发明创造名称：半导体装置的制造方法
外观设计名称：
决定号：193834
决定日：2019-09-25
委内编号：1F279307
优先权日：2010-04-23
申请（专利）号：201310254322.4
申请日：2011-04-07
复审请求人：株式会社半导体能源研究所
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：刘振玲
参审员：张跃
国际分类号：H01L21/34,H01L21/383,H01L29/786
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求的技术方案相对于作为最接近的现有技术的对比文件存在区别技术特征，该区别技术特征的一部分未被其它对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，且该部分区别技术特征为该项权利要求的技术方案带来了有益的技术效果，则该项权利要求的技术方案具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201310254322.4，发明名称为“半导体装置的制造方法”的发明专利申请（下称本申请），本申请是申请号为201180020397.5的母案的分案申请。本申请的申请人为株式会社半导体能源研究所，申请日为2011年04月07日，优先权日为2010年04月23日，分案申请递交日为2013年06月25日，公开日为2013年10月23日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2019年01月22日发出驳回决定，以权利要求1-2、4-7、9-12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：分案申请递交日2013年06月25日提交的说明书第1-65页、说明书附图第1-17页、说明书摘要、摘要附图；2018年11月26日提交的权利要求第1-23项。驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：
形成金属氧化物膜；
对所述金属氧化物膜执行其中氧被添加到块体的氧掺杂处理以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量；以及
在所述金属氧化物膜之上形成包含沟道形成区的氧化物半导体膜，所述氧化物半导体膜包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟，
其中所述金属氧化物膜包含氧和与所述氧化物半导体膜的所述金属元素相同的金属元素。
2. 一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：
形成包含沟道形成区的氧化物半导体膜，所述氧化物半导体膜包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；
在所述氧化物半导体膜之上形成金属氧化物膜；以及
对所述金属氧化物膜执行其中氧被添加到块体的氧掺杂处理以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量，
其中所述金属氧化物膜包含氧和与所述氧化物半导体膜的所述金属元素相同的金属元素。
3. 一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：
形成金属氧化物膜；
对所述金属氧化物膜执行其中氧被添加到块体的氧掺杂处理以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量；
在所述金属氧化物膜之上形成包含沟道形成区的氧化物半导体膜，所述氧化物半导体膜包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；以及
在所述氧化物半导体膜之上形成栅电极，
其中所述金属氧化物膜包含氧和所述氧化物半导体膜的所述金 属元素中的至少一种金属元素。
4. 一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：
形成金属氧化物膜；
在所述金属氧化物膜之上形成包含沟道形成区的氧化物半导体膜，所述氧化物半导体膜包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；
对所述氧化物半导体膜执行其中氧被添加到块体的氧掺杂处理以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量；以及
在所述氧化物半导体膜之上形成栅电极，
其中所述金属氧化物膜包含氧和所述氧化物半导体膜的所述金属元素中的至少一种金属元素。
