发明创造名称：一种平坦化的方法
外观设计名称：
决定号：200511
决定日：2020-01-03
委内编号：1F267067
优先权日：
申请（专利）号：201410738446.4
申请日：2014-12-05
复审请求人：中国科学院微电子研究所
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：李静
合议组组长：罗慧晶
参审员：马泽宇
国际分类号：H01L21/3105，H01L21/321
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多个区别技术特征，其中一部分区别技术特征被其它对比文件公开，并且所起的作用相同，其它的区别技术特征是本领域技术人员在该作为最接近的现有技术的对比文件或该其它对比文件所公开的内容的基础上容易得到的，或者是本领域的常规选择，并且相应的技术效果能够合理预期，则该权利要求请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410738446.4，名称为“一种平坦化的方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为中国科学院微电子研究所，申请日为2014年12月05日，公开日为2016年06月29日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年09月04日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-7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：于申请日2014年12月05日提交的说明书附图第1-3页、说明书摘要和摘要附图，以及于2018年07月25日提交的权利要求第1-7项和说明书第1-6页。
驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种平坦化的方法，其特征在于，包括步骤：
提供衬底，衬底上形成有填充层，所述填充层为非晶硅、钨或氧化硅；
在填充层上涂布光刻胶，匀胶固化后形成平整表面的光刻胶层；
采用等离子体刻蚀进行光刻胶层和填充层的回刻，刻蚀气体包括SF6、Cl2、CF4和O2，通过调节填充层刻蚀气体与光刻胶层刻蚀气体的比例，获得光刻胶层与填充层具有基本相同的刻蚀速率，使在回刻完成后，获得平整的填充层的表面。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光刻胶层刻蚀气体包括O2、或者CF4和O2。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充层为非晶硅，刻蚀气体的比例为：O2为20～50sccm、Cl2为20scm、SF6为20sccm以及CF4为40sccm。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充层为钨，采用ICP刻蚀进行回刻，刻蚀气体包括SF6和O2。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，刻蚀气体的比例为：O2为20～80sccm、SF6为40sccm以及Ar为40sccm。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充层为二氧化硅，采用ICP刻蚀进行回刻，刻蚀气体包括SF6、CF4和O2。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，刻蚀气体的比例为：O2为20～80sccm、SF6为60sccm、CF4为50sccm及Ar为40sccm。”
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：CN 102522336 A，公开日为：2012年06月27日；
对比文件2：US 2009236693 A1，公开日为：2009年09月24日。
驳回决定中指出：权利要求1-7相对于对比文件1-2与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。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年11月26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。主要的修改涉及：删除了权利要求1中“非晶硅”的并列技术方案，且删除了引用“非晶硅”技术方案的从属权利要求3，权利要求书重新编号为1-6。提出复审请求时新修改的权利要求1的内容如下：
