发明创造名称：半导体装置的凸块结构
外观设计名称：
决定号：192637
决定日：2019-09-17
委内编号：1F285414
优先权日：
申请（专利）号：201510479932.3
申请日：2015-08-07
复审请求人：晶宏半导体股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：徐国祥
合议组组长：刘振玲
参审员：林少华
国际分类号：H01L23/485
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：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区别技术特征，如果该区别技术特征没有被其他对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，且该区别技术特征的存在使得该技术方案取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201510479932.3，名称为“半导体装置的凸块结构”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为晶宏半导体股份有限公司，申请日为2015年08月07日，公开日为2017年02月22日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2019年02月19日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-11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2015年08月07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1-3页、权利要求第1-11项。
驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种半导体装置的凸块结构，其特征在于，包含：
一装置主体，其具有一接合面以及多个在该接合面上的线路；
至少一第一焊垫，设置于该接合面上；
至少一辅助垫，设置于该接合面上；
一第一绝缘层，形成于该接合面上，并且该第一绝缘层具有一第一开孔以及一辅助孔，用以分别显露出该第一焊垫与该辅助垫；
至少一第一凸块下金属层，形成于该第一绝缘层上，该第一凸块下金属层经由该第一开孔与该辅助孔分别连接至该第一焊垫与该辅助垫；以及
至少一细长凸块，凸起状设置于该第一凸块下金属层上，该细长凸块具有一凸块部以及一延伸部，其中该凸块部位于该第一焊垫上，该延伸部连接该凸块部并位于该第一绝缘层上，并且该细长凸块的延伸部长度不小于该细长凸块的凸块部长度的百分之八十，且该细长凸块的延伸部覆盖该辅助垫并具有一根部，该根部位于该辅助孔内，以植接至该辅助垫。
2. 如权利要求1所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，其中该装置主体具有一第一侧边，该细长凸块邻近于该第一侧边，而该延伸部相对于该凸块部更远离该第一侧边。
3. 如权利要求1所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，其中该辅助垫为尺寸小于该第一焊垫的独立垫。
4. 如权利要求1所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，其中所述线路穿过该第一焊垫与该辅助垫之间的间隙。
5. 如权利要求4所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，其中该第一绝缘层在该第一焊垫与该辅助垫之间的上表面形成有一凹槽，以使该第一凸块下金属层具有对应凹痕。
6. 如权利要求1所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，另包含一第二绝缘层，形成于该接合面与该第一绝缘层之间，并覆盖该第一焊垫的周边、该些线路以及该辅助垫的周边，并且该第二绝缘层的厚度小于该第一绝缘层的厚度。
7. 如权利要求1至6任一项所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，其中该细长凸块为多个，其凸块间距为27微米以下，该细长凸块的长度介于80微米至200微米，该细长凸块的宽度介于8微米至15微米，该细长凸块的高度介于2微米至50微米。
8. 如权利要求1所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，另包含：
至少一第二焊垫，设置于该接合面上，该第一绝缘层另具有一第二开孔，用以显露出该第二焊垫；
至少一第二凸块下金属层，形成于该第一绝缘层上，该第二凸块下金属层经由该第二开孔连接至该第二焊垫；以及
至少一正规凸块，凸起状设置于该第二凸块下金属层上。
9. 如权利要求8所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，其中该装置主体更具有一相对于该第一侧边的第二侧边，该正规凸块邻近于该第二侧边。
10. 如权利要求1所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，其中该第一绝缘层的该第一开孔为一狭槽孔，该狭槽孔的延长方向与该细长凸块的该延伸部的延伸方向相同。
11. 如权利要求10所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，其中该第一开孔的宽度介于3微米至10微米，该第一开孔的长度介于10微米至80微米，而该辅助孔的开口尺寸介于3×3平方微米至10×10平方微米。”
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：TW200845249A，公开日为2008年11月16日；
