发明创造名称：晶片封装环境中制作AL/GE键合的方法及由其生产的产品
外观设计名称：
决定号：200602
决定日：2020-01-14
委内编号：1F253210
优先权日：2005-03-18
申请（专利）号：201510523999.2
申请日：2006-03-09
复审请求人：因文森斯公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：徐长红
合议组组长：喻江霞
参审员：宫剑虹
国际分类号：B81C1/00(2006.01);B81B7/00(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：判断发明是否具备创造性，需要确定现有技术整体上是否存在使本领域的技术人员在面对发明实际解决的技术问题时，有动机改进最接近的现有技术并获得要求保护的技术方案的技术启示，如果现有技术中存在这种技术启示，则发明是显而易见的，从而不具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201510523999.2，名称为“晶片封装环境中制作AL/GE键合的方法及由其生产的产品”的发明专利申请（下称本申请）。本申请为分案申请，分案原申请的申请号为200680015534.5，本申请的申请人为因文森斯公司，申请日为2006年03月09日，优先权日为2005年03月18日，公开日为2016年02月10日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年02月13日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：本申请权利要求1-5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：分案申请递交日2015年08月24提交的说明书第1-6页（即第1-52段）、说明书附图第1-5页（即说明书附图图1-4）、说明书摘要、摘要附图；2017年05月22日提交的权利要求第1-5项。驳回决定引用的对比文件如下：
对比文件1：Patterned eutectic bonding with Al/Ge thin films for microelectromechanical systems, Bao Vu et al, Jounal of Vaccum Science & Technology B vol.14 (4),第2588-2594页，公开日为1996年08月31日；
对比文件2：CN1578911A，公开日为2005年02月09日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种MEMS装置，其包括：
第一衬底，所述第一衬底包含微机电系统MEMS特征及经图案化的锗层；及
第二衬底，所述第二衬底包含经图案化的铝层，其中所述第一衬底的所述经图案化的锗层的锗与所述第二衬底的所述经图案化的铝层的铝直接接触和匹配以形成触点区域，其中在所述触点区域中所述经图案化的铝层经正确的图案化以匹配经图案化的锗层。
2. 如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述第二衬底包含电路。
3. 如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述第一衬底和所述第二衬底电连接。
4. 如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述经图案化的铝层和所述经图案化的锗层形成密封环。
5. 如权利要求1所述的MEMS装置，其中位于锗和所述铝之间的所述直接接触包含低共熔键合。”。
驳回决定中认为，权利要求1请求保护一种MEMS装置。对比文件2公开了一种MEMS装置，权利要求1与对比文件2的区别在于：①第一衬底具有图案化的锗层，该锗层的锗与第二衬底的铝层的铝直接接触和匹配以形成触点区域；②第二衬底为标准CMOS晶片，其铝层为标准铝层。上述区别特征①在对比文件1中公开，并且作用相同，而区别特征②为本领域公知常识。因此权利要求1相对于对比文件2、对比文件1以及本领域公知常识的结合不具有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。从属权利要求2-5的附加技术特征或者在对比文件2、对比文件1中公开，或者为本领域公知常识。