发明创造名称：一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法
外观设计名称：
决定号：184841
决定日：2019-07-19
委内编号：1F241264
优先权日：
申请（专利）号：201210320208.2
申请日：2012-09-01
复审请求人：朱江
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：赵致民
合议组组长：陈冬冰
参审员：张跃
国际分类号：H01L29/739,H01L29/06,H01L21/331
外观设计分类号：
法律依据：专利法实施细则第61条第1款，专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比具有区别技术特征，上述区别技术特征未被其他对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，并且上述区别技术特征为该权利要求的技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201210320208.2，发明名称为“一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为朱江，申请日为2012年09月01日，公开日为2014年03月26日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2017年09月11日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-10不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：2017年07年03日提交的权利要求第1-10项、说明书第1-4页、说明书摘要，申请日2012年09月01日提交的说明书附图第1页、摘要附图。驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种绝缘栅双极晶体管，其特征在于：包括：
N型基区，由N 缓冲层和N-基区叠加组成，为N型半导体材料；
P型基区、N 源区、栅氧化层和栅极介质，位于N型基区上方；
背P 发射区，为多晶P型半导体材料，位于N型基区的下方。
2. 如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述的背P 发射区的厚度0.1um～0.7um。
3. 如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述的背P 发射区表面的掺杂浓度大于等于1E17cm-3。
4. 如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述的N 缓冲层的厚度5um～30um。
5. 如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述的N 缓冲层的掺杂浓度1E14cm-3～1E17cm-3。
6. 如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述的N 缓冲层的掺杂浓度从下向上逐渐降低。
7. 如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述的N-基区的掺杂浓度为1E13cm-3～1E17cm-3。
8. 如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述的栅氧化层和栅极介质位于器件表面，为平面结构。
9. 如权利要求1所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述的栅氧化层和栅极介质位于器件沟槽内，为沟槽结构。
10. 如权利要求1所述的一种绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)对N型片进行双面N型杂质扩散；
2)通过减薄抛光去除上表面N型杂质扩散层和去除下表面部分N型杂质扩散层：
3)在上表面形成P型基区、N 源区、栅氧化层和栅极介质；
4)在下表面形成多晶P型半导体材料，形成背P 发射区。”
驳回决定引用了以下对比文件：
对比文件1：CN101976683A，公开日为2011年02月16日；
对比文件2：US6221721B1，授权公告日为2001年04月24日；
对比文件3：US5023696A，授权公告日为1991年06月11日。
