发明创造名称：基于晶体管结构的存储器单元
外观设计名称：
决定号：192239
决定日：2019-10-12
委内编号：1F280853
优先权日：
申请（专利）号：201510173497.1
申请日：2015-04-14
复审请求人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：熊洁
合议组组长：孙学锋
参审员：潘光虎
国际分类号：H01L27/105,H01L29/423,H01L29/417,H01L29/43
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果权利要求与最接近的对比文件相比存在多个区别技术特征，但是该些区别技术特征的一部分特征分别被其它对比文件公开了，且该些部分特征在该对比文件中所起的作用与其在本申请中的作用相同，即该对比文件给出了将该部分技术特征应用到最接近的对比文件中的技术启示，该些区别技术特征的另一部分特征为本领域的公知常识，且该另一部分特征所起的技术效果是本领域技术人员可以预期的，本领域技术人员并不需要付出创造性的劳动即可得到该另一部分特征，则该权利要求相对于该些对比文件和本领域公知常识的结合不具备突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
全文：
2019年01月11日，国家知识产权局实质审查部门针对申请人于申请日提交说明书摘要、说明书第1-51段、摘要附图、说明书附图，2018年11月13日提交的权利要求第1-10项，驳回了本申请。
驳回决定所引用的对比文件如下：
对比文件1：CN103178116A，公开日为2013年06月26日。
驳回决定认为：（1）权利要求1相对于对比文件1和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；（2）驳回决定在其他说明中指出：从属权利要求2-10的附加技术特征都被对比文件1公开了，在其引用的独立权利要求1不具备创造性的基础上，从属权利要求2-10也不具备创造性。
驳回决定针对的权利要求的内容如下：
“1. 一种基于晶体管结构的存储器单元，其包括介质层、源极、漏极和半导体层，所述介质层包括相对的第一表面和第二表面，所述半导体层设于所述介质层的第二表面，所述源极和漏极相对且间隔设置于所述半导体层并通过半导体层电连接，位于所述源极和漏极之间的半导体层为沟道区，其特征在于，所述存储器单元还包括第一栅极和第二栅极，所述第一栅极设置于所述沟道区上并与所述沟道区接触，所述第一栅极与所述源极及漏极均相互间隔，所述第一栅极的材料为其费米能级与沟道区不一致的材料，所述第二栅极设置于所述介质层的第二表面并与所述沟道区间隔且相对设置以调控所述沟道区，所述第一栅极的材料为铟镓锌氧化物、铟锌氧化物、SnO、SnO2、Al2O3、SrCu2O2、Cu2O、Ag2O、SnOx、NiO、PbO、CuAO2中的一种或组合，其中A＝Al,Ga或In。
2. 如权利要求1所述的存储器单元，其特征在于，所述源极及漏极与所述第一栅极的距离均为0.01纳米～100微米，在所述源极至漏极的方向上所述第二栅极与所述源极及漏极的距离均为0.01纳米～100微米。
3. 如权利要求1所述的存储器单元，其特征在于，所述源极、第一栅极和漏极位于第一直线上。
4. 如权利要求3所述的存储器单元，其特征在于，所述第二栅极位于所述第一直线上。
5. 如权利要求3所述的存储器单元，其特征在于，所述存储器单元还包括第三栅极，所述第三栅极设置于所述介质层的第二表面，所述第三栅极与第二栅极相互间隔设置且均位于同一直线上。
6. 如权利要求5所述的存储器单元，其特征在于，所述第三栅极与第二栅极均位于所述第一直线的同一侧。
7. 如权利要求5所述的存储器单元，其特征在于，所述第三 栅极与第二栅极分别位于所述第一直线的两侧。
8. 如权利要求1所述的存储器单元，其特征在于，所述存储器单元还包括第四栅极，所述第四栅极设置于所述介质层的第一表面，并且在所述介质层的厚度方向上所述第四栅极与第二栅极相互对应设置。
9. 如权利要求1所述的存储器单元，其特征在于，所述沟道区在所述源极至漏极的方向上的长度为0.1纳米～100微米，沟道区的电学厚度为0.01纳米～500微米，沟道区的宽度为0.01纳米～100微米。
