发明创造名称：一种半导体器件的制造方法
外观设计名称：
决定号：188845
决定日：2019-09-03
委内编号：1F268426
优先权日：
申请（专利）号：201410163124.1
申请日：2014-04-22
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：韩冰
合议组组长：武建刚
参审员：刘永欣
国际分类号：H01L21/768
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：对于发明相对于最接近现有技术的部分区别技术特征是否属于本领域公知常识的认定，应当基于上述部分区别技术特征所解决的技术问题和取得的技术效果进行判断，尤其是对于发明中记载为发明点的区别技术特征，在没有充分理由或证据的情况下，不宜简单得出属于公知常识的结论。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410163124.1，名称为“一种半导体器件的制造方法”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，申请日为2014年04月22日，公开日为2015年11月25日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年08月30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04月22日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-7页、说明书附图第1-5页；2017年11月13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造方法，包括：
提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成硅通孔；
对所述硅通孔实施预处理，以去除所述硅通孔的侧壁和底部上的不良坏点，并在所述硅通孔的侧壁和底部依次沉积形成第一衬垫层和第二衬垫层；
对所述第二衬垫层实施氮化处理，并沉积形成覆盖所述第二衬垫层的覆盖层。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理依次包括：对所述半导体衬底实施炉温烘焙处理，以实现脱气的目的；实施湿法蚀刻，以去除所述硅通孔在所述烘焙过程中吸附杂质的部分；对所述硅通孔实施等离子体表面处理，所述等离子体为Ar和N2O。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述炉温烘焙处理的温度为190-210℃，处理时间为1.5-2.5小时，压力为0.5-1.5标准大气压。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述湿法蚀刻的腐蚀液为H2SO4和H2O的混合物，处理时间为40-50分钟。
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Ar的流量为1500-2500sccm，所述N2O的流量为2500-3500sccm，所述等离子体表面处理的处理时间为55-65秒，压力为4-6Torr，功率为400-600W。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮化处理所采用的等离子体为Ar、N2和NH3，所述Ar的流量为1500-2500sccm，所述N2的流量为2500-3500sccm，所述NH3的流量为40-60sccm，所述氮化处理的处理时间为250-350秒，压力为4-6Torr，功率为400-600W。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一衬垫层的构成材料为以硅烷为基体的低温氧化物，所述第二衬垫层的构成材料为以四乙氧基硅烷为基体的低温氧化物，所述覆盖层的构成材料为低温氮化硅。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，形成所述低温氮化硅的工艺参数包括：SiH4的流量为40-60sccm，NH3的流量为 200-300sccm，处理时间为25-35秒，压力为3.0-4.0Torr，功率为350-450W。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述硅通孔的步骤包括：在所述半导体衬底上形成光刻胶层；通过曝光、显影在所述光刻胶层中形成所述硅通孔的顶部开口的图案；以所述图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻所述半导体衬底以在其中形成所述硅通孔；通过灰化去除所述光刻胶层。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述覆盖层之后，还包括以下步骤：通过干法蚀刻去除位于所述硅通孔的底部的所述覆盖层、所述第二衬垫层和所述第一衬垫层；在所述硅通孔中依次形成阻挡层、导电种子层和导电层；执行化学机械研磨直至露出所述硅通孔的顶部。”
驳回决定中引用如下对比文件：
对比文件1：CN103187364A，公开日为2013年07月03日；
对比文件2：CN102437083A，公开日为2012年05月02日；
对比文件3：CN1779915A，公开日为2006年05月31日。