驳回决定的主要理由为：权利要求1与对比文件1的区别技术特征为：背P 发射区为多晶P型半导体材料。上述区别技术特征被对比文件3公开，且作用相同。权利要求2-9的附加技术特征或者被对比文件1公开，或者被对比文件2公开，且作用相同，或者属于本领域的常规选择。权利要求10与对比文件1的区别技术特征为：1）形成多晶P型半导体材料的背P 发射区；2）减薄抛光去除上表面N型杂质扩散层；先减薄抛光上表面和下表面的部分N型杂质扩散层，再形成IGBT正面结构，再形成背面P型发射区。上述区别技术特征1）被对比文件3公开，且作用相同，上述区别技术特征2）是本领域的公知常识，因此权利要求1-10不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对申请人的意见陈述，驳回决定认为：对比文件3的第4栏第48-51行中明确记载了：“由离子注入Ar在衬底内产生的晶格缺陷15形成了多晶硅”，即对比文件3明确记载了在背部发射区引入多晶硅的技术内容。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2017年12月25日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提交了权利要求书、说明书和说明书摘要的全文修改替换页。基于驳回决定所针对的文本，删除权利要求2-10，在权利要求1中增加“N-基区位于N 缓冲层上方”、“背P 发射区背部设置金属，形成背P 发射区电极”，将“为多晶P型半导体材料”修改为“完全为多晶P型半导体材料构成”；将说明书发明名称“一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法”修改为“一种绝缘栅双极晶体管”，未修改说明书摘要。复审请求人认为：1）本申请和对比文件1公开的半导体装置内部结构区别技术特征的功能的是不相同的，本申请修改后的权利要求1背P 发射区完全为多晶P型半导体材料构成，而对比文件1背P 发射区21设置单晶结构。2）对比文件3在临近背P 发射区12的上表面区域中引入晶格缺陷15；而本申请背P 发射区完全为多晶P型半导体材料构成，位于N型基区的下方，背P 发射区背部设置金属形成背P 发射区电极，上述不同结构产生机理作用不相同。
提出复审请求时提交的权利要求书内容如下：
“1. 一种绝缘栅双极晶体管，其特征在于：包括：
N型基区，由N 缓冲层和N-基区叠加组成，N-基区位于N 缓冲层上方，为N型半导体材料；
P型基区、N 源区、栅氧化层和栅极介质，位于N型基区上方；
背P 发射区，完全为多晶P型半导体材料构成，位于N型基区的下方，背P 发射区背部设置金属，形成背P 发射区电极。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年01月12日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中认为：（1）“背P 发射区，完全为多晶P型半导体材料构成”这部分特征是本领域的公知常识。对比文件3公开了背面P 发射区为多晶P型半导体材料。对于本领域技术人员而言，将对比文件3中背面P 发射区具有多晶P型半导体材料进一步改进为背面P 发射区是完全的多晶P型半导体结构，其带来性能的改进可以预期，并不会带来突出的实质性特点和显著的进步。（2）对于本领域技术人员而言，就“导通电阻”单一指标而言，单晶半导体材料通常低于多晶半导体材料，就“导通电阻”性能指标的改善而言，本领域技术人员不会采用多晶半导体材料代替单晶半导体材料。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04月25日向复审请求人发出复审通知书，指出权利要求1相对于对比文件1与对比文件3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。针对复审请求人的意见陈述，合议组认为：1）对比文件1与本申请绝缘栅双极晶体管的功能基本相同，对比文件3的绝缘栅双极晶体管在临近背P 发射区12的上表面区域引入晶格缺陷15，形成了多晶硅区域。2）对比文件3形成的多晶硅区域与本申请的多晶半导体材料的作用相同，也可以实现相对较低的导通电阻，在对比文件3的教导下，本领域技术人员容易想到背P 发射区完全由多晶P型半导体材料构成。
针对该复审通知书，复审请求人于2018年05月26日提交了意见陈述书以及权利要求书、说明书和说明书摘要的全文修改替换页，该权利要求书、说明书和说明书摘要与2017年12月25日提出复审请求时提交的权利要求书、说明书和说明书摘要内容相同，即权利要求书仅包括产品权利要求1。复审请求人于2018年07月06日再次提交了意见陈述书以及权利要求书、说明书和说明书摘要的全文修改替换页，其中权利要求书包括方法权利要求1、引用该方法权利要求1的产品权利要求2和引用该产品权利要求2的从属权利要求3，基于2017年12月25日提出复审请求时提交的文本，增加了方法权利要求1和从属权利要求3，产品权利要求2引用方法权利要求1，将说明书中的发明名称由“一种绝缘栅双极晶体管”修改为“一种绝缘栅双极晶体管及其制备方法”，未对说明书摘要作出修改。复审请求人于2019年02月14日又一次提交了意见陈述书以及权利要求书、说明书和说明书摘要的全文修改替换页，该权利要求书、说明书和说明书摘要与2018年07月06日提交的权利要求书、说明书和说明书摘要内容相同，即权利要求书包括方法权利要求1、引用该方法权利要求1的产品权利要求2和引用该产品权利要求2的从属权利要求3。
