及本领域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。针对复审请求人的复审请求理由，合议组还指出：“将微机械结构延伸至位于牺牲层两个侧边的介质层上、利用下空腔相对两侧的图案层同时支撑微机械结构”与本申请的技术问题无关；上述特征是根据附图5和附图6得出的，说明书中没有对于如此设置的原因及带来的优势进行阐述，虽然对比文件3和对比文件1对微机械结构的支撑结构与本申请不同，但这种具体结构是根据所制造的最终产品的结构决定的，所采取的工艺也是本领域的常规技术手段。本申请要解决的技术问题是MEMS器件的厚度精确度低的问题，对比文件1公开了在牺牲层上键合半导体基底的工艺，并且记载了其公开的方法特别适用于要求精确厚度控制的情形（参见说明书第[0055]段），因此，本领域技术人员有动机利用对比文件1中制备微机械结构的方式来制备对比文件3中的微机械结构层；另外，将图案层与第二半导体基底直接键合是本领域的常规技术手段，且这种工艺所带来的优势也是本领域公知的，因此，在微机械结构加工领域这种直接键合方式的应用是显而易见的。
复审请求人于2019年06月13日提交了意见陈述书，并修改了权利要求书，以2019年04月28日发出的复审通知书所针对的权利要求书为基础，将权利要求6的特征补入权利要求1中形成新的权利要求1，并对权利要求的编号进行适应性修改。复审请求人认为：对比文件1和对比文件3中“微机械结构的支撑方式”均与本申请不同，基于此，本领域技术人员不能得到本申请中的微机械结构支撑方式，进而不会想到如何改进牺牲层的去除方式，虽然本申请原始申请文件中没有将如何对微机械结构进行支撑作为本申请主要解决的技术问题，但是与最接近现有技术相比，可以重新确定本申请所要解决的技术问题。基于对比文件3中微机械结构500的支撑方式，本领域技术人员不会有动机将对比文件1所公开的蚀刻第二半导体基体形成暴露牺牲层的开口并利用该开口去除牺牲层的特征应用于对比文件3中。
复审请求人于2019年06月13日提交的修改后的权利要求书如下：
“1. 一种MEMS器件的制造方法，其特征在于，
包括步骤：
提供第一半导体基底；
在第一半导体基底上形成图案层和嵌在图案层内的牺牲层；
在图案层和牺牲层上键合第二半导体基底，所述第二半导体基底的材料为单晶硅，在键合过程中，第一半导体基底中的图案层和第二半导体基底之间形成化学键而键合；
研磨第二半导体基底到一定厚度，所述一定厚度为10-50μm；
利用第二半导体基底形成悬浮的微机械结构，所述微机械结构位于所述牺牲层上并延伸至位于所述牺牲层相对两侧的所述图案层的上方；
在第二半导体基底上方形成封装膜层，去除牺牲层以在所述微机械结构的下方形成下空腔，并利用位于所述下空腔相对两侧的所述图案层对所述微机械结构进行支撑，将所述微机械结构封闭在空腔内；其中，所述去除牺牲层之前还包括刻蚀第二半导体基底形成暴露牺牲层的开口，以及所述去除牺牲层为利用所述开口去除牺牲层。
2. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述第二半导体基底为单晶硅晶圆。
3. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述键合为低温键合或高温键合。
4. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述图案层的材料为：二氧化硅。
5. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述第一半导体基底内形成有MOS电路。
6. 如权利要求1所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，在形成微机械结构之后还包括在第二半导体基底上方形成牺牲层，所述去除牺牲层的步骤包括一起去除第二半导体基底下方和上方的牺牲层。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人于2019年06月13日提交了权利要求书的修改文本，经审查，上述修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审请求审查决定所针对的文本为：申请日2013年03月22日提交的说明书第1-6页、说明书附图第1-3页、说明书摘要和摘要附图，2019年06月13日提交的权利要求第1-6项。
关于创造性
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。
