发明创造名称：一种碳化硅功率器件终端结构的制作方法
外观设计名称：
决定号：190101
决定日：2019-09-18
委内编号：1F269295
优先权日：
申请（专利）号：201410857018.3
申请日：2014-12-31
复审请求人：国网智能电网研究院 国家电网公司 国网浙江省电力公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：梁素平
合议组组长：赵致民
参审员：刘婧
国际分类号：H01L21/04
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，其中部分区别技术特征被其它对比文件公开，且作用相同，部分区别技术特征属于本领域的公知常识，其余区别技术特征属于在该最接近现有技术的对比文件公开内容的基础上结合本领域的公知常识容易想到的，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410857018.3，名称为“一种碳化硅功率器件终端结构的制作方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为国网智能电网研究院、国家电网公司和国网浙江省电力公司，申请日为2014年12月31日，公开日为2015年05月13日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年09月05日发出驳回决定，以权利要求1-7不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为：申请日2014年12月31日提交的说明书摘要、说明书第1-7页、摘要附图、说明书附图第1-3页；2018年05月21日提交的权利要求第1-7项。
驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种碳化硅功率器件终端结构的制作方法，依次包括以下步骤：
S101.清洗碳化硅衬底，所述碳化硅衬底包含第一和第二表面；
S102.沉积掩膜材料，所述掩膜材料覆盖碳化硅衬底的第一表面；
S103.掩膜材料第一次图形化，暴露出部分碳化硅衬底的第一表面；
S104.刻蚀碳化硅衬底形成第一凹槽，所述第一凹槽底部和侧壁的转角处形成圆弧形过渡结构；
S105.掩膜材料第二次图形化，暴露出所述第一凹槽及部分碳化硅衬底的第一表面；
S106.刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽；
S107.去除掩膜材料；
在所述步骤S106刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽之后还包括步骤：掩膜材料第三次图形化，暴露出所述第一凹槽、第二凹槽及部分碳化硅衬底的第一表面；
在所述步骤S107去除掩膜材料之前还包括步骤：刻蚀碳化硅衬底形成第三凹槽，所述第三凹槽底部和侧壁的转角处以及第三凹槽底部与第二凹槽侧壁的转角处形成圆弧形过渡结构，所述第三凹槽侧壁与碳化硅衬底第一表面之间的角度为80～95°。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S106刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽中，所述第二凹槽底部和侧壁的转角处以及第二凹槽底部与第一凹槽侧壁的转角处形成圆弧形过渡结构。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S106刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽中，第二凹槽侧壁与碳化硅衬底第一表面之间的角度为80～95°。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S107去除掩膜材料中，去除掩膜材料而不损伤碳化硅衬底。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，每次刻蚀碳化硅衬底步骤之前，还包括湿法腐蚀或干法刻蚀掩膜材料，在掩膜材料边缘形成圆弧状的过渡形貌。
6. 如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述碳化硅衬底为裸片，或包含不同的掺杂区域，所述掺杂区域为n型或p型掺杂，不同的区域具有不同的掺杂浓度，或在衬底的第一表面和/或第二表面包含外延层，所述外延层为n型或p型，不同的外延层区域具有不同的掺杂浓度。
