发明创造名称：半导体结构及其制造方法
外观设计名称：
决定号：190402
决定日：2019-09-12
委内编号：1F283772
优先权日：2014-09-05
申请（专利）号：201410812448.3
申请日：2014-12-23
复审请求人：台湾积体电路制造股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：窦明生
合议组组长：王兴妍
参审员：吴海涛
国际分类号：H01L29/78,H01L29/06,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
：一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近现有技术的对比文件存在多个区别技术特征，其中部分区别技术特征被其它对比文件公开，其它区别技术特征既不属于本领域的公知常识，现有技术也没有给出将上述其它区别技术特征应用到该最接近的现有技术以获得该权利要求所要求保护的技术方案的技术启示，并且包括该其它区别技术特征使得该权利要求的技术方案获得了有益的技术效果，则该权利要求具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410812448.3，名称为“半导体结构及其制造方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为台湾积体电路制造股份有限公司，申请日为2014年12月23日，优先权日为2014年09月05日，公开日为2016年07月20日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年02月11日发出驳回决定，以权利要求1、4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）权利要求1和对比文件1（US2012/0043623A1，公开日为2012年02月23日）相比区别在于：边缘部分的形状为三角形。而上述区别技术特征被对比文件2（US6724025B1，公告日为2004年04月20日）公开，因此权利要求1相对于对比文件1和对比文件2的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。（2）权利要求4的附加技术特征属于本领域的公知常识，因此在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求4也不具备创造性。同时，在驳回决定中的其他说明部分也指出：权利要求2-3、5-19也不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定所依据的文本为：申请人于2018年10月08日提交的权利要求第1-19项；于申请日2014年12月23日提交的说明书第1-47段、说明书附图图1-3、说明书摘要及摘要附图。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种半导体结构，包括：
衬底；
金属栅极结构，位于所述衬底上；以及
间隔件，接近所述金属栅极结构，所述间隔件具有延伸至所述金属栅极结构内并且与所述衬底接触的边缘部分，其中所述边缘部分的形状为三角形。
2. 根据权利要求1所述的半导体结构，还包括：
外延件，接近所述间隔件。
3. 根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述金属栅极结构包括：
高k介电层，位于所述衬底上；
金属层，位于所述高k介电层上；以及
金属电极，位于所述金属层上。
4. 根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述边缘部分的底角介于1°至89°的范围内。
5. 一种制造半导体结构的方法，包括：
在衬底上形成栅极介电层和伪栅极堆叠件；
蚀刻所述伪栅极堆叠件以形成伪栅极结构；
蚀刻所述栅极介电层以形成位于所述伪栅极结构下方的凹槽；
形成围绕所述伪栅极结构并且填充所述凹槽的保护层；
形成接近所述保护层的外延件；
由所述保护层形成具有边缘部分的两个间隔件，其中所述边缘部分的形状为三角形；
去除位于所述栅极介电层上的所述伪栅极结构；
去除所述栅极介电层；以及
在所述间隔件之间形成金属栅极结构。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，在所述衬底上形成所述栅极介电层和所述伪栅极堆叠件包括：
在衬底上形成栅极介电层；
在所述栅极介电层上沉积伪栅极层；
在所述伪栅极层上沉积第一硬掩模层；以及
在所述第一硬掩模层上沉积第二硬掩模层。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，在所述衬底上形成所述栅极介电层的方法是热氧化。
8. 根据权利要求5所述的方法，其中，形成接近所述保护层的所述外延件包括：
