发明创造名称：一种半导体器件及其制造方法
外观设计名称：
决定号：197503
决定日：2019-11-13
委内编号：1F267916
优先权日：
申请（专利）号：201510278741.0
申请日：2015-05-27
复审请求人：苏州能讯高能半导体有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：白燕
合议组组长：刘振玲
参审员：林少华
国际分类号：H01L29/78,H01L29/778,H01L21/336
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的现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，该区别技术特征是本领域的公知常识，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201510278741.0，名称为“一种半导体器件及其制造方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为苏州能讯高能半导体有限公司，申请日为2015年05月27日，公开日为2015年12月09日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年08月21日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-13不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。驳回决定所依据的文本为：申请日提交的说明书摘要、说明书第1-19页、摘要附图、说明书附图第1-9页；2018年05月21日提交的权利要求第1-13项。驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种半导体器件，其特征在于，包括：
半导体层；
位于所述半导体层上的源极和漏极，以及位于所述半导体层上，且位于所述源极和所述漏极之间的栅极；
所述半导体层之内或者所述半导体层下方以及半导体层之内设置有导热和/或耐压层，所述导热和/或耐压层为导热和耐压层，所述导热和/或耐压层位于所述栅极和所述漏极之间；
所述半导体层包括自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层；
所述半导体层还包括位于所述沟道层之上的势垒层。
2、根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括：
位于所述半导体层下方的衬底；
位于所述衬底之内或者延伸至所述半导体层下表面或所述半导体层之内的至少一个背孔，
所述背孔的侧壁或之内填充有所述导热和/或耐压层。
3、根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，每个所述背孔侧壁或之内填充的导热和/或耐压层的材料为一种或至少两种材料的组合，或者部分所述背孔侧壁或之内填充的导热和/或耐压层的材料不同。
4、根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述导热和/或耐压层的下表面高于或等于或低于所述衬底的下表面或者延伸至所述衬底下表面的部分区域。
5、根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述导热和/或耐压层包括至少两层导热和/或耐压子层，每层所述导热和/或耐压子层的材料相同或不同，或者部分所述导热和/或耐压子层的材料不同。
6、根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述背孔的截面形状为方形、梯形、弧形或倒U形中的任一种或至少两种的组合。
7、根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述导热和/或耐压层的材料为金属、半导体材料或绝缘材料中的任一种或至少两种的组合。
8、根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述导热层的材料为铜、金、银、金刚石、石墨、石墨烯、碳化硅、碳纳米管或氮化铝中的任一种或至少两种的组合；所述耐压层的材料为氮化物、氧化物、金刚石、石墨、石墨烯、碳化硅、碳纳米管、多晶硅或化合物半导体材料中的任一种或至少两种的组合。
9、根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述沟道层为碳化硅材料。
10、根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述势垒层和所述沟道层形成异质结结构，异质结界面处形成有二维电子气。
11、一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
提供半导体层；
在所述半导体层之上形成源极和漏极，以及在所述半导体层之上，且位于所述源极和所述漏极之间形成栅极；
在所述半导体层之内或者所述半导体层下方以及半导体层之内形成导热和/或耐压层，所述导热和/或耐压层为导热和耐压层，所述导热和/或耐压层位于所述栅极和所述漏极之间；
在所述半导体层形成自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层；
在所述半导体层的所述沟道层之上形成势垒层。
12、根据权利要求11所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述提供半导体层之前，所述方法还包括：