驳回决定认为：i）权利要求1与对比文件1相比，区别技术特征是对所述硅通孔实施预处理，以去除所述硅通孔的侧壁和底部上的不良坏点，形成第一衬垫层和第二衬垫层，对所述第二衬垫层实施氮化处理，并沉积形成覆盖所述第二衬垫层的覆盖层。对比文件2给出了对衬垫层进行氮化处理的技术启示，对比文件3给出了对硅通孔进行预处理的技术启示，其他区别技术特征是本领域的公知常识。因此，权利要求1不具备创造性。ii）从属权利要求2-10也不具备创造性。其中，对于从属权利要求7,第一衬垫层的构成材料为以硅烷为基体的低温氧化物，第二衬垫层的构成材料为以四乙氧基硅烷为基体的低温氧化物，所述覆盖层的构成材料为低温氮化硅都是本领域的常规选择，属于本领域的公知常识。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年12月12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）对比文件2中氮化处理的对象以及氮化处理的目的与本申请不同。2）对比文件3湿法清洁的作用与本申请不同。3）对比文件1-3均未涉及有关衬垫层剥离的技术问题，也没有给出关于形成覆盖层的教导，同时也没有证据证明其是本领域的公知常识。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年12月17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，对比文件2中的氮化处理，用以提高耐水汽的能力是由氧化硅衬垫层中形成一层致密的氮氧化硅薄膜的材料本质属性决定的，与浅沟槽隔离或硅通孔无关。对比文件3中公开了湿法刻蚀、除气、氩刻蚀就是对硅通孔的预处理，而在该刻蚀步骤中去除硅通孔的侧壁和底部上的不良坏点是本领域技术人员容易想到的。关于两层衬垫，第二次审查意见通知书中已经举例说明了TW200522266 A、US6539625 B2、CN1545726 A、US6204107 B1均公开了两层衬垫层的方案，两层衬垫层的设置是本领域的公知常识。因而坚持驳回决定。
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05 月10 日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-6、9-10不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2019 年06 月20 日提交了意见陈述书和修改后的权利要求书（包括权利要求第1-9项），其中将权利要求7作为修改后的权利要求1，删除权利要求1，适应性修改权利要求的序号及引用关系。复审请求人认为：（1）权利要求1对第一衬垫层、第二衬垫层和覆盖层的材料进行了限定。对比文件1仅形成了一层绝缘层，且其构成材料也与本申请不同，并且对比文件1中的阻挡层103为金属材料，其构成材料和作用均与本申请的覆盖层不同。此外，对比文件1并未涉及本申请所解决的技术问题，也不能给出选择上述材料作为第一衬垫层、第二衬垫层和覆盖层的技术启示。（2）对比文件2中的衬垫层不等同于本申请中的衬垫层，对比文件2的氮化处理与本申请所解决的技术问题不同。
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
审查文本的认定
复审请求人于2019年06月20日答复复审通知书时对权利要求书进行了修改，经审查，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。因此，本复审请求审查决定所针对的审查文本为：复审请求人于申请日2014年04月22日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-7页、说明书附图第1-5页；2019 年06 月20 日提交的权利要求第1-9项。
关于创造性
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。
对于发明相对于最接近现有技术的部分区别技术特征是否属于本领域公知常识的认定，应当基于上述部分区别技术特征所解决的技术问题和取得的技术效果进行判断，尤其是对于发明中记载为发明点的区别技术特征，在没有充分理由或证据的情况下，不宜简单得出属于公知常识的结论。
本复审请求审查决定在评价创造性时所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：CN103187364A，公开日为2013年07月03日；
对比文件2：CN102437083A，公开日为2012年05月02日；
对比文件3：CN1779915A，公开日为2006年05月31日。
2-1、权利要求1请求保护一种半导体器件的制造方法。对比文件1同样公开了一种半导体器件的制造方法，并具体公开了如下技术方案（参见说明书第0018-0032段，附图1-5）：提供晶圆101（对应于半导体衬底），在所述晶圆101中形成深孔（对应于硅通孔）；在所述深孔的底部和侧壁沉积形成绝缘层102（对应于衬垫层），绝缘层102的材料可以是氧化硅、高聚物或氮化硅；在绝缘层上沉积阻挡层103。
权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1相比，区别技术特征为：（1）对所述硅通孔实施预处理，以去除所述硅通孔的侧壁和底部上的不良坏点；（2）衬垫层为两层，依次沉积形成第一衬垫层和第二衬垫层，其中，所述第一衬垫层的构成材料为以硅烷为基体的低温氧化物，所述第二衬垫层的构成材料为以四乙氧基硅烷为基体的低温氧化物；对所述第二衬垫层实施氮化处理，并沉积形成覆盖所述第二衬垫层的覆盖层，其中，所述覆盖层的构成材料为低温氮化硅。基于上述区别技术特征可以确定权利要求1所要解决的技术问题是：去除杂质以防止衬垫层发生剥离，改善衬垫层自身的应力。
