发明创造名称：一种半导体器件的制作方法
外观设计名称：
决定号：186229
决定日：2019-08-01
委内编号：1F258567
优先权日：
申请（专利）号：201410073319.7
申请日：2014-02-28
复审请求人：中芯国际集成电路制造（上海）有限公司 中芯国际集成电路制造（北京）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：李静
合议组组长：韩冰
参审员：李元
国际分类号：H01L21/28
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近的现有技术的对比文件相比存在多个区别技术特征，该多个区别技术特征或者是本领域技术人员在该对比文件所公开的内容的基础上容易得到的，或者是本领域的常规选择，并且相应的技术效果能够合理预期，则该权利要求请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410073319.7，发明名称为“一种半导体器件的制作方法”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、中芯国际集成电路制造（北京）有限公司，申请日为2014年02月28日，公开日为2015年09月02日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年05月16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：申请日2014年02月28日提交的说明书第1-5页、说明书附图第1-2页、说明书摘要和摘要附图，以及于2017年07月28日提交的权利要求第1-10项。
驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种半导体器件的制作方法，包括：
提供半导体衬底；
在所述半导体衬底上形成多晶硅层；
在所述多晶硅层的表面覆盖形成图案化的第一光阻层，对所述多晶硅层进行N型掺杂离子的共同注入工艺；
去除所述第一光阻层；
进行退火处理；
图案化所述多晶硅层，以形成多晶硅栅极。
2. 如权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，所述N型掺杂离子为砷或者磷。
3. 如权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，所述N型掺杂离子共同注入工艺中掺杂剂量为5E14～1.5E15个/平方厘米，掺杂能量为6～18KeV。
4. 如权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，所述退火处理的工艺参数为：退火温度为600～1000℃，时间为10～30分钟。
5. 如权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，与所述N型掺杂离子共同注入的离子为氮、碳、锗或者氟离子。
6. 如权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，在所述半导体衬底和所述多晶硅层之间还形成有栅氧化物层。
7. 如权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，所述多晶硅层之上形成有屏蔽层。
8. 如权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，在形成所述第一光阻层之前，还包括在所述多晶硅层的表面形成具有露出预形成P型离子注入区的开口图案的第二光阻层，以及对所述多晶硅层进行P型掺杂离子注入的步骤。
9. 如权利要求8所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，所述P型掺杂离子为硼离子。
10. 如权利要求1所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，所述退火处理方法为管炉退火或峰值退火或快速热退火。”
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：CN101271896A，公开日为：2008年09月24日；
对比文件3：CN103035513A，公开日为：2013年04月10日。
驳回决定中指出：（1）独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：对多晶硅层进行N型掺杂离子的注入工艺为共同注入工艺，且先进行退火处理再进行多晶硅层的图案化。其中该区别技术特征的部分被对比文件3公开并且所起的作用相同，其他区别技术特征属于本领域的公知常识，因此，权利要求1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、3公开，或属于本领域的公知常识，因而也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年08月16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，将从属权利要求5作为修改后的独立权利要求1，删除了权利要求1，并对权利要求的编号和引用关系作适应性修改。提出复审请求时新修改的权利要求1的内容如下：