10. 如权利要求10所述的存储器单元，其特征在于，所述沟道区的长度为0.01纳米～100微米，沟道区的电学厚度为0.01纳米～200纳米，沟道区的宽度为0.1纳米～100微米。”
2019年04月25日，申请人中国科学院宁波材料技术与工程研究所（下称请求人）对上述驳回决定不服，向国家知识产权局提出复审请求，请求人在提出复审请求时对权利要求书进行了修改，修改如下：在权利要求1中加入了“所述存储器单元的工作原理为等效电路等于一个晶体管加一个结，而引起界面的电容CCG加上沟道的CG，从而形成两个电容串联，由于结的费米能级不一样，形成电子单向导通；当第二栅极电压VGS>0，正电荷注入到CCG，当第二栅极电压VGS<>
请求人认为：修改后的权利要求1相对于对比文件1具有以下区别技术特征：（1）第一栅极是作为输入极，其起到电子注入的作用，而对比文件1是作为晶体管的输出极；（2）所述存储器单元具有读擦写的电路功能；（3）第一栅极的材料。本申请实际所要解决的技术问题为：如何得到一种具有读擦写的电路功能的存储器单元。对比文件1中的第一顶栅仅作为输出极的作用，而并没有起到注入电子的作用，无法实现读擦写功能。本申请中，第一栅极是作为输入极，起到电子注入的作用，并且，所述存储器单元具有读擦写的电路功能。因此，对比文件1没有揭示上述所有区别技术特征。
经形式审查合格后，国家知识产权局受理了该请求，并于2019年04月30日向请求人发出了复审请求受理通知书，同时将本申请转送至国家知识产权局原审查部门进行前置审查。
前置审查意见认为请求人主张的理由均不成立，理由如下：（1）权利要求1请求保护一种存储器单元的结构，申请人对存储器单元“操作原理”的描述对“存储器单元本身的结构”并没有限定作用，相同的结构可以有不同的操作方式，同一操作方式也可以限定于不同的结构；（2）基于对比文件1与本申请权利要求1相似的晶体管结构（区别仅在于第一栅极材料），为满足不同器件的不同电路需要，选择合适的栅极材料且使第一栅极具有不同的输入、输出功能，从而使得器件具有逻辑或读擦写功能，都是本领域技术人员容易想到的；（3）存储器、逻辑电路单元都是本领域常规的基于晶体管的器件结构，在对比文件1已经公开了与本申请相似的晶体管结构的基础上（区别仅在于第一栅极材料），将用于逻辑电路单元的晶体管结构根据不同的操作而转用到相近的存储器单元中，是本领域技术人员容易想到的。因此权利要求1-10不具备创造性，坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局组成合议组，对本复审请求进行审理，并于2019年06月13日向请求人发出复审通知书，指出：
（1）权利要求1相对于对比文件1和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；（2）从属权利要求2-10的附加技术特征都被对比文件1公开了，在其引用的独立权利要求1不具备创造性的基础上，从属权利要求2-10也不具备创造性。
针对上述复审通知书，请求人于2019年07月24日提交了意见陈述书，并对权利要求书进行了修改，在权利要求1中加入了“所述半导体层的材料为无机半导体材料，所述第一栅极与所述源极之间的距离与所述漏极与所述第一栅极之间的距离相等”。修改后的权利要求1如下：
“1. 一种基于晶体管结构的存储器单元，其包括介质层、源极、漏极和半导体层，所述介质层包括相对的第一表面和第二表面，所述半导体层设于所述介质层的第二表面，所述源极和漏极相对且间隔设置于所述半导体层并通过半导体层电连接，位于所述源极和漏极之间的半导体层为沟道区，其特征在于，所述存储器单元还包括第一栅极和第二栅极，所述第一栅极设置于所述沟道区上并与所述沟道区接触，所述第一栅极与所述源极及漏极均相互间隔，所述第一栅极的材料为其费米能级与沟道区不一致的材料，所述第二栅极设置于所述介质层的第二表面并与所述沟道区间隔且相对设置以调控所述沟道区，所述第一栅极的材料为SnO、SnO2、Al2O3、SrCu2O2、Cu2O、Ag2O、SnOx、NiO、PbO、CuAO2中的一种或组合，其中A＝Al,Ga或In，所述半导体层的材料为无机半导体材料，所述第一栅极与所述源极之间的距离与所述漏极与所述第一栅极之间的距离相等，
所述存储器单元的工作原理为等效电路等于一个晶体管加一个结，而引起界面的电容CCG加上沟道的CG，从而形成两个电容串联，由于结的费米能级不一样，形成电子单向导通；当第二栅极电压VGS>0，正电荷注入到CCG，当第二栅极电压VGS<>
