半导体装置-复审决定


发明创造名称:半导体装置
外观设计名称:
决定号:191105
决定日:2019-09-26
委内编号:1F262784
优先权日:2009-11-06
申请(专利)号:201410669328.2
申请日:2010-10-12
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:张莉
合议组组长:周江
参审员:刘乐
国际分类号:H01L27/146,H01L27/12,H01L29/786,H04N5/3745
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:权利要求限定的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征,该区别技术特征属于本领域的公知常识或者部分区别技术特征属于本领域公知常识,部分区别技术特征被另一现有技术公开,且该部分区别技术特征在该另一现有技术中的作用与其在本申请中相同,那么该权利要求的技术方案不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201410669328.2,名称为“半导体装置”的发明专利申请(下称本申请)。申请人为株式会社半导体能源研究所。本申请为201080050573.5的分案申请,母案的申请日为2010年10月12日,优先权日为2009年11月06日,公开日为2012年07月18日,本申请的分案递交日为2014年11月21日,公开日为2015年04月01日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年06月29日发出驳回决定,以权利要求1-23不符合专利法第22条第3款的规定为由驳回了本申请,具体理由是:(1)对比文件1(CN101366120A,公开日为2009年02月11日)公开了独立权利要求1-4、12-14的大部分技术特征,其中独立权利要求1-3、12-14与对比文件1的区别技术特征属于本领域的公知常识,独立权利要求4与对比文件1的部分区别技术特征被对比文件2(CN101258607A,公开日为2008年09月03日)公开以及其余区别技术特征为公知常识,因此独立权利要求1-4、12-14相对于对比文件1和公知常识不具备创造性;(2)从属权利要求5、15-16的附加技术特征可以通过有限的试验得到、从属权利要求6、17的附加技术特征被对比文件3(WO2008117739A1,公开日为2008年10月02日)公开、从属权利要求7、9、10、18-19、21-23的附加技术特征被对比文件1公开,从属权利要求8、11、20的附加技术特征为本领域的公知常识,因此直接或间接引用了独立权利要求1-4、12-14的从属权利要求5-11、15-23也不具备创造性。
驳回决定所依据的文本为分案申请递交日2014年11月21日提交的说明书第1-236段、说明书摘要、摘要附图、说明书附图图1-28B;2018年03月08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如下:
“1.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
在衬底上的包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
所述放大器晶体管上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述衬底上的转移晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,且
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域。
2.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
所述放大器晶体管上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管上的转移晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,且
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域。
3.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
所述放大器晶体管上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管上的转移晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域,且
其中,所述栅绝缘层包括在所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极之间的凹陷部。
4.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
在衬底上的包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
所述放大器晶体管上的层间绝缘膜;和
隔着所述层间绝缘膜在所述衬底上的转移晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域,
其中,所述转移晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流在6V的漏电压和-5V或-10V的栅电压下为1×10-16A/μm或更小,且
其中,所述氧化物半导体层中氢的浓度为5×1019/cm3或更低。
5.如权利要求1至3中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述转移晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流为100aA/μm或更小。
6.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层中的载流子浓度低于1×1014/cm3。
7.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层的能隙高于2.5eV。
8.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层是本征的半导体层或基本本征的半导体层。
9.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层包含In、Ga、Zn和氧。
10.如权利要求1或4所述的半导体装置,其特征在于,
所述放大器晶体管的所述沟道形成区形成在所述衬底内。
11.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置,其特征在于,还包括电连接至所述放大器晶体管的所述栅电极的电容器。
12.一种半导体装置,包括:
包含单晶硅的光电转换元件;
在衬底上的包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
所述光电转换元件上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管上的转移晶体管,该转移晶体管包括氧化物半导体层的转移晶体管,其中所述氧化物半导体层设置在所述层间绝缘膜上。
13.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
光电转换元件;
放大器晶体管;
所述光电转换元件上的层间绝缘膜;
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管上的转移晶体管;以及
