发明创造名称:复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT高压器件结构及其制作方法
外观设计名称:
决定号:188692
决定日:2019-09-03
委内编号:1F263492
优先权日:
申请(专利)号:201510814056.5
申请日:2015-11-23
复审请求人:西安电子科技大学
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:刘博
合议组组长:段小晋
参审员:刘国梁
国际分类号:H01L29/40,H01L29/423,H01L21/335,H01L29/778
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条3款
决定要点
:如果一项权利要求的技术方案与作为最接近的现有技术的对比文件所公开的内容相比,存在区别技术特征,其中区别技术特征全部被其他对比文件公开,并且其在该其他对比文件中所起的作用与其在该权利要求中为解决其技术问题起到的作用相同,则将上述对比文件结合得到该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的,该权利要求不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201510814056.5,名称为“复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT高压器件结构及其制作方法”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请人为西安电子科技大学,申请日为2015年11月23日,公开日为2016年03月30日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年07月03日以权利要求1-2不具备专利法第22条第3款规定的创造性驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为:申请日2015年11月23日提交的说明书摘要、说明书第1-22段、摘要附图、说明书附图图1-2;2017年12月22日提交的权利要求第1-2项。驳回决定引用了三篇对比文件,如下:
对比文件1:CN104037218A,公开日为2014年09月10日;
对比文件2:CN103035683A,公开日为2013年04月10日;
对比文件3:US2003006437A1,公开日为2003年01月09日。
驳回决定的主要理由是:独立权利要求1要求保护一种复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构,与对比文件1的区别特征在于:该有机绝缘介质层由三层阶梯组成,阶梯自栅极至漏极方向依次升高,在该有机绝缘介质层的最低一级阶梯旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽,在该栅极槽内和有机绝缘介质层的上面设有阶梯场板。对比文件2公开了一种AlGaN/GaN HEMT器件结构,该HEMT结构具有复合阶梯场板槽栅,其中复合阶梯场板槽栅16形成在钝化层膜上,钝化膜具有不含氧的下绝缘膜(在此为SiN(Si3N4)膜5)与包含氧的上绝缘膜(在此为SiON膜6)的堆叠结构,其由三层阶梯组成,阶梯自栅极16至漏极4方向依次升高,在该钝化膜的最低一级阶梯旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽,在该栅极槽内和钝化膜的上面设有阶梯场板,也即是图9C中的位于三层阶梯的钝化膜上的栅极16的部分,该HEMT器件结构的复合阶梯场板栅极结构实现高耐受电压和高功率的高可靠性 AlGaN/GaN HEMT。对比文件3公开了一种肖特基栅场效应晶体管及其制备方法,该场效应晶体管的栅介质层4由两层层阶梯组成,阶梯自栅极5至漏极8方向依次升高,在该栅介质层4的最低一级阶梯旁边的GaAs上设有栅极槽,在该栅极槽内和栅介质层4的上面设有阶梯场板5,且该两层阶梯层的栅介质层4是一个整层结构。