发明创造名称：半导体器件及其制作方法
外观设计名称：
决定号：186442
决定日：2019-08-13
委内编号：1F263922
优先权日：
申请（专利）号：201410219008.7
申请日：2014-05-22
复审请求人：中芯国际集成电路制造（上海）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：段小晋
合议组组长：张弘
参审员：戴丽娟
国际分类号：H01L29/78;H01L21/336;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
：在判断一项权利要求所要求保护的技术方案是否具备创造性时，首先应当确定与该权利要求的技术方案最接近的现有技术，然后将该权利要求的技术方案与最接近的现有技术进行技术特征对比分析，找出二者的区别技术特征。如果区别技术特征属于本领域的公知常识，在最接近的现有技术的基础上结合本领域的公知常识得到该权利要求所要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，则该权利要求所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410219008.7，名称为“半导体器件及其制作方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为中芯国际集成电路制造（上海）有限公司。本申请的申请日为2014年05月22日，公开日为2015年11年25日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年07月10日以本申请权利要求1-10不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定为由发出驳回决定，驳回了本申请，驳回决定中引用的对比文件如下：对比文件1：CN102386082A，公开日为2012年03月21日。其具体理由是：权利要求1的技术方案与对比文件1公开的技术方案相比，区别技术特征为：第二侧壁间隔物的刻蚀速率为所述第一侧壁间隔物的刻蚀速率的1/10～1/2。而在对比文件1披露的第二侧壁间隔物的蚀刻速率小于第一侧壁间隔物这一启示的基础上，本领域技术人员为了在后续工艺中对栅极起到更好的保护以提升半导体性能，可以根据实际的需要对两者之间具体的速率比值进行设置，进而经过有限的试验获得第二偏移间隙壁的刻蚀速率为所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率的1/10～1/2，这是本领域常用的技术手段，不需要付出创造性的劳动且不会带来任何预料不到的技术效果。因此，权利要求1相对于对比文件1和本领域常用的技术手段的结合不具备创造性；权利要求7的技术方案与对比文件1公开的技术方案相比，区别技术特征为：在侧壁间隔物外还形成侧壁层，去除伪栅之前将侧壁层进行去除；第二侧壁间隔物的刻蚀速率为所述第一侧壁间隔物的刻蚀速率的1/10～1/2。而在对比文件1披露的第二侧壁间隔物的蚀刻速率小于第一侧壁间隔物这一启示的基础上，本领域技术人员为了在后续工艺中对栅极起到更好的保护以提升半导体性能，可以根据实际的需要对两者之间具体的速率比值进行设置，进而经过有限试验获得第二偏移间隙壁的刻蚀速率为所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率的1/10～1/2，这是本领域常用的技术手段，不需要付出创造性的劳动且不会产生任何预料不到的技术效果，同时，在栅极侧壁两侧再形成一侧壁以对其进行保护以及在去除伪栅极之前对该侧壁进行去除也是本领域常用的技术手段。因此，权利要求7相对于对比文件1和本领域常用的技术手段的结合不具备创造性；从属权利要求2-6和8-10的附加技术特征或被对比文件1公开，或属于本领域技术人员的常规选择，因此权利要求2-6和8-10也不具备创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2014年05月22日提交的说明书第1-54段、说明书附图图1-11、说明书摘要和摘要附图，2018年01月08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如下：
“1. 一种半导体器件，包括衬底，沿远离所述衬底的方向依次设置于所述衬底的表面的栅介质层和栅极，以及设置于所述栅极和栅介质层的侧壁上的偏移间隙壁，其特征在于，所述偏移间隙壁包括：
第一偏移间隙壁，设置在所述栅极栅介质层的侧壁上；
第二偏移间隙壁，设置在所述第一偏移间隙壁远离所述栅极的一侧，所述第二偏移间隙壁的刻蚀速率小于所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率，所述第二偏移间隙壁的刻蚀速率为所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率的1/10～1/2。