“1. 一种平坦化的方法，其特征在于，包括步骤：
提供衬底，衬底上形成有填充层，所述填充层为钨或二氧化硅；
在填充层上涂布光刻胶，匀胶固化后形成平整表面的光刻胶层；
采用等离子体刻蚀进行光刻胶层和填充层的回刻，刻蚀气体包括SF6、Cl2、CF4和O2，通过调节填充层刻蚀气体与光刻胶层刻蚀气体的比例，获得光刻胶层与填充层具有基本相同的刻蚀速率，使在回刻完成后，获得平整的填充层的表面。”
复审请求人认为：对比文件1公开了一种关于多晶硅层和有机抗反射层在回刻时以相同刻蚀速率进行刻蚀的技术方案，对比文件2公开了III族氮化物层和光刻胶层在回刻时以相同刻蚀速率进行刻蚀的技术方案，修改后权利要求1涉及的是填充层（钨或二氧化硅）和光刻胶层进行回刻的技术方案，对比文件1和2并没有公开修改后权利要求1的技术方案。半导体领域中，除了需要半导体材料，还需要导电的金属材料（如金属钨）和充当绝缘层的介电材料（如二氧化硅），金属材料或介电材料电学性质或被刻蚀性质与半导体材料或III族化合物有明显区别，在半导体领域中的功能也完全不同，对比文件1的多晶硅或对比文件2的III族化合物和本申请中的填充层（金属钨、二氧化硅）之间的关系不能简单地理解为功能相同的要素替代。尽管对比文件1、2公开了解决半导体材料层（如多晶硅，III族氮化物）和辅助层（如光刻胶层、有机抗反射层）在回刻中的刻蚀速率差问题，但是并未考虑到半导体工艺中与半导体材料性质相差很大的材料（如金属、氧化硅）和辅助层（如光刻胶层）在回刻中的刻蚀速率差问题。因此修改后的权利要求1-6具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年11月30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：半导体领域中导电插塞、STI都是常见的填充结构，而钨、二氧化硅又是常规的导电插塞、STI填充物。在对比文件1公开了填充多晶硅形成导电深沟槽通过回刻形成平坦的刻蚀层，对比文件2公开了通过回刻形成平坦的刻蚀层，都是通过设置与刻蚀层刻蚀速率相同的牺牲层，使刻蚀层平坦化的情况下，本领域技术人员容易想到形成钨、二氧化硅填充层时，同样使用与刻蚀层刻蚀速率相同的材料层，使刻蚀层平坦化（参见对比文件1说明书第[0011]、[0028]段，附图3；对比文件2附图1；原申请说明书第[0018]段，附图3-4）。因此，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04月23日向复审请求人发出复审通知书，指出：本申请权利要求1-6相对于对比文件1、对比文件2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，针对复审请求人的意见，合议组认为：本申请的发明构思是采用具有流动性的光刻胶在填充层上形成平整表面的光刻胶层作为牺牲层，再对填充层和牺牲层以相同刻蚀速率进行回刻的技术手段，解决了难以实现全局平坦化的技术问题，实现了能够获得平坦的填充层的表面，实现全局的、均匀的平坦化的技术效果，对比文件1公开了采用流动性材料在填充的多晶硅3上形成平整表面的牺牲层，再对多晶硅3和牺牲层以相同刻蚀速率进行回刻的技术手段，解决了沟道内多晶硅表面平坦化的技术问题，实现了能够获得平整表面的多晶硅3，实现均匀的平坦化的技术效果，即对比文件1公开了本申请的发明构思，两者的区别仅在于：本申请权利要求1中（1）填充层为钨或二氧化硅，（2）在填充层上涂布的是光刻胶，匀胶固化后形成平整表面的光刻胶层，回刻中刻蚀气体还包括SF6和O2，通过调节填充层刻蚀气体与光刻胶层刻蚀气体的比例，获得光刻胶层与填充层具有基本相同的刻蚀速率。但是半导体领域中MEMS微机械结构中的隔离壁、导电插塞、浅沟槽隔离STI、射频LDMOS电流引向沟槽，都是常见的衬底中沟槽内的填充结构，而非晶硅、钨、二氧化硅、多晶硅是常规的隔离壁、导电插塞、浅沟槽隔离STI、射频LDMOS电流引向沟槽的填充物，在对比文件1的基础上，当本领域技术人员在面对如何实现导电插塞、浅沟槽隔离STI等填充结构的平坦化的技术问题时，有动机借鉴对比文件1中先采用流动性材料在填充层上形成牺牲层，再对填充层和牺牲层以相同刻蚀速率进行回刻的平坦化技术，容易得到形成钨、二氧化硅填充层时，同样使用与填充层刻蚀速率相同的牺牲层，使填充层平坦化，这对于本领域技术人员来说，属于本领域的常规选择。同时，对比文件2给出了采用流动性的光刻胶作为平坦化过程中牺牲层，能够获得平整表面的待平坦化层的教导；在对比文件1的基础上，为了获得平整表面的填充层而需要提供另一种形成牺牲层的流动性材料时，有动机借鉴对比文件2给出的流动性的光刻胶层，这无需付出创造性劳动。此外，通过调节填充层刻蚀气体与光刻胶层刻蚀气体的比例，获得光刻胶层与填充层具有基本相同的刻蚀速率，是本领域控制刻蚀选择比时的公知常识；具体的刻蚀气体，是为了刻蚀填充层和作为牺牲层的光刻胶层，根据其掌握的本领域公知常识作出的常规选择。因此权利要求1相对于对比文件1、2和本领域公知常识的结合不具备创造性。