7. 如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述碳化硅衬底的第一表面和/或第二表面包含绝缘层和/或金属层，所述绝缘层是氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺或其复合结构，所述金属层和碳化硅半导体表面形成肖特基接触和/或欧姆接触，所述金属层是钨、铬、铂、钛、银、金、铝、镍、铜或其合金及复合结构。”
驳回决定中引用2篇对比文件：
对比文件1：US5977605A，授权公告日为1999年11月02日；
对比文件2：JP特开平8-316219A，公开日为1996年11月29日。
驳回决定中指出：权利要求1与对比文件1相比，区别技术特征是：清洗碳化硅衬底；沉积掩膜材料，所述掩膜材料覆盖碳化硅衬底的第一表面；掩膜材料第一次图形化，暴露出部分碳化硅衬底的第一表面，刻蚀碳化硅衬底形成第一凹槽；掩膜材料第二次图形化，暴露出所述第一凹槽及部分碳化硅衬底的第一表面，刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽；去除掩膜材料；在刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽之后还包括步骤：掩膜材料第三次图形化，暴露出所述第一凹槽、第二凹槽及部分碳化硅衬底的第一表面,刻蚀碳化硅衬底以形成第三凹槽；所述第三凹槽侧壁与碳化硅衬底第一表面之间的角度为80～95°。上述区别技术特征部分被对比文件2公开，且作用相同，其余部分属于本领域的公知常识，因此权利要求1不具备创造性。权利要求2-7的附加技术特征或者被对比文件1公开、或者属于本领域的公知常识，因此权利要求2-7也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年12月20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，所做修改为：将权利要求7引用权利要求1的技术方案作为修改后的权利要求1，删除权利要求1。复审请求人认为：（1）本申请的技术主题为“一种碳化硅功率器件终端结构的制作方法”，是对比文件1技术主题“一种包括具有电压吸收边的PN结的SiC半导体器件”与对比文件2的技术主题“半导体装置的制造方法”所得不出的，因此，本申请的技术主题未公开。对比文件中为pn结结构，本申请为同质结构，意味着可以是单一的p型或者单一的n型，二者不具有可比性。对比文件1的国际分类号为H01L 23/58，对比文件2的国际分类号为H01L 21/308，对比文件1与对比文件2所属类别不同，分属不同领域。碳化硅衬底是对比文件2没有公开的。（2）本申请的工艺顺序是对比文件结合得不出的。（3）权利要求7附加技术特征性质的认定说服力不足，在未公开“碳化硅衬底的第一表面和／或第二表面包含绝缘层和／或金属层”的基础上，认定“金属层和碳化硅半导体表面形成肖特基接触和／或欧姆接触”是本领域的常用技术手段和“绝缘层是氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺或其复合结构”与“金属层是钨、铬、铂、钛、银、金、铝、镍、铜或其合金及复合结构”是常规选择，显然说服力有些不足。（4）本申请可以降低光刻工艺台阶高度，提高图形线条精度，减少了电场集聚，使电场均匀分布，有利于提高功率器件的耐压值；同时，简化工艺流程，降低制造成本，适合批量化生产。
复审请求时新修改的权利要求1内容如下：
“1. 一种碳化硅功率器件终端结构的制作方法，依次包括以下步骤：
S101.清洗碳化硅衬底，所述碳化硅衬底包含第一和第二表面；
S102.沉积掩膜材料，所述掩膜材料覆盖碳化硅衬底的第一表面；
S103.掩膜材料第一次图形化，暴露出部分碳化硅衬底的第一表面；
S104.刻蚀碳化硅衬底形成第一凹槽，所述第一凹槽底部和侧壁的转角处形成圆弧形过渡结构；
S105.掩膜材料第二次图形化，暴露出所述第一凹槽及部分碳化硅衬底的第一表面；
S106.刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽；
S107.去除掩膜材料；
在所述步骤S106刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽之后还包括步骤：掩膜材料第三次图形化，暴露出所述第一凹槽、第二凹槽及部分碳化硅衬底的第一表面；
在所述步骤S107去除掩膜材料之前还包括步骤：刻蚀碳化硅衬底形成第三凹槽，所述第三凹槽底部和侧壁的转角处以及第三凹槽底部与第二凹槽侧壁的转角处形成圆弧形过渡结构，所述第三凹槽侧壁与碳化硅衬底第一表面之间的角度为80～95°；