2. 根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一偏移间隙壁为SiN；所述第二偏移间隙壁为SiCN。
3. 根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述SiCN中C的掺杂量为1E 16～1E 19atoms/cm3。
4. 根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第二偏移间隙壁和第一偏移间隙壁的厚度之比为0.2～2：1。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的半导体器件，其特征在于，所述栅介质层为High-K材料，优选为HfO2、HfON和HfSiON中任一种或多种。
6. 根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，在所述栅介质层和栅极之间设置有粘附层，所述粘附层优选为TiN层。
7. 一种半导体器件的制作方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底的表面沿远离所述衬底的方向依次形成栅介质层和伪栅；
在所述伪栅和栅介质层的侧壁上依次形成偏移间隙壁和侧壁层；
去除侧壁层，去除所述伪栅形成凹槽，以及在所述凹槽中形成栅极，
其特征在于，形成所述偏移间隙壁的步骤包括：
在所述伪栅和栅介质层的侧壁上形成第一偏移间隙壁；
在所述第一偏移间隙壁上形成刻蚀速率小于所述第一偏移间隙壁的第二偏移间隙壁，形成的所述第二偏移间隙壁步骤中，形成刻蚀速率为所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率1/10～1/2的第二偏移间隙壁。
8. 根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述第一偏移间隙壁的形成温度为550～600℃，所述第二偏移间隙壁的形成温度为600～800℃。
9. 根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述第一偏移间隙壁为SiN，所述第二偏移间隙壁为C的掺杂量为1E 16～1E 19atoms/cm3的SiCN。
10. 根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，形成的所述第二偏移间隙壁步骤中，形成厚度为所述第一偏移间隙壁厚度0.2～2倍的第二偏移间隙壁。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年10月25日向国家知识产权局提出了复审请求，并未对申请文件进行任何修改。复审请求人认为：权利要求1所限定的技术方案中，将第二偏移间隙壁的刻蚀速率设置为第一偏移间隙壁的刻蚀速率1/10~1/2，能够进一步减少高温环境造成的栅介质层的重结晶，进而进一步提升半导体器件的性能，因此取得了预料不到的技术效果，而对比文件1并没有给出“控制第二侧壁间隔物的湿蚀刻速率低于第一侧壁间隔物的湿蚀刻速率”能够减少高温环境造成的栅介质层的重结晶的启示，在对比文件1的基础上，并没有动机对对比文件1中的数值范围进行试验，进而也不会获得本申请所述的蚀刻速率的比例范围。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年11月02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公开了第二偏移间隙壁的蚀刻速率小于第一偏移间隙壁，本申请仅在对比文件1给出的上述刻蚀速率关系的基础上，进一步选择了第二偏移间隙壁的刻蚀速率应当为第一偏移间隙壁的1/10～1/2。而在本申请中并未指出具体选择上述比值关系时，带来了何种预料不到的技术效果。对于本申请具体限定了两种偏移间隙壁刻蚀速率比，其仅仅从一些已知的可能性中进行选择，并未取得预料不到的技术效果；（2）本申请说明书第[0018]段中指出具有如下技术效果：“...利用偏移间隙壁的刻蚀速率越高其形成温度越低的特性，使得设置在栅极和栅介质层的侧壁上的第一偏移间隙壁的形成温度小于第二偏移间隙壁的形成温度，从而减少了高温环境造成的栅介质层的重结晶，进而进一步提高了半导体器件的性能。”上述技术效果中，涉及“偏移间隙壁”的刻蚀速率与其形成温度之间的关系，本领域技术人员根据公知常识能够认定：侧墙的常见材料例如氮化硅膜具有形成温度越高、刻蚀速率越低的特性。可见相关材料在成膜温度与刻蚀速率之间具有对应关系已经是本领域的公知常识。因此，在对比文件1披露的“第二偏移间隙壁的刻蚀速率小于第一偏移间隙壁的刻蚀速率”的基础上，本领域技术人员容易想到可以通过控制两者的成膜温度来达到上述刻蚀速率的关系，进而可以得到第一偏移间隙壁的形成温度低于第二偏移间隙壁。