可见,对比文件3公开了将整层介质层结构形成阶梯状并将槽栅结构形成其上构成阶梯场板结构。本领域技术人员在面对对比文件1的栅极场板结构存在的技术问题时,容易将对比文件2公开的三层阶梯槽栅场板结构和对比文件3公开的整层栅介质阶梯场板槽栅结构结合并应用到对比文件1上,以实现有机绝缘介质层由三层阶梯构成并槽栅结构形成于其上。也即对比文件2和3给出了将槽栅场板下的介质层做成三层阶梯结构的启示,因此权利要求1请求保护的技术方案,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。基于相似的理由权利要求2不具备创造性。
驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构,其特征在于,包括从下至上依次复合的衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、本征AlGaN层和AlGaN掺杂层,在AlGaN掺杂层之上的两端分别设有源电极和漏电极,在靠近漏电极的AlGaN掺杂层上设有LiF层,在该LiF层上设有漏场板;在该LiF层与源电极之间的AlGaN掺杂层上设有有机绝缘介质层,该有机绝缘介质层由三层阶梯组成,阶梯自栅极至漏极方向依次升高,在该有机绝缘介质层的最低一级阶梯旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽,在该栅极槽内和有机绝缘介质层的上面设有阶梯场板;在AlGaN掺杂层上面的裸露区域设有钝化层;
所述的衬底的材质包括蓝宝石、SiC、GaN或MgO;
所述的AlGaN掺杂层中Al与Ga的组分范围依据AlxGa1-xN进行调节,其中x=0~1;
所述的有机绝缘介质层为PTFE;
所述的钝化层的材质包括SiN、Al2O3或HfO2;
在所述的阶梯场板和AlGaN势垒层之间使用PTFE材料作为介质层,以降低器件的2DEG浓度;
在所述的漏场板和AlGaN势垒层之间使用LiF材料作为介质层,以增加器件的2DEG浓度。
2. 一种权利要求1所述的复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件的制作方法,其特征在于,包括以下工艺步骤:(1)清洗;(2)刻蚀有源区台面:(3)制备源、漏电极;(4)刻蚀栅极凹槽;(5)制备有机绝缘介质层;(6)制备阶梯场板;(7)LiF层的制备;(8)制备漏场板:(9)制备钝化层;(10)加厚电极;
具体工艺如下:
(1)清洗:对外延生长的AlGaN/GaN材料进行有机清洗,用流动的去离子水清洗并放入HCl: H2O=1:1的溶液中进行腐蚀30~60s,最后用流动的去离子水清洗并用高纯氮气吹干;
(2)刻蚀有源区台面:对清洗干净的AlGaN/GaN材料进行光刻和干法刻蚀,形成有源区台面;
(3)制备源、漏电极:对制备好有源区台面的AlGaN/GaN材料进行光刻,形成源漏区,放入电子束蒸发台中淀积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au=(20/120/45/50nm)并进行剥离,最后在氮气环境中进行850℃ 35s的快速热退火,形成欧姆接触;
(4)刻蚀栅极凹槽:对完成欧姆接触的器件进行光刻,形成栅极刻蚀区域,放入ICP干法刻蚀反应室中,工艺条件为:上电极功率为200W,下电极功率为20W,反应室压力为1.5Pa,Cl2的流量为10sccm,N2的流量为10sccm,将AlGaN势垒层刻蚀掉5~10nm,然后将器件放入HCl:H2O=1:1溶液中处理30s,去除刻蚀残留物;
(5)制备有机绝缘介质层:对完成槽栅刻蚀的器件进行光刻,形成有机绝缘介质PTFE淀积区域,然后放入氧等离子处理室中对AlGaN表面进行轻度氧化处理,然后放入电子束蒸发台中:反应室真空抽至4.0×10-3帕,缓慢加电压使控制PTFE蒸发速率为0.1nm/s,淀积100nm厚的PTFE薄膜,将淀积好PTFE介质的器件放入丙酮溶液中浸泡30~60min,进行超声剥离;将本步骤重复两次,形成三层阶梯型的PTFE层;