所述存储器单元具有读擦写的电路功能。”
至此，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
（一）审查文本的认定
请求人在2019年07月24日针对复审通知书提交意见陈述书时，提交了权利要求书的全文替换页。经审查，上述修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此本复审决定依据的文本为：请求人于申请日提交说明书摘要、说明书第1-51段、摘要附图、说明书附图，2019年07月24日提交的权利要求第1-10项。
（二） 具体理由的阐述 专利法第22条第3款规定，创造性，是指同申请日以前已有的技术相比，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。
如果权利要求与最接近的对比文件相比存在多个区别技术特征，但是该些区别技术特征的一部分特征分别被其它对比文件公开了，且该些部分特征在该对比文件中所起的作用与其在本申请中的作用相同，即该对比文件给出了将该部分技术特征应用到最接近的对比文件中的技术启示，该些区别技术特征的另一部分特征为本领域的公知常识，且该另一部分特征所起的技术效果是本领域技术人员可以预期的，本领域技术人员并不需要付出创造性的劳动即可得到该另一部分特征，则该权利要求相对于该些对比文件和本领域公知常识的结合不具备突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
本决定在评述权利要求创造性时所使用的对比文件与驳回决定以及复审通知书中使用的对比文件相同，即：
对比文件1：CN103178116A，公开日为2013年06月26日。
1、权利要求1不符合专利法第22条第3款关于创造性的规定。
权利要求1请求保护一种基于晶体管结构的存储器单元，对比文件1公开了一种改良栅结构的晶体管，该改良栅结构的晶体管用于逻辑电路，该逻辑电路可实现不同的逻辑门运算，并具体公开了如下技术特征（参见说明书第2-4，12，73-141段，附图1-6，10）：基于该改良栅结构的晶体管的逻辑电路单元包括：介质层3、源区5（相当于源极）、漏区6（相当于漏极）和用于形成沟道区7的半导体层，介质层3包括相对的下表面（相当于第一表面）和上表面（相当于第二表面），用于形成沟道区7的半导体层设于介质层3的上表面，源区5和漏区6相对且间隔设置于半导体层并通过半导体层电连接，位于源区5和漏区6之间的半导体层为沟道区7，该逻辑电路单元还包括第一顶栅4a和第二顶栅4b，第一顶栅4a设置于沟道区7上并与沟道区7接触，第一顶栅4a与源区5及漏区6均相互间隔，第二顶栅4b设置于介质层3的上表面并与沟道区7间隔且相对设置以调控沟道区7，栅采用导体特性材料，包括金属、合金、铟镓锌氧化物等，沟道区7使用半导体材料。
对比文件1虽然没有明确记载“所述存储器单元的工作原理为等效电路等于一个晶体管加一个结，而引起界面的电容CCG加上沟道的CG，从而形成两个电容串联，由于结的费米能级不一样，形成电子单向导通；当第二栅极电压VGS>0，正电荷注入到CCG，当第二栅极电压VGS<>
权利要求1相对于对比文件1的区别技术特征为：
（1）该逻辑电路单元为存储器单元；
（2）第一栅极的材料为其费米能级与沟道区不一致的材料；
（3）第一栅极的材料为SnO、SnO2、Al2O3、SrCu2O2、Cu2O、Ag2O、SnOx、NiO、PbO、CuAO2（其中A＝Al，Ga或In）的一种或组合；
（4）
所述半导体层的材料为无机半导体材料，所述第一栅极与所述源极之间的距离与所述漏极与所述第一栅极之间的距离相等。
基于上述区别技术特征，可以确定权利要求1实际解决的技术问题为：如何根据实际应用选择由晶体管组成的逻辑电路种类（这是对应区别1）以及如何选择栅极材料以调控沟道区（这是对应区别2和3）、如何选择半导体层材料及源极、漏极、栅极之间距离（这是对应区别4）。
对于上述区别技术特征（1），存储器单元是本领域常规的由晶体管组成的逻辑电路单元，而且，为满足实际应用需要，选择逻辑电路单元为存储器单元也是本领域的惯用手段，属于公知常识。
