发明创造名称：具有分离氮化物存储层的SONOS堆栈
外观设计名称：
决定号：184686
决定日：2019-07-21
委内编号：1F285788
优先权日：2012-03-27
申请（专利）号：201380016882.4
申请日：2013-03-08
复审请求人：经度快闪存储解决方案有限责任公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：张念国
合议组组长：王文杰
参审员：李莹
国际分类号：H01L29/792
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：?如果权利要求请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存在区别技术特征，该区别技术特征未由其它对比文件给出相关技术启示，也不属于本领域的公知常识，并且采用该区别技术特征的技术方案能够获得有益的技术效果，那么该权利要求请求保护的技术方案相对于上述对比文件和本领域的公知常识具有创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201380016882.4，名称为“具有分离氮化物存储层的SONOS堆栈”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为经度快闪存储解决方案有限责任公司。本申请的申请日为2013年03月08日，国际申请进入国家阶段日为2014年09月26日，优先权日为2012年03月27日，公开日为2014年12月31日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年02月22日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-13、18-19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：国际申请进入国家阶段日2014年09月26日提交的说明书第1-101段、说明书附图图1-20F、说明书摘要、摘要附图，2018年12月03日提交的权利要求1-19项。驳回决定引用以下对比文件1、3-6：
对比文件1：US2011248332A1 公开日为：2011年10月13日；
对比文件3：CN101364602A 公开日为：2009年02月11日；
对比文件4：CN101558481A 公开日为：2009年10月14日；
对比文件5：US2009065852A1 公开日为：2009年03月12日；
对比文件6：US2008067577A1 公开日为：2008年03月20日。
驳回决定指出：权利要求1、18分别请求保护一种存储设备、一种制造半导体设备的方法，对比文件1公开了一种具有多层氮氧化物层的ONO结构及其制造方法，权利要求1、18与对比文件1的区别在于：沟道由覆盖基于硅半导体材料的衬底上的表面的半导体材料的薄膜形成；绝缘层设置在衬底表面和沟道之间；底部电荷俘获层被包括氧化物的薄的反隧穿层从顶部电荷俘获层分开，其中隧道氧化物和分离俘获区被布置成在沟道的三个侧面包围。对比文件6公开了一种多层俘获层闪存单元，多层俘获层结构可以具有三维结构，在半导体衬底40上形成半导体条42，由栅结构覆盖的半导体条42的部分为沟道，即沟道形成在半导体衬底上，半导体衬底可以是硅，叠层栅包围沟道的三个侧面（参见图10），且叠层栅包括多个隧穿层和多个电荷存储层，在电荷存储层1和电荷存储层2之间有一层由氧化硅组成的隧穿层。此外，在衬底表面和沟道之间设置绝缘层以进一步降低漏电流，也是本领域的常规技术手段。因此该权利要求1、18相对于对比文件1、6和本领域公知常识的结合不具备创造性。从属权利要求2-3、12的附加技术特征被对比文件1公开了，从属权利要求4、9的附加技术特征被对比文件3公开了，从属权利要求5的附加技术特征被对比文件4公开了，从属权利要求6-7、19的附加技术特征被对比文件6公开了，从属权利要求8、11的附加技术特征被对比文件5公开了，从属权利要求10、13的附加技术特征属于本领域的公知常识，因此在其引用的权利要求不具有创造性的基础上，从属权利要求2-13、19不具备创造性。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种存储设备，包括：
沟道，所述沟道由覆盖基于硅的半导体材料的衬底上的表面的半导体材料的薄膜形成，所述沟道连接所述存储设备的源极和漏极，其中绝缘层设置在所述衬底的所述表面和所述沟道之间；
隧道氧化物，所述隧道氧化物覆盖所述沟道；
分离电荷俘获区，所述分离电荷俘获区覆盖所述隧道氧化物，所述分离电荷俘获区包括底部电荷俘获层和顶部电荷俘获层，所述底部电荷俘获层包括更靠近于所述隧道氧化物的氮化物，其中所述底部电荷俘获层被包括氧化物的薄的反隧穿层从所述顶部电荷俘获层分开，
