发明创造名称：包含铜柱结构的集成电路及其制造方法
外观设计名称：
决定号：189349
决定日：2019-08-27
委内编号：1F273775
优先权日：2013-12-26
申请（专利）号：201410817948.6
申请日：2014-12-24
复审请求人：新加坡商格罗方德半导体私人有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：罗崇举
合议组组长：杨子芳
参审员：智月
国际分类号：H01L23/485,H01L21/60
外观设计分类号：
法律依据：专利法第33条
决定要点
：复审请求人对申请文件进行了修改，如果修改后的内容既没有文字记载于原始申请文件中，也不能由原始申请记载的信息直接地、毫无疑义地确定，则其修改超出了原始申请文件记载的范围。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410817948.6，名称为“包含铜柱结构的集成电路及其制造方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为新加坡商格罗方德半导体私人有限公司，申请日为2014年12月24日，优先权日为2013年12月26日，公开日为2015年07月01日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年10月31日发出驳回决定，以本申请权利要求1-10不符合专利法第22条第3款的规定为由驳回了本申请，其具体理由是：（1）独立权利要求1请求保护一种集成电路，其与对比文件2（CN1627480A，公开日为2005年06月15日）的区别在于：在最后金属层的上表面之中形成有侧壁，该钝化层的该第一及第二侧壁以及该最后金属层的该上表面定义出在该钝化层的该上表面和该下表面以及该最后金属层的该上表面之中共同的连续且不间断的侧壁。该区别特征被对比文件3（US2002/0111009A1，公开日为2002年08月15日）公开；因此权利要求1相对于对比文件2和对比文件3的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。（2）从属权利要求2-10的附加技术特征或被对比文件1（CN102347298A，公开日为2012年02月08日）、对比文件2公开，或属于本领域常用技术手段，因此均不具备创造性。
驳回决定所依据的文本为：申请人于2018年02月06日提交的权利要求第1-10项；于2017年07月14日提交的说明书第0001-0046段；于申请日2014年12月24日提交的说明书附图图1-7B、说明书摘要以及摘要附图。
驳回决定针对的权利要求书如下：
“1. 一种集成电路，其包括：
最后金属层以及设置于该最后金属层上方的钝化层，该最后金属层以及该钝化层二者设置于半导体衬底上的集成电路主动组件上方，且该最后金属层以及该钝化层彼此直接物理接触；
铜柱结构，其部分设置于该钝化层的第一部分内且位于该最后金属层正上方并与该最后金属层直接物理接触，其中，该钝化层的该第一部分由该钝化层所构成的第一和第二侧壁以及该最后金属层的上表面所定义，其中，该钝化层具有上表面以及下表面，该钝化层的下表面与该最后金属层直接物理接触，其中，该铜柱结构与该钝化层之间沿着该铜柱结构从其和该钝化层的下表面的下接触点到其和该钝化层上表面的上接触点连续且不间断的存在直接物理接触，使得该钝化层的该第一及第二侧壁以及该最后金属层的该上表面定义出在该钝化层的该上表面和该下表面以及该最后金属层的该上表面之中共同的连续且不间断的侧壁，该连续且不间断的侧壁与该铜柱结构沿着其长度连续且不间断的接触，其中，该铜柱结构包含沿着该第一及第二侧壁以及该最后金属层的该上表面上方所形成的衬里以及该衬里内的铜材料，使得该衬里与该最后金属层直接物理接触，以及其中，由该钝化层的该上表面所定义的平面穿过该铜材料使得该铜材料在该衬里内的下部分延伸到该平面下方，
其中，包含该衬里以及该衬里内的该铜材料二者的该铜柱结构进一步延伸至该钝化层的该上表面之上的一高度。
2. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该钝化层包括复合材料钝化层。
3. 根据权利要求2所述的集成电路，其中，该钝化层包括以碳化硅为基础的材料层、第一氮化硅材料层、氧化硅材料层以及第二氮化硅材料层。
4. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该衬里包含TiN材料。
5. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该铜柱结构形成于10微米或以下的间距。
6. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该最后金属层包含铜材料。
7. 根据权利要求1所述的集成电路，进一步包括与该最后金属层连接的铜柱支撑结构。
8. 根据权利要求7所述的集成电路，其中，该铜柱支撑结构包括铜线通孔支撑结构，包括连接至该最后金属层的多个通孔支撑部以及下方基底金属层。
9. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该铜柱结构具有1微米至10微米的高度。
10. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该铜柱结构具有3微米至8微米的高度。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年02月15日向国家知识产权局提出复审请求，同时修改了权利要求书（包括权利要求第1-10项），其中在独立权利要求1中补入技术特征“整个该衬里由导电材料所组成，该导电材料为铜扩散阻障层”和“该钝化层的该上表面不与该衬里物理接触”，将从属权利要求4的附加技术特征由“该衬里包含TiN材料”修改为“整个该衬里由TiN材料组成”。复审请求人陈述意见认为：（1）本申请中钝化层上表面不与衬里物理接触；（2）对比文件2没有公开整个UBM膜20由导电材料组成，也未公开导电材料为铜扩散阻障层，更未公开整个衬里由TiN组成；（3）对比文件1和3均未公开UBM膜的材料种类，更未公开UBM膜作为铜扩散阻障层。
复审请求人于2019年02月15日提交的权利要求1和4为：
“1. 一种集成电路，其包括：
最后金属层以及设置于该最后金属层上方的钝化层，该最后金属层以及该钝化层二者设置于半导体衬底上的集成电路主动组件上方，且该最后金属层以及该钝化层彼此直接物理接触；
铜柱结构，其部分设置于该钝化层的第一部分内且位于该最后金属层正上方并与该最后金属层直接物理接触，其中，该钝化层的该第一部分由该钝化层所构成的第一和第二侧壁以及该最后金属层的上表面所定义，其中，该钝化层具有上表面以及下表面，该钝化层的下表面与该最后金属层直接物理接触，其中，该铜柱结构与该钝化层之间沿着该铜柱结构从其和该钝化层的下表面的下接触点到其和该钝化层上表面的上接触点连续且不间断的存在直接物理接触，使得该钝化层的该第一及第二侧壁以及该最后金属层的该上表面定义出在该钝化层的该上表面和该下表面以及该最后金属层的该上表面之中共同的连续且不间断的侧壁，该连续且不间断的侧壁与该铜柱结构沿着其长度连续且不间断的接触，其中，该铜柱结构包含沿着该第一及第二侧壁以及该最后金属层的该上表面上方所形成的衬里以及该衬里内的铜材料，使得该衬里与该最后金属层直接物理接触，其中，整个该衬里由导电材料所组成，该导电材料为铜扩散阻障层，其中，由该钝化层的该上表面所定义的平面穿过该铜材料使得该铜材料在该衬里内的下部分延伸到该平面下方，以及其中，该钝化层的该上表面不与该衬里物理接触，
其中，包含该衬里以及该衬里内的该铜材料二者的该铜柱结构进一步延伸至该钝化层的该上表面之上的一高度。”
“4. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，整个该衬里由TiN材料组成。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年02月20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：对比文件2公开了：在突起电极21中使用Cu突起电极；而且，在UBM膜20中使用这样的复合膜：从外部连接电极18的表面侧，向着其上方，依次层叠氮化钽膜(TaN)、钽(Ta)膜、Cu膜；最上层的Cu膜至少具有导电性，而且，具有与外部连接电极 18之间的高的粘接性的功能；中间层的Ta膜同样至少具有导电性，而且，具有作为外部连接电极18与突起电极21之间的防扩散阻挡层膜的功能；最下层的TaN膜至少具有导电性，具有作为防氧化膜的功能（参见说明书第11页第4段、图1）。