对于上述区别技术特征（2），在存储器单元的晶体管制作中，为使晶体管中的栅极具有开关作用、沟道区具有留存电子作用，选择栅极与沟道区分别使用导体、半导体特性材料是本领域的惯用手段，属于公知常识，且在对比文件1已经公开了栅采用导体特性材料，如铟镓锌氧化物等，沟道区7使用半导体材料的基础上，选择栅与沟道区材料的费米能级不一致也是本领域的惯用手段；
对于上述区别技术特征（3），SnO、SnO2、Al2O3、SrCu2O2、Cu2O、Ag2O、SnOx、NiO、PbO、CuAO2（其中A＝Al，Ga或In）的一种或组合，是半导体领域常用的金属氧化物栅极材料，属于本领域的公知常识；
对于上述区别技术特征（4），
半导体层的材料为无机半导体材料为本领域的公知常识，例如氮化镓就是非常常见的无机半导体材料；栅极与源极和漏极之间的距离是本领域技术人员可以根据实际需要选择的，栅极与源极之间的距离可以与栅极和漏极之间的距离相等，也可以不相等，这都是本领域技术人员可以根据实际需要选择的，而且这样选择也不会带来意想不到的技术效果，其技术效果都是可以预期的。 因此，在对比文件1的基础上结合公知常识以及本领域的常规选择得到权利要求1的上述技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
2、权利要求2
权利要求2是权利要求1的从属权利要求。对比文件1还公开了（参见说明书第73，75段）：源区5与第一顶栅4a的横向距离为10μm，沟道区7的长度为15μm，第二顶栅4b与第一顶栅4a对齐。由上述内容，本领域技术人员可以直接地毫无疑义地确定：漏区6与第一顶栅4a的距离约为5μm，第二顶栅4b在源极至漏极的方向上与源极及漏极的距离分别与第一顶栅4a相同。由此，对比文件1公开了权利要求2的附加技术特征。在其引用的独立权利要求1不具备创造性的基础上，从属权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3. 权利要求3
权利要求3是权利要求1的从属权利要求，对比文件1还公开了（参见说明书第71-段，附图1-6，10）：源区5、第一顶栅4a和漏区6位于第一直线上。由此，对比文件1公开了权利要求3的附加技术特征，在其引用的独立权利要求1不具备创造性的基础上，从属权利要求3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4.权利要求4
权利要求4是权利要求3的从属权利要求。对比文件1还公开了（参见说明书第115-131段，附图5-6，10）：第二顶栅4b位于第一直线上。由此，对比文件1公开了权利要求4的附加技术特征。在其引用的权利要求3不具备创造性的基础上，从属权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
5. 权利要求5
权利要求5是权利要求3的从属权利要求。对比文件1还公开了（参见说明书第115-131段，附图5-6，10）：晶体管还包括第三顶栅4c，第三顶栅4c设置于介质层3的上表面，第三顶栅4c与第二顶栅4b相互间隔设置且均位于同一直线上。由此，对比文件1公开了权利要求5的附加技术特征。在其引用的权利要求3不具备创造性的基础上，从属权利要求5不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
6. 权利要求6
权利要求6是权利要求5的从属权利要求。对比文件1还公开了（参见说明书第133-141段，附图10）：第三顶栅4c与第二顶栅4b均位于第一直线的同一侧。由此，对比文件1公开了权利要求6的附加技术特征。在其引用的权利要求5不具备创造性的基础上，从属权利要求6不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
7. 权利要求7
权利要求7是权利要求5的从属权利要求。对比文件1还公开了（参见说明书第92-113段，附图3-4）：第三顶栅4c与第二顶栅4b分别位于第一直线的两侧。由此，对比文件1公开了权利要求7的附加技术特征。在其引用的权利要求5不具备创造性的基础上，从属权利要求7不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
8.权利要求8