(6)制备阶梯场板:对完成PTFE剥离的器件进行光刻,形成栅以及阶梯场板区,放入电子束蒸发台中淀积400nm厚的栅金属;放入丙酮溶液中浸泡30~60min,进行超声剥离,形成阶梯场板结构;
(7)LiF层的制备:将完成栅极制备的器件进行光刻,形成绝缘介质LiF层的淀积区域,然后放入电子束反应室真空抽至4.0×10-3帕,缓慢加电压使控制LiF蒸发速率为0.5nm/s,淀积100~200nm厚的LiF薄膜;将淀积好LiF薄膜的器件放入丙酮溶液中浸泡30~60min,进行超声剥离,形成LiF层;
(8)制备漏场板:对完成LiF层制备的器件进行光刻,形成漏场板区,放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的Al金属;将淀积好Al金属的器件放入丙酮溶液中浸泡30~60min,进行超声剥离,形成漏场板结构;
(9)制备钝化层:将完成的器件放入PECVD反应室淀积SiN钝化膜,具体工艺条件为:SiH4的流量为40sccm,NH3的流量为10sccm,反应室压力为1~2Pa,射频功率为40W,淀积200nm~300nm厚的SiN钝化膜;
将器件再次进行清洗、光刻显影,形成SiN薄膜的刻蚀区,并放入ICP干法刻蚀反应室中,工艺条件为:上电极功率为200W,下电极功率为20W,反应室压力为1.5Pa,CF4的流量为20sccm,Ar气的流量为10sccm,刻蚀时间为10min,将源极、漏极上面覆盖的SiN薄膜刻蚀掉;
(10)加厚电极:将器件进行清洗、光刻显影电极区域,完成电极制作,具体工艺为:将器件放入电子束蒸发台中淀积Ti/Au=20/200n。”
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年10月15日向国家知识产权局提出了复审请求,未修改申请文件。复审请求人认为:1、对于权利要求1与对比文件1的区别至少为:该有机绝缘介质层由三层阶梯组成,阶梯自栅极至漏极方向依次升高,在该有机绝缘介质层的最低一级阶梯旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽,在该栅极槽内和有机绝缘介质层的上面设有阶梯场板。对比文件2中“钝化膜具有不含氧的下绝缘层(在此为SiN膜5)与包含氧的上绝缘膜(在此为SiON膜6)的堆叠结构”为对比文件2的说明书第11页第0144段公开的内容,是对说明书如附图8C进行的描述;而“其由三层阶梯组成,阶梯自栅极16至漏极4方向依次升高,在该钝化膜的最低一级阶梯旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽,在该栅极槽内和钝化膜上面设有阶梯场板”是对说明书附图9C进行的描述。因此,这两段技术特征描述的并不是一个附图,因此,不能结合一起来评述上述区别特征;对比文件2中的钝化膜包括下绝缘层、上绝缘层和栅极绝缘膜,其结构不是一体的是分开的,与本申请的有机绝缘介质层的结构是不同的;虽然对比文件3公开的介质层是一体的,但是其也是圆形结构,即,中间为槽,两边均为阶梯;而本申请的栅槽在一端,阶梯在另一端,显然对比文件3和本申请的结构并不相同。因而,对比文件2、3并没有给出区别特征的结合启示。
2、对于权利要求2,其与对比文件1的区别至少为:①先刻蚀栅极凹槽再制备有机绝缘介质层PTFE,对比文件1是先进行有机绝缘层PTFE沉积再进行栅极凹槽的刻蚀。②对制备有机绝缘介质层的步骤重复两次,形成三层阶梯型的PTFE层,在阶梯型PTFE层上形成阶梯场板。首先,两者的顺序的前后并不会对器件的结构和性能产生意想不到的技术效果,因此,对比文件1没有动机对栅极凹槽和有机绝缘介质层的顺序进行调换,得不到区别特征①。其次,对比文件2和对比文件3虽然公开了三层阶梯槽栅板结构,但是其结构与本申请的并不相同。对比文件2和3的介质层为圆形结构,即,中间为槽,两边均为阶梯。而本申请的栅槽在一端,阶梯在另一端。在这一基础上,本领域技术人员无法从对比文件2和3中获得“对制备有机绝缘介质层的步骤重复两次,形成三层阶梯型的PTFE层,在阶梯型PTFE层上形成阶梯场板”的技术启示。
