发明创造名称：一种半导体器件及其制作方法和电子装置
外观设计名称：
决定号：202140
决定日：2020-02-04
委内编号：1F278062
优先权日：
申请（专利）号：201410325477.7
申请日：2014-07-09
复审请求人：中芯国际集成电路制造（上海）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：徐颖
合议组组长：王文杰
参审员：孙重清
国际分类号：H01L21/8247,H01L21/28,H01L27/115
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相对于作为最接近的现有技术的对比文件存在多个区别技术特征，其中部分区别技术特征被该对比文件的其它部分公开或属于本领域的常规技术手段，而其余的区别技术特征既没有被其它对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，即现有技术中没有给出将上述其余的区别技术特征应用到该最接近的现有技术中以解决其存在的技术问题的技术启示，且该其余的区别技术特征使得该权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该权利要求的技术方案具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410325477.7，名称为“一种半导体器件及其制作方法和电子装置”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为中芯国际集成电路制造（上海）有限公司。申请日为2014年07月09日，公开日为2016年03月30日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年12月20日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-10不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定引用的对比文件1、2如下：
对比文件1：US2007/0252191A1，公开日为2007年11月01日；
对比文件2：CN101399232A，公开日为2009年04月01日。
驳回决定认为：权利要求1请求保护一种半导体器件的制作方法，对比文件1公开了一种半导体器件的制作方法，权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1的区别技术特征是：本申请中去除未覆盖有牺牲层的第一浮栅材料层，露出了隔离材料层；以及采用外延生长工艺在第一浮栅材料层上形成第二浮栅材料层；牺牲层的材料为DUO。基于此，该方案所要解决的技术问题是：如何更好地形成没有孔洞的浮置栅极。对比文件1的另一实施例还公开了：去除未覆盖有牺牲层250a的第一多晶硅层216，露出隔离材料210，在第一多晶硅层216上形成第二多晶硅层242，以形成浮置栅极。而对比文件2给出了利用外延法生长浮置栅极材料以避免孔洞产生的启示。在该启示下，本领域技术人员容易想到利用外延法形成第二浮栅材料层，去除未覆盖有牺牲层的第一浮栅材料层，露出了隔离材料层以提高生长质量。并且牺牲材料选择DUO是本领域的公知常识。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2得出该权利要求所要求保护的技术方案，对本领域的技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具备创造性。
权利要求2、4、8的附加技术特征部分被对比文件1公开，部分为本领域的公知常识；权利要求3、6的附加技术特征是本领域的公知常识；权利要求5、7的附加技术特征被对比文件1公开；因此权利要求2-8不具备创造性。权利要求9请求保护一种采用权利要求1-8之一的方法制造的半导体器件，对比文件1公开了一种存储器件；而可以采用权利要求1-8之一的方法制造的存储器件是所属技术领域的公知常识，采用权利要求1-8之一的方法形成的存储器件也不具备创造性。权利要求10请求保护一种包括权利要求9所述的半导体器件，对比文件1公开了一种存储器件，而电子装置可以包括存储器件是所属技术领域的公知常识。因此，权利要求9、10不具备创造性。
驳回决定所依据的文本为：申请日2014年07月09日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-89段、说明书附图图1A-3；2018年05月28日提交的权利要求第1-10项。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种半导体器件的制作方法，包括：
提供半导体衬底，
在所述半导体衬底上形成有硬掩膜层；
刻蚀所述硬掩膜层和所述半导体衬底，以形成浅沟槽；
在所述浅沟槽中填充隔离材料层，通过平坦化工艺使得所述隔离材料层的表面与所述硬掩膜层的表面齐平；
去除所述硬掩膜层以露出所述半导体衬底，在所述隔离材料层之间形成沟槽；
在露出的所述半导体衬底上形成隧穿氧化物层；
在所述半导体衬底上形成第一浮栅材料层，所述第一浮栅材料层覆盖所述隔离材料层和所述隧穿氧化物层；