权利要求8是权利要求1的从属权利要求。对比文件1还公开了（参见说明书第85段，附图2）：晶体管还包括底栅2（相当于第四栅极），底栅2设置于介质层3的下表面，并且在介质层3的厚度方向上底栅2与第二顶栅4b相互对应设置。由此，对比文件1公开了权利要求8的附加技术特征。在其引用的权利要求1不具备创造性的基础上，从属权利要求8不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
9. 权利要求9、10
权利要求9是权利要求1的从属权利要求，从属权利要求10是权利要求9的从属权利要求。对比文件1还公开了（参见说明书第75段）：沟道区7的长度为15μm，沟道区的电学厚度为30nm，沟道区的宽度为1μm。由此，对比文件1公开了权利要求9、10的附加技术特征。由此，在其引用的权利要求不具备创造性的基础上，从属权利要求9、10不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
综上所述，权利要求1-10不符合专利法第22条第3款规定的创造性。
（三）对请求人意见陈述的评述
请求人在2019年07月24日提交的意见陈述书中认为：（1）对比文件1与本申请的区别并非仅在于第一栅极材料的不同，而且在于二者的原理及整体功能并不相同。虽然都有第一栅极，但是本申请的第一栅极采用氧化物，因此，在第一栅极与沟道区之间会形成势垒而阻碍电子自由运动，其目的是留住电荷。而对比文件1的第一顶栅的作用为输出电压，其要降低第一栅极与沟道区之间的接触电阻，而促进电子的流动，其二者的原理是截然相反的。复审请求人提交的非专利文献—“A Memory Structure with Different Control Gates”中提到的传统的存储器为DRAM存储器或FLASH型存储器，其与本申请的结构并不相同；（2）金属氧化物作为栅极材料常见，但是，将栅极采用特殊的金属氧化物，应用至具有“读擦写”电路功能的存储器单元，这并非公知常识。（3）本申请要求“所述第一栅极与所述源极之间的距离与所述漏极与所述第一栅极之间的距离相等”，这是为了形成势垒，更好地存储电子，以便更好地实现读擦写的功能。
对于请求人提交的上述理由，合议组认为：（1）复审请求人提交的非专利文献—“A Memory Structure with Different Control Gates”中提到的传统的存储器为DRAM存储器或FLASH型存储器，其与本申请的结构并不相同，对此合议组认为：存储器、逻辑电路单元都是本领域常规的基于晶体管的器件结构，虽然上述非专利文献中提到的DRAM存储器或FLASH型存储器与本申请的存储器结构不同，但是在对比文件1公开的晶体管结构与本申请的晶体管结构完全相同，区别仅在于第一栅极材料不同。相同的晶体管结构也能起到同样的技术效果，将用于逻辑电路单元的晶体管结构根据不同的操作而转用到相近的存储器单元中，是本领域技术人员可以根据实际需要进行选择的，属于本领域的公知常识。（2）权利要求1中的第一栅极的材料都是半导体领域常用的金属氧化物栅极材料，将该材料应用至具有“读擦写”电路功能的存储器单元，也属于本领域的公知常识，应用到该具有读擦写的电路功能的存储器单元也没有带来意想不到的技术效果，其技术效果也是可以预期的；（3）而且复审请求人在意见陈述书陈述的“所述第一栅极与所述源极之间的距离与所述漏极与所述第一栅极之间的距离相等”具有“形成势垒，更好地存储电子，以便更好地实现读擦写的功能”的技术效果，其在原始说明书中并没有记载，也没有任何依据表明其具有能够实现“更好地存储电子，以便更好地实现读擦写的功能”的技术效果，实际上，“所述第一栅极与所述源极之间的距离与所述漏极与所述第一栅极之间的距离相等”是本领域普通技术人员可以根据实际需要选择的，其并没有带来意想不到的技术效果，且其技术效果是可以预期的。因此复审请求人陈述的上述理由不成立。因此，复审请求人陈述的理由不成立。
根据上述事实和理由，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2019年01月11日对201510173497.1号发明专利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，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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