所述碳化硅衬底的第一表面和/或第二表面包含绝缘层和/或金属层，所述绝缘层是氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺或其复合结构，所述金属层和碳化硅半导体表面形成肖特基接触和/或欧姆接触，所述金属层是钨、铬、铂、钛、银、金、铝、镍、铜或其合金及复合结构。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年12月25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权利要求1-6不具备创造性，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14 日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-6相对于对比文件1与对比文件2以及本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
针对复审请求人的意见，合议组认为：（1）本申请提供的终端结构的碳化硅二极管器件，实质上也是pn结结构，本申请的发明构思已被对比文件1公开。本申请权利要求1与对比文件1的区别主要在于形成阶梯状台阶的具体方法，而对比文件2公开了一种形成半导体器件台面的方法，采用单层掩膜材料，进行两次图形化并对Si基板进行两次刻蚀，且起到相同的形成阶梯状台阶的作用，即对比文件2给出了将该技术内容应用到对比文件1中的启示。在此启示下，本领域技术人员容易想到采用单层掩膜材料，进行多次图形化并对低掺杂p外延层10进行多次刻蚀，以形成对比文件1中的阶梯状台阶，无需付出创造性劳动。对比文件1和对比文件2均是对半导体衬底蚀刻，虽然对比文件2是硅衬底，对比文件1是碳化硅衬底，蚀刻步骤和方法在上述两种半导体衬底均适用，没有技术上的困难。（2）对比文件1公开了碳化硅功率器件多层台阶状终端结构的制作方法，而且对比文件2公开了一种形成半导体器件台面的方法，给出了形成多层台阶方法的技术启示。并且在上述步骤之前清洗衬底，之后继续蚀刻第三凹槽，蚀刻后去除掩膜属于本领域的最常用的工艺顺序，因此在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的公知常识容易得到本申请的工艺顺序。（3）对比文件1公开了，碳化硅衬底的第一表面包含阳极7，第二表面包含阴极6(参见图2)，碳化硅衬底的第一表面包含表面钝化层L1（参见图3a-4d）。钨、铬、铂、钛、银、金、铝、镍、铜或其合金及复合结构是本领常用的电极材料，本领域公知金属层和碳化硅半导体表面接触分为肖特基接触和欧姆接触两种情况。钝化层采用氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺或其复合结构等绝缘层，也是本领域的常规选择。（4）对比文件1采用了在刻蚀台阶的内转角和外转角处形成圆弧形过渡结构和在刻蚀台阶与碳化硅衬底表面处形成近似直角以及垂直的侧壁，因此同样起到减少了电场集聚，使电场均匀分布，有利于提高功率器件的耐压值（参见说明书第3栏第2-6行）。对比文件2公开了单层掩膜，两次图形化进行蚀刻，可以降低光刻工艺台阶高度，提高图形线条精度，在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的公知常识容易得到本申请的方法步骤，从而容易得到简化工艺流程，降低制造成本，适合批量化生产的技术效果。
复审请求人于2019 年06 月28 日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人认为：（1）、本申请说明书第[0054]段只是本申请的一个实例，并不能用以限制本申请，并且说明书第[0054]段未说明“是pn结构”，因此认定技术特征已被对比文件公开不具说服力。（2）、本申请的背景技术中记载了“相对于以硅为代表的第一代半导体和以砷化镓为代表的第二代半导体，第三代半导体的碳化硅和氮化镓具有更大的禁带宽度和临界击穿电场，较为适合制造高温大功率半导体器件”，因此以“第一代半导体硅”认定“第三代半导体碳化硅”的技术特征不具说服力。(3)、对比文件并未公开“碳化硅衬底的第一表面和／或第二表面包含绝缘层和／或金属层”，在未公开“碳化硅衬底的第一表面和／或第二表面包含绝缘层和／或金属层”的基础上，认定“金属层和碳化硅半导体表面形成肖特基接触和／或欧姆接触”是本领域的常用技术手段和“绝缘层是氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺或其复合结构”与“金属层是钨、铬、铂、钛、银、金、铝、镍、铜或其合金及复合结构”是常规选择，显然不具说服力。