其中，所述隧道氧化物和所述分离电荷俘获区被布置成在所述沟道的三个侧面上包围。
2. 根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述顶部电荷俘获层包括富硅、贫氧氮化物，所述底部电荷俘获层包括富氧氮化物，并且还包括覆盖所述分离电荷俘获区的阻挡介电层。
3. 根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述顶部电荷俘获层包括分布在分离电荷俘获区中的大多数电荷陷阱。
4. 根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述阻挡层包括高K介质。
5. 根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述沟道由硅制造，所述硅具有相对于所述沟道的长轴的表面结晶取向。
6. 根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述沟道包括多晶硅。
7. 根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述沟道包括再结晶的多晶硅。
8. 根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述沟道包括硅纳米线。
9. 根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述隧道氧化物包括氮化的氧化物。
10. 根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述顶部电荷俘获层包括高K介质。
11. 根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述沟道凸出到所述衬底上的表面之上，并且还包括与所述沟道的至少一部分相交并覆盖所述沟道的至少一部分的鳍片，所述鳍片包括所述隧道氧化物和覆盖所述隧道氧化物的所述分离电荷俘获区。
12. 根据权利要求11所述的存储设备，其中，所述顶部电荷俘获层包括富硅、贫氧氮化物，所述底部电荷俘获层包括富氧氮化物层，并且还包括覆盖所述分离电荷俘获区的阻挡氧化物层。
13. 根据权利要求12所述的存储设备，还包括覆盖所述阻挡氧化物层的金属栅极层。
14. 一种存储设备，包括：
垂直沟道，所述垂直沟道由半导体材料的薄的凸出形成，所述半导体材料的薄的凸出从在衬底的表面上形成的第一扩散区延伸到在所述衬底的表面上方形成的第二扩散区，所述垂直沟道将所述第一扩散区电连接到所述第二扩散区，其中所述第一扩散区和所述第二扩散区垂直排列；
隧道氧化物，所述隧道氧化物邻接所述垂直沟道；
分离电荷俘获区，所述分离电荷俘获区邻接所述隧道氧化物，所述分离电荷俘获区包括第一电荷俘获层和第二电荷俘获层，所述第一电荷俘获层包括更靠近所述隧道氧化物的富氧氮化物，所述第二电荷俘获层包括覆盖所述第一电荷俘获层的富硅、贫氧氮化物，
其中，所述第二电荷俘获层包括分布在分离电荷俘获区中的大多数电荷陷阱，并且其中所述第一电荷俘获层通过包含氧化物的薄的反隧穿层从所述第二电荷俘获层分开。
15. 根据权利要求14所述的非平面存储设备，其中，所述垂直沟道 包括硅。
16. 根据权利要求14所述的非平面存储设备，还包括邻接所述分离电荷俘获区的高K介质阻挡层。
17. 根据权利要求14所述的非平面存储设备，还包括邻接所述分离电荷俘获区的高K介质阻挡层。
18. 一种制造半导体设备的方法，所述方法包括：
由覆盖绝缘层的半导体材料的薄膜形成沟道，其中所述绝缘层设置在基于硅的半导体材料的衬底上的表面上，所述沟道连接存储设备的源极和漏极；
形成覆盖并且包围所述沟道的三个侧面的隧道氧化物；
在所述隧道氧化物上方形成分离电荷俘获区，所述分离电荷俘获区包括底部电荷俘获层、薄的反隧穿层、以及顶部电荷俘获层，所述底部电荷俘获层包括覆盖所述隧道氧化物的富氧氮化物，所述薄的反隧穿层包括覆盖所述隧道氧化物底部电荷俘获层的氧化物，所述顶部电荷俘获层包括覆盖所述薄的反隧穿层的富硅、贫氧氮化物，