可见对比文件2公开了衬里由导电材料所组成，该导电材料包括铜扩散阻障层。同时，对比文件2也公开了本申请说明书中记载的铜扩散阻挡层材料氮化钽或Ta金属。虽然对比文件2中的UBM膜20还包括最上层的Cu膜，但Cu膜是为了提高的粘接性，可作为突起电极21的一部分与铜柱结构对应。另外，对比文件1公开了：若导电层105由铜组成，将需要铜扩散阻挡层围绕导电层105以避免铜扩散至半导体基板101的元件区；铜扩散阻挡层的材料可为钛、氮化钛、氮化钛、钽、氮化钽、或上述的组合（参见说明书第0024段）。可见对比文件1公开了铜扩散阻挡层的材料可为钛、氮化钛、氮化钛、钽、氮化钽、或上述的组合。因此本领域技术人员有动机在对比文件2的基础上结合对比文件1从而设置UBM膜20的材料为氮化钛。因此坚持原驳回决定。
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04月23日发出复审通知书，指出权利要求1和4的修改超出了原始申请文件记载的范围，不符合专利法第33条的规定。另外，在复审通知书中，合议组以一个假设修改方案所针对的权利要求书为基础，引用驳回决定中对比文件2对其创造性进行了评判，认为：（1）独立权利要求1相对于对比文件2和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第2款规定的创造性。（2）从属权利要求2-10的附加技术特征或被对比文件2公开，或属于本领域公知常识，因此均不具备创造性。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年06月04日提交了复审程序意见陈述书，同时修改了权利要求书，将独立权利要求1中“整个该衬里由导电材料所组成，该导电材料为铜扩散阻障层”修改为“该衬里通过均匀沉积相对于铜扩散具有阻障特性的材料的层所形成”，将从属权利要求4的附加技术特征中“整个该衬里由TiN材料组成”修改为“具有该阻障特性的该材料为TiN材料”。复审请求人陈述意见认为：（1）首先，根据说明书第0039、0040、0043段和图3、4、6的记载可以直接地、毫无疑义地确定权利要求1中与直接物理接触相关的若干技术特征。（2）根据说明书第0041段和图5，可以直接地、毫无疑义地确定钝化层的上表面不与衬里物理接触相关的技术特征。（3）对比文件2没有公开“该钝化层的该上表面不与该衬里物理接触”及“该衬里通过均匀沉积相对于铜扩散具有阻障特性的材料的层所形成”，不能达到减少缺陷并提高制程稳定性的技术效果，因此权利要求1具备创造性。
复审请求人于2019年06月04日提交的权利要求书为：
“1. 一种集成电路，其包括：
最后金属层以及设置于该最后金属层上方的钝化层，该最后金属层以及该钝化层二者设置于半导体衬底上的集成电路主动组件上方，且该最后金属层以及该钝化层彼此直接物理接触；
铜柱结构，其部分设置于该钝化层的第一部分内且位于该最后金属层正上方并与该最后金属层直接物理接触，其中，该钝化层的该第一部分由该钝化层所构成的第一和第二侧壁以及该最后金属层的上表面所定义，其中，该钝化层具有上表面以及下表面，该钝化层的下表面与该最后金属层直接物理接触，其中，该铜柱结构与该钝化层之间沿着该铜柱结构从其和该钝化层的下表面的下接触点到其和该钝化层上表面的上接触点连续且不间断的存在直接物理接触，使得该钝化层的该第一及第二侧壁以及该最后金属层的该上表面定义出在该钝化层的该上表面和该下表面以及该最后金属层的该上表面之中共同的连续且不间断的侧壁，该连续且不间断的侧壁与该铜柱结构沿着其长度连续且不间断的接触，其中，该铜柱结构包含沿着该第一及第二侧壁以及该最后金属层的该上表面上方所形成的衬里以及该衬里内的铜材料，使得该衬里与该最后金属层直接物理接触，其中，该衬里通过均匀沉积相对于铜扩散具有阻障特性的材料的层所形成，其中，由该钝化层的该上表面所定义的平面穿过该铜材料使得该铜材料在该衬里内的下部分延伸到该平面下方，以及其中，该钝化层的该上表面不与该衬里物理接触，
其中，包含该衬里以及该衬里内的该铜材料二者的该铜柱结构进一步延伸至该钝化层的该上表面之上的一高度。
2. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该钝化层包括复合材料钝化层。
3. 根据权利要求2所述的集成电路，其中，该钝化层包括以碳化硅为基础的材料层、第一氮化硅材料层、氧化硅材料层以及第二氮化 硅材料层。
4. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，具有该阻障特性的该材料为TiN材料。
5. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该铜柱结构形成于10微米或以下的间距。
6. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该最后金属层包含铜材料。
7. 根据权利要求1所述的集成电路，进一步包括与该最后金属层连接的铜柱支撑结构。
8. 根据权利要求7所述的集成电路，其中，该铜柱支撑结构包括铜线通孔支撑结构，包括连接至该最后金属层的多个通孔支撑部以及下方基底金属层。
9. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该铜柱结构具有1微米至10微米的高度。
10. 根据权利要求1所述的集成电路，其中，该铜柱结构具有3微米至8微米的高度。”
在上述程序的基础上，经过充分合议，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
（一）审查文本的认定
复审请求人于2019年06月04日答复复审通知书时提交了权利要求书修改替换页（共包括权利要求第1-10项），经审查，其修改符合专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审决定针对的审查文本为：复审请求人于2019年06月04日提交的权利要求第1-10项；于2017年07月14日提交的说明书第0001-0046段；于申请日2014年12月24日提交的说明书附图图1-7B、说明书摘要以及摘要附图。
（二）关于专利法第33条
专利法第33条规定：申请人可以对其专利申请文件进行修改，但是对发明和实用新型专利申请文件的修改不得超出原说明书和权利要求书记载的范围。
复审请求人对申请文件进行了修改，如果修改后的内容既没有文字记载于原始申请文件中，也不能由原始申请记载的信息直接地、毫无疑义地确定，则其修改超出了原始申请文件记载的范围。
1、权利要求1的修改不符合专利法第33条的规定。
复审请求人于2019年06月04日提交的权利要求书中的权利要求1相比2014年12月24日提交的原始权利要求书中的权利要求1增加了技术特征：“且该最后金属层以及该钝化层彼此直接物理接触”、“（铜柱结构）并与该最后金属层直接物理接触”、“该钝化层的下表面与该最后金属层直接物理接触”、“该铜柱结构与该钝化层之间沿着该铜柱结构从其和该钝化层的下表面的下接触点到其和该钝化层上表面的上接触点连续且不间断的存在直接物理接触，使得该钝化层的该第一及第二侧壁以及该最后金属层的该上表面定义出在该钝化层的该上表面和该下表面以及该最后金属层的该上表面之中共同的连续且不间断的侧壁，该连续且不间断的侧壁与该铜柱结构沿着其长度连续且不间断的接触”、“使得该衬里与该最后金属层直接物理接触”、“该衬里通过均匀沉积相对于铜扩散具有阻障特性的材料的层所形成”、“该钝化层的该上表面不与该衬里物理接触”；首先，上述技术特征在原始申请文件中没有文字记载；其次，由于说明书附图仅用于示意性图示，本领域技术人员根据说明书和说明书附图记载的信息，也不能直接地、毫无疑义地确定上述有关直接物理接触、均匀沉积以及不物理接触等内容，可见，上述技术特征也不能由原始申请文件直接地、毫无疑义地确定；因此复审请求人对权利要求1的修改超出了原始申请文件记载的范围，不符合专利法第33条的规定。
（三）关于复审请求人的意见陈述
1、关于专利法第33条
首先，复审请求人在权利要求1中增加的上述有关直接物理接触、均匀沉积以及不物理接触的技术特征在原始申请文件中没有文字记载；其次，由于说明书附图仅用于示意性图示，本领域技术人员根据说明书第0039、0040、0043段和附图3、4、6记载的信息，也不能直接地、毫无疑义地确定上述技术特征；因此复审请求人对权利要求1的修改超出了原始申请文件记载的范围，不符合专利法第33条的规定。
2、关于专利法第22条第3款
如果复审请求人对权利要求进行修改，删除其在权利要求1中增加的上述不符合专利法第33条规定的技术特征，针对修改后的技术方案，合议组对其创造性评判如下：
（1）关于权利要求1