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
1、审查文本的认定
复审请求人在2018年12月20日提出复审请求时，提交了权利要求书的全文修改替换页，共包括权利要求第1-6项。上述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。本复审请求审查决定所针对的文本为：申请日2014年12月31日提交的说明书摘要、说明书第1-7页、摘要附图、说明书附图第1-3页；2018年12月20日提交的权利要求第1-6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。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，其中部分区别技术特征被其它对比文件公开，且作用相同，部分区别技术特征属于本领域的公知常识，其余区别技术特征属于在该最接近现有技术的对比文件公开内容的基础上结合本领域的公知常识容易想到的，则该权利要求不具备创造性。
本复审审查决定书引用的对比文件与驳回决定和复审通知书引用的对比文件相同，即：
对比文件1：US5977605A，授权公告日为1999年11月02日；
对比文件2：JP特开平8-316219A，公开日为1996年11月29日。
权利要求1-6不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1请求保护一种碳化硅功率器件终端结构的制作方法。对比文件1公开了一种碳化硅功率器件终端结构的制作方法，包括（参见说明书第5栏第51行至第8栏第12行，图2a-4d）：提供碳化硅衬底，碳化硅衬底包括n掺杂层2和低掺杂p外延层10，碳化硅衬底包含第一和第二表面，多步刻蚀低掺杂p层10，刻蚀次数根据需要的电场分布效率选择，进行四次刻蚀低掺杂p外延层10形成阶梯状的第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，所述第一凹槽底部和侧壁的转角处形成圆弧形过渡结构，第三凹槽底部和侧壁的转角处以及第三凹槽底部与第二凹槽侧壁的转角处形成圆弧形过渡结构（参见图3a）。
该权利要求与对比文件1相比，区别技术特征是：（1）清洗碳化硅衬底；沉积掩膜材料，所述掩膜材料覆盖碳化硅衬底的第一表面；掩膜材料第一次图形化，暴露出部分碳化硅衬底的第一表面，刻蚀碳化硅衬底形成第一凹槽；掩膜材料第二次图形化，暴露出所述第一凹槽及部分碳化硅衬底的第一表面，刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽；在刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽之后还包括步骤：掩膜材料第三次图形化，暴露出所述第一凹槽、第二凹槽及部分碳化硅衬底的第一表面，刻蚀碳化硅衬底形成第三凹槽；所述第三凹槽侧壁与碳化硅衬底第一表面之间的角度为80～95°；去除掩膜材料；（2）所述碳化硅衬底的第一表面和/或第二表面包含绝缘层和/或金属层，所述绝缘层是氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺或其复合结构，所述金属层和碳化硅半导体表面形成肖特基接触和/或欧姆接触，所述金属层是钨、铬、铂、钛、银、金、铝、镍、铜或其合金及复合结构。基于上述区别技术特征可以确定本申请实际解决的技术问题是：（1）阶梯状凹槽的具体刻蚀方法；（2）优化碳化硅功率器件终端结构性能。
对于区别技术特征（1），对比文件2公开了一种形成半导体器件台面的方法，包括（参见说明书第[0002]段，图3）沉积保护膜31（即掩膜材料），保护膜31覆盖Si基板30的第一表面；保护膜31第一次图形化，暴露出部分Si基板30的第一表面（参见图3a）；刻蚀Si基板30形成第一凹槽（参见图3b）；保护膜31第二次图形化，暴露出第一凹槽及部分Si基板30的第一表面（参见图3c）；刻蚀Si基板30形成第二凹槽（参见图3d）。上述技术内容在对比文件2中的作用与其在权利要求1中的作用相同，均是用于形成阶梯状凹槽，即对比文件2给出了将该技术特征应用到对比文件1中的启示。在此启示下，为了形成对比文件1中的阶梯状的凹槽，本领域技术人员容易想到沉积掩膜材料，所述掩膜材料覆盖碳化硅衬底的第一表面；掩膜材料第一次图形化，暴露出部分碳化硅衬底的第一表面，刻蚀碳化硅衬底形成第一凹槽；掩膜材料第二次图形化，暴露出所述第一凹槽及部分碳化硅衬底的第一表面，刻蚀碳化硅衬底形成第二凹槽；掩膜材料第三次图形化，暴露出所述第一凹槽、第二凹槽及部分碳化硅衬底的第一表面，刻蚀碳化硅衬底以形成第三凹槽，无需付出创造性劳动。此外，清洗碳化硅衬底是本领域的常用技术手段，结合附图3a可知，第三凹槽侧壁与碳化硅衬底第一表面近似垂直，在此基础上，设置第三凹槽侧壁与碳化硅衬底第一表面之间的角度为80～95°是本领域技术人员容易做到的，无需付出创造性劳动；刻蚀完成后去除掩膜材料也是本领域的常用技术手段。