2.1 权利要求1请求保护一种MEMS器件的制造方法，对比文件3公开了一种MEMS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[0058]-[0074]段以及附图2-18）：包括步骤：提供第一半导体基底；在第一半导体基底上形成牺牲层201，刻蚀第一牺牲层形成第一凹槽301，在第一牺牲层表面覆盖形成第一介质层401，减薄第一介质层至露出第一牺牲层201，凹槽301中的第一介质层401相当于图案层（相当于公开了在第一半导体基底上形成图案层和嵌在图案层内的牺牲层）；在介质层和牺牲层表面形成微机械结构层500，利用微机械结构层形成悬浮的微机械结构，该微机械结构位于牺牲层201上并延伸至第一介质层401（相当于图案层）上方；在微机械结构层上方形成隔离层600（相当于封装膜层），去除牺牲层以在微机械结构下方形成下空腔，并利用第一介质层对微机械结构进行支撑，将微机械结构封闭在空腔内。
权利要求1与对比文件3的区别技术特征为：（1）在图案层和牺牲层上键合第二半导体基底，所述第二半导体基底的材料为单晶硅，在键合过程中，第一半导体基底中的图案层和第二半导体基底之间形成化学键而键合；研磨第二半导体基底到一定厚度，所述一定厚度为10-50μm；利用第二半导体基底形成悬浮的微机械结构；（2）所述微机械结构延伸至位于所述牺牲层相对两侧的所述图案层的上方；利用位于下空腔相对两侧的所述图案层对所述微机械结构进行支撑；（3）所述去除牺牲层之前还包括：刻蚀第二半导体基底形成暴露牺牲层的开口；所述去除牺牲层为利用所述开口去除牺牲层。
根据上述区别技术特征，可以确定权利要求1实际要解决的技术问题是：如何制备微机械结构以便控制其厚度及提高精确度以及如何对微机械结构进行支撑。
对于区别特征（1），对比文件1公开了一种MEMS器件的制造方法，并具体披露了以下技术特征（参见说明书第[0050]-[0054]段以及附图2-9）：提供第一基底30；在第一基底30上形成环氧树脂牺牲层34；利用加热、加压在牺牲层34上键合单晶硅基底32（相当于第二半导体基底）；减薄单晶硅基底32到期望厚度；对单晶硅基底进行蚀刻以形成悬浮区域（即利用单晶硅基底形成悬浮的微机械结构）；由于单晶硅悬浮结构的厚度为大于20μm，所以在上述减薄单晶硅基底32到期望厚度过程中所述的期望厚度也为大于20μm（与本申请的厚度范围1-50μm部分重叠）。即对比文件1公开了“在牺牲层上键合第二半导体基底，所述第二半导体基底的材料为单晶硅；减薄第二半导体基底到一定厚度，该厚度为大于20μm；利用第二半导体基底形成悬浮的微机械结构”，而且该特征在对比文件1中所起的作用与其在本申请中为解决其技术问题所起的作用相同，都是用于制备微机械结构以控制其厚度和提高精度，也就是说对比文件1给出了将该技术特征用于该对比文件3以解决其技术问题的启示。本领域技术人员在对比文件3公开的MEMS器件制造方法中结合对比文件1的微机械结构制备方法时，容易想到在图案层上键合第二半导体基底并利用第二半导体基底制备微机械结构层，教科书《硅微型惯性器件理论及应用》（王寿荣编著，东南大学出版社，2000年10月，参见第125-126页）公开了硅片的直接键合，硅片和氧化硅片之间可以直接键合，而对比文件3中的介质层的材料为氧化硅，因此对比文件3中在介质层401上直接键合第二硅基底没有技术障碍，在氧化硅介质层与单晶硅基底之间进行键合时，二者之间必然形成强烈的化合键而键合。通过“研磨”来减薄硅基底是本领域的常规技术手段。
对于区别特征（2），说明书中未记载这种对微机械结构支撑的方式有何有益效果，“微机械结构延伸至位于牺牲层相对两侧的图案层的上方、利用位于下空腔相对两侧的图案层对微机械结构进行支撑”仅是根据所生产的MEMS器件的结构而决定的，这种具体支撑结构是本领域技术人员根据实际需要采用常规技术手段可以实现的。
对于区别特征（3），对比文件1具体公开了（参见说明书第[0051]-[0054]段以及附图2-9）：去除牺牲层34之前还包括：刻蚀第二半导体基底32形成暴露牺牲层的开口，利用所述开口去除牺牲层；而且该特征在对比文件1中所起的作用与其在本申请中为解决其技术问题所起的作用相同，都是用于形成悬浮微机械结构。
由此可知，在对比文件3的基础上结合对比文件1以及上述公知常识以获得该权利要求所要求保护的技术方案，对所属技术领域的技术人员来说是显而易见的，且所实现的技术效果容易被预期，因此该权利要求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，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2 权利要求2是权利要求1的从属权利要求，对比文件1公开了“所述第二半导体基底为单晶硅晶圆”（参见说明书第[0053]段），而且该特征在对比文件1中所起的作用与其在本申请中为解决其技术问题所起的作用相同，都是用于形成制备微机械结构的膜层。