蚀刻接近所述保护层的所述衬底以形成空腔；以及
在所述空腔中生长外延件。
9. 根据权利要求5所述的方法，在形成接近所述保护层的所述外延件之后，还包括：
在所述衬底上方沉积ILD层。
10. 根据权利要求5所述的方法，其中，去除位于所述栅极介电层上的所述伪栅极结构包括：
暴露所述伪栅极层；以及
蚀刻掉所述伪栅极层。
11. 根据权利要求9所述的方法，其中，在所述间隔件之间形成所述金属栅极结构包括：
在所述衬底上沉积高k介电层；
在所述高k介电层上沉积金属层；以及
在所述金属层上沉积金属电极。
12. 根据权利要求11所述的方法，在所述金属层上沉积所述金属电极之后，还包括：
实施化学机械抛光(CMP)以去除位于所述ILD层上的所述高k介电层、所述金属层和所述金属电极的部分。
13. 根据权利要求5所述的方法，其中，蚀刻所述栅极介电层以形成位于所述伪栅极堆叠件下方的凹槽的方法是干蚀刻。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述干蚀刻中的气体选自由 HBr、CF4、CHF3、CH4、CH2F2、N2H2、BCl3、Cl2、N2、H2、O2、He、Ar和它们的组合组成的组。
15. 根据权利要求5所述的方法，其中，蚀刻所述栅极介电层以形成位于所述伪栅极结构下方的所述凹槽，凹槽角α介于10°至80°的范围内。
16. 一种半导体结构，包括：
鳍，从衬底延伸；
金属栅极结构，位于所述衬底上的所述鳍的部分上方；
两个间隔件，邻近所述金属栅极结构，所述间隔件具有延伸至所述金属栅极结构内的边缘部分，其中，所述边缘部分的形状为三角形；以及
两个外延件，接近所述间隔件。
17. 根据权利要求16所述的半导体结构，其中，所述金属栅极结构包括：
高k介电层，位于所述衬底上；
金属层，位于所述高k介电层上；以及
金属电极，位于所述金属层上。
18. 根据权利要求16所述的半导体结构，其中，所述边缘部分与所述鳍接触。
19. 根据权利要求18所述的半导体结构，其中，所述边缘部分的底角介于1°至89°的范围内。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年05月22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，其中删除了原权利要求2，在原权利要求1中增加技术特征“所述间隔件具有向内倾斜的部分；以及外延件，接触所述向内倾斜的部分”，与原权利要求1的修改类似地，复审请求人适应性修改了原独立权利要求5、16。复审请求人认为：对比文件1和对比文件2均未公开或涉及有关上述修改的任何内容，对比文件1的间隔物35和对比文件2的绝缘膜16均不包括与外延件接触的向内倾斜的部分，并且本申请的权利要求1还能取得使半导体结构具有更好的可靠性的同时减小半导体结构的尺寸的有益效果。复审请求人提交复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种半导体结构，包括：
衬底；
金属栅极结构，位于所述衬底上；
间隔件，接近所述金属栅极结构，所述间隔件具有延伸至所述金属栅极结构内并且与所述衬底接触的边缘部分，其中所述边缘部分的形状为三角形，所述间隔件具有向内倾斜的部分；以及
外延件，接触所述向内倾斜的部分。
2. 根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述金属栅极结构包括：
高k介电层，位于所述衬底上；
金属层，位于所述高k介电层上；以及
金属电极，位于所述金属层上。
3. 根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述边缘部分的底角介于1°至89°的范围内。
4. 一种制造半导体结构的方法，包括：
在衬底上形成栅极介电层和伪栅极堆叠件；
蚀刻所述伪栅极堆叠件以形成伪栅极结构；
蚀刻所述栅极介电层以形成位于所述伪栅极结构下方的凹槽；
形成围绕所述伪栅极结构并且填充所述凹槽的保护层；
形成接近所述保护层的外延件；
由所述保护层形成具有边缘部分的两个间隔件，其中所述边缘部分的形状为三角形，所述间隔件具有向内倾斜的部分，所述向内倾斜的部分接触所述外延件；
去除位于所述栅极介电层上的所述伪栅极结构；
去除所述栅极介电层；以及
在所述间隔件之间形成金属栅极结构。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，在所述衬底上形成所述栅极介电层和所述伪栅极堆叠件包括：
在衬底上形成栅极介电层；
在所述栅极介电层上沉积伪栅极层；
在所述伪栅极层上沉积第一硬掩模层；以及
在所述第一硬掩模层上沉积第二硬掩模层。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，在所述衬底上形成所述栅极介电层的方法是热氧化。
7. 根据权利要求4所述的方法，其中，形成接近所述保护层的所述外延件包括：
蚀刻接近所述保护层的所述衬底以形成空腔；以及
在所述空腔中生长外延件。