对于区别技术特征（2），对比文件1公开了（参见说明书第6栏第55-58行，图2a-4d）碳化硅衬底的第一表面包含阳极7，第二表面包含阴极6。钨、铬、铂、钛、银、金、铝、镍、铜或其合金及复合结构是本领常用的电极材料。本领域公知金属层和碳化硅半导体表面接触分为肖特基接触和欧姆接触两种情况。此外，对比文件1公开了（参见说明书第7栏第42-43行，图3a-4d）碳化硅衬底的第一表面包含表面钝化层L1。钝化层采用氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺或其复合结构等绝缘层以及在碳化硅衬底的第二表面也包含上述材料的表面钝化层，也是本领域的常规选择。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域的公知常识以获得该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的，该权利要求不具有突出的实质性特点，不具备创造性。
权利要求2是权利要求1的从属权利要求。对比文件1公开了（参见图3a）刻蚀低掺杂p外延层10形成在第二凹槽中，第二凹槽底部和侧壁的转角处以及第二凹槽底部与第一凹槽侧壁的转角处形成圆弧形过渡结构。因此当引用的权利要求不具备创造性时，上述权利要求不具备创造性。
权利要求3是权利要求1的从属权利要求。对比文件1公开了（参见图3a）第二凹槽侧壁与碳化硅衬底第一表面近似垂直，在此基础上，设置第二凹槽侧壁与碳化硅衬底第一表面之间的角度为80～95°是本领域技术人员容易做到的，无需付出创造性劳动。因此当引用的权利要求不具备创造性时，上述权利要求不具备创造性。
权利要求4是权利要求1的从属权利要求。去除掩膜材料而不损伤碳化硅衬底是本领域的常用技术手段。因此当引用的权利要求不具备创造性时，上述权利要求不具备创造性。
权利要求5是权利要求1的从属权利要求。每次刻蚀碳化硅衬底步骤之前，还包括湿法腐蚀或干法刻蚀掩膜材料，在掩膜材料边缘形成圆弧状的过渡形貌，是本领域技术人员为了使刻蚀图案具有圆弧状的过渡形貌的常用技术手段。因此当引用的权利要求不具备创造性时，上述权利要求不具备创造性。
权利要求6是权利要求1-5中任一项的从属权利要求。对比文件1公开了（参见说明书第5栏第51行至第7栏第30行，图3a）碳化硅衬底包括n掺杂层2和低掺杂p外延层10。此外，外延层为n型，不同的外延层区域具有不同的掺杂浓度是本领域的常规选择。碳化硅衬底为裸片，或包含不同的掺杂区域，所述掺杂区域为n型或p型掺杂，不同的区域具有不同的掺杂浓度，是本领域技术人员根据器件性能需要的常规选择。因此当引用的权利要求不具备创造性时，上述权利要求不具备创造性。
3、关于复审请求人的意见陈述
针对复审请求人答复复审通知书时的意见陈述，合议组认为：（1）、本申请提供一种终端结构的碳化硅二极管器件，而二极管器件具有pn结结构属于本领域技术人员可以直接地、毫无疑义地确定的内容；本申请说明书第[0054]段作为一个实例，是碳化硅功率器件终端结构的一个具体实施方式，权利要求请求保护的碳化硅功率器件终端结构包括该碳化硅二极管器件。（2）、对比文件1和对比文件2均是对半导体衬底蚀刻，虽然对比文件2是硅衬底，对比文件1是碳化硅衬底，但是硅衬底和碳化硅衬底都是常见的半导体衬底，相关的蚀刻步骤和方法在上述两种半导体衬底均适用，没有技术上的障碍。（3）、对比文件1公开了碳化硅衬底的第一表面包含阳极7，第二表面包含阴极6（参见图2），碳化硅衬底的第一表面包含表面钝化层L1（参见图3a、4d）。用金属材料做电极和用绝缘材料做钝化层，属于本领域惯用的技术手段。
综上，复审请求人的意见陈述不具有说服力，合议组不予接受。
基于以上事实和理由，本案合议组依法作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018 年09月05 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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