发明创造名称：半导体装置
外观设计名称：
决定号：194387
决定日：2019-11-04
委内编号：1F270502
优先权日：2012-06-29
申请（专利）号：201380034567.4
申请日：2013-06-18
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：杨丽丽
合议组组长：罗崇举
参审员：徐小岭
国际分类号：H01L21/336，G02F1/1368，H01L29/786，H01L51/50，H05B33/22
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求与作为最接近的现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，然而该区别技术特征是本领域公知常识，在该最接近的现有技术的基础上结合本领域公知常识得到该权利要求所要求保护的技术方案是显而易见的，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201380034567.4，名称为“半导体装置”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为株式会社半导体能源研究所，申请日为2013年06月18日，优先权日为2012年06月29日，进入中国国家阶段日为2014年12月29日，公开日为2015年02月25日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年09月21日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-14要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请人于2014年12月29日进入中国国家阶段时提交的国际申请文件中文文本中的说明书第1-393段，说明书附图1A-23，说明书摘要，摘要附图；于2017年03月17日提交的权利要求第1-14项。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种半导体装置，包括：
栅电极；
隔着栅极绝缘膜重叠于所述栅电极的一部分的氧化物半导体膜；
接触于所述氧化物半导体膜的一对电极；以及
所述氧化物半导体膜上的氮化绝缘膜，
其中，在通过热脱附谱分析法分析所述氮化绝缘膜的情况下，释放小于5×1021分子/cm3的氢分子及小于1×1022分子/cm3的氨分子。
2. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述一对电极夹在所述栅极绝缘膜与所述氧化物半导体膜之间。
3. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中平坦化膜在于所述氮化绝缘膜上。
4. 根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述平坦化膜为有机树脂。
5. 一种半导体装置，包括：
氧化物半导体膜；
接触于所述氧化物半导体膜的一对电极；
所述氧化物半导体膜上的栅极绝缘膜；以及
所述栅极绝缘膜上的栅电极，
其中，所述栅极绝缘膜包括氮化绝缘膜，
并且，在通过热脱附谱分析法分析所述氮化绝缘膜的情况下，释放小于5×1021分子/cm3的氢分子及小于1×1022分子/cm3的氨分子。
6. 根据权利要求1或5所述的半导体装置，其中所述一对电极夹在所述氧化物半导体膜与所述氮化绝缘膜之间。
7. 根据权利要求1或5所述的半导体装置，其中氧化绝缘膜夹在所述氧化物半导体膜与所述氮化绝缘膜之间。
8. 根据权利要求1或5所述的半导体装置，其中氧含量超过化学计量组成的氧化绝缘膜夹在所述氧化物半导体膜与所述氮化绝缘膜之间。
9. 根据权利要求1或5所述的半导体装置，其中所述氧化绝缘膜为氧化硅或氧氮化硅。
10. 根据权利要求1或5所述的半导体装置，其中所述氮化绝缘膜为氮化硅或氮氧化硅。
11. 一种半导体装置，包括：
栅电极；
隔着栅极绝缘膜重叠于所述栅电极的一部分的氧化物半导体膜；
接触于所述氧化物半导体膜的一对电极；
所述氧化物半导体膜上的第一绝缘膜；
所述第一绝缘膜上的第二绝缘膜；以及
所述第二绝缘膜上的第三绝缘膜，
其中，在所述第一绝缘膜中，通过ESR测量，在起因于硅的悬空键的g＝2.001处的信号的自旋密度低于或等于3×1017spins/cm3，
所述第二绝缘膜为氧含量超过化学计量组成的氧化绝缘膜，
所述栅极绝缘膜和所述第三绝缘膜中的至少一个包括氮化绝缘膜，在通过热脱附谱分析法分析所述氮化绝缘膜时从其释放小于1×1021分子/cm3的氢分子及小于1×1021分子/cm3的氨分子。
12. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述一对电极夹在所述栅极绝缘膜与所述氧化物半导体膜之间。
13. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述氧化物半导体膜夹在所述一对电极与所述栅极绝缘膜之间。
14. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述氮化绝缘膜为氮化硅或氮氧化硅。”
驳回决定指出：（1）独立权利要求1相对于对比文件1（US2011/0287580A1，公开日为2011年11月24日）具有区别技术特征“所述氧化物半导体膜上的绝缘膜为氮化绝缘膜，其中，在通过热脱附谱分析法分析所述氮化绝缘膜的情况下，释放小于5×1021分子/cm3的氢分子及小于1×1022分子/cm3的氨分子”，上述区别技术特征是本领域公知常识，因此，独立权利要求1相对于对比文件1和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；（2）从属权利要求2-4的附加技术特征或被对比文件1公开、或属于本领域公知常识，因此，从属权利要求2-4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性；（3）独立权利要求5相对于对比文件1具有区别技术特征“氢分子和氨分子的浓度通过热脱附谱分析法分析所得，其中释放小于5×1021分子/cm3的氢分子及小于1×1022分子/cm3的氨分子”，上述区别技术特征是本领域公知常识，因此，独立权利要求5相对于对比文件1和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；（4）从属权利要求6-10的附加技术特征或被对比文件1公开、或属于本领域公知常识，因此，从属权利要求6-10也不具备专利法第22条第3款规定的创造性；（5）独立权利要求11要求保护的包括特征“所述栅极绝缘膜包括氮化绝缘膜”的技术方案相对于对比文件1具有区别技术特征“位于所述氧化物半导体膜上的第一绝缘膜，所述第一绝缘膜上的第二绝缘膜，以及所述第二绝缘膜上的第三绝缘膜，其中，在所述第一绝缘膜中，通过在所述第一绝缘膜中，通过ESR测量，在起因于硅的悬空键的g＝2.001处的信号的自旋密度低于或等于3×1017spins/cm3，所述第二绝缘膜为氧含量超过化学计量组成的氧化绝缘膜；在通过热脱附谱分析法分析所述氮化绝缘膜时从其释放小于1×1021分子/cm3的氢分子及小于1×1021分子/cm3的氨分子”，上述区别技术特征是本领域公知常识，独立权利要求11要求保护的其它并列技术方案相对于对比文件1的其它区别技术特征也属于本领域公知常识，因此，独立权利要求11相对于对比文件1和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；（6）从属权利要求12-14的附加技术特征已被对比文件1公开，因此，从属权利要求12-14也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年01月07日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提交了权利要求全文替换页，包括权利要求第1-7项，具体修改如下：在独立权利要求1中增加技术特征“所述氧化物半导体膜上且与所述氧化物半导体膜接触的氧化绝缘膜”，将独立权利要求1中的“氮化绝缘膜”限定为“所述氧化绝缘膜上的氮化绝缘膜”，删除权利要求5、7-8、11-14。复审请求人认为：对比文件1中的绝缘层相当于权利要求1中的氧化绝缘膜，权利要求1中的氮化绝缘膜在对比文件1中不存在，本申请通过在设置氧化绝缘膜以及在氧化绝缘膜上设置释放小于5×1021分子/cm3的氢分子及小于1×1022分子/cm3的氨分子的氮化绝缘膜，可减少氧缺陷并防止氢的侵入。
复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种半导体装置，包括：
栅电极；
隔着栅极绝缘膜重叠于所述栅电极的一部分的氧化物半导体膜；
接触于所述氧化物半导体膜的一对电极；
所述氧化物半导体膜上且与所述氧化物半导体膜接触的氧化绝缘膜；以及
所述氧化绝缘膜上的氮化绝缘膜，
其中，在通过热脱附谱分析法分析所述氮化绝缘膜的情况下，释放小于5×1021分子/cm3的氢分子及小于1×1022分子/cm3的氨分子。
2. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述一对电极夹在所述栅极绝缘膜与所述氧化物半导体膜之间。
3. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中平坦化膜在于所述氮化绝缘膜上。
4. 根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述平坦化膜为有机树脂。
5. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述一对电极夹在所述氧化物半导体膜与所述氮化绝缘膜之间。
6. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述氧化绝缘膜为氧化硅或氧氮化硅。
7. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述氮化绝缘膜为氮化硅或氮氧化硅。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年01月15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：首先，对比文件1中的绝缘层126/226与本申请中的氧化绝缘膜和氮化绝缘膜的组合用于解决相同的技术问题且达到了相同的技术效果，即减小氧缺陷和防止氢的入侵从而降低关态电流；其次，对于本领域技术人员而言，氧化绝缘膜和氮化绝缘膜均是本领域常用的绝缘材料，氮化硅是本领域广泛采用的作为水汽阻挡层的材料，常用于顶部保护层，氧化绝缘膜以及位于其上的氮化绝缘膜的组合作为TFT的钝化保护层在现有技术中被广泛采用，如专利文献US2012/0112045A1、专利文献CN102130177A、专利文献CN102171833A、专利文献CN102084486A；本领域技术人员有动机在氧化绝缘膜上设置氮化绝缘膜，并调整氮化绝缘膜释放较少的氢分子和氨分子，从而避免氢、氮对沟道层的不利影响。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06月06日向复审请求人发出复审通知书，指出：（1）独立权利要求1相对于对比文件1和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；（2）从属权利要求2-7的附加技术特征或被对比文件1公开、或属于本领域公知常识，因此，从属权利要求2-7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2019年07月22日提交了意见陈述书，同时提交了权利要求全文替换页，包括权利要求第1-7项，具体修改如下：将独立权利要求1中的“氧化绝缘膜”修改为“第一氧化绝缘膜”，同时在独立权利要求1中加入技术特征“所述第一氧化绝缘膜上且与所述第一氧化绝缘膜接触的第二氧化绝缘膜；以及所述第二氧化绝缘膜上且与所述第二氧化绝缘膜接触的氮化绝缘膜，其中，所述第一氧化绝缘膜的厚度为大于或等于5nm且小于或等于50nm，其中，所述第二氧化绝缘膜的厚度为大于或等于50nm且小于或等于400nm，其中，所述第二氧化绝缘膜的氧含量高于化学计量组成”，将从属权利要求6的附加技术特征修改为“所述第一氧化绝缘膜和所述第二氧化绝缘膜为氧化硅或氧氮化硅”。复审请求人认为：本申请通过第一氧化绝缘膜，能够缓和形成第二氧化绝缘膜时的对OS膜的损伤，富含有氧的第二氧化绝缘膜的氧透过较薄的第一氧化绝缘膜而向OS供给，将会减少OS的氧缺陷，氮化绝缘膜能够防止氢侵入，对比文件1的绝缘膜226仅以一句话记载了可以堆叠，并未公开上述特征，也不存在关于上述特征的启示，无法获得同等的效果。
复审请求人于2019年07月22日提交的权利要求书如下：
“1. 一种半导体装置，包括：
栅电极；
隔着栅极绝缘膜重叠于所述栅电极的一部分的氧化物半导体膜；
接触于所述氧化物半导体膜的一对电极；
所述氧化物半导体膜上且与所述氧化物半导体膜接触的第一氧化绝缘膜；
所述第一氧化绝缘膜上且与所述第一氧化绝缘膜接触的第二氧化绝缘膜；
以及
所述第二氧化绝缘膜上且与所述第二氧化绝缘膜接触的氮化绝缘膜，
其中，所述第一氧化绝缘膜的厚度为大于或等于5nm且小于或等于50nm，
其中，所述第二氧化绝缘膜的厚度为大于或等于50nm且小于或等于400nm，
其中，所述第二氧化绝缘膜的氧含量高于化学计量组成，并且
其中，在通过热脱附谱分析法分析所述氮化绝缘膜的情况下，释放小于5×1021分子/cm3的氢分子及小于1×1022分子/cm3的氨分子。
2. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述一对电极夹在所述栅极绝缘膜与所述氧化物半导体膜之间。
3. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中平坦化膜在于所述氮化绝缘膜上。
4. 根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述平坦化膜为有机树脂。
5. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述一对电极夹在所述氧化物半导体膜与所述氮化绝缘膜之间。
6. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一氧化绝缘膜和所述第二氧化绝缘膜为氧化硅或氧氮化硅。