提供衬底；
在所述衬底之上形成半导体层，
在所述半导体层的下方和/或之内形成导热和/或耐压层包括：
在所述衬底之内形成至少一个背孔，所述背孔位于所述衬底之内或者延伸至所述半导体层下表面或所述半导体层之内；
在所述背孔的侧壁或之内形成导热和/或耐压层。
13、根据权利要求12所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述在所述背孔的侧壁或之内形成导热和/或耐压层的方法为金属有机化合物化学气相沉淀、分子束外延、氢化物气相外延、化学气相沉积、蒸发、溅射或电镀中的任一种或至少两种的组合。”
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：US7745848B1，公告日为：2010年06月29日。
驳回理由为：独立权利要求1、11与对比文件1的区别技术特征在于：1）半导体层之内或者半导体层下方以及半导体层之内设置有导热和/或耐压层；2）导热和/或耐压层位于栅极和漏极之间；3）所述半导体层包括自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层以及位于沟道层之上的势垒层。上述区别技术特征属于本领域的常规选择，因此，权利要求1、11不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-10、12、13的附加技术特征或被对比文件1披露，或属于本领域的常规选择，因此，在引用的权利要求不具有创造性的情况下，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。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年12月05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，提交了新修改的权利要求1-11,新修改了原权利要求了独立权利要求1、11，删除原从属权利要求2、12。复审请求人认为：1）对比文件1和现有技术均没有公开“设置多个贯穿衬底后再延伸进入半导体层的通孔”这一技术特征，且该特征是本申请的重要发明点，不是常规选择。2）对比文件1的金属区域必须与栅电极之间具有0.5微米至50微米的垂直距离，即对比文件1给出了金属区域与栅电极保持一定垂直距离的技术启示，这与本申请的发明构思完全不同。本申请通过将导热和/或耐压层向半导体层延伸，实际上是为了缩减导热和/或耐压层与栅极间的距离，在对比文件1的技术启示下，是不会减小金属区域与栅极的距离的。
复审请求时新修改的权利要求1、10内容如下：
“1. 一种半导体器件，其特征在于，包括：
半导体层；
位于所述半导体层上的源极和漏极，以及位于所述半导体层上，且位于所述源极和所述漏极之间的栅极；
所述半导体层下方以及半导体层之内设置有导热和/或耐压层，所述导热和/或耐压层为导热和耐压层，所述导热和/或耐压层位于所述栅极和所述漏极之间；
位于所述半导体层下方的衬底；
多个背孔，所述背孔的侧壁或之内填充有所述导热和/或耐压层，所述背孔贯穿所述衬底并延伸至所述半导体层内；所述半导体层包括自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层；
所述半导体层还包括位于所述沟道层之上的势垒层。”
“10. 一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
提供半导体层；
在所述半导体层之上形成源极和漏极，以及在所述半导体层之上，且位于所述源极和所述漏极之间形成栅极；
在所述半导体层之内或者所述半导体层下方以及半导体层之内形成导热和/或耐压层，所述导热和/或耐压层为导热和耐压层，所述导热和/或耐压层位于所述栅极和所述漏极之间；
在所述半导体层形成自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层；
在所述半导体层的所述沟道层之上形成势垒层；
所述方法还包括：
提供衬底；
在所述衬底之上形成所述半导体层，
在所述半导体层的下方和/或之内形成导热和/或耐压层包括：
在所述衬底之内形成至少一个背孔，所述背孔贯穿所述衬底并延伸至所述半导体层内；
在所述背孔的侧壁或之内形成导热和/或耐压层。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年12月10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27 日向复审请求人发出复审通知书，指出：独立权利要求1、10与对比文件1的区别技术特征为：导热和/或耐压层位于栅极和漏极之间；所述半导体层包括自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层以及位于沟道层之上的势垒层。该区别技术特征属于本领域的公知常识，因此，独立权利要求1、10不具备创造性。从属权利要求2-9、11的附加技术特征或被对比文件1披露，或属于本领域的常规选择，因此，在引用的权利要求不具有创造性的情况下，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。
复审请求人于2019 年07 月10日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人认为：对比文件1的总体发明构思是在一个有源区设置对应的一个背孔，而本申请的发明构思是在一个有源区内设置多个背孔，本申请通过在有源区设置多个背孔，且背孔内填充有导热和/或耐压层，使得在有源区面积有限的情况下，设置多个背孔时，每个背孔的尺寸就会较小，从而使每个背孔内的导热和/或耐压层的尺寸较小，多个尺寸较小的导热和/或耐压层相比设置在一个通孔内的导热材料，能够将热量较快导出，同时，由于导热和/或耐压层的尺寸较小，导热耐压材料使用较少，从而可以降低成本。因此，权利要求1-11具备创造性。