所述层间绝缘膜上的重置晶体管,
其中,所述放大器晶体管的栅电极电连接至所述转移晶体管的漏电极,
其中,所述放大器晶体管的栅电极电连接至所述重置晶体管的源电极,
其中,所述放大器晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接至垂直输出线,
其中,所述转移晶体管的栅电极电连接至转移开关线,
其中,所述转移晶体管的源电极电连接至所述光电转换元件,
其中,所述重置晶体管的栅电极电连接至重置线,且
其中,所述重置晶体管包括氧化物半导体层。
14.一种半导体装置,包括:
光电转换元件;
放大器晶体管;
所述光电转换元件上的层间绝缘膜;
所述层间绝缘膜上的转移晶体管;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管上的重置晶体管,
其中,所述放大器晶体管的栅电极电连接至所述转移晶体管的漏电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述重置晶体管的源电极,
其中,所述放大器晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接至垂直输出线,
其中,所述转移晶体管的栅电极电连接至转移开关线,
其中,所述转移晶体管的源电极电连接至所述光电转换元件,
其中,所述重置晶体管的栅电极电连接至重置线,且
其中,所述重置晶体管包括氧化物半导体层。
15.如权利要求12所述的半导体装置,其特征在于,
所述转移晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流为100aA/μm或更小。
16.如权利要求13或14所述的半导体装置,其特征在于,
所述重置晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流为100aA/μm或更小。
17.如权利要求12至14中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层中的载流子浓度低于1×1014/cm3。
18.如权利要求12至14中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层包含In、Ga、Zn和氧。
19.如权利要求12所述的半导体装置,其特征在于,
所述放大器晶体管的所述沟道形成区形成在所述衬底内。
20.如权利要求12所述的半导体装置,其特征在于,还包括重置晶体管,
其中,所述重置晶体管包括在所述层间绝缘膜上的第二氧化物半导体层。
21.如权利要求12所述的半导体装置,其特征在于,还包括重置晶体管,
其中,所述重置晶体管包括在所述层间绝缘膜上的第二氧化物半导体层,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的漏电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述重置晶体管的源电极,
其中,所述放大器晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接至垂直输出线,
其中,所述转移晶体管的栅电极电连接至转移开关线,
其中,所述转移晶体管的源电极电连接至所述光电转换元件,
其中,所述重置晶体管的栅电极电连接至重置线,且
其中,所述重置晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另一个电连接至所述垂直输出线。
22.如权利要求13或14所述的半导体装置,其特征在于,
所述转移晶体管包括第二氧化物半导体层。
23.如权利要求13或14所述的半导体装置,其特征在于,
所述放大器晶体管不与所述转移晶体管重叠,且
其中,所述放大器晶体管与所述重置晶体管重叠。”
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年10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,修改后的权利要求书包括权利要求第1-23项。复审请求人认为:(1)对比文件1中的源极跟随晶体管不相当于本申请的放大晶体管,源极跟随晶体管由硅衬底205构造,而本申请的放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;(2)对比文件1中公开源极跟随晶体管设置在光电装换装置214的上方,而本申请的放大器晶体管与光电转换元件作为下层设置在衬底上;(3)仅仅基于对比文件2的氢浓度及其相关描述认为权利要求4的上述区别技术特征可以由对比文件2实现是不恰当的,对比文件2并未教导截止态电流的具体值,审查部门忽略了“所述转移晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流”这一特征。
复审请求时新修改的权利要求书如下:
“1.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
在衬底上的包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
包含单晶硅的光电转换元件;
所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,且
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域。
2.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
包含单晶硅的光电转换元件;
所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,且
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域。
3.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
包含单晶硅的光电转换元件;
所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域,且
其中,所述栅绝缘层包括在所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极之间的凹陷部。
4.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
在衬底上的包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
包含单晶硅的光电转换元件;
所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;和
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域,
其中,所述转移晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流在6V的漏电压和-5V或-10V的栅电压下为1×10-16A/μm或更小,且
其中,所述氧化物半导体层中氢的浓度为5×1019/cm3或更低。
5.如权利要求1至3中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述转移晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流为100aA/μm或更小。
6.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层中的载流子浓度低于1×1014/cm3。