因此从属权利要求2-5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06月04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，其中复审请求人将技术特征“具有沉积在所述第一衬底上”补入权利要求1中。复审请求人认为：（1）对比文件1中是先沉积铝层，然后沉积锗层，发生键合的是两个锗层之间，本领域技术人员即使将对比文件1结合到对比文件2中，也只是会将铝-锗两层与对比文件2的铝层键合，而不会得到本申请中的铝-锗金属键合，对比文件1和对比文件2中都没有教导用对比文件1中的Ge来替代D2中硅铝共熔系统中的硅层。（2）在没有对比文件1和对比文件2支持的情况下，不能断言“采用标准的CMOS晶片及标准铝层”是公知常识。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年06月11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，（1）对比文件1中键合的关键点在于Ge-Al键合部分；并且对比文件1的主要关注点仅在Ge-Al键合，其中的Ge-Ge连接只是由于其工艺限制，为了防止Al层氧化而不得不在Al层上加设的Ge层。至少从对比文件2公开的内容可知，Al层上已不需要覆盖其他层就可以与Si层直接键合。而对比文件1又给出了Ge-Al也可以在与CMOS工艺兼容的温度下形成可靠的共熔键合，从而直接将Ge层与Al层键合用于采用标准CMOS晶片的MEMS对本领域技术人员来说是显而易见的；（2）至于采用标准CMOS晶片的标准铝层，对比文件2已在CMOS晶片上设置了Al层用于键合，而“标准”的含义是本领域技术人员公知的。对比文件2虽然公开了对其金属层增加特殊设置，但这显然是为取得更好的效果，其是一种优选而不是必须。如果没有特殊要求，自然会想到采用标准设置。因而坚持驳回决定。
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03月22日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1相对于对比文件2的区别在于：①第一衬底具有沉积在第一衬底上的经图案化的锗层，该锗层的锗与第二衬底的铝层的铝直接接触和匹配以形成触点区域，且铝层经正确的图案化以匹配经图案化的锗层；②第二衬底为标准CMOS晶片，其铝层为标准铝层。上述区别特征①在对比文件1中公开，并且作用相同，而区别特征②为本领域常规技术手段。因此权利要求1相对于对比文件2、对比文件1以及本领域公知常识的结合不具有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。从属权利要求2-5的附加技术特征或者在对比文件2、对比文件1中公开，或者为本领域公知常识。因此从属权利要求2-5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见陈述，合议组认为：（1）对比文件1两个晶片之间沉积的铝-锗层混合物之间，实际进行键合的是铝和锗，即对比文件1给出了Al/Ge共熔金属用作MEMS键合的技术启示，并且在对比文件2中发生键合的即为单层铝和单层硅之间，因此本领域技术人员在面对是否存在其他的半导体材料可以与单层铝在MEMS领域中形成良好的键合的技术问题时，有动机将对比文件1中公开的内容应用到对比文件2，将图案化的锗层应用于传感器元件2（相当于第一衬底）以代替硅层6，从而与集成的转换电路1（相当于第二衬底）上的铝层形成Al/Ge共熔体触点。（2）而采用标准CMOS晶片的标准铝层是本领域技术人员的一种常规标准设置。
复审请求人于2019年07月25日提交了意见陈述书，同时修改了权利要求书，其中复审请求人将权利要求1的特征“其中所述经图案化的铝层是包含在所述第二衬底中的标准互补金属氧化物半导体CMOS晶片的标准铝层”修改为“其中所述经图案化的铝层是在所述第二衬底中整体形成的互补金属氧化物半导体CMOS晶片的CMOS结构的顶部金属铝层”。复审请求人认为：（1）对比文件2中的铝层为额外的金属层，而本申请权利要求1中为集成电路的一部分。（2）对比文件1公开了在两个键合表面上的铝和锗层的平衡沉积物，以实现较低温度的共熔点。本领域技术人员将对比文件2和对比文件1进行结合后，至多会想到在半导体本体的主表面和对比文件2的传感器原件上沉积铝和锗层二者来进行键合，不会想到利用半导体晶片中的标准铝层和沉积在传感器元件的主表面上的锗层进行键合。因此本申请具备创造性。