5. 根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，还包括步骤：
加热所述氧化物半导体膜以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量。
6. 一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：
形成包含沟道形成区的氧化物半导体膜，所述氧化物半导体膜包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；
在所述氧化物半导体膜之上形成金属氧化物膜；
对所述金属氧化物膜执行其中氧被添加到块体的氧掺杂处理以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量；
加热所述金属氧化物膜以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量；以及
在所述金属氧化物膜之上形成栅电极，
其中所述金属氧化物膜包含氧和所述氧化物半导体膜的所述金属元素中的至少一种金属元素。
7. 根据权利要求1-4和6中的任一权利要求所述的半导体装置 的制造方法，其中所述金属氧化物膜是绝缘的。
8. 根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，还包括步骤：
执行所述氧掺杂处理之后，在所述氧化物半导体膜之上形成栅电极。
9. 根据权利要求1-4和6中的任一权利要求所述的半导体装置的制造方法，其中所述金属氧化物膜包含镓和氧。
10. 根据权利要求1-4和6中的任一权利要求所述的半导体装置的制造方法，其中所述金属氧化物膜的至少一部分包含高于化学计量比的浓度的氧以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量。
11. 根据权利要求1-4和6中的任一权利要求所述的半导体装置的制造方法，其中所述氧化物半导体膜的至少一部分包含高于化学计量比的浓度的氧以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量。
12. 根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，还包括步骤：
形成所述氧化物半导体膜之前，加热所述金属氧化物膜以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量。
13. 一种半导体装置，包括：
包含沟道形成区的氧化物半导体层，所述氧化物半导体层包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；
在所述氧化物半导体层上并与之接触的金属氧化物层；
在所述金属氧化物层之上的包含氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化铪、氧化铝或氧化镓的绝缘层；以及
与所述氧化物半导体层重叠的栅电极，
其中所述金属氧化物层包含氧和与所述氧化物半导体层的所述 金属元素相同的金属元素，并且
其中所述氧化物半导体层的块体、所述金属氧化物层的块体和所述氧化物半导体层与所述金属氧化物层的界面中的至少一处存在超过化学计量比且小于所述化学计量比的两倍的量的氧。
14. 一种半导体装置，包括：
包含沟道形成区的氧化物半导体层，所述氧化物半导体层包含氧、铟、锌和镓；
在所述氧化物半导体层上并与之接触的金属氧化物层；
在所述金属氧化物层之上的包含氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化铪、氧化铝或氧化镓的绝缘层；以及
与所述氧化物半导体层重叠的栅电极，
其中所述金属氧化物层包含氧、铟、锌和镓，并且
其中所述氧化物半导体层的块体、所述金属氧化物层的块体和所述氧化物半导体层与所述金属氧化物层的界面中的至少一处存在超过化学计量比且小于所述化学计量比的两倍的量的氧。
15. 一种半导体装置，包括：
包含沟道形成区的氧化物半导体层，所述氧化物半导体层包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；
在所述氧化物半导体层上并与之接触的金属氧化物层；
在所述金属氧化物层之上的包含氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化铪、氧化铝或氧化镓的绝缘层；以及
与所述氧化物半导体层重叠的栅电极，
其中所述金属氧化物层包含氧和所述氧化物半导体层的所述金属元素中的至少一种金属元素，并且
其中所述氧化物半导体层的块体、所述金属氧化物层的块体和所述氧化物半导体层与所述金属氧化物层的界面中的至少一处存在超过化学计量比且小于所述化学计量比的两倍的量的氧。
16. 一种半导体装置，包括：