在所述半导体衬底上形成牺牲层，所述牺牲层填充部分的所述沟槽，所述牺牲层的材料为DUO；
去除未覆盖有所述牺牲层的所述第一浮栅材料层，以露出所述隔离材料层；
去除所述牺牲层，以露出所述第一浮栅材料层；
采用外延生长工艺在所述第一浮栅材料层上形成第二浮栅材料层，以形成浮置栅极。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用ALD工艺形成所述第一浮栅材料层，所述第一浮栅材料层的厚度为1埃至20埃。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在形成所述牺牲层之后执行软烘干的步骤。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬掩膜层包括氮化物层和氧化物层，采用热磷酸去除所述氮化物层，采用稀释的氢氟酸湿法清洗去除所述氧化物层。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述浮置栅极的厚度和所述氮化物层的厚度相同。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用炉管工艺形成所述隧穿氧化物层，所述隧穿氧化物层的厚度范围为40埃至180埃。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用干法刻蚀去除未覆盖有所述牺牲层的所述第一浮栅材料层。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述浮置栅极的形成方法中不包括平坦化工艺，所述浮置栅极的形成方法包括浮置栅极自对准工艺流程。
9. 一种采用权利要求1-8之一所述的方法制造的半导体器件。
10. 一种电子装置，所述电子装置包括权利要求9所述的半导体器件。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年04月01日向国家知识产权局提出了复审请求，未对申请文件进行修改。复审请求人认为：本申请所解决的技术问题是现有浮置栅极形成工艺中的化学机械研磨工艺将导致在闪存的存储单元区域和ISO/PAD区域之间产生较差的负载效应，进而在PAD区域中由较薄的浮置栅极多晶硅层引起的瓶颈将导致有源区的损伤。DUO作为牺牲层的材料，有助于为浮置栅极多晶硅的形成提供良好的工艺窗口。对比文件1、2都没有公开最后一步使用外延工艺形成最终浮置栅极而不进行CMP工艺的方案，对比文件1、2均包括平坦化步骤。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月10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：只要牺牲层材料与需要保留的材料具有高选择比即可，可以选择任何的牺牲层材料；权利要求1中没有限定是否需要平坦化工艺，说明书第[0005]段说明了：浮栅填充时容易形成孔洞，结合说明书第[0020]段指出：本发明的制作方法提供了良好的工艺窗口用于浅沟槽隔离结构氧化物层和浮置栅极多晶硅的形成；良好地控制了浮置栅极的轮廓；浮置栅极的物理轮廓有利于提高器件耦合率。可见其背景是浮置栅极有孔洞，技术效果是浮置栅极轮廓好，导致有源区的损伤的较薄的浮置栅极即是指浮置栅极孔洞。而对比文件2公开了利用外延来改善轮廓的方法。即使将权利要求8加入权利要求1本申请也不具备创造性，因为如果能够精确地控制浮置栅极的厚度，自然而然地将不需要平坦化工艺。基于上述理由，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08月23日向复审请求人发出复审通知书，该复审通知书使用了驳回决定中的对比文件1、2，其中指出：权利要求1-10相对于对比文件1、2以及本领域常规技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。对于复审请求人提出的意见，合议组认为：本领域技术人员可以根据实际应用的需要，选择合适的牺牲层材料。权利要求1中并没有限定是否需要平坦化工艺，本申请的背景是浮置栅极有孔洞，所要达到的技术效果是浮置栅极轮廓好，而对比文件2公开了利用外延来改善轮廓的方法。采用外延生长的方法，能够精确地控制浮置栅极的厚度，将多晶硅层生长到与隔离材料层的高度齐平即可停止，不需要进行额外的平坦化工艺。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年10月08日提交了意见陈述书，同时提交了权利要求书的全文替换页，共10项权利要求。其中，复审请求人将原权利要求8的部分技术特征“在所述浮置栅极的形成方法中不包括平坦化工艺”合并到原权利要求1中，并删除原权利要求8中对应的技术特征。复审请求人认为：对比文件1没有公开采用外延生长工艺在第一浮栅材料层上形成第二浮栅材料层、在所述浮置栅极的形成方法中不包括平坦化工艺；对比文件2虽然公开了外延形成浮置栅极材料层的方案，但其后续还包括形成另一浮置栅极材料层，并进行CMP等平坦化步骤才形成最终的浮置栅极的步骤。可见，对比文件1、2均没有意识到在形成浮置栅极的工艺过程中，化学机械研磨工艺，将导致在闪存的存储单元区域和ISO／PAD区域之间产生较差的负载效应的问题。即使意识到，具体采用何种手段来避免该问题的出现也是因人而异的。