对比文件2：CN103871989A，公开日为2014年06月18日。
驳回决定的具体理由是：权利要求1与对比文件1的区别技术特征包括：第一绝缘层露出设置在接合面上的辅助垫，凸块的延伸部长度不小于凸块部长度的80%且延伸部覆盖辅助垫具有根部，根部位于辅助孔内以植接至辅助垫。基于最接近的现有技术重新确定的实际要解决的技术问题是为跨越线路的凸块提供机械支撑以避免凸块触碰短路。对比文件2公开了该区别技术特征且作用相同。从属权利要求2-11的附加技术特征或者被对比文件1、2公开，或者属于本领域中的公知常识。因此，权利要求1-11不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对于申请人的意见陈述，实质审查部门在驳回决定中认为：（1）对比文件2的金属块8和焊料层9共同构成了金属凸块，焊料层9也能单独等同于细长凸块，并且具有左侧的凸块部和右侧的延伸部。（2）从避免短路的角度出发，本申请与对比文件2的实际技术问题和技术效果是一致的。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年06月05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，具体修改内容如下：将权利要求8中的“如权利要求1所述”修改为“如权利要求2所述”。复审请求人认为：对比文件2没有公开“至少一辅助垫130，设置于该接合面上”及“该第一绝缘层具有一第一开孔141以及一辅助孔143，用以分别显露出该第一焊垫121与该辅助垫130”；也没有公开“该细长凸块160的延伸部162的长度不小于该细长凸块160的凸块部161长度的百分之八十”；从结构上来看金属块8显然并不等同于本申请的细长凸块；对比文件2的焊料层9是位于金属块8与保护膜7a之间。对比文件2中所说的确保绝缘与本申请的避免短路完全是针对不同的部位，利用了不同结构和原理。本领域技术人员在对比文件2的基础上并不能得到本申请技术方案的技术启示。复审请求时新修改的权利要求8内容如下：
“8. 如权利要求2所述半导体装置的凸块结构，其特征在于，另包含：
至少一第二焊垫，设置于该接合面上，该第一绝缘层另具有一第二开孔，用以显露出该第二焊垫；
至少一第二凸块下金属层，形成于该第一绝缘层上，该第二凸块下金属层经由该第二开孔连接至该第二焊垫；以及
至少一正规凸块，凸起状设置于该第二凸块下金属层上。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年06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，（3）对比文件2给出了利用跨越布线的金属桥接两个焊垫的启示。（4）对比文件2同样存在与本申请、对比文件1相同的技术问题，也即密集布线电极之间的绝缘隔离可靠性。在对比文件1的基础结构之上，利用对比文件2给出的金属块桥接实现机械支撑和电连接从而跨域多个焊垫，并进一步依照互联需要合理调整连接构件的布局和尺寸，从而获得独立权利要求的技术方案，是显而易见的。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。
经过充分的阅卷并合议，本案合议组认为事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人在2019年06月05日提交了权利要求书的全文修改替换页，经审查，2019年06月05日所作的修改符合专利法实施细则第61条第1款以及专利法第33条的规定。本复审请求审查决定所依据的审查文本为：申请日2015年08月07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1-3页，2019年06月05日提交的权利要求第1-11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。
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区别技术特征，如果该区别技术特征没有被其他对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，且该区别技术特征的存在使得该技术方案取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在评价创造性时所引用的对比文件与驳回决定中引用的对比文件相同，即：
对比文件1：TW200845249A，公开日为2008年11月16日；
对比文件2：CN103871989A，公开日为2014年06月18日。
2.1、独立权利要求1要求保护一种半导体装置的凸块结构。
对比文件1公开了一种半导体装置的凸块结构，其中（说明书第9页第8行至第16页第15行，附图4-7）公开了以下技术内容：凸块结构包括装置主体415，具有接合面411和多个在接合面上的线路416，至少一个第一焊垫412设置在接合面411上，第一绝缘层413形成在接合面411上具有第一开孔414A-414L以露出第一焊垫412，至少第一凸块下金属层430形成在第一绝缘层413上经由第一开孔414A-414L分别连接至第一焊垫412，以及至少一个细长凸块420设置在第一凸块下金属层430上，具有凸块部421和延伸部422，凸块部421设置在第一焊垫412上，延伸部422连接凸块部并位于第一绝缘层413上。
权利要求1相对于对比文件1的区别技术特征在于：至少一辅助垫，设置于该接合面上；第一绝缘层具有一辅助孔，用以显露出该辅助垫；该细长凸块的延伸部长度不小于该细长凸块的凸块部长度的百分之八十，且该细长凸块的延伸部覆盖该辅助垫并具有一根部，该根部位于该辅助孔内，以植接至该辅助垫。基于上述区别技术特征，权利要求1实际要解决的技术问题在于加强细长凸块结合在凸块下金属层上的效果，使细长凸块不会歪斜，避免细长凸块的相互碰触而短路。