而第一偏移间隙壁直接与栅极介质层接触，其形成温度必然直接与该栅极介质层的质量相关。故而，复审请求人通过上述效果上的限定也并不能使其具有创造性，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08日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-10不具备专利法第22条第3款有关创造性的规定。针对复审请求人的意见陈述，合议组认为：首先，本申请在说明书第[0047]段中指出，“与形成的第一偏移间隙壁41的刻蚀速率相比，形成的第二偏移间隙壁42的刻蚀速率越小，在后续的刻蚀工艺中第二偏移间隙壁42对栅极20的保护作用越大，所形成半导体器件的性能越好。”而对比文件1公开了相同的器件结构，也公开了第二偏移间隙壁的蚀刻速率小于第一偏移间隙壁，其必然也可以起到本申请中所述的对栅极的保护作用，继而为了得到更好的半导体器件的性能，本领域的技术人员可以通过有限的试验将两者的蚀刻速率比设置到适当的数值范围内；其次，在本领域中侧墙的常用材料例如氮化硅膜等，具有形成温度越高、刻蚀速率越低的特性，上述材料的成膜温度与蚀刻速率之间的对应关系是本领域的公知常识，因此，对比文件1公开了与本申请相同的侧壁形成材料和结构，以及第二侧壁间隔物的蚀刻速率小于第一侧壁间隔物的蚀刻速率，其也必然会得到申请人所述的避免高温下栅介质层的重结晶现象。复审请求人于2019年04月19日提交了意见陈述书，并提交了权利要求书的全文修改替换页，包括权利要求第1-8项。其中，在原独立权利要求1、7中分别补入了原从属权利要求4和10的附加技术特征，删除了原权利要求4和10，同时对相应权利要求的编号和引用关系作出了适应性修改。复审请求人认为：修改后的权利要求1与对比文件1相比存在以下区别技术特征：1）第二侧壁间隔物的刻蚀速率为所述第一侧壁间隔物的刻蚀速率的1/10～1/2；2）所述第二偏移间隙壁和第一偏移间隙壁的厚度之比为0.2～2：1。基于上述区别，相应权利要求能够解决的技术问题是如何进一步减少高温环境造成的栅介质层的重结晶，如何提高间隙壁之间的结合强度，进而进一步提升半导体器件的性能。而对比文件1并没有给出解决上述技术问题的技术启示，同时，上述区别技术特征也不是常用的技术手段，本领域的技术人员难以通过有限的试验得到。
新修改的权利要求1、6如下：
“1. 一种半导体器件，包括衬底，沿远离所述衬底的方向依次设置于所述衬底的表面的栅介质层和栅极，以及设置于所述栅极和栅介质层的侧壁上的偏移间隙壁，其特征在于，所述偏移间隙壁包括：
第一偏移间隙壁，设置在所述栅极栅介质层的侧壁上；
第二偏移间隙壁，设置在所述第一偏移间隙壁远离所述栅极的一侧，所述第二偏移间隙壁的刻蚀速率小于所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率，所述第二偏移间隙壁的刻蚀速率为所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率的1/10～1/2，所述第二偏移间隙壁和所述第一偏移间隙壁的厚度之比为0.2～2：1。
6. 一种半导体器件的制作方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底的表面沿远离所述衬底的方向依次形成栅介质层和伪栅；
在所述伪栅和栅介质层的侧壁上依次形成偏移间隙壁和侧壁层；
去除侧壁层，去除所述伪栅形成凹槽，以及在所述凹槽中形成栅极，
其特征在于，形成所述偏移间隙壁的步骤包括：
在所述伪栅和栅介质层的侧壁上形成第一偏移间隙壁；
在所述第一偏移间隙壁上形成刻蚀速率小于所述第一偏移间隙壁的第二偏移间隙壁，形成的所述第二偏移间隙壁步骤中，形成刻蚀速率为所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率1/10～1/2的第二偏移间隙壁，形成厚度为所述第一偏移间隙壁厚度0.2～2倍的第二偏移间隙壁。”
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。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人于2019年04月19日提交了权利要求书全文的修改替换页，包括权利要求第1-8项，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。
因此，本复审决定依据的文本为：复审请求人于申请日2014年05月22日提交的说明书第1-54段、说明书附图图1-11、说明书摘要和摘要附图，2019年04月19日提交的权利要求第1-8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。