合议组于2019年10月25日再次向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-5仍然不具备专利法第22条第3款规定的创造性，并且针对复审请求人的意见陈述书，合议组认为：（1）在对比文件2的说明书第7页第15-17行有关硅基传感器表面上构成共熔接点的硅的选用上，提到了可以利用传感器元件表面的硅本身。也就是对比文件2给出了在两个待键合元件上形成共熔接点的过程中，可利用传感器元件本身的材料来构成共熔混合物的组成之一。（2）对比文件1的两个晶片之间沉积的铝-锗层混合物之间，实际进行键合的是铝和锗。此外，在对比文件1的第1栏第3段中对于共熔合金的第二种键合方法的描述中，提到了二元共熔合金的组成可单独沉积在晶片上，也可成对沉积在基底上，即给出了实施例中的Al/Ge共熔合金的Al层和Ge层可单独沉积的技术启示。在本领域，利用共熔金属键合，是共熔金属夹在被键合表面之间，形成三层结构，然后在适当的温度和压力下实现熔接。键合过程的发生是由共熔金属本身组成决定的，而与被夹在中间的共熔金属的层数、共熔金属形成在哪个基底上，并无关系，比如在公知常识证据1（刘广玉编，《微机械电子系统及其应用》，北京航空航天大学出版社，2003年2月，第78页）中列出的金硅共熔键合的示例中，存在多种形式，比如可将金-硅层夹在两个硅芯片之间，也可单独将金膜镀在基底上，利用硅芯片本身的硅与金膜形成共熔键合。也就是说，本领域技术人员在对比文件1公开内容的基础上显而易见能够获得如下技术启示“锗作为一种金属能够与铝组合形成共熔合金，并且这种共熔合金可用作MEMS领域中用于两个元件之间的连接”。因此本领域技术人员在面对是否存在其他的半导体材料可以与单层铝在MEMS领域中形成良好的键合的技术问题时，有动机将对比文件1中公开的内容应用到对比文件2，将图案化的锗层应用于传感器元件2（相当于第一衬底）以代替硅层6，从而与集成的转换电路1（相当于第二衬底）上的铝层形成Al/Ge共熔体触点。
复审请求人于2019年10月25日提交了意见陈述书，同时修改了权利要求书，其中复审请求人将从属权利要求4的附加技术特征补入到权利要求1中形成修改后的特征“其中所述第一衬底的所述经图案化的锗层的锗与所述第二衬底的所述经图案化的铝层的铝直接接触和匹配以形成密封环”。复审请求人认为：（1）对比文件1中仅是公开了将两种材料（铝和锗）的低共熔组合物放置在每个衬底上，然后将一个衬底的低共熔合金键合到另一衬底的低共熔合金，未教导出权利要求1中记载的经图案化得铝层的铝和锗的低共熔键合，并且经图案化的铝层为CMOS晶片的CMOS结构的顶部金属铝层，即使本领域技术人员有动机用锗代替硅以与对比文件2中的包括铝的金属层键合，还需要本领域技术人员有动机去实现“第一衬底的经图案化得锗层的锗与第二衬底的经图案化的铝直接接触以形成密封环”，其中的铝为顶部金属铝层。
复审请求人2019年10月25日提交的修改后的权利要求书如下：
“1. 一种MEMS装置，其包括：
第一衬底，所述第一衬底包含微机电系统MEMS特征且具有沉积在所述第一衬底上的经图案化的锗层；及
第二衬底，所述第二衬底包含经图案化的铝层，其中所述第一衬底的所述经图案化的锗层的锗与所述第二衬底的所述经图案化的铝层的铝直接接触和匹配以形成触点区域，其中在所述触点区域中所述经图案化的铝层经正确的图案化以匹配经图案化的锗层，其中所述经图案化的铝层是在所述第二衬底中整体形成的互补金属氧化物半导体CMOS晶片的CMOS结构的顶部金属铝层，且其中所述第一衬底的所述经图案化的锗层的锗与所述第二衬底的所述经图案化的铝层的铝直接接触和匹配以形成密封环。
2. 如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述第二衬底包含电路。
3. 如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述第一衬底和所述第二衬底电连接。
4. 如权利要求1所述的MEMS装置，其中位于锗和所述铝之间的所述直接接触包含低共熔键合。”。
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
复审请求人在复审阶段修改了权利要求书，经查，复审请求人所进行的修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此本次复审请求审查决定针对的审查文本为：2019年10月25日提交的权利要求第1-4项，分案申请提交日2015年08月24日提交的说明书第1-6页（即第1-52段）、说明书附图第1-5页（即附图1-4）、说明书摘要和摘要附图。