7.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层的能隙高于2.5eV。
8.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层是本征的半导体层或基本本征的半导体层。
9.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层包含In、Ga、Zn和氧。
10.如权利要求1或4所述的半导体装置,其特征在于,
所述放大器晶体管的所述沟道形成区形成在所述衬底内。
11.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置,其特征在于,还包括电连接至所述放大器晶体管的所述栅电极的电容器。
12.一种半导体装置,包括:
包含单晶硅的光电转换元件;
在衬底上的包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
所述放大晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管包括氧化物半导体层的转移晶体管,其中所述氧化物半导体层设置在所述层间绝缘膜上。
13.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
包含单晶硅的光电转换元件;
放大器晶体管,其中所述放大晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
所述放大晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管;以及
所述层间绝缘膜上的重置晶体管,
其中,所述放大器晶体管的栅电极电连接至所述转移晶体管的漏电极,
其中,所述放大器晶体管的栅电极电连接至所述重置晶体管的源电极,
其中,所述放大器晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接至垂直输出线,
其中,所述转移晶体管的栅电极电连接至转移开关线,
其中,所述转移晶体管的源电极电连接至所述光电转换元件,
其中,所述重置晶体管的栅电极电连接至重置线,且
其中,所述重置晶体管包括氧化物半导体层。
14.一种半导体装置,包括:
包含单晶硅的光电转换元件;
放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;
所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;
所述层间绝缘膜上的转移晶体管;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的重置晶体管,
其中,所述放大器晶体管的栅电极电连接至所述转移晶体管的漏电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述重置晶体管的源电极,
其中,所述放大器晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接至垂直输出线,
其中,所述转移晶体管的栅电极电连接至转移开关线,
其中,所述转移晶体管的源电极电连接至所述光电转换元件,
其中,所述重置晶体管的栅电极电连接至重置线,且
其中,所述重置晶体管包括氧化物半导体层。
15.如权利要求12所述的半导体装置,其特征在于,
所述转移晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流为100aA/μm或更小。
16.如权利要求13或14所述的半导体装置,其特征在于,
所述重置晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流为100aA/μm或更小。
17.如权利要求12至14中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层中的载流子浓度低于1×1014/cm3。
18.如权利要求12至14中任一项所述的半导体装置,其特征在于,
所述氧化物半导体层包含In、Ga、Zn和氧。
19.如权利要求12所述的半导体装置,其特征在于,
所述放大器晶体管的所述沟道形成区形成在所述衬底内。
20.如权利要求12所述的半导体装置,其特征在于,还包括重置晶体管,
其中,所述重置晶体管包括在所述层间绝缘膜上的第二氧化物半导体层。
21.如权利要求12所述的半导体装置,其特征在于,还包括重置晶体管,
其中,所述重置晶体管包括在所述层间绝缘膜上的第二氧化物半导体层,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的漏电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述重置晶体管的源电极,
其中,所述放大器晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接至垂直输出线,
其中,所述转移晶体管的栅电极电连接至转移开关线,
其中,所述转移晶体管的源电极电连接至所述光电转换元件,
其中,所述重置晶体管的栅电极电连接至重置线,且
其中,所述重置晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另一个电连接至所述垂直输出线。
22.如权利要求13或14所述的半导体装置,其特征在于,
所述转移晶体管包括第二氧化物半导体层。
23.如权利要求13或14所述的半导体装置,其特征在于,
所述放大器晶体管不与所述转移晶体管重叠,且
其中,所述放大器晶体管与所述重置晶体管重叠。”
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年10月24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,权利要求13、14中新增加了技术特征“放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅”,然而,原申请中仅记载了单晶硅,晶体硅属于上位概括,该上位概括包括了原申请没有记载的内容,因此超出了原申请记载的范围,不符合专利第33条的规定。假定复审请求人将权利要求中“放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅”修改为“放大器晶体管的沟道形成区包含单晶硅”,全部权利要求仍然不具备创造性,理由如下:
(1)对比文件1公开了源极跟随器晶体管可以不是薄膜晶体管,当其不为薄膜晶体管时,是常规像素晶体管。而对于如图6所示的像素电路,常规像素晶体管即为复位晶体管221的结构,沟道形成区包含硅。因此,对比文件1公开了放大器晶体管的沟道形成区包含硅。此外,采用单晶硅来形成衬底、并在其中形成晶体管及光电转换元件是本领域常规选择。而将晶体管通过层间绝缘膜分隔形成堆叠结构以改进集成度也是本领域的惯用技术手段,在此基础上,为提高集成度,本领域技术人员容易想到将对比文件1中源极跟随器晶体管、光电转换元件与转移晶体管通过层间绝缘膜分隔而形成堆叠结构。
(2)对比文件1和对比文件2均教导了采用高的导通/关断电流比的氧化物半导体材料形成薄膜晶体管,在此基础上,本领域技术人员会采用具有尽可能小的关断电流的薄膜晶体管来形成转移晶体管,也即薄膜晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流(即沟道宽度的每微米关断电流)尽可能小,而具体的数值本领域技术人可通过调整半导体材料中氢浓度、载流子浓度等相关参数获得,不需要付出创造性劳动,也不会产生意料不到的技术效果,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。
