发明创造名称：半导体结构及其制作工艺
外观设计名称：
决定号：185219
决定日：2019-07-24
委内编号：1F271666
优先权日：
申请（专利）号：201210562735.4
申请日：2012-12-21
复审请求人：联华电子股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：商纪楠
合议组组长：周江
参审员：谢绍俊
国际分类号：H01L29/78，H01L29/51，H01L21/28，H01L21/336
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，但该区别技术特征的一部分能够通过有限的试验得到，另一部分属于本领域公知常识，在该最接近的现有技术的基础上通过有限的试验和结合本领域公知常识得到权利要求的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201210562735.4，名称为“半导体结构及其制作工艺”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为联华电子股份有限公司。本申请的申请日为2012年12月21日，公开日为2014年06月25日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年12月14日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-13相对于对比文件1（CN1762045A，公开日为2006年04月19日）和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。具体地，权利要求1与对比文件1的区别在于：该第一次退火制作工艺的退火温度为800℃~1040℃，该第二退火制作工艺的退火温度为600℃~700℃，在对比文件1的基础上，通过有限的试验，获得该权利要求的所要保护的技术方案是显而易见的；权利要求2-13的附加技术特征或被对比文件1公开，或为本领域公知常识，因此权利要求1-13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：申请人于申请日2012年12月21日提交的说明书第1-63段、说明书附图图1-14、说明书摘要及摘要附图，2018年09月27日提交的权利要求第1-13项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种半导体制作工艺，包含有：
形成一介电层于一基底上；以及
原位进行二退火制作工艺于该介电层，其中该二退火制作工艺具有不同的通入气体以及不同的退火温度，且该二退火制作工艺包含依序进行的第一退火制作工艺以及第二退火制作工艺，且该第一退火制作工艺的退火温度大于该第二退火制作工艺的退火温度，其中该第一退火制作工艺的退火温度为800℃～1040℃，该第二退火制作工艺的退火温度为600℃～700℃。
2. 如权利要求1所述的半导体制作工艺，其中该介电层包含氧化硅层、氮氧化硅层或二氧化铪层。
3. 如权利要求1所述的半导体制作工艺，其中该介电层包含栅极介电层、缓冲层或高介电常数介电层。
4. 如权利要求1所述的半导体制作工艺，其中该介电层由临场蒸气产生(In Situ Steam Generated，ISSG)制作工艺所形成。
5. 如权利要求1所述的半导体制作工艺，其中该二退火制作工艺包含不含氧的退火制作工艺以及含氧的退火制作工艺。
6. 如权利要求1所述的半导体制作工艺，其中该第一退火制作工艺所通入的气体包含氦气或氢气。
7. 如权利要求1所述的半导体制作工艺，其中该第一退火制作工艺所通入的气体包含氮气。
8. 如权利要求1所述的半导体制作工艺，其中该第二退火制作工艺所通入的气体包含氧气。
9. 如权利要求6所述的半导体制作工艺，其中该第一退火制作工艺以及该第二退火制作工艺于同一制作工艺腔体进行。
10. 如权利要求1所述的半导体制作工艺，其中在进行该二退火制作工艺之前，还包含：
进行一采用等离子体的处理制作工艺于该介电层。
11. 如权利要求10所述的半导体制作工艺，其中该采用等离子体的处理制作工艺包含一去耦合等离子体氮化(decoupled plasma nitridation，DPN)制作工艺。
12. 如权利要求1所述的半导体制作工艺，其中在进行该二退火制作工艺之后，还包含：
形成一栅极导电层于该介电层上。
13. 如权利要求12所述的半导体制作工艺，其中形成该栅极导电层以及形成该介电层于同一丛集式设备进行。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年01月21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（包括权利要求第1-13项）。复审请求人在权利要求1中增加技术特征“且在进行该第二退火制作工艺时，持续通入该第一退火制作工艺所通入的集体”，并认为：（1）在进行第二退火制作工艺时，持续通入第一退火制作工艺所通入的气体，进而可避免介电层因氧化过快而导致的缺陷；（2）由于本申请第一退火制作工艺的退火温度大于第二退火制作工艺的温度，可直接由第一次退火制作工艺的退火温度降低到第二退火制作工艺的温度即可，缩短工艺时间。
复审请求时新修改的权利要求1如下：
“1. 一种半导体制作工艺，包含有：
形成一介电层于一基底上；以及