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年11月01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已经公开了有机绝缘介质层以及AlGaN掺杂层上设有栅极槽,权利要求1与对比文件1的主要区别在于:栅极槽中形成的场板电极是阶梯结构,该阶梯场板结构是由于场板下的有机绝缘介质层的三层阶梯结构而得到。而对比文件2已经公开了采用三层阶梯槽栅场板结构,只是对比文件2中场板下的阶梯绝缘介质并非一体结构而是多层结构形成阶梯状;对此,对比文件3公开了构成阶梯槽栅场板结构下的阶梯状绝缘层是一体化结构的;那么本领域技术人员为进一步提高器件的击穿电压,容易想到将具有提高器件击穿电压作用的对比文件2公开的三层阶梯槽栅场板结构和对比文件3公开的整层栅介质阶梯场板槽栅结构结合应用到对比文件1中,以实现有机绝缘介质层为三层阶梯结构并槽栅位于其上形成三层阶梯槽栅场板,同时,对比文件1-3均为相同的HEMT领域,也即对比文件2和3给出了上述区别应用到对比文件1的结合启示。另外,对比文件2中附图8A-9C是同一个实施例的不同制备过程,属于一个技术方案,因而在图8C中提到的SiN(Si3N4)膜5与包含氧的上绝缘膜(在此为SiON膜6)的堆叠结构同样在附图9C中具有一样的技术特征。再有,对比文件3给出的图5中最终形成的阶梯槽栅场板结构是在一端的,非复审请求人说的在两端且为圆形结构。
2、对于权利要求2的制备方法,①刻蚀栅极凹槽与制备有机绝缘介质层PTFE的前后顺序并没有起到意料不到的技术效果,因而,本领域技术人员可以根据实际需要进行调整,其前后顺序的调整并不需要付出创造性的劳动;②在对比文件2已经公开了具有复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件的结构及制备方法及对比文件3公开了将整层介质层结构形成阶梯状并将槽栅结构形成其上构成阶梯场板结构的基础上,本领域技术人员容易将对比文件2公开的三层阶梯槽栅场板结构和对比文件3公开的整层栅介质阶梯场板槽栅结构结合并应用到对比文件1上以实现三层阶梯结构的PTFE层和其上的阶梯场板结构,这是容易做到的,不需要付出创造性的劳动可以获得,也即对比文件2和3给出了将槽栅场板下的介质层做成三层阶梯结构的启示。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04月12日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求1-2不具备创造性。并针对意见陈述指出:1、对比文件1已经公开了有机绝缘介质层以及AlGaN掺杂层上设有栅极槽,权利要求1与对比文件1的主要区别在于:栅极槽中形成的场板电极是阶梯结构,该阶梯场板结构是由于场板下的有机绝缘介质层的三层阶梯结构而得到。而对比文件2已经公开了采用三层阶梯槽栅场板结构,只是对比文件2中场板下的阶梯绝缘介质并非一体结构而是多层结构形成阶梯状;对此,对比文件3公开了构成阶梯槽栅场板结构下的阶梯状绝缘层是一体化结构的;那么本领域技术人员为进一步提高器件的击穿电压,容易想到将具有提高器件击穿电压作用的对比文件2公开的三层阶梯槽栅场板结构和对比文件3公开的整层栅介质阶梯场板槽栅结构结合应用到对比文件1中,以实现有机绝缘介质层为三层阶梯结构并槽栅位于其上形成三层阶梯槽栅场板。另外,对比文件2中附图8A-9C是同一个实施例的不同制备过程,属于一个技术方案,因而在图8C中提到的SiN膜5与包含氧的上绝缘膜(在此为SiON膜6)的堆叠结构同样在附图9C中具有一样的技术特征。再有,对比文件3中的图5所示的最终形成的阶梯槽栅场板结构就是只形成在一端的,并非复审请求人说的在两端且为圆形结构。