合议组于2019年04月02日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求13-14新增加的技术特征“所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅”中的“晶体硅”并不能从原申请文件中直接毫无疑义地得到,因此不符合专利法第33条的规定,并假设复审请求人将“晶体硅”修改为“单晶硅”克服该缺陷后,针对该假设的权利要求进行了创造性评述,指出权利要求1-3、7-14、18-23相对于对比文件1和公知常识、权利要求4相对于对比文件1-2和公知常识、权利要求5、15-16相对于对比文件1和公知常识以及有限的试验、权利要求6、17相对于对比文件1-3和公知常识不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
复审请求人于2019年05月16日提交了意见陈述书和权利要求书替换页,其中权利要求书包括权利要求第1-23项,修改后的独立权利要求1-4、12-14如下:
“1.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
在衬底上的包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;
包含单晶硅的光电转换元件;
所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管是薄膜晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,且
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域。
2.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;
包含单晶硅的光电转换元件;
所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管是薄膜晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,且
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域。
3.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;
包含单晶硅的光电转换元件;
所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管是薄膜晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域,且
其中,所述栅绝缘层包括在所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极之间的凹陷部。
4.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
在衬底上的包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;
包含单晶硅的光电转换元件;
所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;和
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管是薄膜晶体管,该转移晶体管包括:
氧化物半导体层;
所述氧化物半导体层上的源电极和漏电极;
所述氧化物半导体层上的栅绝缘层;和
所述栅绝缘层上的栅电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述转移晶体管的所述漏电极,
其中,所述氧化物半导体层包括与所述转移晶体管的所述栅电极以及所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个都重叠的区域,
其中,所述转移晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流在6V的漏电压和-5V或-10V的栅电压下为1×10-16A/μm或更小,且
其中,所述氧化物半导体层中氢的浓度为5×1019/cm3或更低。
12.一种半导体装置,包括:
包含单晶硅的光电转换元件;
在衬底上的包括栅电极的放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;
所述放大晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管是薄膜晶体管,该转移晶体管包括氧化物半导体层的转移晶体管,其中所述氧化物半导体层设置在所述层间绝缘膜上。
13.一种包括像素部分的半导体装置,所述像素部分包括:
包含单晶硅的光电转换元件;
放大器晶体管,其中所述放大晶体管的沟道形成区包含单晶硅,该放大器晶体管是块状晶体管;
所述放大晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的转移晶体管,该转移晶体管是薄膜晶体管;以及
所述层间绝缘膜上的重置晶体管,
其中,所述放大器晶体管的栅电极电连接至所述转移晶体管的漏电极,
其中,所述放大器晶体管的栅电极电连接至所述重置晶体管的源电极,
其中,所述放大器晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接至垂直输出线,
其中,所述转移晶体管的栅电极电连接至转移开关线,
其中,所述转移晶体管的源电极电连接至所述光电转换元件,
其中,所述重置晶体管的栅电极电连接至重置线,且
其中,所述重置晶体管包括氧化物半导体层。
14.一种半导体装置,包括:
包含单晶硅的光电转换元件;
放大器晶体管,其中所述放大器晶体管的沟道形成区包含单晶硅,该放大器晶体管是块状晶体管;
所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的层间绝缘膜;
所述层间绝缘膜上的转移晶体管,该转移晶体管是薄膜晶体管;以及
隔着所述层间绝缘膜在所述放大器晶体管和所述光电转换元件上的重置晶体管,
其中,所述放大器晶体管的栅电极电连接至所述转移晶体管的漏电极,
其中,所述放大器晶体管的所述栅电极电连接至所述重置晶体管的源电极,
其中,所述放大器晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接至垂直输出线,
其中,所述转移晶体管的栅电极电连接至转移开关线,
其中,所述转移晶体管的源电极电连接至所述光电转换元件,
其中,所述重置晶体管的栅电极电连接至重置线,且
其中,所述重置晶体管包括氧化物半导体层。”
复审请求人认为:通过本申请的结构,改进了集成度,增加光接收面积,形成各元件的步骤可以彼此独立,从而轻易控制这些步骤,而且通过采用将薄膜晶体管和块状晶体管组合这一结构,从而可起到增大放大率以及信号电荷存储部分可以保持电势达较长时间且可形成具有较宽动态范围的固态图像传感器的像素部分这样的技术效果。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人于2019年05月16日提交了权利要求书的替换页,包括第1-23项权利要求,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,本复审决定所依据的文本是:分案申请递交日2014年11月21日提交的说明书第1-236段、说明书附图图1-28B、说明书摘要、摘要附图以及2019年05月16日提交的权利要求第1-23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,该发明有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型有实质性特点和进步。权利要求限定的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征,该区别技术特征属于本领域的公知常识或者部分区别技术特征属于本领域公知常识,部分区别技术特征被另一现有技术公开,且该部分区别技术特征在该另一现有技术中的作用与其在本申请中相同,那么该权利要求的技术方案不具备创造性。