其中，所述顶部电荷俘获层包括分布在分离电荷俘获区中的大多数电荷陷阱。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中，形成所述沟道包括，由覆盖在所述衬底上的表面的半导体材料的所述薄膜形成沟道，所述沟道连接在所述衬底上的表面之上凸起的源极和漏极。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年06月10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，将原权利要求2的特征合并至权利要求1并将原权利要求2删除，将权利要求书重新编号并相应地修改引用关系。复审请求人认为：（1）虽然对比文件6示出了在两个电荷俘获层之间的氧化层，但是该氧化层并不是反隧穿层。本申请的反隧穿层用于防止在两个电荷俘获层的边界处的电子积聚或滞留。然而，对比文件6的两个电荷俘获层之间的氧化层是“隧穿层”，其用作电子移动/隧穿并且被存储在下一电荷陷阱阶段的能量壁垒。本申请权利要求1的两个电荷俘获层之间的“反隧穿层”的操作和功能与对比文件6的两个电荷俘获层之间的“隧穿层”的功能结构是完全相反的。（2）对比文件6并未公开绝缘层设置在衬底表面和沟道之间。复审请求时新修改的权利要求1如下：
“1. 一种存储设备，包括：
沟道，所述沟道由覆盖基于硅的半导体材料的衬底上的表面的半导体材料的薄膜形成，所述沟道连接所述存储设备的源极和漏极，其中绝缘层设置在所述衬底的所述表面和所述沟道之间；
隧道氧化物，所述隧道氧化物覆盖所述沟道；
分离电荷俘获区，所述分离电荷俘获区覆盖所述隧道氧化物，所述分离电荷俘获区包括底部电荷俘获层和顶部电荷俘获层，所述底部电荷俘获层包括更靠近于所述隧道氧化物的氮化物，其中所述底部电荷俘获层被包括氧化物的薄的反隧穿层从所述顶部电荷俘获层分开，
其中，所述隧道氧化物和所述分离电荷俘获区被布置成在所述沟道的三个侧面上包围，
以及其中，所述顶部电荷俘获层包括富硅、贫氧氮化物，所述底部电荷俘获层包括富氧氮化物，并且还包括覆盖所述分离电荷俘获区的阻挡介电层。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年06月14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：本申请说明书第42段记载了“在编程后，电子在上部氮化物层边界积累，在下部氮化物层下部边界存在较少电荷积累，由于中间氧化物的存在，减少了上部氮化物中电子电荷隧穿的可能性”，即在编程后，中间氧化物的作用是减少电荷的隧穿。对比文件6中第41段记载了“编程过程中电子穿过隧穿层进入电荷存储层”，隧穿层也是氧化物。因此对比文件6记载的是编程的过程，而本申请记载的是编程后的过程。而当对比文件6将电子存储到电荷存储层后，即编程后，由于存在中间氧化物，隧穿层也能够减少电子从上部电荷存储层隧穿到下部电荷存储层（图4B），与本申请的作用相同。另外，对比文件6公开的三维结构，叠层栅包围沟道的三个侧面，且叠层栅包括一个或多个隧穿层以及一个或多个电荷存储层（类似图2中的电荷存储层和隧穿层的结构）。而且在类鳍结构中，在衬底表面和沟道之间设置绝缘层以进一步降低漏电流，也是本领域的常规技术手段。综上，复审请求人的意见陈述不被接受。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。
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。
决定的理由
（一）、审查文本的认定
复审请求人在提交复审请求书时对权利要求书的修改符合专利法第33条以及专利法实施细则第61条第1款的规定，本复审决定依据的文本为：国际申请进入国家阶段日2014年09月26日提交的说明书第1-101段、说明书附图图1-20F、说明书摘要、摘要附图，2019年06月10日提交的权利要求1-18项。
（二）、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。
如果权利要求请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存在区别技术特征，该区别技术特征未由其它对比文件给出相关技术启示，也不属于本领域的公知常识，并且采用该区别技术特征的技术方案能够获得有益的技术效果，那么该权利要求请求保护的技术方案相对于上述对比文件和本领域的公知常识具有创造性。
本复审决定继续引用驳回决定中的对比文件1、3-6：
对比文件1：US2011248332A1 公开日为：2011年10月13日；
对比文件3：CN101364602A 公开日为：2009年02月11日；
对比文件4：CN101558481A 公开日为：2009年10月14日；
对比文件5：US2009065852A1 公开日为：2009年03月12日；
对比文件6：US2008067577A1 公开日为：2008年03月20日。
其中对比文件1为最接近的现有技术。