“1. 一种半导体器件的制作方法，包括：
提供半导体衬底；
在所述半导体衬底上形成多晶硅层；
在所述多晶硅层的表面覆盖形成图案化的第一光阻层，对所述多晶硅层进行N型掺杂离子的共同注入工艺，其中，与所述N型掺杂离子共同注入的离子为氮、碳、锗或者氟离子；
去除所述第一光阻层；
进行退火处理；
图案化所述多晶硅层，以形成多晶硅栅极。”
复审请求人认为：（1）对比文件1中是在图案化形成栅极电极之后，进行源极/漏极区的注入工艺时，栅极电极可接受更多的掺杂物，例如氮、碳、锗、氟，此时栅极已经图案化形成，上述掺杂物不会起到减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的作用；对比文件1中采用在预掺杂之后在P型栅极和N型栅极两者之间形成部分凹陷，以降低预掺杂的掺杂物之间的互相扩散，完全不涉及本申请所要解决的如何减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的技术问题，因此在面对对比文件1时没有动机对其进行改进以得到本申请的技术方案。（2）权利要求1不涉及屏蔽层，也不涉及无定形碳，不存在驳回决定中认为的本申请是因为先在多晶硅层上得到了线宽粗糙度小的图案化的无定形碳膜，再以该无定型碳膜为掩膜来刻蚀多晶硅，从而得到线宽粗糙度小的多晶硅栅极这样的技术方案和启示。因此权利要求1-9具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年10月09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）本申请中对多晶硅层进行N型掺杂离子的共同注入并不能起到改善多晶硅栅极的线宽粗糙度的技术效果，其在本申请中的作用仅仅是节约掺杂工艺的工序；根据本申请说明书第[0032]段的记载可知，当采用无定型的碳作为屏蔽层的材料时，才能够改善多晶硅栅极的线宽粗糙度。（2）修改后的权利要求1-9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款规定的创造性。因此，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2019年03月15日向复审请求人发出复审通知书，指出：本申请权利要求1-9相对于对比文件1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，合议组认为：虽然复审请求人认为本申请中向多晶硅层进行N型掺杂离子的共同注入工艺，带来的技术效果是减小多晶硅栅极的线宽粗糙度，但是经核实，在本申请原始申请文件中并未记载上述技术效果；同时，根据本申请说明书第[0032]-[0037]段的记载，本申请的技术方案中通过采用无定型碳作为屏蔽层的材料，带来减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的技术效果。另外，对于本领域技术人员来说，共同注入工艺是半导体领域常用的离子注入工艺，用来调节注入形成的浅结的深度、轮廓以及改善器件可靠性（可参考《半导体锗材料与器件》，作者：克莱 等，2010年，第371页；《大学物理 下》，主编：尹国盛，2010年，第432页），根据现有技术记载的共同注入工艺，没有证据表明，向多晶硅层进行N型掺杂离子的共同注入工艺，能够带来减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的技术效果，因此，共同注入工艺在本申请中的作用仅仅是如何节约掺杂工艺的工序。在对比文件1已经公开多晶硅形成的栅极电极中不仅可以掺入n型掺杂物，还可以接收更多的掺杂物，如氮、碳、锗、氟、氧、氖、氦、氙的基础上，为了节约掺杂工艺的工序，设置对栅极电极进行n型掺杂物的注入工艺为共同注入工艺，以将氮、碳、锗或氟离子同n型掺杂离子共同注入到多晶硅形成的栅极电极中，是本领域技术人员基于实际需要而容易做出的常规选择，其带来的技术效果也是可以预料的。
复审请求人于2019年04月28日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人认为：（1）权利要求l 与对比文件1 相比，其区别技术特征在本申请所要解决的技术问题为：如何减小多晶硅栅极的线宽粗糙度，进而提高器件的性能。在对比文件1中，其是在图案化形成栅极电极之后，进行注入工艺，由于此时栅极已经图案化形成，那么上述注入显然不会起到减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的作用。同时，对比文件1完全不涉及本申请所要解决的如何减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的技术问题，本领域技术人员在面对对比文件1时没有动机对其进行改进以得到本申请的技术方案。（2）在本申请说明书第[0018]段和第[0037]段均明确记载了本申请的制造工艺，能够有效减小多晶硅栅极的线宽粗糙度，更进一步，在本申请的背景技术中记载了利用屏蔽层刻蚀多晶硅层和栅氧化物层形成线宽粗糙度为3.3nm的多晶硅栅极，明显比较粗糙，可见仅通过设置屏蔽层是无法改善线宽粗糙度的，而本申请方法所形成的多晶硅栅极，线宽粗糙度为3.0nm，线宽粗糙度变小。并且，正如复审通知书中所描述的，根据现有技术记载的共同注入工艺，没有明确记载向多晶硅层进行N型掺杂离子的共同注入工艺，能够带来减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的技术效果，可见，本申请在多晶硅栅极形成之前进行共同注入工艺，以减小线宽粗糙度并不是本领域的公知常识。因此，权利要求1具备创造性。