8. 根据权利要求4所述的方法，在形成接近所述保护层的所述外延件之后，还包括：
在所述衬底上方沉积ILD层。
9. 根据权利要求4所述的方法，其中，去除位于所述栅极介电层上的所述伪栅极结构包括：
暴露所述伪栅极层；以及
蚀刻掉所述伪栅极层。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中，在所述间隔件之间形成所述金属栅极结构包括：
在所述衬底上沉积高k介电层；
在所述高k介电层上沉积金属层；以及
在所述金属层上沉积金属电极。
11. 根据权利要求10所述的方法，在所述金属层上沉积所述金属电极之后，还包括：
实施化学机械抛光(CMP)以去除位于所述ILD层上的所述高k介电层、所述金属层和所述金属电极的部分。
12. 根据权利要求4所述的方法，其中，蚀刻所述栅极介电层以形成位于所述伪栅极堆叠件下方的凹槽的方法是干蚀刻。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，所述干蚀刻中的气体选自由 HBr、CF4、CHF3、CH4、CH2F2、N2H2、BCl3、Cl2、N2、H2、O2、He、Ar和它们的组合组成的组。
14. 根据权利要求4所述的方法，其中，蚀刻所述栅极介电层以形成位于所述伪栅极结构下方的所述凹槽，凹槽角α介于10°至80°的范围内。
15. 一种半导体结构，包括：
鳍，从衬底延伸；
金属栅极结构，位于所述衬底上的所述鳍的部分上方；
两个间隔件，邻近所述金属栅极结构，所述间隔件具有延伸至所述金属栅极结构内的边缘部分，其中，所述边缘部分的形状为三角形，所述间隔件具有向内倾斜的部分；以及
两个外延件，接触所述向内倾斜的部分。
16. 根据权利要求15所述的半导体结构，其中，所述金属栅极结构包括：
高k介电层，位于所述衬底上；
金属层，位于所述高k介电层上；以及
金属电极，位于所述金属层上。
17. 根据权利要求15所述的半导体结构，其中，所述边缘部分与所述鳍接触。
18. 根据权利要求17所述的半导体结构，其中，所述边缘部分的底角介于1°至89°的范围内。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年05月28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：本申请的说明书中未记载对新增加的技术特征的有益效果进行任何说明，且新增加的技术特征不涉及本申请的发明点，新增加的技术特征是本领域中常见的设置，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。
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
（一）审查文本的认定
复审请求人于2019年05月22日提交复审请求书时提交了权利要求书修改替换页，经审查，其修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本复审请求审查决定所依据的审查文本为：复审请求人于2019年05月22日提交的权利要求第1-18项；于申请日2014年12月23日提交的说明书第1-47段、说明书附图图1-3、说明书摘要及摘要附图。
（二）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。
一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近现有技术的对比文件存在多个区别技术特征，其中部分区别技术特征被其它对比文件公开，其它区别技术特征既不属于本领域的公知常识，现有技术也没有给出将上述其它区别技术特征应用到该最接近的现有技术以获得该权利要求所要求保护的技术方案的技术启示，并且包括该其它区别技术特征使得该权利要求的技术方案获得了有益的技术效果，则该权利要求具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
本复审请求审查决定中引用与驳回决定相同的对比文件，为：
对比文件1：US2012/0043623A1，公开日为2012年02月23日；
对比文件2：US6724025B1，公开日为2004年04月20日。
1、关于权利要求1的创造性
权利要求1请求保护一种半导体结构，对比文件1公开了一种半导体结构，并具体公开了如下内容（参见说明书第[0021]-[0600]段，附图1-8）：衬底5；金属栅极结构55、60，位于所述衬底5上；以及间隔件35，接近所述金属栅极结构60，所述间隔件35具有延伸至所述金属栅极结构60内并且与所述衬底5接触的边缘部分。
权利要求1与对比文件1的区别技术特征为：（1）边缘部分的形状为三角形；（2）间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分。基于上述区别技术特征可以确定权利要求1相对于对比文件1实际解决的技术问题是：（1）减少金属泄露、提高沟道载流子浓度及抑制漏电流；（2）增加可靠性，减小器件尺寸。