7. 根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述氮化绝缘膜为氮化硅或氮氧化硅。”
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
复审请求人在答复复审通知书时，提交了权利要求书的全文替换页，包括权利要求第1-7项。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。
本复审决定依据的文本是：复审请求人于2014年12月29日进入中国国家阶段时提交的国际申请文件中文文本中的说明书第1-393段，说明书附图1A-23，说明书摘要，摘要附图；于2019年07月22日提交的权利要求第1-7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。
如果一项权利要求与作为最接近的现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，然而该区别技术特征是本领域公知常识，在该最接近的现有技术的基础上结合本领域公知常识得到该权利要求所要求保护的技术方案是显而易见的，则该权利要求不具备创造性。
本复审决定中引用的对比文件与驳回决定和复审通知书中所引用的对比文件相同，即：
对比文件1：US2011/0287580A1，公开日为2011年11月24日。
（1）独立权利要求1要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
独立权利要求1要求保护一种半导体装置。对比文件1公开了一种半导体装置，该半导体装置包括：栅电极106、206；隔着栅极绝缘膜108、208重叠于栅电极106、206的一部分的氧化物半导体层114、224, 栅极绝缘膜108、208可为氮化硅、氧化硅，栅极绝缘膜可为堆叠膜，栅极绝缘膜108、208中的氢浓度为1×1021原子/cm3或更少、氮浓度为1×1019原子/cm3或更少；接触于氧化物半导体层114、224的一对电极122和124、216和218；氧化物半导体层114、224上的绝缘层126、226，绝缘层126、226可为氧化硅，也可为堆叠膜，绝缘层126、226中的氢浓度为1×1021原子/cm3或更少、氮浓度为1×1019原子/cm3或更少（说明书第[0054]-[0127]段，图1A-4D）。对比文件1还公开了：氮化硅对杂质具有高阻挡作用，但是氮化硅与半导体接触会对半导体元件产生影响，因此，选用氧化硅作为与半导体接触的材料（说明书第[0058]段）。
独立权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比，区别技术特征是：①使用第一氧化绝缘膜、第一氧化绝缘膜上的第二氧化绝缘膜和第二氧化绝缘膜上的氮化绝缘膜来代替对比文件1中的绝缘层，第一氧化绝缘膜的厚度为大于或等于5nm且小于或等于50nm，第二氧化绝缘膜的厚度为大于或等于50nm且小于或等于400nm，第二氧化绝缘膜的氧含量高于化学计量组成；②在通过热脱附谱分析法分析氮化绝缘膜的情况下，释放小于5×1021分子/cm3的氢分子及小于1×1022分子/cm3的氨分子。由上述区别技术特征可以确定该权利要求要解决的技术问题是避免氧化物半导体中的氧含量缺少、防止氢和氮移动到氧化物半导体膜中，从而抑制半导体装置电特性的变动并提高可靠性。
对于区别技术特征①，对比文件1已公开了使用氢浓度和氮浓度少的氧化物绝缘层来防止氢、氮移动到氧化物半导体膜中，从而抑制半导体装置电特性的变动并提高可靠性，并公开了氮化硅对杂质具有高阻挡作用，而本领域公知的是，可使用氮化硅作为氧化物半导体膜的阻挡层，以防止水等杂质侵入氧化物半导体膜，在此基础上，本领域技术人员很容易想到使用阻挡效果更高的氮化硅来作为绝缘层。此外，对比文件1还公开了氮化硅与氧化物半导体接触会对半导体元件产生影响，可选用氧化硅作为与氧化物半导体接触的材料，并且对比文件1还公开了绝缘层可为堆叠膜，在此基础上，本领域技术人员很容易想到在氧化物半导体膜和氮化硅之间设置一层氧化硅层。同时，对比文件1还公开了为了避免氧化物半导体中的氧含量缺少，将氧离子加入到与氧化物半导体接触的绝缘层中，在此基础上，本领域技术人员很容易想到使用氧含量高于化学计量组成的氧化硅。而氧含量高的氧化硅与氧化物半导体膜间的界面缺陷多是本领域的公知常识，为了缓和氧含量高的氧化硅与氧化物半导体膜之间的界面损伤，在它们之间再设置一层氧化硅层是本领域的常用技术手段。而在设置堆叠氧化绝缘膜时，本领域技术人员可根据器件性能要求、通过常规手段选择设置各堆叠氧化绝缘膜的厚度。