2019年02月14日提交的权利要求书内容如下：
“1. 一种绝缘栅双极晶体管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)对N型片进行双面N型杂质扩散；
2)通过减薄抛光去除上表面N型杂质扩散层和去除下表面部分N型杂质扩散层：
3)在N型片上表面形成P型基区、N 源区、栅氧化层和栅极介质；
4)在N型片下表面形成多晶P型半导体材料，形成背P 发射区，背P 发射区背部设置金属，形成背P 发射区电极。
2. 如权利要求1制备方法所述的一种绝缘栅双极晶体管，其特征在于：包括：
N型基区，由N 缓冲层和N-基区叠加组成，N-基区位于N 缓冲层上方，为N型半导体材料；
P型基区、N 源区、栅氧化层和栅极介质，位于N型基区上方；
背P 发射区，完全为多晶P型半导体材料构成，位于N型基区的下方，背P 发射区背部设置金属，形成背P 发射区电极。
3. 如权利要求2所述的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述的背P 发射区的厚度0.1um～0.7um。”
合议组于2019年05月31日向复审请求人再次发出复审通知书，指出2019年02月14日提交的权利要求书中新增加的权利要求1、3不是为了消除复审通知书指出的缺陷所作出的修改，不符合专利法实施细则第61条第1款的规定。
针对该复审通知书，复审请求人于2019年07月12日提交了意见陈述书以及权利要求书、说明书和说明书摘要的全文修改替换页，基于2017年12月25日提出复审请求时提交的权利要求书、说明书和说明书摘要，将权利要求1中的特征“位于N型基区的下方”修改为“位于N 缓冲层的下方”，在权利要求1中增加特征“背P 发射区为在上表面形成P型基区、N 源区、栅氧化层和栅极介质后，在N 缓冲层下表面形成多晶P型半导体材料”，未修改说明书和说明书摘要。复审请求人认为：本申请权利要求1为背P 发射区为在上表面形成P型基区、N 源区、栅氧化层和栅极介质后，在N 缓冲层下表面形成多晶P型半导体材料，有利于抑制P型多晶半导体材料和N型片杂质扩散，形成良好的P型多晶半导体材料和N型基区的PN结，即是P型多晶半导体材料和N型片PN结冶金结界面形成于P型多晶半导体材料和N型片的接触面，以此形成良好稳定的IGBT开关速度。而对比文件1没有给出解决上述问题的相关启示，对比文件3背P 发射区12非完全为多晶硅材料，在器件上表面形成功能区时，存在晶格缺陷15和N型基区11杂质的二次扩散，也没有给出解决上述问题的相关启示。
2019年07月12日提交的权利要求书内容如下：
“1. 一种绝缘栅双极晶体管，其特征在于：包括：
N型基区，由N 缓冲层和N-基区叠加组成，N-基区位于N 缓冲层上方，为N型半导体材料；
P型基区、N 源区、栅氧化层和栅极介质，位于N型基区上方；
背P 发射区，完全为多晶P型半导体材料构成，位于N 缓冲层的下方，背P 发射区为在上表面形成P型基区、N 源区、栅氧化层和栅极介质后，在N 缓冲层下表面形成多晶P型半导体材料，背P 发射区背部设置金属，形成背P 发射区电极。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人于2019年07月12日提交了权利要求书、说明书和说明书摘要的全文修改替换页，共包括1项权利要求。经审查，所作的修改符合专利法第33条的规定。本复审请求审查决定所针对的审查文本为：2019年07月12日提交的权利要求第1项、说明书第1-4页、说明书摘要，申请日2012年09月01日提交的说明书附图第1页、摘要附图。
2、关于专利法实施细则第61条第1款
专利法实施细则第61条第1款规定：请求人在提出复审请求或者对专利复审委员会的复审通知书作出答复时，可以修改专利申请文件；但是，修改应当仅限于消除驳回决定或者复审通知书指出的缺陷。
复审请求人提交的权利要求书修改文本中，删除了新增的权利要求1、3，克服了复审通知书指出的不符合专利法实施细则第61条第1款的规定的缺陷。
3、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。
如果一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比具有区别技术特征，上述区别技术特征未被其他对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，并且上述区别技术特征为该权利要求的技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求具备创造性。
本复审请求审查决定引用的对比文件与驳回决定引用的对比文件相同，包括复审通知书中引用的对比文件1、3：