对于区别技术特征（1），对比文件2公开了一种金属栅极结构，并具体公开了其中（参见第10栏第5行至第11栏第25行，第17栏倒数第5行至第18栏第17行，附图3B、13C）：绝缘层16延伸至所述金属栅极结构15、14内并与衬底11接触的边缘部分，且该边缘部分为三角形。上述内容在对比文件2中的作用与其在该权利要求中的作用相同，都能够起到减少金属泄露、提高沟道载流子浓度及抑制漏电流的作用。
对于区别技术特征（2），对比文件1公开了（参见说明书第36段，图4）在ETSOI层20上邻近间隔件35形成源区39和漏区40（相当于外延件）。但在对比文件1和对比文件2中均没有公开使间隔件具有向内倾斜的部分，以及外延件接触间隔件的向内倾斜的部分，并且上述技术特征也并非本领域技术人员的常用技术手段，其不属于本领域的公知常识。在对比文件1的基础上本领域技术人员难以想到使间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分，即对比文件1没有给出使间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分的技术启示。且包括该区别技术特征使得该权利要求的技术方案实现了有益的技术效果：增加可靠性，减小器件尺寸。
因此，本领域技术人员在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域公知常识得到权利要求1的技术方案是非显而易见的。权利要求1相对于对比文件1、2和本领域公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，因而具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、关于权利要求4的创造性
权利要求4请求保护一种制造半导体结构的方法，对比文件1公开了一种制造半导体结构的方法，并具体公开了如下内容（参见说明书第[0021]-[0600]段，附图1-8）：在衬底5上形成第一材料层27（相当于栅极介电层）和第二材料层28和盖层29（上述第二材料层28、29相当于伪栅极堆叠件）；蚀刻所述第二材料层28和盖层29以形成伪栅极结构（参见第[0025]段）；蚀刻所述第一材料层27以形成位于第二材料层28和盖层29下方的凹槽30；通过覆盖层沉积和回刻形成覆盖所述第二材料层28和盖层29结构侧壁并且填充所述凹槽的间隔件35（相当于保护层）（由于形成间隔件35采用覆盖层沉积然后蚀刻的方式，其势必会存在形成围绕所述第二材料层28和盖层29结构并且填充所述凹槽的间隔件的中间步骤，也即相当于形成围绕所述伪栅极结构并且填充所述凹槽的保护层的步骤）；形成接近于所述间隔件35的源漏区39、40（相当于外延件）；由所述间隔件35形成具有边缘部分的两个间隔件；去除位于第一材料层27上的第二材料层28和盖层29；去除第一材料层27；以及在所述间隔件35之间形成金属栅极结构55、60。
权利要求4与对比文件1的区别技术特征为：（1）边缘部分的形状为三角形；（2）间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分。基于上述区别技术特征可以确定权利要求4相对于对比文件1实际解决的技术问题是：（1）减少金属泄露、提高沟道载流子浓度及抑制漏电流；（2）增加可靠性，减小器件尺寸。
对于区别技术特征（1），对比文件2公开了一种金属栅极结构，并具体公开了其中（参见第10栏第5行至第11栏第25行，第17栏倒数第5行至第18栏第17行，附图3B、13C）：绝缘层16延伸至所述金属栅极结构15、14内并与衬底11接触的边缘部分，且该边缘部分为三角形。上述内容在对比文件2中的作用与其在该权利要求中的作用相同，都能够起到减少金属泄露、提高沟道载流子浓度及抑制漏电流的作用。
对于区别技术特征（2），对比文件1公开了（参见说明书第36段，图4）在ETSOI层20上邻近间隔件35形成源区39和漏区40（相当于外延件）。在对比文件1和对比文件2中均没有公开使间隔件具有向内倾斜的部分，以及外延件接触所述向内倾斜的部分，并且上述技术特征也并非本领域技术人员的常用技术手段，其不属于本领域的公知常识。在对比文件1的基础上本领域技术人员难以想到使间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分，即对比文件1没有给出使间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分的技术启示。且包括该区别技术特征使得该权利要求的技术方案实现了有益的技术效果：增加可靠性，减小器件尺寸。
因此，本领域技术人员在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域公知常识得到权利要求4的技术方案是非显而易见的。权利要求1相对于对比文件1、2和本领域公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，因而具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于权利要求15的创造性