对于上述区别技术特征（1），对比文件3公开了一种半导体器件的制造方法，并具体公开了如下技术特征（参见说明书第6页第5行-第9页第25行）：在步骤820，进行湿法蚀刻以去除沟槽900内部和外部的某些杂质，例如，杂质包括聚合物、橡胶、光刻胶和其它不需要的材料中的一种或多种。在步骤830，进行除气工艺。例如，除气工艺包括退火。可以在100 ℃到150℃的温度范围内退火30秒至2分钟。除气工艺减少或去除沟槽 900内部和外部的某些水分。可见，对比文件3公开了对沟槽进行湿法蚀刻的预处理的技术手段，并且其在对比文件3中的作用与在本申请中的作用相同，都是用于去除杂质以防止后续形成的层的剥离。因此对比文件3给出了将区别技术特征（1）用于对比文件1以解决其技术问题的启示。
对于上述区别技术特征（2），针对现有技术中存在的技术问题：衬垫层发生剥离、衬垫层和半导体衬底之间的附着性较差、衬垫层自身产生的应力随着时间的推移而逐步升高（参见本申请说明书第0004-0005段），本申请所给出的解决手段包括：通过形成第一衬垫层，有效增强第二衬垫层和硅通孔的侧壁及底部的附着性；通过对第二衬垫层实施氮化处理以及沉积形成覆盖第二衬垫层的覆盖层，有效改善第二衬垫层自身具有的应力的稳定性（参见本申请说明书第0042段）,可见，上述区别技术特征（2）中通过对第一衬垫层、第二衬垫层和覆盖层材料的具体限定，已经清楚地体现了本申请所要解决的上述技术问题。
对比文件2公开了一种浅沟槽隔离的制造方法，并具体公开了如下技术特征（参见说明书第0016段）：对氧化硅衬垫层进行氮化处理，在氧化硅衬垫层中形成一层致密的氮氧化硅，从而增强了衬垫层对于水汽的阻挡能力。可见，对比文件2中虽然公开了多层的结构，但是对比文件2中形成氮氧化硅的作用是提高材料的致密性，用以提高水汽的阻挡能力。这与本申请通过沉积构成材料为低温氮化硅的覆盖层，用以改善第二衬垫层自身具有的应力的稳定性的作用不同。并且，对比文件2中对于衬垫层的剥离和自身应力的技术问题没有任何涉及，其形成的衬垫层的结构及材料与本申请中的也不相同，也无法推定对比文件2公开的衬垫层客观上能够解决本申请的上述技术问题。因此，对于权利要求1中限定的通过沉积构成材料为以硅烷为基体的低温氧化物的第一衬垫层，用以提高构成材料为以四乙氧基硅烷为基体的低温氧化物的第二衬垫层和硅通孔的侧壁及底部的附着性，以及通过沉积构成材料为低温氮化硅的覆盖层，从而改善第二衬垫层自身具有的应力的稳定性，对比文件2并没有任何公开，也没有给出相关的技术启示。对比文件3对于上述区别技术特征（2）也没有任何公开或教导。此外，虽然出于提高绝缘性、致密性等目的考虑，将衬垫层设置为多层是本领域惯用的技术手段，但是通过沉积上述特定材料的第一衬垫层、第二衬垫层和覆盖层，其所要解决的技术问题是“增强第二衬垫层和硅通孔的附着性、改善第二衬垫层自身应力的稳定性”，用以解决上述技术问题的上述区别技术特征（2）并不是本领域的公知常识。同时，上述区别技术特征（2）给本申请的技术方案带来了有益的技术效果，增强了第二衬垫层和硅通孔的侧壁及底部的附着性，改善了第二衬垫层自身具有的应力的稳定性。因此，权利要求1的技术方案相对于对比文件1与对比文件2、对比文件3及本领域的公知常识的结合是非显而易见的，权利要求1具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2-2、在独立权利要求1具备创造性的情况下，其从属权利要求2-9也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
关于驳回决定和前置审查意见
驳回决定和前置意见认为：第一衬垫层的构成材料为以硅烷为基体的低温氧化物，所述第二衬垫层的构成材料为以四乙氧基硅烷为基体的低温氧化物，所述覆盖层的构成材料为低温氮化硅都是本领域常规选择，属于本领域公知常识，第二次审查意见通知书中举例说明了“TW200522266 A、US6539625 B2、CN1545726 A、US6204107 B1均公开了两层衬垫层的方案。为了进一步增强衬垫层的耐水汽性而沉积一层氮化硅的覆盖层是本领域技术人员容易想到的，属于本领域的公知常识。
对此，合议组认为：首先，对于发明相对于最接近现有技术的部分区别技术特征是否属于本领域公知常识的认定，应当基于上述部分区别技术特征所解决的技术问题和取得的技术效果进行判断，从本申请说明书记载的内容可以确定，本申请中通过选定特定材料的第一衬垫层、第二衬垫层和覆盖层，用以解决“增强第二衬垫层和硅通孔的附着性、改善第二衬垫层自身应力的稳定性”的技术问题，并且是本申请主要发明构思所在，为解决上述技术问题的第一衬垫层、第二衬垫层和覆盖层的材料的选择并不是本领域的公知常识。此外，对于第二次审查意见通知书中举例的专利文献TW200522266 A、US6539625 B2、CN1545726 A、US6204107 B1，首先，上述专利文献不属于公知常识性证据的范畴；其次，上述专利文献“TW200522266 A、US6539625 B2、CN1545726 A”中公开的多层衬垫层，虽然其同样是命名为“衬垫层”或“衬层”，但是其“衬垫层”或“衬层”的材料是Ta、W、Cr、Ti及其氮化物，是呈金属性的材料，作用是防止铜扩散到介质材料中，其实质上对应的是本申请的“阻挡层”，而不是对应于本申请中的“为了防止导电层中的金属和半导体衬底发生导通的呈绝缘性的衬垫层”。
综上，相对于目前的证据而言，修改后的权利要求1-9具备创造性，至于本申请是否存在其它不符合专利法和专利法实施细则规定的缺陷，由后续程序继续审查。
基于以上事实和理由，合议组现作出以下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年08月30日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局实质审查部门在本复审请求审查决定所针对的文本的基础上对本申请继续进行审查。
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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