在判断一项权利要求所要求保护的技术方案是否具备创造性时，首先应当确定与该权利要求的技术方案最接近的现有技术，然后将该权利要求的技术方案与最接近的现有技术进行技术特征对比分析，找出二者的区别技术特征。如果区别技术特征属于本领域的公知常识，在最接近的现有技术的基础上结合本领域的公知常识得到该权利要求所要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，则该权利要求所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，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以及复审通知书中所引用的对比文件相同，即：
对比文件1：CN102386082A，公开日为2012年03月21日。
2.1、权利要求1不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定
权利要求1请求保护一种半导体器件。对比文件1公开了一种半导体元件，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第[0015]-[0056]段、附图1-24）：从附图17及相关说明书内容可知，半导体元件包括：衬底1102，沿远离衬底方向依次设置于衬底表面的栅极介质层1108和栅极1404，设置在栅极和栅介质层侧壁上的偏移间隙壁，该偏移间隙壁包括：第一侧壁间隔物1602（相当于第一偏移间隙壁），其设置在栅极栅介质层的侧壁上，第二侧壁间隔物1702（相当于第二偏移间隙壁），其设置在第一侧壁间隔物远离栅极的一侧，第二侧壁间隔物的湿蚀刻速率小于第一侧壁间隔物的蚀刻速率。
权利要求1与对比文件1的区别在于：1）第二侧壁间隔物的刻蚀速率为所述第一侧壁间隔物的刻蚀速率的1/10～1/2；2）第二偏移间隙壁和第一偏移间隙壁的厚度之比为0.2～2：1。基于上述区别特征，权利要求1实际解决的技术问题是选择适当的第一和第二侧壁间隔物之间的蚀刻速率比以及厚度比以提升半导体性能。
针对区别技术特征1），在对比文件1披露的第二侧壁间隔物的蚀刻速率小于第一侧壁间隔物这一启示的基础上，本领域技术人员为了在后续工艺中对栅极起到更好的保护以提升半导体性能，可以根据实际的需要对两者之间具体的速率比值进行设置，进而经过有限的试验获得第二偏移间隙壁的刻蚀速率为所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率的1/10～1/2，这是本领域常用的技术手段，不需要付出创造性的劳动且不会带来任何预料不到的技术效果。
针对区别技术特征2），本领域技术人员可以根据实际的需要对间隙壁的厚度进行调整和设置，进而经过有限的试验使两者的厚度达到适当的数值范围即获得第二偏移间隙壁和第一偏移间隙壁的厚度之比为0.2～2：1，这是本领域常用的技术手段，不需要付出创造性的劳动且不会带来任何预料不到的技术效果。
由此可见，在对比文件1的基础上结合本领域常用的技术手段得到权利要求1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，权利要求1不具备突出的实质性特点和显著进步，不符合专利法第22条第3款的规定。
2.2、权利要求2、4不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定
权利要求2是权利要求1的从属权利要求，权利要求4引用权利要求1-3中任一项。对比文件1还公开了（参见说明书第[0042]-[0044]段，第[0051]段）：第一侧壁间隔物可以是氮化硅，第二侧壁间隔物可以是碳氮化硅，栅极介电层可以选自氧化铪、硅氧化铪、硅氮氧化铪等材料及其组合。而氮氧化铪也是本领域常用的栅极介电材料。
因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，从属权利要求2、4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、5不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定
从属权利要求3引用权利要求2，从属权利要求5引用权利要求4。对本领域技术人员而言，经过有限的试验得到SiCN中的C掺杂剂量范围也是本领域常用的技术手段；而在栅极介质层与栅极之间设置粘附层并选择TiN作为该粘附层这是本领域技术人员的常规选择。且上述数值范围的选择确定和膜层的设置均不会带来任何预料不到的技术效果。
因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，从属权利要求3、5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.4、权利要求6不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定