2、对于权利要求2的制备方法,①刻蚀栅极凹槽与制备有机绝缘介质层PTFE的前后顺序并没有起到意料不到的技术效果,因而,本领域技术人员可以根据实际需要进行调整,其前后顺序的调整并不需要付出创造性的劳动;②在对比文件2已经公开了具有复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件的结构及制备方法及对比文件3公开了将整层介质层结构形成阶梯状并将槽栅结构形成其上构成阶梯场板结构的基础上,本领域技术人员容易将对比文件2公开的三层阶梯槽栅场板结构和对比文件3公开的整层栅介质阶梯场板槽栅结构结合并应用到对比文件1上以实现三层阶梯结构的PTFE层和其上的阶梯场板结构,这是容易做到的,不需要付出创造性的劳动可以获得,也即对比文件2和3给出了将槽栅场板下的介质层做成三层阶梯结构的启示。
复审请求人于2019年05月09日提交了意见陈述书,未修改申请文件。复审请求人认为:1、对于权利要求1与对比文件1的区别至少为:该有机绝缘介质层由三层阶梯组成,阶梯自栅极至漏极方向依次升高,在该有机绝缘介质层的最低一级阶梯旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽,在该栅极槽内和有机绝缘介质层的上面设有阶梯场板。①对比文件2中的钝化膜包括下绝缘层、上绝缘层和栅极绝缘膜,其结构不是一体的是分开的,与本申请的有机绝缘介质层的结构是不同的。②虽然对比文件3公开的介质层是一体的,但是其也是圆形结构,即,中间为槽,两边均为阶梯;而本申请的栅槽在一端,阶梯在另一端,显然对比文件3和本申请的结构并不相同。因而,对比文件2、3并没有给出区别特征的结合启示。③对比文件2中两段技术特征属于多个技术方案。
2、对于权利要求2,其与对比文件1的区别至少为:①先刻蚀栅极凹槽再制备有机绝缘介质层PTFE,对比文件1是先进行有机绝缘层PTFE沉积再进行栅极凹槽的刻蚀。②对制备有机绝缘介质层的步骤重复两次,形成三层阶梯型的PTFE层,在阶梯型PTFE层上形成阶梯场板。首先,两者的顺序的前后并不会对器件的结构和性能产生意想不到的技术效果,因此,对比文件1没有动机对栅极凹槽和有机绝缘介质层的顺序进行调换,得不到区别特征①。其次,对比文件2和对比文件3虽然公开了三层阶梯槽栅板结构,但是其结构与本申请的并不相同。对比文件2和3的介质层为圆形结构,即,中间为槽,两边均为阶梯。而本申请的栅槽在一端,阶梯在另一端。在这一基础上,本领域技术人员无法从对比文件2和3中获得“对制备有机绝缘介质层的步骤重复两次,形成三层阶梯型的PTFE层,在阶梯型PTFE层上形成阶梯场板”的技术启示。
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
复审请求人在提出复审阶段未提交修改文本。故本复审决定针对的文本与驳回决定、复审通知书针对的文本相同,为:申请日2015年11月23日提交的说明书摘要、说明书第1-22段、摘要附图、说明书附图图1-2;2017年12月22日提交的权利要求第1-2项。
关于专利法第22条第3款规定的创造性
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有的技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
如果一项权利要求的技术方案与作为最接近的现有技术的对比文件所公开的内容相比,存在区别技术特征,其中区别技术特征全部被其他对比文件公开,并且其在该其他对比文件中所起的作用与其在该权利要求中为解决其技术问题起到的作用相同,则将上述对比文件结合得到该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的,该权利要求不具备创造性。
本复审决定引用的对比文件与驳回决定、复审通知书中所引用的对比文件相同,即:
对比文件1:CN104037218A,公开日为2014年09月10日;
对比文件2:CN103035683A,公开日为2013年04月10日;
对比文件3:US2003006437A1,公开日为2003年01月09日。