1.权利要求1具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1请求保护一种存储设备。对比文件1公开了一种具有多层氮氧化物层的ONO结构，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第2页第25段及图2）：在半导体存储器件200的硅衬底208的表面上形成隧穿氧化层216，隧穿氧化层216将栅堆叠结构202和沟道层212分隔开，且沟道层212连接两个扩散层210，隧穿氧化层216覆盖沟道层212，覆盖隧穿氧化层216的多层电荷存储层204包括至少一个顶部氮氧化物层220A和一个底部氮氧化物层220B，底部氮氧化物层220B更接近隧穿氧化层216，底部氮氧化物层为高氧富硅层，顶部氮氧化物层为富硅贫氧层，在多层电荷存储层204上覆盖阻挡氧化层218。
因此，权利要求1的技术方案与对比文件1公开的内容相比，其区别技术特征在于：（1）绝缘层设置在衬底表面和沟道之间；（2）沟道由覆盖基于硅半导体材料的衬底上的表面的半导体材料的薄膜形成，其中隧道氧化物和分离俘获区被布置成在沟道的三个侧面上包围；（3）底部电荷俘获层被包括氧化物的薄的反隧穿层从所述顶部电荷俘获层分开。基于上述区别特征，权利要求1的技术方案实际解决的技术问题是如何降低漏电流。
对于上述区别技术特征（1），在衬底表面和沟道之间设置绝缘层以进一步降低漏电流，是本领域的常规技术手段。
对于上述区别技术特征（2），对比文件6公开了一种多层俘获层闪存单元，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第2页第31-32段，第5页第54段及图2,10）：多层俘获层结构可以具有三维结构，在半导体衬底40上形成半导体条42，由栅结构覆盖的半导体条42的部分为沟道，即沟道形成在半导体衬底上，半导体衬底可以是硅，叠层栅包围沟道的三个侧面（参见图10），且叠层栅包括多个隧穿层和多个电荷存储层，在电荷存储层1和电荷存储层2之间有一层由氧化硅组成的隧穿层。由此可见，上述区别技术特征（2）已被对比文件6公开，而且上述区别（2）在对比文件6中所起的作用与其在权利要求1中所起的作用相同，都是为了降低漏电流。即对比文件6中给出了将上述区别技术特征（2）用于对比文件1的技术方案以解决其技术问题的启示。
对于上述区别技术特征（3），虽然对比文件6示出了在两个电荷俘获层之间的氧化层，但是该氧化层并不是反隧穿层，而且对比文件6的两个电荷存储层之间的氧化层是“隧穿层”，其用作电子移动/隧穿并且被存储在下一电荷陷阱阶段的能量壁垒，然而本申请的反隧穿层是用于防止在两个电荷俘获层的边界处的电子集聚或滞留，因此本申请权利要求1的两个电荷俘获层之间的“反隧穿层”的操作与功能与对比文件6的两个电荷存储层之间的“隧穿层”的功能是相反的；在此基础上，本领域技术人员不可能想到将对比文件6的“用作隧穿层的氧化层”改变为“包括氧化物的薄的反隧穿层”并合并到对比文件1，而且对比文件3-5也未公开上述区别技术特征（3），并且上述区别技术特征（3）也不是本领域的公知常识；本申请还指出了通过在两个电荷俘获层之间设置薄的反隧穿层，用于防止在两个电荷俘获层的边界处的电子集聚或滞留，从而可以实现更低漏电流的技术效果，因此，对本领域技术人员来说，权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1、3-6以及本领域的公知常识的结合相比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款规定的创造性。
2.从属权利要求2-12具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求2-12直接或间接引用了权利要求1，在其引用的权利要求1具备创造性的基础上，从属权利要求2-12具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3.权利要求17具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求17要求保护一种制造半导体设备的方法，对比文件1公开了一种制造多层氮氧化物层的ONO结构的方法，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第2页第25段及图2）：在半导体存储器件200的硅衬底208的表面上形成隧穿氧化层216，隧穿氧化层216将栅堆叠结构202和沟道层212分隔开，且沟道层212连接两个扩散层210，隧穿氧化层216覆盖沟道层212，覆盖隧穿氧化层216的多层电荷存储层204包括至少一个顶部氮氧化物层220A和一个底部氮氧化物层220B，底部氮氧化物层220B更接近隧穿氧化层216，底部氮氧化物层为高氧富硅层，顶部氮氧化物层为富硅贫氧层，且顶部氮氧化层220A中电荷陷阱的密度是底部氮氧化层220B中电荷陷阱密度的1000多倍。