对比文件1：CN101976683A，公开日为2011年02月16日；
对比文件2：US6221721B1，授权公告日为2001年04月24日；
对比文件3：US5023696A，授权公告日为1991年06月11日。
权利要求1请求保护一种绝缘栅双极晶体管。对比文件1公开了一种绝缘栅双极晶体管，具体披露了以下技术特征（参见说明书第[0006]-[0027]段，附图1-3g）：包括：N型基区，由N 缓冲层22和N-基区23叠加组成，N-基区23位于N 缓冲层22上方，为N型半导体材料；P型基区28、N 集电区26（即N 源区）、栅氧化层24和栅电极25，栅电极25（即栅极介质）由多晶硅形成，位于N型基区上方；背P 发射区21，位于N 缓冲层22下方，背P 发射区21为在上表面形成P型基区28、N 集电区26（即N 源区）、栅氧化层24和栅电极25后，在N 缓冲层22下表面形成背P 发射区21，背P 发射区21背面金属化形成发射极20（即P 发射区电极）。
权利要求1与对比文件1的区别技术特征是：背P 发射区为在N 缓冲层下表面形成多晶P型半导体材料，背P 发射区完全为多晶P型半导体材料构成。基于上述区别技术特征，权利要求1实际解决的技术问题是：降低器件的导通电阻。
对比文件3公开了一种绝缘栅双极晶体管，具体披露了以下技术特征（参见说明书第2栏第20行至第46行、第3栏第4行至第7栏第32行，附图1-9）：在衬底12的位于结平面13附近的部分注入Ar离子，形成晶格缺陷15，从而衬底12在结平面的表层部分形成多晶硅区域，衬底12作为背P 发射区25；晶格缺陷15作为载流子的复合中心，使结平面区域附近的过多少数载流子加速减少，使关断时间变短，减少了泄漏电流、降低了连通电压。可见，对比文件3没有公开衬底12作为背P 发射区25完全由多晶P型半导体材料构成，其在对比文件3中的作用也不是降低器件的导通电阻。并且，对比文件3公开了（参见说明书第2栏第33-39行）为了不影响半导体元件的特性，晶格缺陷15只能形成在两个衬底的结平面附近，需要将晶格缺陷15形成在衬底深处；而本申请P型多晶半导体材料的背P 发射区形成在N 缓冲层的下表面，背P 发射区1背部设置金属P 发射区电极，可见，背P 发射区1是靠近器件表面形成的，并不位于衬底深处，与对比文件3的教导相反，对比文件3的上述多晶硅区域不能相当于本申请的背P 发射区，从而没有给出将靠近器件表面的背P 发射区全部由多晶硅材料形成的技术启示。可见，对比文件3没有公开上述区别技术特征，对得到上述区别技术特征没有技术启示。
对比文件2公开了一种IGBT，具体披露了以下技术特征（参见说明书第18栏第34行至第19栏第9行，附图13-15）：该IGBT器件的栅氧化层和栅介质层均位于器件沟槽内，为沟槽结构。可见，对比文件2也没有公开上述区别技术特征，对得到上述区别技术特征没有技术启示。
上述区别技术特征也不是本领域的公知常识，上述区别技术特征使得本申请的绝缘栅双极晶体管具有了降低导通电阻、提高器件高频应用范围的技术效果。因此，权利要求1相对于对比文件1、2、3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款所规定的创造性。
4、对驳回决定和前置审查中相关意见的评述
对于驳回决定和前置审查中的相关意见，合议组认为：
（1）对比文件3公开了在衬底12的位于结平面13附近的部分注入Ar离子，形成晶格缺陷15，仅在衬底12结平面表层部分形成多晶硅区域，衬底12的主要部分仍然为晶体硅，因此对比文件3没有公开特征“背P 发射区，完全为多晶P型半导体材料构成”。而且对比文件3教导了（参见说明书第2栏第33-39行）晶格缺陷15只能形成在两个衬底的结平面附近，晶格缺陷15形成在衬底深处（即P型多晶硅层形成在衬底深处），从而不影响半导体元件的特性，而本申请P型多晶半导体材料的背P 发射区1是靠近器件表面形成的，并不位于衬底深处，与对比文件3的教导相反，对比文件3的上述多晶硅区域不能相当于本申请的背P 发射区，从而没有给出将靠近器件表面的背P 发射区全部由多晶硅材料形成的技术启示。
（2）虽然本征多晶硅的导电性不如单晶硅，但是本领域公知通过掺杂可以提高多晶硅的导电率，可以使多晶硅具有与单晶硅相近的导电率，本领域技术人员容易想到多晶半导体材料代替单晶半导体材料。
基于上述理由，合议组作出如下复审请求审查决定。至于本申请中是否还存在其它不符合专利法和专利法实施细则有关规定的缺陷，留待后续程序继续审查。
三、决定
撤销国家知识产权局于2017年09月11日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局实质审查部门在本复审请求审查决定所针对的审查文本的基础上对本申请继续进行审查。
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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