权利要求1-2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1要求保护一种复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构,对比文件1公开了一种复合栅场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构,并具体公开了(参见说明书第1-58段,权利要求1-9,图1-2):包括从下至上依次复合的衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、本征AlGaN层和AlGaN掺杂层,在AlGaN掺杂层之上的两端分别设有源电极和漏电极,在靠近漏电极的AlGaN掺杂层上设有LiF层,在该LiF层上设有Al场板形成漏场板;在该LiF层与源电极之间的AlGaN掺杂层上设有有机绝缘层(也即有机绝缘介质层),在该有机绝缘层旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽,在该栅极槽内和有机绝缘层的上面设有栅场板;在AlGaN掺杂层上面的裸露区域设有钝化层;所述的衬底的材质包括蓝宝石、SiC、GaN或MgO;所述AlGaN掺杂层中Al的组分含量在0~1之间,Ga 的组分含量与Al的组分含量之和为1(相当于所述的AlGaN掺杂层中Al与Ga的组分范围依据AlxGa1-xN进行调节,其中x=0~1);所述有机绝缘层为PTFE层;所述钝化层中包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一种或多种;在所述的栅场板和AlGaN势垒层之间使用PTFE材料作为介质层,以降低器件的2DEG浓度;在所述的Al场板和AlGaN势垒层之间使用LiF材料作为介质层,以增加器件的2DEG浓度。
可见,该权利要求与对比文件1的区别在于:该有机绝缘介质层由三层阶梯组成,阶梯自栅极至漏极方向依次升高,在该有机绝缘介质层的最低一级阶梯旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽,在该栅极槽内和有机绝缘介质层的上面设有阶梯场板。基于上述区别,该权利要求实际解决的技术问题是:如何提高器件的击穿电压。
对比文件2公开了一种AlGaN/GaN HEMT器件结构,并还公开了(参见说明书第134-162段,图8-9):该HEMT结构具有复合阶梯场板槽栅,其中复合阶梯场板槽栅16形成在钝化层膜上,钝化膜具有不含氧的下绝缘膜(在此为SiN(Si3N4)膜5)与包含氧的上绝缘膜(在此为SiON膜6)的堆叠结构,其由三层阶梯组成,阶梯自栅极16至漏极4方向依次升高,在该钝化膜的最低一级阶梯旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽,在该栅极槽内和钝化膜的上面设有阶梯场板,也即是图9C中的位于三层阶梯的钝化膜上的栅极16的部分,该HEMT器件结构的复合阶梯场板栅极结构实现高耐受电压和高功率的高可靠性 AlGaN/GaN HEMT。
同时,对比文件3公开了一种肖特基栅场效应晶体管及其制备方法,并还公开了(参见说明书第92-97段,图4,5):该场效应晶体管的栅介质层4由两层阶梯组成,阶梯自栅极5至漏极8方向依次升高,在该栅介质层4的最低一级阶梯旁边的GaAs上设有栅极槽,在该栅极槽内和栅介质层4的上面设有阶梯场板5,且该两层阶梯层的栅介质层4是一个整层结构。可见,对比文件3公开了将整层介质层结构形成阶梯状并将槽栅结构形成其上构成阶梯场板结构。
本领域技术人员在面对对比文件1的栅极场板结构存在的技术问题时,容易将对比文件2公开的三层阶梯槽栅场板结构和对比文件3公开的整层栅介质阶梯场板槽栅结构结合并应用到对比文件1上,以实现有机绝缘介质层由三层阶梯构成并槽栅结构形成于其上。也即对比文件2和3给出了将槽栅场板下的介质层做成三层阶梯结构的启示。