权利要求6请求保护一种半导体器件的制作方法。对比文件1公开了一种半导体元件及其制作方法，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第[0015]-[0056]段、附图1-24）：如附图11-14所示，提供衬底1102，并在衬底表面沿远离衬底方向依次形成栅极介质层1108和伪栅极1404；如附图16-17所示，在伪栅和栅介质层的侧壁上依次形成侧壁间隔物；如附图18-24所示，去除伪栅极形成凹槽，在凹槽中形成栅极2304；形成侧壁间隔物的步骤包括：在伪栅和栅介质层的侧壁上形成第一侧壁间隔物1602（相当于第一偏移间隙壁），在第一侧壁间隔物上形成刻蚀速率小于第一侧壁间隔物的第二侧壁间隔物1702（相当于第二偏移间隙壁）。
权利要求6与对比文件1的区别在于：1）在侧壁间隔物外还形成侧壁层，去除伪栅之前将侧壁层进行去除；第二侧壁间隔物的刻蚀速率为所述第一侧壁间隔物的刻蚀速率的1/10～1/2；2）第二偏移间隙壁和第一偏移间隙壁的厚度之比为0.2～2：1。基于上述区别特征，权利要求6实际解决的技术问题是保护栅极侧壁以及选择适当的第一和第二侧壁间隔物之间的蚀刻速率比和厚度比以提升半导体性能。
针对区别技术特征1），在对比文件1披露的第二侧壁间隔物的蚀刻速率小于第一侧壁间隔物这一启示的基础上，本领域技术人员为了在后续工艺中对栅极起到更好的保护以提升半导体性能，可以根据实际的需要对两者之间具体的速率比值进行设置，进而经过有限试验获得第二偏移间隙壁的刻蚀速率为所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率的1/10～1/2，这是本领域常用的技术手段，不需要付出创造性的劳动且不会产生任何预料不到的技术效果，同时，在栅极侧壁两侧再形成一侧壁以对其进行保护以及在去除伪栅极之前对该侧壁进行去除也是本领域常用的技术手段。
针对区别技术特征2），本领域技术人员可以根据实际的需要对间隙壁的厚度进行调整和设置，进而经过有限的试验使两者的厚度达到适当的数值范围即获得第二偏移间隙壁和第一偏移间隙壁的厚度之比为0.2～2：1，这是本领域常用的技术手段，不需要付出创造性的劳动且不会带来任何预料不到的技术效果。
由此可见，在对比文件1的基础上结合本领域常用的技术手段得到权利要求6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，权利要求6不具备突出的实质性特点和显著进步，不符合专利法第22条第3款的规定。
2.5、权利要求7不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定
权利要求7是权利要求6的从属权利要求。对比文件1公开了（参见说明书第 [0044]段）：第一侧壁间隔物的蚀刻速率高于第二侧壁间隔物。而对于本领域技术人员来说，蚀刻速度越高，形成温度越低是本领域的公知常识，在此基础上，本领域的技术人员经过有限的试验可以将两个侧壁间隔物的形成温度设置在适当的范围内，这是本领域的常用的技术手段。
因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，从属权利要求7不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.6、权利要求8不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定
从属权利要求8是权利要求6的从属权利要求。对本领域技术人员而言，经过有限的实验得到SiCN中的C掺杂剂量范围是本领域常用的技术手段。
因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，从属权利要求8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
对于复审请求人在答复复审通知书时陈述的意见，合议组认为：首先，对比文件1公开了第二侧壁间隔物的蚀刻速率是小于第一侧壁间隔物的，在此基础上，本领域技术人员为了在后续工艺中对栅极起到更好的保护以提升半导体性能，可以根据实际的需要对两者之间具体的速率比值进行设置，进而经过有限的试验获得第二偏移间隙壁的刻蚀速率为所述第一偏移间隙壁的刻蚀速率的1/10～1/2，这采用本领域常用的技术手段即可实现，不需要付出创造性的劳动且不会产生任何预料不到的技术效果；同样地，本领域技术人员可以根据实际的需要对间隙壁的厚度进行调整和设置，进而经过有限的试验使两者的厚度达到适当的数值范围即获得第二偏移间隙壁和第一偏移间隙壁的厚度之比为0.2～2：1，这采用本领域常用的技术手段即可实现，不需要付出创造性的劳动且不会带来任何预料不到的技术效果。
综上所述，合议组对复审请求人的意见不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年07月10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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