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
复审请求人在提出复审请求时提交了权利要求书的全文修改替换页，经核实，所作的修改符合专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条的规定。本复审请求审查决定针对的文本为：复审请求人于申请日2014年02月28日提交的说明书第1-5页、说明书附图第1-2页、说明书摘要及摘要附图，以及于2018年08月16日提交的权利要求第1-9项。
2、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。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近的现有技术的对比文件相比存在多个区别技术特征，该多个区别技术特征或者是本领域技术人员在该对比文件所公开的内容的基础上容易得到的，或者是本领域的常规选择，并且相应的技术效果能够合理预期，则该权利要求请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，不具备创造性。
本复审请求审查决定评价权利要求创造性时引用与复审通知书相同的对比文件，即驳回决定中的对比文件1：
对比文件1：CN101271896A，公开日为2008年09月24日。
（2-1）、权利要求1请求保护一种半导体器件的制作方法，对比文件1公开了一种半导体结构，并具体公开了以下内容（参见说明书第1页第2段-第7页第3段，附图3-6A）：该半导体结构的制作方法，包括提供块状硅制备的基底40（相当于半导体衬底），在基底40上形成由多晶硅构成的栅极电极层48（相当于多晶硅层），在栅极电极层48的表面覆盖形成图案化的光阻250（相当于第一光阻层），将n型掺杂物例如磷、砷、锑以及其他相似的物质注入到栅极电极层48中（参见说明书第6页第2段，相当于对多晶硅层进行N型掺杂离子的注入工艺），形成n型掺杂区152，去除光阻250；图案化栅极电极层48，以形成NMOS元件和PMOS元件的栅极电极154、254；进行退火处理；后续形成源极/漏极区的注入工艺中，暴露出NMOS元件的栅极电极154和PMOS元件的栅极电极254，栅极电极154、254中可以接收更多的掺杂物，如氮、碳、锗、氟、氧、氖、氦、氙。
该权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：（1）对多晶硅层进行N型掺杂离子的共同注入工艺，与N型掺杂离子共同注入的离子为氮、碳、锗或者氟离子；（2）先进行退火处理再进行多晶硅层的图案化。
基于该区别技术特征（1），权利要求1实际解决的技术问题是：如何节约掺杂工艺的工序。对本领域技术人员而言，在对比文件1已经公开多晶硅形成的栅极电极中不仅可以掺入n型掺杂物，还可以接收更多的掺杂物，如氮、碳、锗、氟、氧、氖、氦、氙的基础上，为了节约掺杂工艺的工序，设置对栅极电极进行n型掺杂物的注入工艺为共同注入工艺，以将氮、碳、锗或氟离子同n型掺杂离子共同注入到多晶硅形成的栅极电极中，是本领域技术人员基于实际需要而容易做出的常规选择，其带来的技术效果是可以预料的。
基于该区别技术特征（2），权利要求1实际解决的技术问题是：如何选择退火处理的时机。无论是在多晶硅层图案化之前还是图案化之后进行退火处理，都能起到活化多晶硅层中掺杂离子以最终改变栅极电极多晶硅层电导率的技术效果，设置先进行退火处理再进行多晶硅层的图案化，这是本领域技术人员基于实际需要而作出的常规工艺顺序的选择，其带来的技术效果也是可以预料的。
由此可见，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识得出该权利要求请求保护的技术方案，对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，该权利要求请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（2-2）、对于从属权利要求2、5，对比文件1（参见说明书第5页倒数第1段-第6页第2段、附图3）公开了n型掺杂物为磷、砷、锑；在基底40和栅极电极层48之间形成有栅极介电层46，即对比文件1公开了该权利要求2、5的附加技术特征，因此，在其引用的权利要求1不具备创造性时，权利要求2、5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（2-3）、对于从属权利要求3-4、9，其附加技术特征是本领域技术