首先，对比文件1未披露细长凸块的延伸部长度不小于该细长凸块的凸块部长度的百分之八十，对比文件1并未启示细长凸块延伸部过长会导致细长凸块歪斜，容易因相互碰触而短路的技术问题。其次，对比文件2公开了一种半导体装置，其中（说明书第0020-0048段，附图1A-10）公开了以下技术内容：半导体装置包括多个（示例中为五个）发射电极3、铝图案4、和栅电极垫5（控制电极垫）形成在主要由硅衬底制成的半导体元件2的正面侧上。发射电极3以与形成在后面侧上的集电极相对应的分开构造提供。铝图案4位于相邻的发射电极3之间。铝图案4由铝制成并且呈小路的形式。平行于栅电极垫5设置的垫是连接到除栅电极之外的电极的垫。发射电极3和栅电极垫5也由铝制成。发射电极3在半导体元件2内相互电连接。栅电极垫5经由铝图案4连接到对应于形成在半导体元件2的硅衬底内的每一个发射电极3的栅电极。绝缘材料图案6（绝缘层）堆叠在发射电极3和铝图案4的前侧上。绝缘材料图案6包括多个（示例中为5个）开口6a和多个开口6b。开口6a使五个发射电极3的除了它们的边缘部分之外的其它部分暴露于前侧。同样，开口6b使栅电极垫5和其它垫的除了它们的边缘部分之外的其它部分暴露出来。在图1B中表示开口6a和6b的双线的外侧的线（点线）表示发射电极3、栅电极垫5和其它垫的轮廓线。镍电镀图案7堆叠并形成在绝缘材料图案6的前侧上。镍电镀图案7包括保护膜7a、焊接电极7b（接合膜）和垫接合膜7c。保护膜7a覆盖至少包括所述铝图案4所处的部分的前侧的区域。焊接电极7b堵塞并覆盖每一个开口6a。垫接合膜7c堵塞并覆盖每一个开口6b。保护膜7a和焊接电极7b一体地形成。金属块8的从前侧观察的外边缘（边缘部分）定位在五个开口6a的内部，以便与铝图案4交叉，金属块8为块状电极。将布置在镍电镀图案7的前侧上的金属块8经由前侧焊料层9（焊接层）接合到半导体元件2的前侧。保护膜7a形成在绝缘材料图案6的前侧上，并且焊接电极7b形成在开口6a的底部处，即形成在发射电极3的前侧上。因而，在保护膜7a和焊接电极7b之间存在沿着前后方向延伸的台阶部。换言之，保护膜7a覆盖绝缘材料图案6周围的具有台阶部的区域。通过向铜基基体材料施加镍电镀而获得金属块8。镍电镀图案7的硬度与金属块8的硬度相等。通过保护膜7a的设置，冲压金属块8时产生的毛刺8a不会穿透保护膜7a，对比文件2解决了防止包括铝图案4和绝缘材料图案6的绝缘部分发生短路、防止处于不同电势的发射电极3和铝图案4之间发生短路、以及不再需要检查是否存在毛刺8a以削减成本的技术问题。由对比文件2公开的上述内容可知，不论将金属块8与前侧焊料层9一起作为凸块结构、还是将焊料层9单独作为凸块结构，其设置方式都是针对与附图1D中的五个发射电极3共同接触、并由发射电极3进行支撑的，金属块8和/或前侧焊料层9中并不存在延伸部、发射电极3也不存在相对应的辅助垫。因此，对比文件2要解决的技术问题与权利要求1基于上述区别技术特征要解决的技术问题不同，且并未公开上述权利要求1相对于对比文件1的区别技术特征。上述区别技术特征也不属于本领域中的公知常识。基于上述区别技术特征，权利要求1的技术方案能够产生以下有益技术效果：加强细长凸块结合在凸块下金属层上的效果，使细长凸块不会歪斜，故避免了细长凸块的相互碰触而短路。
因此，权利要求1请求保护的技术方案对于本领域技术人员而言不是显而易见的，具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
2.2、权利要求2-11直接或间接引用权利要求1，当权利要求1具备创造性时，这些权利要求也同样具备创造性。
3、针对驳回决定和前置审查相关意见的答复：
对于驳回理由和前置审查意见，合议组认为：
（1）对比文件2中的金属块8和焊料层9虽然可以被认为共同构成金属凸块，也可以将焊料层9单独认定为凸块，这是基于二者的材质导电性判断的。但金属块8没有分为凸块部以及延伸部，从对比文件2附图1D可见，金属块8具有矩形、并非细长条形形状，且与图中的5个发射电极3一起连接。
（2）对比文件2说明书第0030-0032段、附图6A-6B中，详细介绍了基于镍电镀图案具有的保护膜7a，毛刺8a不会穿透保护膜7a，因而不会抵达铝图案4（栅极布线），从而能够防止包括铝图案4和绝缘材料图案6的绝缘部分发生短路、能够防止发射电极3和铝图案4之间发生短路。
而本申请是为了避免细长凸块的相互触碰而短路，维持细长凸块接合位置的正确性。
可见，对比文件2与本申请解决的技术问题、技术效果并不相同。
（3）虽然基于对比文件2附图2看似金属凸块与焊料层9跨越Al图案线路4形成桥接结构。但该附图2是附图1D沿线II-II的剖视图。结合附图1D即可发现，金属块8、焊料层9同时覆盖于多个控制布线4之上。实际上同时在各部位由多个发射电极、控制布线4共同支撑。
（4）由于对比文件2自身要解决的技术问题与本申请实际要解决的技术问题并不相同（对比文件2的金属块8，从说明书及附图中可知其并没有存在大量密集排布的情况），其也没有给出通过桥接金属块实现对细长金属块之间的绝缘性保障的技术启示，本领域技术人员没有动机将其用于对比文件1中、更没有动机去调整对比文件1中细长凸块420的凸块体421和延伸部422的长度比例。因此，本申请的技术方案对于本领域技术人员而言并非是显而易见的。
基于上述事实和理由，合议组依法作出如下审查决定。至于本申请中是否存在其他不符合专利法以及专利法实施细则的规定的缺陷，留待后续程序继续审查。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年02月19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复审请求审查决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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