因而,在对比文件1的基础上结合对比文件2和3得到该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。因此,该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2要求保护一种权利要求1所述的复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件的制作方法,权利要求1所述的复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件相对对比文件1结合对比文件2和3不具备创造性,同时对比文件1公开了一种复合栅场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件的制作方法,并公开了(参见说明书第1-58段,权利要求1-9,图1-2):包括以下工艺步骤:(1)清洗;(2)刻蚀有源区台面:(3)制备源、漏电极;(4)刻蚀栅极凹槽;(5)制备有机绝缘层(即有机绝缘介质层);(6)制备栅场板;(7)LiF层的制备;(8)制备Al场板形成漏场板:(9)制备钝化层;(10)加厚电极;具体工艺步骤如下:
1.清洗:对外延生长的AlGaN/GaN材料进行有机清洗,用流动的去离子水清洗并放入HCl: H2O=1:1的溶液中进行腐蚀30~60s,最后用流动的去离子水清洗并用高纯氮气吹干;
2.刻蚀有源区台面:对清洗干净的AlGaN/GaN材料进行光刻和干法刻蚀,形成有源区台面;
3.制备源、漏电极:对制备好有源区台面的AlGaN/GaN材料进行光刻,形成源漏区,放入电子束蒸发台中淀积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au=(20/120/45/50nm)并进行剥离,最后在氮气环境中进行850℃ 35s的快速热退火,形成欧姆接触;
4.制备有机绝缘介质层:对完成合金的器件进行光刻,形成有机绝缘介质PTFE淀积区域,然后放入氧等离子处理室中对AlGaN表面进行轻度氧化处理,然后放入电子束蒸发台中:反应室真空抽至4.0*10-3帕,缓慢加电压使控制PTFE蒸发速率为0.1nm/s,淀积200~300nm厚的PTFE薄膜;将淀积好PTFE介质的器件放入丙酮溶液中浸泡30~60min,进行超声剥离;
5.刻蚀栅极凹槽:对完成欧姆接触以及蒸发淀积的器件进行光刻,形成栅极刻蚀区域,放入ICP干法刻蚀反应室中,工艺条件为:上电极功率为200W,下电极功率为20W,反应室压力为1.5Pa,Cl2的流量为10sccm,N2的流量为10sccm,将AlGaN势垒层刻蚀掉5~10nm,然后将器件放入HCl:H2O=1:1溶液中处理30s,去除刻蚀残留物;
6.制备栅场板:对完成PTFE剥离和栅极凹槽刻蚀的器件进行光刻,形成栅以及栅场板区,放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的栅金属;放入丙酮溶液中浸泡30~60min,进行超声剥离,形成栅场板结构;
7.LiF层的制备:将完成栅极制备的器件进行光刻,形成绝缘介质LiF层的淀积区域,然后放入电子束反应室真空抽至4.0*10-3帕,缓慢加电压使控制LiF蒸发速率为0.5nm/s,淀积100~200nm厚的LiF薄膜;将淀积好LiF薄膜的器件放入丙酮溶液中浸泡30~60min,进行超声剥离,形成LiF层;
8.制备Al场板结构的漏场板:对完成LiF层制备的器件进行光刻,形成源场板区,放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的Al金属;将淀积好Al金属的器件放入丙酮溶液中浸泡30~60min,进行超声剥离,形成源场板结构;
9.制备钝化层:将完成的器件放入PECVD反应室淀积SiN钝化膜,具体工艺条件为:SiH4的流量为40sccm,NH3的流量为10sccm,反应室压力为1~2Pa,射频功率为40W,淀积200nm~300nm厚的SiN钝化膜;将器件再次进行清洗、光刻显影,形成SiN薄膜的刻蚀区,并放入ICP干法刻蚀反应室中,工艺条件为:上电极功率为200W,下电极功率为20W,反应室压力为1.5Pa,CF4的流量为20sccm,Ar气的流量为10sccm,刻蚀时间为10min,将源极、漏极上面覆盖的SiN薄膜刻蚀掉;
10.加厚电极:将器件进行清洗、光刻显影电极区域,完成电极制作,具体工艺为:将器件放入电子束蒸发台中淀积Ti/Au=20/200nm。