2、关于创造性
专利法第22条第3款规定的创造性，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。
2.1权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1请求保护一种MEMS装置，对比文件2公开了一种微型传感器（其为一种MEMS装置），并具体公开了以下技术内容（参见说明书第3页第31行至第8页第16行，附图1，图2a和2b）：该传感器包括由一种硅体制造的传感器元件2（相当于第一衬底），所述传感器元件2包括微型机械式传感器元件（即微机电系统MEMS特征）及环绕的凸起14，该凸起14上形成经图案化的半导体层6，该半导体层可为硅层；及集成的转换电路1（相当于第二衬底），所述集成的转换电路1包含经图案化的金属层7，该金属层7可为铝层（参见说明书第6页第3段），其中所述传感器元件2（相当于第一衬底）的所述经图案化的硅层6的硅与所述集成的转换电路1（相当于第二衬底）的所述经图案化的铝层的铝直接接触和匹配以形成触点区域，其中在所述触点区域中所述经图案化的铝层经正确的图案化以匹配经图案化的硅层，且其中所述经图案化的铝层是在所述集成的转换电路1（相当于第二衬底）中形成的互补金属氧化物半导体CMOS晶片的CMOS结构的铝层，所述经图案化的铝层和所述经图案化的硅层形成有利于气密封的和可以应用于对该微型传感器内部空间作密闭的屏蔽（即密封环）。权利要求1相对于对比文件2的区别在于：①第一衬底具有沉积在第一衬底上的经图案化的锗层，该锗层的锗与第二衬底的铝层的铝直接接触和匹配以形成触点区域，且铝层经正确的图案化以匹配经图案化的锗层，且其中所述第一衬底的所述经图案化的锗层的锗与所述第二衬底的所述经图案化的铝层的铝直接接触和匹配以形成密封环；②第二衬底的铝层为整体形成的CMOS晶片的CMOS结构的顶部金属铝层。
对于上述区别技术特征①，其提供了另外一种通过低共熔合金形成触点区域的方式。对比文件1公开了一种用于MEMS的共熔合金，并具体公开了以下技术内容（参见第2588-2593页）：对比文件1中一系列实验的结果是关于优化MEMS的键合用共熔合金，具体研究针对的是Al/Ge二元体系，并且具体的键合过程为，在晶片上沉积铝层和锗层，进行光刻以形成点状Al/Ge点（即经图案化的铝层和锗层），然后对晶片进行表面清洁和键合，并进行拉力和气密性测试，实验证明Al/Ge共熔体非常适合用于MEMS的键合中。可见，对比文件1公开了Al/Ge共熔合金适合应用于MEMS中作为键合触点的内容，这与本申请中采用Al/Ge共熔合金键合两个衬底的作用相同，虽然在对比文件1中具体实施例中描述的为沉积在两个衬底上的是铝层和锗层两层，但是在进行键合时，发生的是铝和锗之间的键合，即对比文件1给出了锗可以作为一种金属与铝组合形成二元共熔合金的技术启示。此外，在对比文件1的第1栏第3段中对于第二种键合方法的描述中，提到了二元共熔合金的组成可单独沉积在晶片上，也可成对沉积在基底上，即给出了实施例中的Al/Ge共熔合金的Al层和Ge层可单独沉积的技术启示。并且在对比文件2中发生键合的即为单层铝和单层硅之间，因此本领域技术人员在面对是否存在其他的半导体材料可以与单层铝在MEMS领域中形成良好的键合的技术问题时，有动机将对比文件1中公开的内容应用到对比文件2，将图案化的锗层应用于传感器元件2（相当于第一衬底）以代替硅层6，从而与集成的转换电路1（相当于第二衬底）上的铝层形成Al/Ge共熔体触点，以进一步获得上述区别技术特征①中的“第一衬底具有沉积在其上的经图案化的锗层，该锗层的锗与第二衬底的铝层的铝直接接触和匹配以形成触点区域，且铝层经正确的图案化以匹配经图案化的锗层”；此外，对比文件1也给出了通过Al/Ge共熔键合形成密封环的内容（参见图1b），第2589页右栏第2段，2592页D部分），在此基础上，本领域技术人员容易获得上述区别技术特征①中的“所述第一衬底的经图案化的锗层的锗和所述第二衬底的经图案化的铝层的铝直接接触和匹配以形成密封环”所限定的密封环形成方式。