答复复审通知书时修改的权利要求1、8如下：
“1. 一种半导体器件的制作方法，包括：
提供半导体衬底，
在所述半导体衬底上形成有硬掩膜层；
刻蚀所述硬掩膜层和所述半导体衬底，以形成浅沟槽；
在所述浅沟槽中填充隔离材料层，通过平坦化工艺使得所述隔离材料层的表面与所述硬掩膜层的表面齐平；
去除所述硬掩膜层以露出所述半导体衬底，在所述隔离材料层之间形成沟槽；
在露出的所述半导体衬底上形成隧穿氧化物层；
在所述半导体衬底上形成第一浮栅材料层，所述第一浮栅材料层覆盖所述隔离材料层和所述隧穿氧化物层；
在所述半导体衬底上形成牺牲层，所述牺牲层填充部分的所述沟槽，所述牺牲层的材料为DUO；
去除未覆盖有所述牺牲层的所述第一浮栅材料层，以露出所述隔离材料层；
去除所述牺牲层，以露出所述第一浮栅材料层；
采用外延生长工艺在所述第一浮栅材料层上形成第二浮栅材料层，以形成浮置栅极；
在所述浮置栅极的形成方法中不包括平坦化工艺。”
“8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浮置栅极的形成方法包括浮置栅极自对准工艺流程。”
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
在复审程序中，复审请求人于2019年10月08日答复复审通知书时提交了权利要求1-10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。本复审决定所针对的文本为：申请日2014年07月09日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-89段、说明书附图图1A-3；2019年10月08日提交的权利要求第1-10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。
如果一项权利要求请求保护的技术方案相对于作为最接近的现有技术的对比文件存在多个区别技术特征，其中部分区别技术特征被该对比文件的其它部分公开或属于本领域的常规技术手段，而其余的区别技术特征既没有被其它对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，即现有技术中没有给出将上述其余的区别技术特征应用到该最接近的现有技术中以解决其存在的技术问题的技术启示，且该其余的区别技术特征使得该权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该权利要求的技术方案具备创造性。
本复审决定仍引用驳回决定和复审通知书中所引用的对比文件1、2，即：
对比文件1：US2007/0252191A1，公开日为2007年11月01日；
对比文件2：CN101399232A，公开日为2009年04月01日。
（1）关于权利要求1的创造性问题
权利要求1请求保护一种半导体器件的制作方法，对比文件1公开了一种半导体器件的制作方法（参见说明书第[0028]-[0080]段，附图2-17），并具体公开了以下技术特征：提供硅晶圆衬底100，在硅晶圆衬底100上形成有硬掩膜层102；刻蚀硬掩膜层102和硅晶圆衬底100，以形成沟槽108（浅沟槽）；在沟槽108中填充隔离层110（相当于隔离材料层），通过CMP平坦化工艺使得隔离层110的表面与硬掩膜层102的表面齐平；去除硬掩膜层102使硅晶圆衬底100暴露，在隔离层110之间形成开口112（相当于沟槽）；在露出的硅晶圆衬底100上形成隧穿氧化物层114；在硅晶圆衬底100上形成第一初级多晶硅层116（相当于第一浮栅材料层），第一初级多晶硅层116覆盖隔离层110和隧穿氧化物层114；在硅晶圆衬底100上形成牺牲层118，牺牲层118的材料是氧化物，牺牲层118填充部分的沟槽；去除部分牺牲层118，之后去除未覆盖有牺牲层118的第一初级多晶硅层116的一部分A，形成第一多晶硅层120；去除牺牲层，以露出第一多晶硅层120；在第一多晶硅层120上形成第二多晶硅层122（相当于第二浮栅材料层），以形成浮置栅极。
权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比，其区别技术特征为：①本申请中去除未覆盖有牺牲层的第一浮栅材料层，以露出隔离材料层；②采用外延生长工艺在第一浮栅材料层上形成第二浮栅材料层，以形成浮置栅极；在所述浮置栅极的形成方法中不包括平坦化工艺；③牺牲层的材料为DUO。基于上述区别技术特征可以确定，权利要求1相对于对比文件1实际所要解决的技术问题是：选择合适的制造工艺，避免产生较差的负载效应，选择合适的牺牲层材料。
对于区别技术特征①，对比文件1的另一实施例还公开了（说明书第[0059]-[0080]段，附图15-17）：形成牺牲层图案250a，暴露部分的第一初级多晶硅层216（附图15）；去除第一初级多晶硅层216的暴露部分（附图16，即去除未覆盖有牺牲层250a的第一初级多晶硅层216），以露出隔离材料层210，在第一多晶硅层216上形成第二多晶硅层242，以形成浮置栅极。可见，对比文件1中的另一实施例公开了上述区别技术特征①，且其所起的作用与在本申请中所起的作用相同，对比文件1的其它部分已经给出了将上述技术特征①应用在对比文件1所公开的上述技术方案中以解决其技术问题的技术启示。