人员在对比文件1的基础上，为了调节最终浅结的深度、轮廓以及改善器件可靠性和延长使用寿命而选择对多晶硅层进行共同注入工艺和退火工艺参数、退火方法时，根据其掌握的本领域公知常识通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验可以得到的，其带来的技术效果也是可以预料的，因此，在其引用的权利要求1不具备创造性时，权利要求3-4、9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（2-4）、对于从属权利要求6，多晶硅层之上形成有屏蔽层，这是本领域技术人员基于多晶硅栅极制备的实际需要，根据其掌握的本领域公知常识做出的常规选择，属于本领域公知常识，因此，在其引用的权利要求1不具备创造性时，权利要求6不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（2-5）、对于从属权利要求7-8，对比文件1（参见说明书第6页第2-3段、附图4）公开了在形成光阻250之后，还包括在栅极电极层48的表面形成具有露出PMOS区200的开口图案的光阻，将p型掺杂物如硼、铟注入到栅极电极层48中，形成p型掺杂区252。而无论是先进行p型掺杂离子注入还是先进行n型掺杂离子注入，都是本领域技术人员基于实际工艺需要而容易做出的常规选择，其带来的技术效果也是可以预料的。因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求7-8不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于复审请求人的意见
对于复审请求人在答复复审通知书中提出的意见，合议组认为：
（1）虽然复审请求人认为本申请中向多晶硅层进行N型掺杂离子的共同注入工艺，带来的技术效果是减小多晶硅栅极的线宽粗糙度，但是经核实，在本申请原始申请文件中，并未记载对多晶硅层进行N型掺杂离子的共同注入能起到减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的技术效果；同时，根据本申请说明书第[0032]-[0037]段的记载可知，本申请的技术方案采用无定型碳作为屏蔽层的材料时，可以减少侧壁的粗糙程度（参见本申请说明书第[0032]段），本申请中以该侧壁的粗糙程度减少的无定型碳作为掩膜来刻蚀多晶硅层，从而得到了线宽粗糙度小的多晶硅栅极（参见说明书第[0036]-[0037]段），由此可见，本申请的技术方案中是通过采用无定型碳作为屏蔽层的材料，带来减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的技术效果。
另外，对于本领域技术人员来说，共同注入工艺是半导体领域常用的离子注入工艺，用来调节注入形成的浅结的深度、轮廓以及改善器件可靠性，可控制掺杂浓度和强化扩散的可能性，可通过加入碳、氟或非标准掺杂剂进行共同注入来减少空位，使得磷、砷这样具有高扩散率和低激活率的n型掺杂元素制备低阻的超浅结（可参考《半导体锗材料与器件》，作者：克莱 等，2010年，第371页；《大学物理 下》，主编：尹国盛，2010年，第432页），根据现有技术记载的共同注入工艺，没有证据表明，向多晶硅层进行N型掺杂离子的共同注入工艺，能够带来减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的技术效果，因此，共同注入工艺在本申请中的作用仅仅是如何节约掺杂工艺的工序。在对比文件1已经公开多晶硅形成的栅极电极中不仅可以掺入n型掺杂物，还可以接收更多的掺杂物，如氮、碳、锗、氟、氧、氖、氦、氙的基础上，为了节约掺杂工艺的工序，设置对栅极电极进行n型掺杂物的注入工艺为共同注入工艺，以将氮、碳、锗或氟离子同n型掺杂离子共同注入到多晶硅形成的栅极电极中，是本领域技术人员基于实际需要而容易做出的常规选择，其带来的技术效果也是可以预料的。
（2）本申请说明书第[0018]和[0037]段记载的是本申请整个制造工艺带来的技术效果，是能够有效减小多晶硅栅极的线宽粗糙度，并没有记载共同注入工艺带来的技术效果是减小多晶硅栅极的线宽粗糙度；本申请背景技术中记载的是利用屏蔽层刻蚀形成线宽粗糙度为3.3nm的多晶硅栅极，但是未记载屏蔽层材料，本申请技术方案中记载了屏蔽层的材料采用无定型碳时，可以减少侧壁的粗糙程度（参见本申请说明书第[0032]段），以该侧壁的粗糙程度减少的无定型碳作为掩膜来刻蚀多晶硅层，从而得到了线宽粗糙度小的多晶硅栅极（参见说明书第[0036]-[0037]段），由此可见，本申请的技术方案中通过采用无定型碳作为屏蔽层的材料，带来减小多晶硅栅极的线宽粗糙度的技术效果，该技术效果并不是复审请求人陈述的由共同注入工艺带来的。因此，复审请求人的意见陈述不具有说服力，合议组不予支持。
基于上述事实和理由，合议组依法作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年05月16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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