包含沟道形成区的氧化物半导体层，所述氧化物半导体层包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；
在所述氧化物半导体层上并与之接触的金属氧化物层；
在所述金属氧化物层之上的包含氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氧化铪、氧化铝或氧化镓的绝缘层；以及
与所述氧化物半导体层重叠的栅电极，
其中所述金属氧化物层包含氧和镓，并且
其中所述氧化物半导体层的块体、所述金属氧化物层的块体和所述氧化物半导体层与所述金属氧化物层的界面中的至少一处存在超过化学计量比且小于所述化学计量比的两倍的量的氧。
17. 一种半导体装置，包括：
金属氧化物层；
在所述金属氧化物层上并与之接触的包含沟道形成区的氧化物半导体层，所述氧化物半导体层包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；以及
与所述氧化物半导体层重叠的栅电极，
其中所述金属氧化物层包含氧和与所述氧化物半导体层的所述金属元素相同的金属元素，并且
其中所述氧化物半导体层的块体、所述金属氧化物层的块体和所述氧化物半导体层与所述金属氧化物层的界面中的至少一处存在超过化学计量比且小于所述化学计量比的两倍的量的氧。
18. 一种半导体装置，包括：
金属氧化物层；
在所述金属氧化物层上并与之接触的包含沟道形成区的氧化物半导体层，所述氧化物半导体层包含氧、铟、锌和镓；以及
与所述氧化物半导体层重叠的栅电极，
其中所述金属氧化物层包含氧、铟、锌和镓，并且
其中所述氧化物半导体层的块体、所述金属氧化物层的块体和所述氧化物半导体层与所述金属氧化物层的界面中的至少一处存在超过化学计量比且小于所述化学计量比的两倍的量的氧。
19. 一种半导体装置，包括：
金属氧化物层；
在所述金属氧化物层上并与之接触的包含沟道形成区的氧化物半导体层，所述氧化物半导体层包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；以及
与所述氧化物半导体层重叠的栅电极，
其中所述金属氧化物层包含氧和所述氧化物半导体层的所述金属元素中的至少一种金属元素，
其中所述氧化物半导体层的块体、所述金属氧化物层的块体和所述氧化物半导体层与所述金属氧化物层的界面中的至少一处存在超过化学计量比且小于所述化学计量比的两倍的量的氧，
其中所述栅电极位于所述氧化物半导体层之上，并且
其中所述金属氧化物层是绝缘的。
20. 一种半导体装置，包括：
金属氧化物层；
在所述金属氧化物层上并与之接触的包含沟道形成区的氧化物半导体层，所述氧化物半导体层包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；以及
与所述氧化物半导体层重叠的栅电极，
其中所述金属氧化物层包含氧和镓，
其中所述氧化物半导体层的块体、所述金属氧化物层的块体和所述氧化物半导体层与所述金属氧化物层的界面中的至少一处存在超过 化学计量比且小于所述化学计量比的两倍的量的氧，
其中所述栅电极位于所述氧化物半导体层之上，并且
其中所述金属氧化物层是绝缘的。
21. 根据权利要求13、15、17和19中的任一权利要求所述的半导体装置，其中所述金属氧化物层包含镓和氧。
22. 根据权利要求13-18中的任一权利要求所述的半导体装置，其中所述金属氧化物层是绝缘的。
23. 根据权利要求13-18中的任一权利要求所述的半导体装置，其中所述栅电极位于所述氧化物半导体层之上。”
驳回决定引用的对比文件如下：
对比文件3：US 2009/0261325A1，公开日为2009年10月22日；
对比文件4：US 2010/0032668A1，公开日为2010年02月11日；
对比文件5：CN 101375405A，公开日为2009年02月25日；
对比文件6：US2010/0065838A1，公开日为2010年03月18日。
驳回决定的具体理由为：
权利要求1与对比文件6的区别在于：1）、金属氧化物膜包括氧和与氧化物半导体膜的金属元素相同的金属元素；2）、氧掺杂处理为将氧添加到块体。对比文件5公开了上述区别1），且作用都相同；区别技术特征2）属于在对比文件6公开内容的基础上结合本领域的公知常识容易想到的，因此权利要求1不具备创造性。权利要求2与对比文件6的区别在于：1）、金属氧化物膜形成在氧化物半导体膜之上，因此先形成氧化物半导体膜后形成金属氧化物膜；2）、金属氧化物膜包括氧和与氧化物半导体膜的金属元素相同的金属元素；3）、氧掺杂处理为将氧添加到块体。对比文件5公开了上述区别2），且作用都相同；区别技术特征1）、3）属于在对比文件6公开内容的基础上结合本领域的公知常识容易想到的，因此权利要求2不具备创造性。权利要求4与对比文件4的区别在于：对氧化物半导体膜执行氧被添加到块体的氧掺杂处理以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷。上述区别技术特征部分被对比文件3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4不具备创造性。权利要求6与对比文件6的区别在于：1）、顶栅型晶体管，因此金属氧化物膜形成在氧化物半导体膜之上，先形成氧化物半导体膜后形成金属氧化物膜，再形成栅电极；2）、金属氧化物膜包括氧和与氧化物半导体膜的金属元素中的至少一种金属元素；3）、氧掺杂处理为将氧添加到块体。对比文件5公开了上述区别2），且作用都相同；区别技术特征1）、3）属于在对比文件6公开内容的基础上结合本领域的公知常识容易想到的，因此权利要求6不具备创造性。权利要求5、12的附加技术特征被对比文件4公开，权利要求7的附加技术特征被对比文件6公开，权利要求9的附加技术特征被对比文件4和6同时公开，权利要求10-11的附加技术特征属于本领域技术人员能直接毫无疑义确定的内容，因此从属权利要求5、7、9-12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2019年04月15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。所做修改主要为：在2019年01月22日发出的驳回决定所针对的权利要求书的基础上，在独立权利要求1、2中增加了权利要求8的附加技术特征“执行所述氧掺杂处理之后，在所述氧化物半导体膜之上形成栅电极”，删除权利要求4-8，并适应性修改了权利要求的序号和引用关系。
复审请求人认为：复审请求人将未评述创造性的权利要求8追加到权利要求1和权利要求2中，由此，修改后的权利要求1和2具备创造性。
复审请求时新修改的权利要求1、2内容如下：
“1. 一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：
形成金属氧化物膜；
对所述金属氧化物膜执行其中氧被添加到块体的氧掺杂处理以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量；
在所述金属氧化物膜之上形成包含沟道形成区的氧化物半导体膜，所述氧化物半导体膜包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；以及
执行所述氧掺杂处理之后，在所述氧化物半导体膜之上形成栅电极，
其中所述金属氧化物膜包含氧和与所述氧化物半导体膜的所述金属元素相同的金属元素。
2. 一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤：
形成包含沟道形成区的氧化物半导体膜，所述氧化物半导体膜包含氧和金属元素，所述金属元素包括铟；
在所述氧化物半导体膜之上形成金属氧化物膜；
对所述金属氧化物膜执行其中氧被添加到块体的氧掺杂处理以降低与铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量；以及
执行所述氧掺杂处理之后，在所述氧化物半导体膜之上形成栅电极，
其中所述金属氧化物膜包含氧和与所述氧化物半导体膜的所述金属元素相同的金属元素。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月23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，修改后的权利要求2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。
复审请求人于2019年09月10日针对2019年04月15日提出的复审请求提交了补充意见，同时修改申请文件，所做修改为删除独立权利要求2并适应性修改权利要求编号及引用关系。
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09月10日提交了权利要求书的全文修改替换页，经审查，上述修改符合专利法第33条的规定。本次复审请求审查决定所针对的文本为：分案申请递交日2013年06月25日提交的说明书第1-65页、说明书附图第1-17页、说明书摘要、摘要附图；2019年09月10提交的权利要求第1-17项。
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。
如果一项权利要求的技术方案相对于作为最接近的现有技术的对比文件存在区别技术特征，该区别技术特征的一部分未被其它对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，且该部分区别技术特征为该项权利要求的技术方案带来了有益的技术效果，则该项权利要求的技术方案具备创造性。
本次复审请求审查决定引用的对比文件与2019年01月22日发出的驳回决定引用的对比文件相同， 即：