对于区别技术特征③，本领域技术人员根据实际应用的需要把牺牲层材料选择设置为DUO是本领域的常规技术手段。
对于区别技术特征②，对比文件2公开了一种浮置栅极的制造方法，并具体公开了（说明书第4页至第5页第5段，附图2A-2C）：提供基底200，基底200中已形成有浅沟槽隔离结构202， 在隔离结构202之间的基底200上已依序形成有氧化硅的隧穿介电层204、多晶硅层206（第一浮栅材料层）及掩模层208，且多晶硅层206的上表面低于隔离结构202的上表面。掩模层208是在形成隔离结构202的工艺中作为蚀刻掩模使用。掩模层208的材料例如是氮化硅。移除掩模层208，而在相邻两个隔离结构202之间形成开口210。掩模层208的移除方法例如是湿式蚀刻法。在多晶硅层206上形成外延硅层212（相当于第二浮栅材料层），且外延硅层212的上表面低于隔离结构202的上表面，外延硅层212可用以降低开口210的深宽比。外延硅层212的形成方法例如是外延成长法。由于外延硅层212是只有在硅材料表面才会成长，所以在开口210中的外延硅层212会均匀成长于多晶硅层206表面，而不会在外延硅层206中形成孔洞或裂缝。接下来，在基底200上利用化学气相沉积法形成多晶硅材料层214，且多晶硅材料层214覆盖外延硅层212及隔离结构202并填满开口210。例如采用化学机械抛光法移除部分多晶硅材料层214，直到暴露出隔离结构202，形成填满开口210的多晶硅层216，多晶硅层216的上表面与隔离结构202的上表面位于同一高度。多晶硅层216、外延硅层212、多晶硅层206组成浮置栅极。可见，对比文件2在形成三层浮栅材料层之后采用平坦化工艺使得浮栅材料层表面与隔离材料层表面齐平，对比文件2没有公开上述区别技术特征②，不能给出将上述技术特征应用在对比文件1中以解决其技术问题的技术启示。在本领域中，在沟槽内形成多层浮栅材料层之后通过平坦化工艺去除隔离材料上方多余的浮栅材料层，这是本领域所公知的。并且采用上述区别技术特征②的技术方案可以获得有益的技术效果：良好地控制了浮置栅极的轮廓，并且避免在闪存存储单元区域和ISO/PAD区域之间产生较差的负载效应。
因此，对比文件1、2均没有公开上述区别技术特征②，上述区别技术特征②也不是本领域的公知常识，不存在将上述区别技术特征②应用到现有技术中从而解决本申请要解决的技术问题的技术启示，并且上述区别技术特征②使得权利要求1的技术方案获得了有益的技术效果。因此，权利要求1请求保护的技术方案相对于对比文件1、2和公知常识的结合是非显而易见的，具备突出的实质性特点和显著的进步，符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
（2）关于权利要求2-10的创造性问题
权利要求2-8直接或间接地引用权利要求1，在权利要求1相对于对比文件1-2和公知常识具备创造性的情况下，权利要求2-8也具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求9请求保护一种采用权利要求1-8之一所述的方法制造的半导体器件，由于权利要求1-8相对于对比文件1-2和公知常识具备创造性，本申请权利要求1-8中的方法步骤对半导体器件结构本身产生了影响，因此，权利要求9具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求10请求保护一种电子装置，包括权利要求9所述的半导体器件，由于权利要求9相对于对比文件1-2和公知常识具备创造性，权利要求10也具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
3、关于驳回决定和前置审查意见
合议组认为：本申请权利要求1中限定了使用外延生长工艺形成最终浮置栅极，在所述浮置栅极的形成方法中不包括平坦化工艺，而对比文件1、2没有公开本申请的发明构思，其中均公开了在浮置栅极的形成方法中需要使用平坦化工艺，本申请权利要求1中的区别技术特征②没有被对比文件1、2公开，也不是本领域的公知常识，并且采用上述区别技术特征②的技术方案获得了有益的技术效果。权利要求1-10的技术方案相对于对比文件1、2和公知常识的结合是非显而易见的。
综上所述，合议组认为修改后的权利要求已不存在驳回决定、前置审查意见以及复审通知书中所指出的缺陷，至于本申请是否还存在其它缺陷，留待后续程序继续审查。
基于上述事实和理由，合议组作出如下决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年12月20日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门以下述文本为基础继续进行审批程序：
申请日2014年07月09日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-89段、说明书附图图1A-3；2019年10月08日提交的权利要求第1-10项。
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。
郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。