本决定引用了与驳回决定中相同的对比文件:
对比文件1:CN101366120A,公开日为2009年02月11日;
对比文件2:CN101258607A,公开日为2008年09月03日;
对比文件3:WO2008117739A1,公开日为2008年10月02日。
(1)关于权利要求1。
权利要求1请求保护一种包括像素部分的半导体装置。对比文件1公开了一种图像传感器(属于包括像素部分的半导体装置),并具体公开了以下技术特征(参见说明书第3页第2段至第6页第2段,附图2-6A):像素内包括:
源极跟随器晶体管(即放大器晶体管),如图6所示,包括栅电极,当源跟随器晶体管不为薄膜晶体管为常规像素晶体管时,其必然如图6所示的复位晶体管221一样,形成于第一传导类型硅衬底205上,沟道形成区包含硅;
光电转换装置214,可以是钉扎光电二极管,在光电转换装置214上形成二氧化硅层220(即层间绝缘膜),硅衬底205上的转移晶体管219为透明的薄膜晶体管,包括氧化锌锡(ZTO)层225(即氧化物半导体层),转移晶体管219形成在SiO2层220上,源极/漏极区域281可通过常规掺杂来在ZTO层225中形成,或可通过直接金属沉积形成于ZTO层225上(即源电极和漏电极位于氧化物半导体层上);ZTO层225上有电介质层230(即栅绝缘层);电介质层230上的转移栅电极240,源极跟随器晶体管610的栅电极电连接至转移晶体管219的漏极281,且如图6所示,ZTO层225包括与转移晶体管219的栅电极240以及转移晶体管219的源极/漏极区域281中的一个都重叠的区域。
因此,该权利要求的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别在于:放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅;该放大器晶体管为块状晶体管;光电转换元件包含单晶硅;放大器晶体管和光电转换元件一起隔着层间绝缘膜设置在转移晶体管的下方。基于该区别技术特征,该权利要求实际要解决的技术问题是:限定硅衬底的类型;增大放大率;改进集成度。
然而,对于包括像素部分的半导体装置,采用晶体硅来形成其衬底是本领域常规选择;块状晶体管亦是本领域公知的晶体管类型,相比于薄膜晶体管,采用块状晶体管用于放大器晶体管以提高放大率也是本领域的常规选择。此外,将晶体管通过层间绝缘膜分隔形成堆叠结构以改进集成度也是本领域的惯用技术手段,在此基础上,为提高半导体器件的集成度,本领域技术人员容易想到将对比文件1中源极跟随晶体管(相当于本申请的放大器晶体管)和光电转换装置一起隔着二氧化硅(相当于本申请的层间绝缘层)设置在转移晶体管的下方而形成堆叠结构,由此获得该权利要求所要求保护的技术方案。由此可见,在对比文件1的基础上结合本领域常规技术手段从而得到该权利要求的技术方案,对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此,该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(2)关于权利要求2。
权利要求2请求保护一种包括像素部分的半导体装置。对比文件1公开了一种图像传感器(属于包括像素部分的半导体装置),并具体公开了以下技术特征(参见说明书第3页第2段至第6页第2段,附图2-6A):像素内包括:
源极跟随器晶体管(即放大器晶体管),如图6所示,包括栅电极,当源跟随器晶体管不为薄膜晶体管为常规像素晶体管时,其必然形成于第一传导类型硅衬底205上,沟道形成区必然包含硅;
光电转换装置214,可以是钉扎光电二极管,在光电转换装置214上形成二氧化硅层220(即层间绝缘膜),硅衬底205上的转移晶体管219为透明的薄膜晶体管,包括氧化锌锡(ZTO)层225(即氧化物半导体层),源极/漏极区域281可通过常规掺杂来在ZTO层225中形成,或可通过直接金属沉积形成于ZTO层225上(即源电极和漏电极位于氧化物半导体层上);ZTO层225上有电介质层230(即栅绝缘层);电介质层230上的转移栅电极240,源极跟随器晶体管610的栅电极电连接至转移晶体管219的漏极281,且如图6所示,ZTO层225包括与转移晶体管219的栅电极240以及转移晶体管219的源极/漏极区域281中的一个都重叠的区域。
因此,该权利要求的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别在于:放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;光电转换元件包含单晶硅,放大器晶体管和光电转换元件一起隔着层间绝缘膜设置在转移晶体管的下方。基于该区别技术特征,该权利要求实际要解决的技术问题是:限定硅衬底的类型;增大放大率;如何改进集成度。
然而,对于包括像素部分的半导体装置,采用晶体硅来形成其衬底是本领域常规选择;块状晶体管亦是本领域公知的晶体管类型,相比于薄膜晶体管,采用块状晶体管用于放大器晶体管以提高放大率也是本领域的常规选择。此外,将晶体管通过层间绝缘膜分隔形成堆叠结构以改进集成度也是本领域的惯用技术手段,在此基础上,为提高半导体器件的集成度,本领域技术人员容易想到将对比文件1中源极跟随晶体管(相当于本申请的放大器晶体管)和光电转换装置一起隔着二氧化硅(相当于本申请的层间绝缘层)设置在转移晶体管的下方而形成堆叠结构,由此获得该权利要求所要求保护的技术方案。由此可见,在对比文件1的基础上结合本领域常规技术手段,从而得到该权利要求的技术方案,对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此,该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(3)关于权利要求3。
权利要求3请求保护一种包括像素部分的半导体装置。对比文件1公开了一种图像传感器(属于包括像素部分的半导体装置),并具体公开了以下技术特征(参见说明书第3页第2段至第6页第2段,附图2-6A):像素内包括:
源极跟随器晶体管(即放大器晶体管),如图6所示,包括栅电极,当源跟随器晶体管不为薄膜晶体管为常规像素晶体管时,其必然形成于第一传导类型硅衬底205上,沟道形成区必然包含硅;
光电转换装置214,可以是钉扎光电二极管,在光电转换装置214上形成二氧化硅层220(即层间绝缘膜),硅衬底205上的转移晶体管219为透明的薄膜晶体管,包括氧化锌锡(ZTO)层225(即氧化物半导体层),源极/漏极区域281可通过常规掺杂来在ZTO层225中形成,或可通过直接金属沉积形成于ZTO层225上(即源电极和漏电极位于氧化物半导体层上);ZTO层225上有电介质层230(即栅绝缘层);电介质层230上的转移栅电极240,源极跟随器晶体管610的栅电极电连接至转移晶体管219的漏极281,且如图6所示,ZTO层225包括与转移晶体管219的栅电极240以及转移晶体管219的源极/漏极区域281中的一个都重叠的区域。
因此,该权利要求的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别在于:放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;光电转换元件包含单晶硅;放大器晶体管和光电转换元件一起隔着层间绝缘膜在设置在转移晶体管的下方;栅绝缘层包括在所述转移晶体管的所述源电极和所述漏电极之间的凹陷部。基于该区别技术特征,该权利要求实际要解决的技术问题是:限定硅衬底的类型;增大放大率;如何改进集成度,以及薄膜晶体管的结构。