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05日提复审请求时，提交了新修改的权利要求1-11，其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审查文本为：申请日2015年05月27日提交的说明书摘要、说明书第1-19页、摘要附图、说明书附图第1-9页；2018年12月05日提交的权利要求第1-11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。
如果一项权利要求请求保护的技术方案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，该区别技术特征是本领域的公知常识，则该权利要求不具备创造性。
本复审请求审查决定引用与驳回决定及复审通知书中相同的对比文件，即：
对比文件1：US7745848B1，公告日为：2010年06月29日。
权利要求1请求保护一种半导体器件，对比文件1是最接近的现有技术，其公开了一种半导体器件，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第7栏第36行-第9栏第40行，图3A）：半导体器件300A包括：半导体层下方的衬底20；位于衬底20之内、延伸至半导体层的多个背孔302（说明书第7栏第37行），背孔302的侧壁、背孔302之内填充有导热材料区314（其中金属区314b可以是铜、金、银，相当于导热层；其中介电材料区314a可以是金刚石、碳基材料如碳纳米管、氮化铝、碳化硅等，相当于导热或耐压层，因而导热材料区314相当于导热和或/耐压层）。过渡层22和氮化镓材料区12（两者共同相当于半导体层）；位于半导体层上的源极14和漏极16，以及位于半导体层上，且位于源极14和漏极16之间的栅极18；对比文件1还披露了（说明书第7栏第54-65行）该背孔302也可以延伸到过渡层22和氮化镓材料区12，也就是说该背孔可延伸到半导体下方以及半导体之内。该权利要求请求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比，区别技术特征在于：导热和/或耐压层位于栅极和漏极之间；所述半导体层包括自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层以及位于沟道层之上的势垒层。基于上述区别技术特征可以确定该权利要求相对于对比文件1实际解决的技术问题是：改善器件散热，降低成本，提高器件性能。
本申请和对比文件1都是氮化镓高频、高电子迁移率半导体器件，本领域技术人员公知高电子迁移率器件沟道的最高温度点处于栅极偏漏极一侧、栅漏区域是高电压的主要耐受区域，基于此，本领域技术人员有动机将导热材料/耐压材料设置于栅极和漏极之间；所述半导体层包括自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层以及位于所述沟道层之上的势垒层这些都是制备半导体器件的常规选择，属于本领域的公知常识。由此可知，在对比文件1的基础上结合本领域的常规选择以获得该权利要求请求保护的技术方案，对于本领域技术人员而言是显而易见的，因此该权利要求不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2是引用权利要求1的从属权利要求，对比文件1还公开了（参见说明书第8栏第33-51行）背孔302侧壁、背孔302之内填充的导热材料区314的材料为至少两种材料的组合。当背孔数量多于一个时，部分背孔侧壁或之内填充的导热和/或耐压层的材料不同，对本领域技术人员而言属于常规选择。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求3是引用权利要求1的从属权利要求，对比文件1还公开了（参见图3A）导热材料区314的下表面低于衬底20的下表面、延伸至衬底20下表面的部分区域。此外，将导热和/或耐压层的下表面设置成高于或等于衬底的下表面这种形式对本领域技术人员而言属于常规选择。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求4是引用权利要求1的从属权利要求，对比文件1还公开了（参见说明书第8栏第33-51行）导热材料区314包括两层导热和/或耐压子层，介电材料区314a和金属区314b，上述两个子层的材料不同。对于该权利要求请求保护的其他技术方案，这些对本领域技术人员而言属于常规选择。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求5是引用权利要求1的从属权利要求，对比文件1还公开了（参见图3A）背孔302的截面形状为梯形。对于该权利要求请求保护的其他技术方案，这些背孔的形状对本领域技术人员而言属于常规选择。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求6是引用权利要求1的从属权利要求，对比文件1还公开了（参见说明书第8栏第33-51行）导热材料区314的材料为金属和绝缘材料的组合。对于该权利要求请求保护的其他技术方案，这些材料或者其组合对本领域技术人员而言属于导热/耐压层材料的常规选择。