复审请求人于2019年06月10日提交了意见陈述书，同时修改了权利要求书，将原从属权利要求3、5的附加技术特征加入原独立权利要求1中，删除了原从属权利要求3、5，在原从属权利要求4、6中分别加入技术特征“当所述填充层为钨时”、“当所述填充层为二氧化硅时”，并适应性修改了权利要求的编号。答复复审通知书时提交的新修改的权利要求1、3-4的内容如下：
“1. 一种平坦化的方法，其特征在于，包括步骤：
提供衬底，衬底上形成有填充层，所述填充层为钨或二氧化硅；
在填充层上涂布光刻胶，匀胶固化后形成平整表面的光刻胶层；
采用等离子体刻蚀进行光刻胶层和填充层的回刻，通过调节填充层刻蚀气体与光刻胶层刻蚀气体的比例，获得光刻胶层与填充层具有基本相同的刻蚀速率，使在回刻完成后，获得平整的填充层的表面，
其中，当所述填充层为钨时，采用ICP刻蚀进行回刻，刻蚀气体包括SF6和O2，当所述填充层为二氧化硅时，采用ICP刻蚀进行回刻，刻蚀气体包括SF6、CF4和O2。”
“3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述填充层为钨时，刻蚀气体的比例为：O2为20～80sccm、SF6为40sccm以及Ar为40sccm。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述填充层为二氧化硅时，刻蚀气体的比例为：O2为20～80sccm、SF6为60sccm、CF4为50sccm及Ar为40sccm。”
复审请求人认为：本申请的发明构思并不仅仅在于采用具有流动性的光刻胶在填充层上形成平整表面的光刻胶层作为牺牲层，再对填充层和牺牲层以相同刻蚀速率进行回刻的技术手段，解决了难以实现全局平坦化的技术问题，而是还涉及针对不同的填充层材料，通过选择合适的刻蚀气体以及对具体刻蚀气体的调节以实现不同的填充层材料和作为牺牲层的光刻胶的刻蚀速率一致。对比文件1、2都没有公开针对填充层材料是钨或二氧化硅的情况，利用牺牲层进行平坦化工艺时，对刻蚀气体的选择和调节设计。半导体工艺中，在刻蚀过程中，实现全过程刻蚀参数一致以及一次性刻蚀需要针对不同的材料选择不同的刻蚀气体并调节相应刻蚀气体的比例，即便对比文件1、2给出了利用牺牲层来对填充层材料进行平坦化处理，其是针对多晶硅或III族氮化物层才利用光刻胶作为牺牲层，钨和二氧化硅材料特性以及由此带来的刻蚀特性与多晶硅和III族氮化物层存在很大差异，需要技术人员付出创造性劳动来选择合适的刻蚀气体并进行气体流量调节，才能实现作为填充层材料的钨或二氧化硅与作为牺牲层材料的光刻胶之间的刻蚀速率一致。因此，权利要求1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，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在2019年06月10日答复复审通知书时提交了权利要求书的全文修改替换页，经审查所述修改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依据的审查文本为：复审请求人于2019年06月10日提交的权利要求第1-4项，于2018年07月25日提交的说明书第1-6页，于申请日2014年12月05日提交的说明书附图第1-3页，说明书摘要及摘要附图。
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多个区别技术特征，其中一部分区别技术特征被其它对比文件公开，并且所起的作用相同，其它的区别技术特征是本领域技术人员在该作为最接近的现有技术的对比文件或该其它对比文件所公开的内容的基础上容易得到的，或者是本领域的常规选择，并且相应的技术效果能够合理预期，则该权利要求请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，不具备创造性。
本复审请求审查决定评价权利要求创造性时继续引用驳回决定和复审通知书中引用的如下对比文件，即：
对比文件1：CN 102522336 A，公开日为：2012年06月27日；