原位进行二退火制作工艺于该介电层，其中该二退火制作工艺具有不同的通入气体以及不同的退火温度，且该二退火制作工艺包含依序进行的第一退火制作工艺以及第二退火制作工艺，且该第一退火制作工艺的退火温度大于该第二退火制作工艺的退火温度，其中该第一退火制作工艺的退火温度为800℃～1040℃，该第二退火制作工艺的退火温度为600℃～700℃，且在进行该第二退火制作工艺时，持续通入该第一退火制作工艺所通入的气体。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年01月24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，（1）对比文件1与本申请都期望获得致密性好的介电层。对于本领域的技术人员而言，在其它条件不变的情况下，在进行第二氧气退火工艺通入氧气时，持续通入第一退火制作工艺所通入的气体，如惰性气体氮气，则氧气浓度被稀释，介电层与氧原子的有效接触面积减小，氧化速率降低，从而工艺的可控性和可重复性提高(参见《半导体器件物理与工艺（第二版）》，施敏等，第366页)，有助于进一步改善介电层的性能，基于此，本领域技术人员有动机在不影响介电层氮浓度分布的前提下，设置“在进行第二退火制作工艺时，持续通入第一退火制作工艺所通入的气体”，从而获得可靠性高的介电层。（2）对比文件1已经公开了 “该第一退火制作工艺的退火温度大于该第二退火制作工艺的退火温度”，且此温度条件通常都是通过较高温度直接降低到较低温度实现，从而缩短工艺时间。本申请与对比文件1中两次退火的目的和达到的效果相同。虽然对比文件1没有公开第二次退火制作工艺的退火温度，然而，对于本领域的技术人员而言，可根据实际需要对退火温度进行具体选择，是本领域的惯用手段，属于公知常识。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03月12日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-13相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款的规定。合议组认为：（1）对比文件1已经公开了特征“进行第二退火制作工艺时，持续通入该第一退火制作工艺所通入的气体”，具体参见说明书第6页第4行至第6行：第一次PNA处理之后，退火气氛变换为含氧化剂（或含氧剂）的气氛，如O2/N2。（2）对比文件1公开了“该第一退火制作工艺的退火温度大于该第二退火制作工艺的退火温度”。且此温度条件通常都是通过较高温度直接降低到较低温度实现，从而缩短工艺时间。并且，对比文件1中两次退火的作用在于：通过在氧化气氛中退火之前，先在惰性或还原环境中使SiOxNy薄膜致密化，使断裂键得到修补，而且再在O2中退火仅在SiO2生长的SiOxNy/Si界面或修补界面发生，这对提高驱动电流很重要，且上述过程使氮浓度易于在顶部表面形成峰值（参见对比文件1的说明书第11页第1段），而本申请中两次退火过程作用则是用于修复损伤和提高致密化程度，以及降低泄露电流（参见说明书第[0039]段）。从以上内容可以确定，本申请与对比文件1中两次退火的目的和达到的效果相同。虽然对比文件1没有公开第二次退火制作工艺的相同退火温度，然而对于本领域技术人员而言，可根据实际需要对退火温度进行具体选择，是本领域的惯用技术手段，属于公知常识。
复审请求人于2019年04月19日提交了意见陈述书，同时提交了权利要求书修改替换页（包括权利要求第1-13项）。复审请求人在权利要求1中增加技术特征“依次形成底阻障层、功函数层和顶阻障层于该介电层上”，并认为：对比文件1并未涉及“底阻障层”和“顶阻障层”，进而也就未公开本申请中的“依次形成底阻障层、功函数层和顶阻障层于该介电层上”的具体内容；（2）对比文件1未公开“在进行该第二退火制作工艺时，持续通入该第一退火制作工艺所通入的气体”。
新修改的权利要求1如下：
“1. 一种半导体制作工艺，包含有：
形成一介电层于一基底上；
原位进行二退火制作工艺于该介电层，其中该二退火制作工艺具有不同的通入气体以及不同的退火温度，且该二退火制作工艺包含依序进行的第一退火制作工艺以及第二退火制作工艺，且该第一退火制作工艺的退火温度大于该第二退火制作工艺的退火温度，其中该第一退火制作工艺的退火温度为800℃～1040℃，该第二退火制作工艺的退火温度为600℃～700℃，且在进行该第二退火制作工艺时，持续通入该第一退火制作工艺所通入的气体；以及
依次形成底阻障层、功函数层和顶阻障层于该介电层上。”
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
复审请求人于2019年04月19日针对复审通知书提交了权利要求书全文替换页，包括权利要求第1-13项。经审查，上述修改文本符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审决定所针对的文本是：复审请求人于2019年04月19日提交的权利要求第1-13项，于申请日2012年12月21日提交的说明书第1-63段，说明书附图图1-14，说明书摘要以及摘要附图。
（二）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。
权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，但该区别技术特征的一部分能够通过有限的试验得到，另一部分属于本领域公知常识，在该最接近的现有技术的基础上通过有限的试验和结合本领域公知常识得到权利要求的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
在本复审决定中引用的对比文件与驳回决定和复审通知书中引用的对比文件相同，即：
对比文件1：CN1762045A，公开日为2006年04月19日。
1. 权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1请求保护一种半导体制作工艺，对比文件1公开了一种用于较低EOT等离子体氮化的栅电介质的两步后氮化退火，涉及半导体制作工艺，并具体公开了如下特征（参见说明书第4页第11行至第11页第12行，附图1-6）：
SiO2薄膜604在衬底602上进行热生长（相当于本申请的“形成一介电层于一基底上”）；
在同一腔室508中对上述薄膜进行两次退火，两次退火的温度和通入气体不同，且依序进行，其中，第一次退火在非氧化（惰性或还原气氛）中，在大约等于或大于700℃的温度下进行，使氮等离子体处理薄膜致密化，然后，在氧化气氛中，在大约等于或大于900℃的温度下进行第二次退火；