权利要求15请求保护一种半导体结构，对比文件1公开了一种半导体结构，并具体公开了如下内容（参见说明书第[0021]-[0600]段，附图1-8）：衬底5；金属栅极结构55、60，位于所述衬底5上；以及两个间隔件35，接近所述金属栅极结构60，所述间隔件35具有延伸至所述金属栅极结构60内并且与所述衬底5接触的边缘部分；以及两个源漏外延件39、40，接近所述间隔件35。
权利要求15相对于对比文件1的区别技术特征为：（1）鳍，从衬底延伸，栅极位于鳍的部分上方；（2）边缘部分的形状为三角形；（3）间隔件具有向内倾斜的部分，两个外延件接触所述向内倾斜的部分。基于上述区别技术特征可以确定权利要求15相对于对比文件1实际解决的技术问题是：抑制短沟道效应；减少金属泄露、提高沟道载流子浓度及抑制漏电流。
对于区别技术特征（1），在本领域中，为了抑制短沟道效应，在衬底上形成延伸的鳍，栅极位于鳍的部分上方，从而将平面沟道提升为立体沟道，从而抑制短沟道效应，属于本领域技术人员的惯用技术手段，属于公知常识。
对于区别技术特征（2），对比文件2公开了一种金属栅极结构，并具体公开了其中（参见第10栏第5行至第11栏第25行，第17栏倒数第5行至第18栏第17行，附图3B、13C）：绝缘层16延伸至所述金属栅极结构15、14内并与衬底11接触的边缘部分，且该边缘部分为三角形。上述内容在对比文件2中的作用与其在该权利要求中的作用相同，都能够起到减少金属泄露、提高沟道载流子浓度及抑制漏电流的作用。
对于区别技术特征（3），对比文件1公开了（参见说明书第36段，图4）在ETSOI层20上邻近间隔件35形成源区39和漏区40（相当于外延件）。在对比文件1和对比文件2中均没有公开使间隔件具有向内倾斜的部分，以及外延件接触所述向内倾斜的部分，并且上述技术特征也并非本领域技术人员的常用技术手段，其不属于本领域的公知常识。在对比文件1的基础上本领域技术人员难以想到使间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分，即对比文件1没有给出使间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分的技术启示。且包括该区别技术特征使得该权利要求的技术方案实现了有益的技术效果：增加可靠性，减小器件尺寸。
因此，本领域技术人员在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域公知常识得到权利要求15的技术方案是非显而易见的。权利要求1相对于对比文件1、2和本领域公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，因而具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4、关于权利要求2-3、5-14、16-18的创造性
在权利要求1、4、15具备创造性的前提下，从属权利要求2-3、5-14、16-18也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
5、关于驳回决定和前置审查意见
对于驳回决定和前置审查意见中的相关意见，合议组认为：使间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分并非本领域技术人员的常用技术手段，其不属于本领域的公知常识。根据现有证据，对比文件1和对比文件2中都没有给出使间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分的技术启示，因此在现有技术的基础上本领域技术人员不容易想到使间隔件具有向内倾斜的部分，外延件接触所述向内倾斜的部分。并且包括该区别技术特征使得权利要求的技术方案实现了有益的技术效果：增加可靠性，减小器件尺寸。因此，权利要求1-18相对于现有证据具备创造性。
至于本申请中是否还存在其他不符合专利法及专利法实施细则的其它缺陷，留待实质审查部门继续审查。
基于上述理由，合议组依法作出以下决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年02月11日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在下述文本的基础上对本申请继续进行审查：
复审请求人于2019年05月22日提交的权利要求第1-18项；于申请日2014年12月23日提交的说明书第1-47段、说明书附图图1-3、说明书摘要及摘要附图。
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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