然而,对于包括像素部分的半导体装置,采用晶体硅来形成其衬底是本领域常规选择;块状晶体管亦是本领域公知的晶体管类型,相比于薄膜晶体管,采用块状晶体管用于放大器晶体管以提高放大率也是本领域的常规选择。此外,将晶体管通过层间绝缘膜分隔形成堆叠结构以改进集成度也是本领域的惯用技术手段,在此基础上,为提高半导体器件的集成度,本领域技术人员容易想到将对比文件1中源极跟随晶体管(相当于本申请的放大器晶体管)和光电转换装置一起隔着二氧化硅(相当于本申请的层间绝缘层)设置在转移晶体管的下方而形成堆叠结构,由此获得该权利要求所要求保护的技术方案。而栅绝缘层包括在源电极和漏电极之间的凹陷部,是薄膜晶体管的常规结构。由此可见,在对比文件1的基础上结合本领域常规技术手段,从而得到该权利要求的技术方案,对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此,该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(4)关于权利要求4。
权利要求4请求保护一种包括像素部分的半导体装置。对比文件1公开了一种图像传感器(属于包括像素部分的半导体装置),并具体公开了以下技术特征(参见说明书第3页第2段至第6页第2段,附图2-6A):像素内包括:
源极跟随器晶体管(即放大器晶体管),如图6所示,包括栅电极,当源跟随器晶体管不为薄膜晶体管时,其必然形成于第一传导类型硅衬底205上,沟道形成区必然包含硅;
光电转换装置214,可以是钉扎光电二极管,在光电转换装置214上形成二氧化硅层220(即层间绝缘膜),硅衬底205上的转移晶体管219为透明的薄膜晶体管,包括氧化锌锡(ZTO)层225(即氧化物半导体层),源极/漏极区域281可通过常规掺杂来在ZTO层225中形成,或可通过直接金属沉积形成于ZTO层225上(即源电极和漏电极位于氧化物半导体层上);ZTO层225上有电介质层230(即栅绝缘层);电介质层230上的转移栅电极240,源极跟随器晶体管610的栅电极电连接至转移晶体管219的漏极281,且如图6所示,ZTO层225包括与转移晶体管219的栅电极240以及转移晶体管219的源极/漏极区域281中的一个都重叠的区域。
因此,该权利要求的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别在于:放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;光电转换元件包含单晶硅;放大器晶体管和光电转换元件一起隔着所述层间绝缘膜设置在转移晶体管的下方;所述转移晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流在6V的漏电压和-5V或-10V的栅电压下为1×10-16A/μm或更小,氧化物半导体层中氢的浓度为5×1019/cm3或更低。基于该区别技术特征,该权利要求实际要解决的技术问题是:限定硅衬底的类型以及改进集成度;增大放大率;如何提高薄膜晶体管特性。
然而,对于包括像素部分的半导体装置,采用晶体硅来形成其衬底是本领域常规选择;块状晶体管亦是本领域公知的晶体管类型,相比于薄膜晶体管,采用块状晶体管用于放大器晶体管以提高放大率也是本领域的常规选择。将晶体管通过层间绝缘膜分隔形成堆叠结构以改进集成度也是本领域的惯用技术手段,在此基础上,为提高半导体器件的集成度,本领域技术人员容易想到将对比文件1中的源极跟随晶体管(相当于本申请的放大器晶体管)与光电转换装置一起隔着二氧化硅(相当于本申请的层间绝缘层)设置在转移晶体管的下方而形成堆叠结构。
对比文件1还公开了(参见说明书第4页第1-2段):采用ZTO薄膜形成薄膜晶体管,ZTO可具有较高的接通及关断电流比。而对比文件2公开了一种场效应晶体管,其包括(参见说明书第2页第6段至第9页第4段、附图1B-2B):薄膜晶体管的沟道层为半绝缘氧化物膜(即氧化物半导体),具体地,当把氢浓度设为1019/cm3或更小时,可以实现晶体管的常断操作和大的导通/关断比率(具体参见说明书第8页倒数第1段至第9页第1段)。在对比文件2启示下,容易想到在对比文件1的氧化物半导体中氢浓度设为1019/cm3或更小以提高TFT的导通/关断比率,并减小截止态电流,而具体的截止态电流可通过调整氢浓度或载流子浓度并通过有限的试验实现,不需要付出创造性劳动。
由此可见,在对比文件1的基础上结合对比文件2及本领域常规技术手段从而得到该权利要求的技术方案,对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此,该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(5)关于权利要求5。
权利要求5引用权利要求1至4中任一项,其附加技术特征构成相对于对比文件1的另一区别技术特征。然而对本领域技术人员而言,为了提供一种保持电势达较长时间且含有具稳定电特性的薄膜晶体管,设置重置晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流是是100aA/μm或更少,这是本领域技术人员经过有限的试验就可以实现,并不需要付出创造性的劳动。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(6)关于权利要求6。
权利要求6引用权利要求1至4中任一项,其附加技术特征构成相对于对比文件1的另一区别技术特征。其所要解决的技术问题是提供一种保持电势达较长时间且含有具稳定电特性的薄膜晶体管。然而对比文件3公开了一种半导体器件,并具体(说明书第[0100]段至第[0103]段)公开了:晶体管的沟道层为氧化物半导体膜,其中载流子浓度大于1×1012/cm3、进一步得小于1×1018/cm3(即公开载流子浓度低于1×1014A/cm3),以提高导通-关断比、降低漏电流。且上述特征在对比文件3中所起的作用与在本发明中为解决其技术问题所起的作用相同,也就是说对比文件3给出了将上述技术特征用于该对比文件1以解决其技术问题的启示。由此可知,在对比文件1的基础上结合对比文件3及本领域常规技术手段或在对比文件1的基础上结合对比文件2与对比文件3及本领域常规技术手段以获得该权利要求所要求保护的技术方案,对本领域的技术人员来说是显而易见的,因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该权利要求也不具备创造性。
(7)关于权利要求7。
权利要求7引用权利要求1至4中任一项,其附加技术特征被对比文件1公开(参见说明书第4页第5行):ZTO薄膜具有3.3到3.9eV范围的较宽直接光学带隙特性。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(8)关于权利要求8。
权利要求8引用权利要求1至4中任一项,其附加技术特征构成相对于对比文件1的另一区别技术特征。然而,对于薄膜晶体管,采用本征或基本本征氧化物半导体层作为沟道层,是本领域常规技术手段。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(9)关于权利要求9。
权利要求9引用权利要求1至4中任一项,对比文件1公开了(参见说明书第3页倒数第1段):氧化锌锡层225的部分用作晶体管的沟道区域(即氧化物半导体层包含Zn和氧)。此外,采用包含In、Ga、Zn和氧的氧化物半导体材料作为薄膜晶体管的有源层材料,是本领域常规技术手段。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(10)关于权利要求10。