此外，对比文件1还公开了以下技术特征（参见说明书第6页第24行至第8页第13行，附图3-4）：如图3所示，在点304处，等离子体氮化处理后，氮氧化硅薄膜在还原或采用N2的气氛中进行第一次退火，在1050℃、100Torr下退火约两分钟，然后在采用O2的氧化气氛中进行第二次退火，在900℃、0.5Torr下第二次退火约15-60分钟，使得氧氮化硅薄膜进一步致密化，图4表明，在点402处，第一次用N2，在1050℃下进行退火，然后用O2在900℃下进行第二次退火，氧氮化硅的NMOS的驱动电流Idsat明显提高，即对比文件1公开了“该第一退火制作工艺的退火温度大于该第二退火制作工艺的退火温度”。
对比文件1还公开了（参见说明书第6页第4行至第6行）：第一次PNA处理之后，退火气氛变换为含氧化剂（或含氧剂）的气氛，如O2/N2（当为O2/N2时相当于进行第二退火制作工艺时，持续通入该第一退火制作工艺所通入的气体）。
权利要求1与对比文件1相比，区别技术特征在于：（1）该第一次退火制作工艺的退火温度为800℃-1040℃，该第二退火制作工艺的退火温度为600℃-700℃；（2）依次形成底阻障层、功函数层和顶阻障层于该介电层上。基于上述区别技术特征，本申请实际要解决的技术问题为设置退火温度以满足实际需要以及防止材料的扩散。
对于区别技术特征（1），该温度范围是本领域常用的退火温度范围，由于对比文件1中两次退火的目的与本申请相同，在此基础上，本领域技术人员根据实际工艺条件和器件性能要求，可通过有限的试验获得第一次退火和第二次退火温度的可调整范围，不需要付出创造性的劳动。
对于区别技术特征（2），在本领域中，为了防止材料成分的扩散，形成顶阻障层和底阻障层是本领域的惯用技术手段，属于公知常识。
由此可见，在对比文件1的基础上结合本领域公知常识并通过有限的试验，以获得该权利要求请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
2、权利要求2-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2-3分别引用权利要求1，对比文件1公开了（参见说明书第9页第5行至第10页第31行）：SiO2薄膜604用于栅电介质薄膜。对于其它未被公开的技术方案，本领域的技术人员根据具体需要，将介电层选择为氮氧化硅、二氧化铪，以及使介电层包含缓冲层或高介电常数层，则是本领域的惯用手段，属于公知常识。由此可见，在对比文件1的基础上通过有限的试验，或者，在对比文件1的基础上，结合本领域的公知常识，并通过有限的试验，以获得上述权利要求请求保护的技术方案是显而易见的。因此，上述权利要求请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，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求4引用权利要求1，对比文件1公开了（参见说明书第9页第9-20行）：SiO2薄膜604可通过对硅衬底采用湿法如原位蒸气产生技术（ISSG）完成。可见，权利要求4的附加技术特征已被对比文件1公开。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的条件下，该权利要求也不具备创造性。
4、权利要求5-8不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求5-8分别引用权利要求1，对比文件1公开了（参见说明书第4页第11行至第11页第12行，附图1-6）：第一次退火处理可在N2、He、H2中进行，不含氧；第二次退火处理采用O2/N2。可见，权利要求5-8的附加技术特征已被对比文件1公开。
因此，在其引用的权利要求不具备创造性的条件下，上述权利要求也不具备创造性。
5、权利要求9-13不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求9引用权利要求6，权利要求10、12分别引用权利要求1，权利要求11引用权利要求10，权利要求13引用权利要求12，对比文件1公开了（参见说明书第4页第11行至第11页第12行，附图1-6）：
在RTP腔室如群集工具500的RTP腔室508中依序经历两次退火工艺；
在退火工艺前，可对SiO2薄膜604进行一去耦等离子体氮化处理；
上述处理后，在SiO2薄膜604上覆盖多晶硅薄膜506，多晶硅薄膜506可在沉积腔室中形成，如群集工具500的沉积腔室512，而SiO2薄膜604的生长则在群集工具500的沉积腔室510中。
可见，权利要求9-13的附加技术特征已被对比文件1公开。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的条件下，上述权利要求也不具备创造性。
（三）对复审请求人相关意见的评述
针对复审请求人的意见陈述，合议组认为：（1）在本领域中，为了防止材料成分的扩散，形成顶阻障层和底阻障层是本领域的惯用技术手段，属于公知常识；（2）对比文件1已经公开：等离子体氮化处理后，氮氧化硅薄膜在还原或采用N2的气氛中进行第一次退火；第一次PNA处理之后，退火气氛变换为含氧化剂（或含氧剂）的气氛，如O2/N2。可见，当退火气氛为O2/N2时相当于进行第二退火制作工艺时，持续通入与该第一退火制作工艺所通入的气体相同的气体N2。因此，对比文件1公开了技术特征“在进行该第二退火制作工艺时，持续通入该第一退火制作工艺所通入的气体”。
因此，合议组对复审请求人的意见陈述不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年12月14日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可自收到本复审决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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