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求7是引用权利要求6的从属权利要求，对比文件1还公开了（参见说明书第8栏第33-51行）金属区314b（相当于导热层）的材料可以是铜、金、银；介电材料区314a（相当于导热层或耐压层）的材料可以是金刚石、碳基材料如碳纳米管、氮化铝、碳化硅等。对于该权利要求请求保护的其他技术方案，这些材料或者其组合对本领域技术人员而言属于导热/耐压层材料的常规选择。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求8和9是引用权利要求1的从属权利要求，所述沟道层为碳化硅材料；所述势垒层和所述沟道层形成异质结结构，异质结界面处形成有二维电子气；这些都是制备半导体器件的常规选择，属于本领域的公知常识。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，该些权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
独立权利要求10请求保护一种半导体器件的制造方法，对比文件1是最接近的现有技术，其公开了一种半导体器件的制造方法，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第7栏第36行-第9栏第40行，图3A）：提供衬底20；在衬底20之上形成过渡层22和氮化镓材料区12（两者共同相当于半导体层）；在半导体层之上形成源极14和漏极16，以及在半导体层上，且位于源极14和漏极16之间形成栅极18；在衬底20之内形成一个背孔302，背孔302位于衬底20之内、延伸至半导体层下表面；在背孔302的侧壁、背孔302之内填充导热材料区314（其中金属区314b可以是铜、金、银，相当于导热层；其中介电材料区314a可以是金刚石、碳基材料如碳纳米管、氮化铝、碳化硅等，相当于导热或耐压层，因而导热材料区314相当于导热和或/耐压层）。在对比文件1中还披露了（说明书第7栏第54行到65行）该背孔302也可能延伸到过渡层22和氮化镓材料区12，也就是说该背孔可延伸到半导体下方以及半导体之内。
该权利要求请求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比，区别技术特征在于：导热和/或耐压层位于栅极和漏极之间；在半导体层形成自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层以及在半导体层的沟道层之上形成势垒层。基于上述区别技术特征可以确定该权利要求相对于对比文件1实际解决的技术问题是：改善器件散热，降低成本，提高器件性能。
本申请和对比文件1都是氮化镓高频、高电子迁移率半导体器件，本领域技术人员公知高电子迁移率器件沟道的最高温度点处于栅极偏漏极一侧、栅漏区域是高电压的主要耐受区域，基于此，本领域技术人员有动机将导热材料/耐压材料设置于栅极和漏极之间；所述半导体层包括自下而上依次层叠的缓冲层和沟道层以及位于所述沟道层之上的势垒层这些都是制备半导体器件的常规选择，属于本领域的公知常识。由此可知，在对比文件1的基础上结合本领域的常规选择以获得该权利要求请求保护的半导体层之内或半导体层下方设置有导热和/或耐压层的技术方案，对于本领域技术人员而言是显而易见的，因此该权利要求不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求11是引用权利要求10的从属权利要求，金属有机化合物化学气相沉淀、分子束外延、氢化物气相外延、化学气相沉积、蒸发、溅射以及电镀都是本领域形成导热/耐压层的常用技术手段，选择这些方法中的一种或者多种来制备导热/耐压层对本领域技术人员而言无需付出创造性的劳动。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求请求保护的上述技术方案也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、对复审请求人相关意见的评述
合议组认为：对比文件1披露了与本申请相同的构思，都是为了解决氮化镓半导体器件的散热和保持高频率问题，并且给出了相近的技术方案，都是在衬底中开孔填充散热耐压材料。对比文件1也披露了具有延伸至半导体层的多个背孔302（说明书第7栏第37行，附图3B），每个晶体管都有背孔，背孔302的侧壁、背孔302之内填充有导热材料区314，并且对比文件1还披露了（说明书第7栏第54行到65行）该背孔302也可能延伸到过渡层22和氮化镓材料区12，也就是说该背孔可延伸到半导体下方以及半导体之内，背孔中设置有导热耐压材料。复审请求人认为：本申请的一个有源区内设置多个背孔，对比文件1中一个有源区内设置仅有一个背孔，然而，本申请权利要求1并没有对有源区和背孔数量的关系进行限定，对比文件1披露了权利要求1的“多个背孔”和“导热填充材料”的相关特征，因此，复审请求人的意见不成立。
即使权利要求1中限定了“一个源极和漏极之间具有多个背孔”，然而设置多个背孔仅仅是数量上的增加，多个背孔可以减少耐压材料的使用，降低制作成本，其效果也是本领域技术人员可以预期的，并没有带来预料不到的技术效果，也就是说在一个有源区内设置多个背孔的方案并不能相对于设置一个背孔的方案具有创造性。
综上，复审请求人的意见不具有说服力，合议组不予接受。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年08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，复审请求人可以自收到本复审请求审查决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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