权利要求10引用权利要求1至4中任一项,其附加技术特征被对比文件1公开(参见说明书第3页第2段至第6页第2段,附图2-6A):源极跟随器晶体管的沟道形成区形成在硅衬底205内。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(11)关于权利要求11。
权利要求10引用权利要求1至4中任一项,其附加技术特征构成相对于对比文件1的另一区别技术特征,然而,为提高图像传感器性能,而设置电容器电连接至放大器晶体管的栅电极是本领域常规技术手段。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(12)关于权利要求12。
权利要求12请求保护一种半导体装置。对比文件1公开了一种图像传感器(属于半导体装置),并具体公开了以下技术特征(参见说明书第3页第2段至第6页第2段,附图2-6A):
包含硅的光电二极管214(即光电转换元件);
源极跟随器晶体管(即放大器晶体管),如图6所示,包括栅电极,当源跟随器晶体管不为薄膜晶体管为常规像素晶体管时,其必然如图6所示的晶体管221一样,形成于第一传导类型硅衬底205上,沟道形成区必然包含硅;
光电二极管214上的二氧化硅层220(即层间绝缘膜);以及
包括氧化锌锡(ZTO)层225的转移晶体管219,ZTO层225设置在二氧化硅层220上。
因此,该权利要求的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别在于:光电转换元件包含单晶硅,放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;放大器晶体管和光电转换元件一起隔着所述层间绝缘膜设置在转移晶体管的下方。该权利要求实际要解决的技术问题是:限定硅衬底的类型;增大放大率;提高集成度。
然而,对于包括像素部分的半导体装置,采用单晶硅来形成其衬底是本领域常规选择;块状晶体管亦是本领域公知的晶体管类型,相比于薄膜晶体管,采用块状晶体管用于放大器晶体管以提高放大率也是本领域的常规选择。将晶体管通过层间绝缘膜分隔形成堆叠结构以改进集成度也是本领域的惯用技术手段,在此基础上,为提高半导体器件的集成度,本领域技术人员容易想到将对比文件1中的源极跟随晶体管(相当于本申请的放大器晶体管)连同光电转换装置一起隔着二氧化硅(相当于本申请的层间绝缘层)设置在转移晶体管下方而形成堆叠结构。由此可见,在对比文件1的基础上结合本领域常规技术手段从而得到该权利要求的技术方案,对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此,该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(13)关于权利要求13。
权利要求13请求保护一种包括像素部分的半导体装置。对比文件1公开了一种图像传感器(属于包括像素部分的半导体装置),并具体公开了以下技术特征(参见说明书第3页第2段至第6页第2段,附图2-6A):
包含硅的光电二极管214(即光电转换元件);
源极跟随器晶体管610(即放大器晶体管);
光电二极管214上的二氧化硅层220(即层间绝缘膜);
转移晶体管219形成在二氧化硅层220上;
复位晶体管221(即重置晶体管),复位晶体管221可以关于晶体管元件225、230、240、255、256、281的实施例中所图解说明的方式构造成TFT,且部分或整体提供在光转换装置214上方;
如图6所示,源极跟随器晶体管610的栅电极连接至转移晶体管219的漏极281,源极跟随器晶体管610的栅电极连接至浮动扩散区245(即重置晶体管的源极),源极跟随器晶体管610的第二源极/漏极区域通过选择晶体管620的第一源极/漏极区域连接到阵列列输出线(即垂直输出线),
转移晶体管219具有功能为在栅极控制信号施加到栅极电极240(即栅电极电连接至转移开关线),
如图6A所示,转移晶体管219源电极电连接至光电二极管214,
对于图像传感器,复位晶体管221的栅电极必然电连接至重置线,
薄膜晶体管可用作一个或一个以上常规像素晶体管的替代物,例如复位晶体管等,薄膜晶体管的沟道区材料为氧化锌锡(ZTO)(即重置晶体管包括氧化物半导体层)。
该权利要求的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别在于:光电转换元件包含单晶硅;放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;放大器晶体管和光电转换元件一起隔着所述层间绝缘膜设置在转移晶体管的下方;以及层间绝缘膜上的重置晶体管。基于上述区别技术特征,该权利要求实际要解决的技术问题是:限定硅衬底的类型;增大放大率;提高集成度。
然而,对于包括像素部分的半导体装置,采用单晶硅来形成其衬底是本领域常规选择;块状晶体管亦是本领域公知的晶体管类型,相比于薄膜晶体管,采用块状晶体管用于放大器晶体管以提高放大率也是本领域的常规选择。此外将晶体管通过层间绝缘膜分隔形成堆叠结构以改进集成度也是本领域的惯用技术手段,在此基础上,为提高半导体器件的集成度,本领域技术人员容易想到将对比文件1中的源极跟随晶体管(相当于本申请的放大器晶体管)连同光电转换装置一起隔着二氧化硅(相当于本申请的层间绝缘层)设置在转移晶体管下方而形成堆叠结构。由此可见,在对比文件1的基础上结合本领域常规技术手段从而得到该权利要求的技术方案,对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此,该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(14)关于权利要求14。
权利要求14请求保护一种半导体装置。对比文件1公开了一种图像传感器(属于半导体装置),并具体公开了以下技术特征(参见说明书第3页第2段至第6页第2段,附图2-6A):
包含硅的光电二极管214(即光电转换元件);
源极跟随器晶体管610(即放大器晶体管);
光电二极管214上的二氧化硅层220(即层间绝缘膜);
转移晶体管219形成于二氧化硅层220上;
复位晶体管221(即重置晶体管),复位晶体管221可以关于晶体管元件225、230、240、255、256、281的实施例中所图解说明的方式构造成TFT,且部分或整体提供在光转换装置214上方;
如图6所示,源极跟随器晶体管610的栅电极连接至转移晶体管219的漏极281,源极跟随器晶体管610的栅电极连接至浮动扩散区245(即重置晶体管的源极),源极跟随器晶体管610的第二源极/漏极区域通过选择晶体管620的第一源极/漏极区域连接到阵列列输出线(即垂直输出线),
转移晶体管219具有功能为在栅极控制信号施加到栅极电极240(即栅电极电连接至转移开关线),
如图6A所示,转移晶体管219源电极电连接至光电二极管214,
对于图像传感器,复位晶体管221的栅电极必然电连接至重置线,
薄膜晶体管可用作一个或一个以上常规像素晶体管的替代物,例如复位晶体管等,薄膜晶体管的沟道区材料为氧化锌锡(ZTO)(即重置晶体管包括氧化物半导体层)。
因此,该权利要求的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别在于:光电转换元件包含单晶硅;放大器晶体管的沟道形成区包含晶体硅,该放大器晶体管是块状晶体管;放大器晶体管和光电转换元件一起隔着所述层间绝缘膜设置在转移晶体管的下方。基于该区别技术特征,该权利要求实际要解决的技术问题是:限定硅衬底的类型;增大放大率;提高集成度。