对比文件3：US 2009/0261325A1，公开日为2009年10月22日；
对比文件4：US 2010/0032668A1，公开日为2010年02月11日；
对比文件5：CN 101375405A，公开日为2009年02月25日；
对比文件6：US2010/0065838A1，公开日为2010年03月18日。
权利要求1请求保护一种半导体装置的制造方法。对比文件6公开了一种半导体装置的制造方法，并公开了（参见对比文件6说明书第80-98段，附图1-3）：薄膜晶体管的制备方法包括在衬底上形成栅电极101；在栅电极上形成与栅电极接触的栅绝缘层102，其中栅绝缘层的材料为氮化硅，氮氧化硅，氧化铝或者氧化钽等，对栅绝缘层表面进行氧等离子体处理（相当于氧掺杂处理）以使栅绝缘层中有过量的氧；在栅绝缘层102上形成包含沟道形成区的IGZO氧化物半导体膜103（相当于包含氧和金属元素，金属元素包含铟），热处理，使得栅绝缘层中具有过量的氧含量，且位于栅绝缘层上的氧化物半导体层中的氧浓度被增加，此外，由于氧化物半导体层中包含铟，与其接触的栅绝缘层具有过量的氧，本领域技术人员还可以毫无疑义地确定其还可以降低铟和氧之间的键合有关的氧缺陷的量。
该权利要求与对比文件6的区别特征在于：1）金属氧化物膜包括氧和与氧化物半导体膜的金属元素相同的金属元素；2）金属氧化物膜上形成氧化物半导体膜，执行所述氧掺杂处理之后，在所述氧化物半导体膜之上形成栅电极；氧掺杂处理为将氧添加到块体。即对比文件6是对栅绝缘层表面进行氧等离子体处理，权利要求1是对位于氧化物半导体膜与栅电极相反的面的绝缘层进行将氧添加到块体的氧掺杂处理。
对于上述区别技术特征1），对比文件4公开了一种半导体装置的制造方法，并具体公开了如下技术特征（参见对比文件4说明书第65-130段，图1-4），包括如下步骤：形成缓冲层104a、104b，其可为金属氧化物层如铟氧化物（缓冲层相当于金属氧化物膜）；在缓冲层104a、104b之上形成包含沟道形成区的氧化物半导体层103，该氧化物半导体层包括金属和氧元素，并且包括（In,Ga,Zn）元素；在氧化物半导体层103之上形成栅电极101；可见，缓冲层104包含氧和铟金属元素，铟又为氧化物半导体层的金属元素中的一种。
即对比文件4公开了位于氧化物半导体膜与栅电极相反的面的绝缘层采用金属氧化物膜包括氧和与氧化物半导体膜的金属元素相同的金属元素。而且上述特征在对比文件4中也起到保持与氧化物半导体层之间良好的界面态。
对于区别技术特征2）：对比文件5公开了一种半导体装置的制造方法，并具体公开了如下技术特征（参见对比文件5说明书第4-20页的具体实施例，图1-2）：如图2所示，在衬底10上形成栅电极15，在栅电极15上形成绝缘层12，该绝缘层是任何包含Ga作为主要成分的无定形氧化物，如Ga-In-Zn-O氧化物（相当于形成金属氧化物）；在绝缘层之上形成包含沟道形成区的氧化物半导体膜11，优选的由包含In、Ga和Zn的无定形氧化物形成的沟道层，当包含Ga的材料(诸如基于In-Ga-Zn-O的材料)被用于沟道层时，绝缘层和沟道层基于相同的材料系统（相当于氧化物半导体膜包含氧和金属元素，金属元素包括铟，金属氧化物膜包含氧和与氧化物半导体膜的金属元素相同的金属元素）。
可见，对比文件5未公开上述区别技术特征2）。对比文件4也未公开上述区别技术特征2）。而且上述区别技术特征2）也不属于本领域的公知常识，上述区别特征2）给该权利要求的技术方案带来了进一步使晶体管具有稳定的电特性和高可靠性的有益的技术效果。
因此权利要求1相对于对比文件4、5、6及本领域的公知常识具备专利法第22条第3款的创造性。
当权利要求1具备创造性，引用权利要求1的从属权利要求3-6也具备专利法第22条第3款的创造性。
实质审查部门在2019 年01 月22 日的驳回决定中指出：驳回决定针对的权利要求2、6、7相对于对比文件6、对比文件5和本领域的公知常识不具备专利法第22条第3款的创造性，驳回决定针对的权利要求4、5相对于对比文件4、对比文件3和本领域的公知常识不具备专利法第22条第3款的创造性，复审请求人已经通过删除权利要求2、4-7的方式克服该缺陷。
针对驳回决定和前置意见
复审请求人的修改已克服了驳回决定或前置意见中指出的创造性问题。
综上所述，本申请权利要求1、3-6相对于4、5、6及本领域的公知常识具备创造性。
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，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01 月22 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次复审请求审查决定的基础上对本申请继续进行审查。
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