该权利要求与对比文件1的区别还在于:①先刻蚀栅极凹槽再制备有机绝缘介质层PTFE,而对比文件1是先进行有机绝缘层PTFE淀积再进行栅极凹槽的刻蚀;②对制备有机绝缘介质层的步骤重复两次,形成三层阶梯型的PTFE层,在阶梯型PTFE层上形成阶梯场板。
对于区别技术特征①,对于本领域技术人员来说,先形成栅极凹槽或先形成有机绝缘层是可以根据实际需要合理安排进行的,其顺序的前后并不会对器件的结构和性能产生意料不到的技术效果,是本领域技术人员的常规选择,属于公知常识。
对于区别特征②,在对比文件2已经公开了具有复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件的结构及制备方法及对比文件3公开了将整层介质层结构形成阶梯状并将槽栅结构形成其上构成阶梯场板结构的基础上,本领域技术人员容易将对比文件2公开的三层阶梯槽栅场板结构和对比文件3公开的整层栅介质阶梯场板槽栅结构结合并应用到对比文件1上以实现三层阶梯结构的PTFE层和其上的阶梯场板结构,这是容易做到的,不需要付出创造性的劳动可以获得,也即对比文件2和3给出了将槽栅场板下的介质层做成三层阶梯结构的启示。
因而,在对比文件1的基础上结合对比文件2和3以及公知常识得到该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。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
针对复审请求人2019年05月09日提交的意见陈述,合议组认为:1、对比文件1已经公开了有机绝缘介质层以及AlGaN掺杂层上设有栅极槽,权利要求1与对比文件1的主要区别在于:栅极槽中形成的场板电极是阶梯结构,该阶梯场板结构是由于场板下的有机绝缘介质层的三层阶梯结构而得到。而对比文件2已经公开了采用三层阶梯槽栅场板结构,只是对比文件2中场板下的阶梯绝缘介质并非一体结构而是多层结构形成阶梯状;对此,对比文件3公开了构成阶梯槽栅场板结构下的阶梯状绝缘层是一体化结构的;那么本领域技术人员为进一步提高器件的击穿电压,容易想到将具有提高器件击穿电压作用的对比文件2公开的三层阶梯槽栅场板结构和对比文件3公开的整层栅介质阶梯场板槽栅结构结合应用到对比文件1中,以实现有机绝缘介质层为三层阶梯结构并槽栅位于其上形成三层阶梯槽栅场板。另外,对比文件2中附图8A-9C是同一个实施例的不同制备过程,属于一个技术方案,因而在图8C中提到的SiN膜5与包含氧的上绝缘膜(在此为SiON膜6)的堆叠结构同样在附图9C中具有一样的技术特征,本领域技术人员不会将其机械地分割成孤立的不可以相互替换的技术方案。再有,对比文件3中的图5所示的最终形成的阶梯槽栅场板结构就是只形成在一端的,并非申请人说的在两端且为圆形结构。
2、对于权利要求2的制备方法,①刻蚀栅极凹槽与制备有机绝缘介质层PTFE的前后顺序并没有起到意料不到的技术效果,因而,本领域技术人员可以根据实际需要进行调整,其前后顺序的调整并不需要付出创造性的劳动;②在对比文件2已经公开了具有复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件的结构及制备方法及对比文件3公开了将整层介质层结构形成阶梯状并将槽栅结构形成其上构成阶梯场板结构的基础上,本领域技术人员容易将对比文件2公开的三层阶梯槽栅场板结构和对比文件3公开的整层栅介质阶梯场板槽栅结构结合并应用到对比文件1上以实现三层阶梯结构的PTFE层和其上的阶梯场板结构,这是容易做到的,不需要付出创造性的劳动可以获得,也即对比文件2和3给出了将槽栅场板下的介质层做成三层阶梯结构的启示。并且本申请权利要求中的三层阶梯结构也未排除中间为槽,两边均为阶梯的方案。
综上所述,复审请求人的意见不予接受。
基于上述理由,合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年07月03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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