对比文件2：US 2009236693 A1，公开日为：2009年09月24日。
（2-1）、权利要求1请求保护一种平坦化的方法，对比文件1公开了一种射频LDMOS多晶硅沟道平坦化的工艺方法，并具体公开了以下内容（参见说明书第[0002]-[0034]段，附图3（a）-3（b））：其为一种平坦化的方法，包括步骤：提供包含单晶硅外延层2的硅衬底，硅衬底上形成有填充沟道4的多晶硅3（相当于填充层），利用有机物的流动性，在多晶硅3上均匀涂布一层有机物，形成具有平整表面的底部有机抗反射层5；采用等离子体刻蚀进行底部有机抗反射层5和多晶硅3的回刻，刻蚀气体以CF4或Cl2为主，本步刻蚀对多晶硅3和底部有机抗反射层5的刻蚀速率相同，刻蚀完成后获得平整的多晶硅3的表面（参见附图3（b））。
权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：（1）填充层为钨或二氧化硅，当所述填充层为钨时，刻蚀气体包括SF6和O2，当所述填充层为二氧化硅时，刻蚀气体包括SF6、CF4和O2；（2）在填充层上涂布的是光刻胶，匀胶固化后形成平整表面的光刻胶层，采用ICP刻蚀进行回刻，通过调节填充层刻蚀气体与光刻胶层刻蚀气体的比例，获得光刻胶层与填充层具有基本相同的刻蚀速率。
基于该区别技术特征（1），权利要求1实际解决的技术问题是：如何实现半导体领域导电插塞、浅沟槽隔离STI等填充结构的平坦化。本领域技术人员周知，半导体领域中MEMS微机械结构中的隔离壁、导电插塞、浅沟槽隔离STI、射频LDMOS电流引向沟槽，都是常见的衬底中沟槽内的填充结构，而非晶硅、钨、二氧化硅、多晶硅是常规的隔离壁、导电插塞、浅沟槽隔离STI、射频LDMOS电流引向沟槽的填充物，在对比文件1已经公开了射频LDMOS电流引向沟槽内，先用流动性材料在填充的多晶硅3上形成平整表面的牺牲层，再对多晶硅3和牺牲层以相同刻蚀速率进行回刻，能够实现平整表面的多晶硅3，实现均匀的平坦化的基础上，当本领域技术人员在面对如何实现导电插塞、浅沟槽隔离STI等填充结构的平坦化的技术问题时，有动机借鉴对比文件1中先采用流动性材料在填充层上形成牺牲层，再对填充层和牺牲层以相同刻蚀速率进行回刻的平坦化技术，容易得到形成钨、二氧化硅填充层时，同样使用与填充层刻蚀速率相同的牺牲层，使填充层平坦化，这对于本领域技术人员来说，属于根据其掌握的本领域公知常识作出的常规选择；同时本领域技术人员熟知，以氟基气体为主的等离子气体如SF6是钨的常规刻蚀气体，含有氟碳化合物的等离子体气体如CF4是二氧化硅的常规刻蚀气体，当刻蚀气体中氟原子密度增加时如添加含氟的气体SF6时，蚀刻二氧化硅的速度增加，刻蚀气体中添加O2能够调节等离子气体中氟原子密度，从而调节刻蚀钨、二氧化硅的速率，这属于本领域公知常识，填充层为钨时选择刻蚀气体包括SF6和O2，填充层为二氧化硅时选择刻蚀气体包括SF6、CF4和O2，是本领域的常规选择，无需付出创造性劳动，且其技术效果是能够合理预期的。
基于该区别技术特征（2），权利要求1实际解决的技术问题是：如何提供另一与填充层具有基本相同的刻蚀速率的牺牲层，如何获得牺牲层与填充层具有基本相同的刻蚀速率。对比文件2公开了一种电感耦合等离子体光致抗蚀剂平面化氮化镓的方法，并具体公开了以下内容（参见说明书第[0037]-[0047]段，附图1）：光刻胶通过旋涂涂布于Ⅲ族氮化物层20凹凸表面上以形成平坦化过程中作为牺牲层的平坦化层30，平坦化层30为匀胶形成的具有平整表面的光刻胶层（参见附图1（B）），平坦化过程为采用电感耦合等离子体刻蚀，以大致相同的刻蚀速率回刻III族氮化物层20和平坦化层30，刻蚀完成后获得平整的III族氮化物层20的表面（参见附图1（D）），即对比文件2公开了采用流动性的光刻胶形成平坦化过程中的牺牲层，且以大致相同的刻蚀速率回刻牺牲层及其下的待平坦化层，能够获得平整表面的待平坦化层，且光刻胶在对比文件2中所起的作用与在本申请中所起的作用相同，都是用于平坦化过程中的牺牲层，且以大致相同的刻蚀速率回刻牺牲层及其下的待平坦化层，以实现平整表面的待平坦化层，即对比文件2给出了采用流动性的光刻胶作为平坦化过程中牺牲层，且以大致相同的刻蚀速率回刻牺牲层与其下的待平坦化层，能够获得平整表面的待平坦化层的教导；在对比文件1的基础上，为了获得平整表面的填充层，即待平坦化层而需要提供待平坦化层上的另一种形成牺牲层的流动性材料时，本领域技术人员有动机借鉴对比文件2给出的教导从而将与待平坦化层具有相同刻蚀速率的流动性的光刻胶层作为牺牲层应用于填充层上，这无需付出创造性劳动。同时，通过调节待平坦化层刻蚀气体与牺牲层刻蚀气体的比例，获得两层具有基本相同的刻蚀速率，即通过调节填充层刻蚀气体与光刻胶层刻蚀气体的比例，获得光刻胶层与填充层具有基本相同的刻蚀速率，这是本领域控制刻蚀选择比时的公知常识。