对于上述区别特征②，在对比文件2的说明书第7页第15-17行有关硅基传感器表面上构成共熔接点的硅的选用上，提到了可以利用传感器元件表面的硅本身。也就是对比文件2给出了如下技术启示，即在两个待键合元件上形成共熔接点的过程中，可利用传感器元件本身的材料来构成共熔混合物的组成之一。因此本领域技术人员在面对包含铝金属的CMOS晶片的键合过程中，容易想到直接利用晶片上的铝来形成共熔混合物，即直接利用晶片结构的顶部金属铝层进行键合进而获得上述区别技术特征②，这对本领域技术人员来说是显而易见的。由此可见，在对比文件2的基础上结合对比文件1及本领域常规技术手段得到权利要求1的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2从属权利要求2-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2引用权利要求1，其的附加技术特征已被对比文件2（参见说明书第3页第31行至第8页第16行，附图1，图2a和2b）公开：所述集成的转换电路1（相当于第二衬底）包含电路。
权利要求3引用权利要求1，其附加技术特征已被对比文件2公开（参见说明书第3页第3段）：该集成的转换电路（相当于第二衬底）被构造在该半导体之面对该传感器元件（相当于第一衬底）的主表面上或者被构成在这个主表面附近；这样就能够在该集成的电路（相当于第二衬底）和该传感器元件（相当于第一衬底）或那些与该传感器元件对应配置的电极之间实现短的电气连接（即所述第一衬底和所述第二衬底电连接）。
权利要求4引用权利要求1，对比文件2还公开了如下技术内容（参见说明书第6页第3段）：位于硅和所述铝之间的所述直接接触包含低共熔键合。对比文件1也公开了通过铝、锗间的低共熔键合来连接晶片。在此基础上，本领域技术人员容易想到权利要求4的附加技术特征“位于硅和所述铝之间的所述直接接触包含低共熔键合”，这并不需要付出创造性的劳动。
因此在所引用的权利要求1不具备创造性的情况下，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。
针对复审请求人相关意见的评述
针对复审请求人于2019年10月25日提交的意见陈述书，合议组认为：虽然对比文件1的两个晶片之间沉积的铝-锗层混合物，这样设置的原因是为了防止铝层氧化而不得不在铝层上加设的锗层，实际进行键合的是金属铝和锗之间。另外，在对比文件1的第1栏第3段中对于共熔合金的第二种键合方法的描述中，提到了二元共熔合金的组成可单独沉积在晶片上，也可成对沉积在基底上，虽然在对比文件1的实施例中描述的为成对沉积的情形，但是也给出了实施例中的Al/Ge作为共熔合金的Al层和Ge层可单独沉积的技术启示。并且在本领域，比如在公知常识证据1中（第78页），利用共熔金属键合，是指在被键合的一对表面间夹上一层金属材料膜，形成三层结构（这里的一层金属材料膜，指的是外观上形成的一层，并非指单种组成的金属，这点可从证据1的图3-51（a）、（c）和（d）的金-硅层看出），然后在适当的温度和压力下实现熔接。键合过程的发生是由共熔金属本身组成决定的，而与被夹在中间的共熔金属是单独组成（图3-51（b））还是成对组成（图3-51（a）、（c）和（d））、共熔金属形成在哪个基底上，并无关系，比如在证据1中列出的金硅共熔键合的示例中，存在多种形式，如可将金-硅合金层夹在两个硅芯片之间，也可单独将金膜镀在基底上，利用硅芯片本身的硅与金膜形成共熔键合。由上述内容可知，本领域技术人员在对比文件1公开内容的基础上显而易见能够获得如下技术启示“锗作为一种金属能够与铝组合形成共熔合金，并且这种共熔合金可用作MEMS领域中用于两个元件之间的连接”。因此本领域技术人员在面对是否存在其他的半导体材料可以与单层铝在MEMS领域中形成良好的键合的技术问题时，有动机将对比文件1中公开的内容应用到对比文件2，将图案化的锗层应用于传感器元件2（相当于第一衬底）以代替硅层6，从而与集成的转换电路1（相当于第二衬底）上的铝层形成Al/Ge共熔体触点。此外，对比文件2中对于铝硅键合情况下硅表面的选择上，公开了硅表面可利用传感器原件本身，也可为其上安置的硅层（参见对比文件2的说明书第7页第15-17行），在此基础上，本领域技术人员对于铝锗共熔键合时，对于铝层的选用，也容易想到利用元器件本身的顶部铝层。
综上所述，合议组依法作出如下复审决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年02月13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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