独立权利要求1请求保护一种集成电路，对比文件2公开了一种半导体芯片，其中具体公开了（参见说明书第10页第2段至第16页第3段，附图1、2A-2E）如下技术特征：包括外部连接电极18（相当于最后金属层，其设置于半导体衬底上的集成电路主动组件上方），外部连接电极18上的UBM膜20，埋设在UBM膜20的凹型形状内部、侧面及底面由UBM膜20围绕的突起电极21；外部连接电极18是半导体芯片1的键合焊盘、外部连接端子；半导体芯片1包括半导体基板10（相当于半导体衬底）、元件12（相当于半导体衬底上的集成电路主动组件）、第一层布线14、第二层布线16、以及作为第三层布线的外部连接电极18；元件12为绝缘栅场效应晶体管；UBM膜20中凹型形状的底面的全部区域电气并机械地连接在外部连接电极18的表面上；UBM膜20包括依次层叠的氮化钽膜、钽膜和铜膜；上层的铜膜具有导电性和高粘结性，中间的钽膜具有导电性和防扩散阻挡功能，下层的氮化钽膜具有导电性和防氧化的功能；突起电极21侧面的全部区域通过UBM膜20的内表面围绕，底面同样由UBM膜20的底面围绕（突起电极21和UBM膜20相当于铜柱结构，UBM膜20相当于衬里，突起电极21相当于衬里内的铜材料）；突起电极21为铜；突起电极21的侧面的至少外部连接电极18侧的一部分、即UBM膜20的侧面的至少外部连接电极18侧的一部分由作为钝化膜的绝缘膜25（相当于设置于最后金属层上方的钝化层，其设置于半导体衬底上的集成电路主动组件上方）直接围绕（相当于铜柱结构部分设置于钝化层的第一部分内）；突起电极21的外部连接电极18侧的一部分通过UBM膜20而埋设在形成绝缘膜25上的突起开口部25H内部；绝缘膜25为氧化硅、氮化硅等。
本领域技术人员可以直接地、毫无疑义地确定对比文件2中绝缘膜25由该绝缘膜25所构成的第一侧壁和第二侧壁以及外部连接电极18的上表面定义，绝缘膜25具有上表面和下表面（相当于钝化层的一部分由钝化层所构成的第一侧壁和第二侧壁以及最后金属层的上表面定义，钝化层具有上表面以及下表面）；UBM膜20和突起电极21沿着绝缘膜25的第一侧壁和第二侧壁以及外部连接电极18的上表面上方形成（相当于衬里及其内的铜材料沿着该第一和第二侧壁以及最后金属层的该上表面上方所形成）；该绝缘膜25的上表面所定义的平面穿过突起电极21使得突起电极21在UBM膜20内的下部分延伸到该平面下方（相当于钝化层的该上表面所定义的平面穿过铜材料使得铜材料在衬里内的下部分延伸到该平面下方），突起电极21和UBM膜20延伸至该绝缘膜25的该上表面之上一部分（包含衬里及其内的铜材料的铜柱结构进一步延伸到钝化层的该上表面之上的一高度）。
权利要求1请求保护的技术方案与对比文件2相比，区别仅在于：铜柱结构位于最后金属层正上方。基于上述区别技术特征，权利要求1实际所要解决的技术问题是：使铜柱结构与最后金属层对准连接。然而，对比文件2已经公开了UBM膜20位于外部连接电极18上方（参见说明书第10页第3段），本领域技术人员在使UBM膜20对准连接于外部连接电极18时通常会将UBM膜20及其内的铜材料形成于外部连接电极18的正上方，这是本领域的常规做法，因此铜柱结构位于最后金属层的正上方属于本领域的公知常识。可见，在对比文件2的基础上结合本领域公知常识得到该权利要求请求保护的技术方案对于本领域的技术人员来说是显而易见的，因此权利要求1请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，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（2）关于权利要求2-10
权利要求2-10的附加技术特征或被对比文件2公开，或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，上述权利要求均不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
综上可见，复审请求陈述的理由不具有说服力，合议组不予支持。
基于上述理由，合议组依法作出以下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年10月31日针对201410817948.6号发明专利申请作出的驳回决定。
根据专利法第41条第2款的规定，如对本复审请求审查决定不服，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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