因此，当引用的权利要求1不具备创造性时，从属权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3 权利要求3是权利要求1的从属权利要求，低温键合和高温键合均是本领域的常规键合方式。因此，当引用的权利要求1不具备创造性时，从属权利要求3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.4 权利要求4是权利要求1的从属权利要求，对比文件3公开了（参见说明书第[0062]段）：介质层401的材料为氧化硅。因此，当引用的权利要求1不具备创造性时，从属权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.5 权利要求5是权利要求1的从属权利要求，对比文件1公开了“第一基底具有CMOS电路”（参见说明书第[0052]段），而且该特征在对比文件1中所起的作用与其在本申请中为解决其技术问题所起的作用相同，都是用于形成基底电路。“在第一半导体基底内形成有MOS电路”是本领域技术人员根据实际需要，对于基底内电路的常规选择。因此，当引用的权利要求1不具备创造性时，从属权利要求5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.6 权利要求6是权利要求1的从属权利要求，对比文件3公开了（参见说明书第[0065]-[0073]段以及附图9-17）：在形成微机械结构之后还包括在微机械结构层500上方形成牺牲层202，所述去除牺牲层的步骤包括一起去除微机械结构层下方和上方的牺牲层201和202。在此基础上，在利用第二半导体基底制备微机械结构的情况下，在第二半导体基底上方形成牺牲层并在去除牺牲层的步骤中将第二半导体基底下方和上方的牺牲层一起去除是本领域技术人员容易想到的。因此，当引用的权利要求1不具备创造性时，从属权利要求6不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
复审请求人认为：（1）对比文件1和对比文件3中“微机械结构的支撑方式”均与本申请不同，基于此，本领域技术人员不能得到本申请中的微机械结构支撑方式，进而不会想到如何改进牺牲层的去除方式，虽然本申请原始申请文件中没有将如何对微机械结构进行支撑作为本申请主要解决的技术问题，但是与最接近现有技术相比，可以重新确定本申请所要解决的技术问题。（2）基于对比文件3中微机械结构500的支撑方式，本领域技术人员不会有动机将对比文件1所公开的蚀刻第二半导体基体形成暴露牺牲层的开口并利用该开口去除牺牲层的特征应用于对比文件3中。
对此，合议组认为：
对于观点（1），本申请中微机械结构两端延伸至牺牲层两侧的图案层上，利用图案层对微机械结构进行支撑，利用微机械结构中的开口去除牺牲层。虽然对比文件1和对比文件3中微机械结构的具体支撑结构均与本申请不同，但具体支撑结构与所制造的最终产品的结构相关，对比文件3中也是利用图案层对微机械结构单侧进行支撑，对比文件1中，利用金属塞44对微机械结构的两侧进行支撑，由此可见，根据微机械结构的构造，在其两侧进行支撑是本领域中已知的手段，对于本领域技术人员而言，当微机械结构不同时，利用图案层对其两侧进行支撑仅是根据实际需要所进行的适应性改变，所采取的工艺是本领域的常用技术手段。利用微机械结构中的开口去除牺牲层已被对比文件1公开，在微机械结构中形成开口也是与微机械结构的最终产品构造相关的，所采取的工艺是本领域公知的。
对于观点（2），本申请说明书记载了要解决的技术问题是MEMS器件制造方法精确度较低的问题，采用的技术手段是通过键合方法在第一半导体基底上形成制作悬浮的微机械结构的第二半导体基底。对比文件3与本申请相比，在半导体基底上形成图案层和牺牲层的过程相同，仅是在图案层和牺牲层之上形成微机械结构的处理不同。本申请要解决的技术问题是MEMS器件的厚度精确度低的问题，对比文件1（参见说明书第[0055]段）中记载了其公开的方法特别适用于要求精确厚度控制的情形，因此，本领域技术人员有动机利用对比文件1制备微机械结构的方式来制备对比文件3中的微机械结构层，对比文件1所公开的在微机械结构中形成开口且利用该开口去除牺牲层属于微机械结构生成过程的一个步骤，同样能应用于对比文件3中以生产特定形式的微机械结构，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。
因此，复审请求人的意见陈述不具说服力，合议组不予采纳。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年11月14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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