因此，权利要求17的技术方案与对比文件1公开的内容相比，其区别技术特征在于：（1）绝缘层设置在半导体材料衬底表面上；（2）沟道由覆盖在基于硅的半导体材料的衬底上的表面的半导体材料的薄膜形成，形成包围沟道三个侧面的隧道氧化物；（3）底部电荷俘获层被包括氧化物的薄的反隧穿层且反隧穿层包括覆盖所述隧道氧化物底部电荷俘获层的氧化物。基于上述区别特征，权利要求17的技术方案实际解决的技术问题是如何降低漏电流。
对于上述区别技术特征（1），在衬底表面和沟道之间设置绝缘层以进一步降低漏电流，是本领域的常规技术手段。
对于上述区别技术特征（2），对比文件6公开了一种多层俘获层闪存单元，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第2页第31-32段，第5页第54段及图2,10）：多层俘获层结构可以具有三维结构，在半导体衬底40上形成半导体条42，由栅结构覆盖的半导体条42的部分为沟道，即沟道形成在半导体衬底上，半导体衬底可以是硅，叠层栅包围沟道的三个侧面（参见图10），且叠层栅包括多个隧穿层和多个电荷存储层，在电荷存储层1和电荷存储层2之间有一层由氧化硅组成的隧穿层。由此可见，上述区别技术特征（2）已被对比文件6公开，而且上述区别技术特征（2）在对比文件6中所起的作用与其在权利要求17中所起的作用相同，都是为了降低漏电流。即对比文件6中给出了将上述区别技术特征（2）用于对比文件1的技术方案以解决其技术问题的启示。
对于上述区别技术特征（3），虽然对比文件6示出了在两个电荷俘获层之间的氧化层，但是该氧化层并不是反隧穿层，而且对比文件6的两个电荷存储层之间的氧化层是“隧穿层”，其用作电子移动/隧穿并且被存储在下一电荷陷阱阶段的能量壁垒，然而本申请的反隧穿层是用于防止在两个电荷俘获层的边界处的电子集聚或滞留，因此本申请权利要求17的两个电荷俘获层之间的“反隧穿层”的操作与功能与对比文件6的两个电荷存储层之间的“隧穿层”的功能是相反的；在此基础上，本领域技术人员不可能想到将对比文件6的“用作隧穿层的氧化层”改变为“包括氧化物的薄的反隧穿层”并合并到对比文件1，而且对比文件3-5也未公开上述区别技术特征（3），并且上述区别技术特征（3）也不是本领域的公知常识；本申请还指出了通过在两个电荷俘获层之间设置薄的反隧穿层，用于防止在两个电荷俘获层的边界处的电子集聚或滞留，从而可以实现更低漏电流的技术效果，因此，对本领域技术人员来说，权利要求17请求保护的技术方案与对比文件1、3-6以及本领域的公知常识的结合相比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款规定的创造性。
4.从属权利要求18具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求18引用了权利要求17，在其引用的权利要求17具备创造性的基础上，从属权利要求18具备专利法第22条第3款规定的创造性。
5.关于驳回决定和前置审查意见的评述
合议组认为：虽然对比文件6示出了在两个电荷俘获层之间的氧化层，但是该氧化层并不是反隧穿层，而且对比文件6的两个电荷存储层之间的氧化层是“隧穿层”，其用作电子移动/隧穿并且被存储在下一电荷陷阱阶段的能量壁垒，然而本申请的反隧穿层是用于防止在两个电荷俘获层的边界处的电子集聚或滞留，因此本申请权利要求1、17的两个电荷俘获层之间的“反隧穿层”的操作与功能与对比文件6的两个电荷存储层之间的“隧穿层”的功能是相反的；在此基础上，本领域技术人员不可能想到将对比文件6的“用作隧穿层的氧化层”改变为“包括氧化物的薄的反隧穿层”并合并到对比文件1。本申请还指出了通过在两个电荷俘获层之间设置薄的反隧穿层，用于防止在两个电荷俘获层的边界处的电子集聚或滞留，从而可以实现更低漏电流的技术效果，因此，对本领域技术人员来说，权利要求1、17请求保护的技术方案与对比文件1、3-6以及本领域的公知常识的结合相比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款规定的创造性。具体评述参见上述评述1-4。
综上所述，合议组认为本申请已不存在驳回决定中所指出的不符合专利法第22条第3款的缺陷，至于说明书和权利要求书是否还存在其它缺陷，留待后续程序继续审查。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年02月22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在国际申请进入国家阶段日2014年09月26日提交的说明书第1-101段、说明书附图图1-20F、说明书摘要、摘要附图，2019年06月10日提交的权利要求1-18项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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