然而,对于包括像素部分的半导体装置,采用单晶硅来形成其衬底是本领域常规选择;块状晶体管亦是本领域公知的晶体管类型,相比于薄膜晶体管,采用块状晶体管用于放大器晶体管以提高放大率也是本领域的常规选择。此外将晶体管通过层间绝缘膜分隔形成堆叠结构以改进集成度也是本领域的惯用技术手段,在此基础上,为提高半导体器件的集成度,本领域技术人员容易想到将对比文件1中的源极跟随晶体管(相当于本申请的放大器晶体管)连同光电转换装置一起隔着二氧化硅(相当于本申请的层间绝缘层)设置在转移晶体管下方而形成堆叠结构。由此可见,在对比文件1的基础上结合本领域常规技术手段从而得到该权利要求的技术方案,对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此,该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(15)关于权利要求15、16。
权利要求15引用权利要求12,权利要求16引用权利要求13或14,其附加技术特征构成相对于对比文件1的另一区别技术特征。其所要解决的技术问题是提供一种保持电势达较长时间且含有具稳定电特性的薄膜晶体管。然而对本领域技术人员而言,为了提供一种保持电势达较长时间且含有具稳定电特性的薄膜晶体管,设置重置晶体管的沟道宽度的每微米截止态电流是是100aA/μm或更少,这是本领域技术人员经过有限的试验就可以实现,并不需要付出创造性的劳动。因此,从属权利要求15、16不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(16)关于权利要求17。
权利要求17引用权利要求12至14中任一项,其附加技术特征构成相对于对比文件1的另一区别技术特征。其所要解决的技术问题是提供一种保持电势达较长时间且含有具稳定电特性的薄膜晶体管。然而对比文件3公开了一种半导体器件,并具体(说明书第0100段至第0103段)公开了:晶体管的沟道层为氧化物半导体膜,其中载流子浓度大于1×1012/cm3、进一步得小于1×1018/cm3(即公开载流子浓度低于1×1014A/cm3),以提高导通-关断比、降低漏电流。且上述特征在对比文件3中所起的作用与在本发明中为解决其技术问题所起的作用相同,也就是说对比文件3给出了将上述技术特征用于该对比文件1以解决其技术问题的启示。由此可知,在对比文件1的基础上结合对比文件3及本领域常规技术手段以获得该权利要求所要求保护的技术方案,对本领域的技术人员来说是显而易见的,因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该权利要求也不具备创造性。
(17)关于权利要求18。
权利要求18引用权利要求12至14中任一项,对比文件1公开了(参见说明书第3页倒数第1段):氧化锌锡层225的部分用作晶体管的沟道区域(即氧化物半导体层包含Zn和氧)。此外,采用包含In、Ga、Zn和氧的氧化物半导体材料作为薄膜晶体管的有源层材料,是本领域常规技术手段。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(18)关于权利要求19。
权利要求19引用权利要求12,其附加技术特征被对比文件1公开(参见说明书第3页第2段至第6页第2段,附图2-6A):源极跟随器晶体管的沟道形成区形成在硅衬底205内。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(19)关于权利要求20。
权利要求20引用权利要求12,对比文件1还公开了(参见说明书第3页第2段至第4页第2段):薄膜晶体管可用作一个或一个以上常规像素晶体管的替代物,例如复位晶体管等,薄膜晶体管的沟道区材料为氧化锌锡(ZTO)(即重置晶体管包括第二氧化物半导体层)。而将薄膜晶体管设置其形成在层间绝缘膜上,是本领域常规技术手段。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(20)关于权利要求21。
权利要求21引用权利要求12,其附加技术特征被对比文件1还公开(参见说明书第3页第2段至第6页第2段,附图2-6A):薄膜晶体管可用作一个或一个以上常规像素晶体管的替代物,例如复位晶体管等,薄膜晶体管的沟道区材料为氧化锌锡(ZTO)(即重置晶体管包括第二氧化物半导体层);如图6所示,源极跟随器晶体管610的栅电极连接至转移晶体管219的漏极281,源极跟随器晶体管610的栅电极连接至浮动扩散区245(即重置晶体管的源极),源极跟随器晶体管610的第二源极/漏极区域通过选择晶体管620的第一源极/漏极区域连接到阵列列输出线(即垂直输出线),转移晶体管219具有功能为在栅极控制信号施加到栅极电极240(即栅电极电连接至转移开关线),如图6A所示,转移晶体管219源电极电连接至光电二极管214,对于图像传感器,复位晶体管221的栅电极必然电连接至重置线,如图6A所示,复位晶体管221的源极和漏极中的另一个通过源极跟随器晶体管610和选择晶体管620连接到阵列列输出线(即垂直输出线)。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(21)关于权利要求22。
权利要求22引用权利要求13或14,其附加技术特征被对比文件1公开(参见说明书第3页第1段至第4页第2段):转移晶体管219为透明的薄膜晶体管,包括氧化锌锡(ZTO)层225(即第二氧化物半导体层)。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(22)关于权利要求23。
权利要求23引用权利要求13或14,其附加技术特征构成相对于对比文件1的另一区别技术特征,然而,设置放大器晶体管不与转移晶体管重叠,且与重置晶体管重叠,是根据实际需要而设置的,不会产生意料不到的技术效果,不需要付出创造性劳动。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、对复审请求人相关意见的答复
复审请求人在意见陈述书中提出,本申请通过采用“由块状晶体管来形成放大器晶体管”这一结构可以起到放大率变高的技术效果,并且通过将薄膜晶体管和块状晶体管组合这一结构,可以起到信号电荷存储部分可保持电势达较长时间且可形成具有较宽动态范围的固态图像传感器的像素部分;此外本申请的“在下层形成光电转换元件和有块状晶体管形成的放大器晶体管,隔着绝缘膜在上层形成由薄膜晶体管形成的转移晶体管”这一结构可以改进集成度,增加光接收面积,并且形成光电转换元件和块状晶体管的步骤彼此独立,可轻易控制,而对比文件1中的源极跟随器晶体管构成为薄膜晶体管,无法起到放大率变高这样的技术效果,而且对比文件1中“源极跟随器晶体管部分或整体提供在光转换装置上方”这一结构与本申请不同,无法获得本申请的上述技术效果。
对此,合议组认为:块状晶体管是本领域公知的晶体管类型,相比于沉积工艺形成的多晶结构或经过热退火结晶的准单晶结构的薄膜晶体管,采用原生单晶衬底制成的块状晶体管由于有效载流子迁移率高并且栅氧化层较厚使得栅电容较大从而使得MOSFET的导电因子较大,因此块状晶体管用于放大器晶体管以相较于薄膜晶体管而言提高放大率也是本领域的常规选择,据此将对比文件1中的源极跟随器晶体管构造成块状晶体管时,则与构成为薄膜晶体管的转移晶体管形成的结构必然会获得复审请求人所述的技术效果,并未超出本领域技术人员的预期。此外将晶体管通过层间绝缘膜分隔形成堆叠结构以改进集成度也是本领域的惯用技术手段,在此基础上,为提高半导体器件的集成度,本领域技术人员容易想到将对比文件1中的源极跟随晶体管(相当于本申请的放大器晶体管)连同光电转换装置一起隔着二氧化硅(相当于本申请的层间绝缘层)设置在转移晶体管下方而形成堆叠结构。由此可见,在对比文件1的基础上结合本领域常规技术手段从而得到该权利要求的技术方案,对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此,该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。

三、决定
维持国家知识产权局于2018年06月29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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