对于区别技术特征②，对比文件1已公开了绝缘层126、226中的氢浓度为1×1021原子/cm3或更少、氮浓度为1×1019原子/cm3或更少，而使用热脱附谱分析法分析材料中的元素含量是本领域的常用技术手段。此外，对比文件1还公开了栅极绝缘膜108、208可为氮化硅、氧化硅，栅极绝缘膜108、208中的氢浓度为1×1021原子/cm3或更少、氮浓度为1×1019原子/cm3或更少，当使用氮化硅作为绝缘层时，本领域技术人员很容易想到将氮化硅中的氢浓度和氮浓度也设为上述值。而使用氨分子来表征氮含量是本领域的公知常识。
由此可见，在对比文件1的基础上结合本领域公知常识获得独立权利要求1所要求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，因此，独立权利要求1所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
（2）从属权利要求2和5要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求2和5分别对一对电极的位置作了限定，对比文件1还公开了如下技术特征：一对电极216和218夹在栅极绝缘膜208和氧化物半导体层224之间；一对电极122和124夹在栅极绝缘膜108和绝缘层126之间（说明书第[0054]-[0127]段，图1A-4D）。
由此可见，从属权利要求2和5的附加技术特征已被对比文件1公开，在从属权利要求2和5引用的独立权利要求1不具备创造性的情况下，上述从属权利要求所要求保护的技术方案也不具有突出的实质性特点和显著的进步，也不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
（3）从属权利要求3和4要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求3进一步限定了平坦化膜，从属权利要求4进一步限定了平坦化膜为有机树脂，对比文件1还公开了如下技术特征：绝缘层4021（相当于平坦化膜）覆盖氧化物薄膜晶体管，绝缘层4021可为有机材料，如环氧树脂等（说明书第[0186]段，图10B）。
由此可见，从属权利要求3和4的附加技术特征已被对比文件1公开，在从属权利要求3和4引用的权利要求不具备创造性的情况下，上述从属权利要求所要求保护的技术方案也不具有突出的实质性特点和显著的进步，也不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
（4）从属权利要求6和7要求保护的技术方案不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求6进一步限定了氧化绝缘膜为氧化硅或氧氮化硅，从属权利要求7进一步限定了氮化绝缘膜为氮化硅或氮氧化硅，对比文件1还公开了如下技术特征：氮化硅对杂质具有高阻挡作用，但是氮化硅与半导体接触会对半导体元件产生影响，因此，选用氧化硅作为与半导体接触的材料（说明书第[0054]-[0127]段，图1A-4D）。在此基础上，本领域技术人员很容易想到采用氧化硅、氮化硅。此外，对比文件1还公开了：栅极绝缘膜108、208可为氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅等（说明书第[0062]段）。此外，氧氮化硅、氮氧化硅作为本领域常用的材料，本领域技术人员很容易想到采用氧氮化硅、氮氧化硅。因此，在从属权利要求6和7引用的权利要求不具备创造性的情况下，上述从属权利要求所要求保护的技术方案也不具有突出的实质性特点和显著的进步，也不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
3、对复审请求人相关意见的评述
对于复审请求人在答复复审通知书时提出的意见，合议组认为：
对比文件1已公开了绝缘层可为堆叠层，同时公开了氮化硅对杂质具有高阻挡作用，氮化硅与氧化物半导体接触会对半导体元件产生影响，可选用氧化硅作为与氧化物半导体接触的材料，向与氧化物半导体接触的绝缘层中增加氧离子以避免氧化物半导体中的氧含量缺少，而本领域公知的是，氮化硅比氧化硅更加致密，比氧化硅具有更好的阻挡作用，使用氮化硅作为氧化物半导体膜的阻挡层以防止水等杂质侵入氧化物半导体膜是本领域的公知常识。在此基础上，本领域技术人员容易想到使用阻挡效果更高的氮化硅来防止水从外部侵入晶体管，同时在氮化硅与氧化物半导体之间设置高含量的氧化硅以进一步提高阻挡效果并减少氧缺陷是显而易见的，而为了缓和氧含量高的氧化硅与氧化物半导体膜之间的界面损伤，在它们之间再设置一层氧化硅层也是显而易见的。
综上所述，合议组对于复审请求人所陈述的理由不予支持。
基于以上理由，合议组依法作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年09月21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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