由此可见，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域公知常识得出该权利要求所请求保护的技术方案，对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，该权利要求1所请求保护的技术方案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。
（2-2）、对于从属权利要求2，选择O2、或者CF4和O2作为光刻胶层的刻蚀气体是本领域的常规选择，其属于本领域公知常识，因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（2-3）、对于从属权利要求3-4，选择SF6、O2和Ar作为钨的刻蚀气体，选择SF6、CF4、O2和Ar作为二氧化硅的刻蚀气体，是本领域的常规选择，其属于本领域公知常识，至于刻蚀气体的具体比例，是为了获得光刻胶层与填充层具有基本相同的刻蚀速率，而调整填充层刻蚀气体与光刻胶层刻蚀气体的比例时，根据其掌握的本领域公知常识通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验可以得到的，且其带来的技术效果也是可以预料的，因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求3-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
合议组认为：本申请的发明构思是采用具有流动性的光刻胶在填充层上形成平整表面的光刻胶层作为牺牲层，再对填充层和牺牲层以相同刻蚀速率进行回刻的技术手段，解决了难以实现全局平坦化的技术问题，实现了能够获得平坦的填充层的表面，实现全局的、均匀的平坦化的技术效果，复审请求人陈述的“针对不同的填充层材料，通过选择合适的刻蚀气体以及对具体刻蚀气体的调节以实现不同的填充层材料和作为牺牲层的光刻胶的刻蚀速率一致”，更关注于实际半导体工艺中的具体运用，如本申请具体实施方式中提到的不同的填充层材料：多晶硅、a-Si非晶硅、钨、或二氧化硅，但是实际的半导体工艺中MEMS微机械结构中的隔离壁、导电插塞、浅沟槽隔离STI、射频LDMOS电流引向沟槽，都是常见的衬底中沟槽内的填充结构，非晶硅、钨、二氧化硅、多晶硅是常规的隔离壁、导电插塞、浅沟槽隔离STI、射频LDMOS电流引向沟槽的填充物材料，在对比文件1已经公开了“射频LDMOS电流引向沟槽内，采用流动性材料在填充的多晶硅3上形成平整表面的牺牲层，再对多晶硅3和牺牲层以相同刻蚀速率进行回刻的技术手段，解决了沟道内多晶硅表面平坦化的技术问题，实现了能够获得平整表面的多晶硅3，实现均匀的平坦化的技术效果”的基础上，当本领域技术人员在面对如何实现导电插塞、浅沟槽隔离STI等填充结构的平坦化的技术问题时，有动机借鉴对比文件1中先采用流动性材料在填充层上形成牺牲层，再对填充层和牺牲层以相同刻蚀速率进行回刻的平坦化技术，容易得到形成钨、二氧化硅填充层时，同样使用与填充层刻蚀速率相同的牺牲层，使填充层平坦化，这对于本领域技术人员来说，属于本领域常规技术手段的常规应用。同时，对比文件2给出了采用流动性的光刻胶作为平坦化过程中牺牲层，能够获得平整表面的待平坦化层的教导；在对比文件1的基础上，为了获得平整表面的填充层而需要提供另一种形成牺牲层的流动性材料时，有动机借鉴对比文件2给出的流动性的光刻胶层，这无需付出创造性劳动。此外，通过调节填充层刻蚀气体与光刻胶层刻蚀气体的比例，获得光刻胶层与填充层具有基本相同的刻蚀速率，是本领域控制刻蚀选择比时的普通技术知识；针对不同的填充层材料，选择合适的刻蚀气体，也是本领域刻蚀工艺的普通技术知识，具体的刻蚀气体，是为了刻蚀填充层和作为牺牲层的光刻胶层，根据其掌握的本领域普通技术知识作出的常规选择。因此修改后权利要求1相对于对比文件1、2和本领域公知常识的结合不具备创造性。
因此，复审请求人的意见陈述不具有说服力，合议组不予支持。
基于上述事实和理由，合议组依法作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年09月04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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