发明创造名称：基于半导体纳米结构的晶体管器件及其制备方法
外观设计名称：
决定号：202142
决定日：2020-02-04
委内编号：1F282474
优先权日：
申请（专利）号：201310525012.1
申请日：2013-10-30
复审请求人：上海集成电路研发中心有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：智月
合议组组长：杨子芳
参审员：吴海涛
国际分类号：H01L29/76;H01L29/423;H01L21/334;B82Y10/00
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，但是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201310525012.1，名称为“基于半导体纳米结构的晶体管器件及其制备方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为上海集成电路研发中心有限公司，申请日为2013年10月30日，公开日为2014年01月22日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年01月28日发出驳回决定，驳回了本申请，驳回决定中引用了两篇对比文件（对比文件1：“Fabrication and Characteristics of Self-Aligned Dual-Gate Single-Electron Transistors”，Dong Seup Lee et al, IEEE Transactions on Nanotechnology, Vol. 8, No. 4, Pages 492-497，公开日为2009年07月09日；对比文件2：KR 10-2011-0043295A，公开日为2011年04月27日），其理由是：对于权利要求1中采用P型半导体且对分立栅极施加正偏压的技术方案1：该方案1与对比文件1的区别技术特征在于：栅介质层为高K栅介质层；分立栅极为二叉指结构，但上述区别技术特征属于本领域公知常识；对于权利要求1中采用N型半导体且对分立栅极施加负偏压的技术方案2：该方案2与对比文件1的区别技术特征在于：半导体纳米结构的材料为N型半导体，在分立栅极上施加负偏压；栅介质层为高K栅介质层；分立栅极为二叉指结构，但上述区别技术特征是本领域技术人员在对比文件1的基础上容易想到的或者属于本领域公知常识。因此权利要求1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的附加技术特征被对比文件1公开，从属权利要求3的附加技术特征属于本领域公知常识，因此从属权利要求2、3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求4引用权利要求1，其与对比文件1的区别技术特征还包括：栅介质层为高k栅介质层；利用光刻和刻蚀工艺制备二叉指结构的所述分立栅极，所述二叉指结构垂直于所述半导体纳米结构；利用自对准工艺在所述分立栅极的二叉指结构之间淀积控制栅材料，并利用光刻和刻蚀工艺制备所述控制栅极。上述区别技术特征部分被对比文件2公开，部分属于本领域公知常识，因此权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求5的附加技术特征被对比文件2公开，从属权利要求6、8、9的附加技术特征属于本领域公知常识，从属权利要求7的附加技术特征部分被对比文件1公开，部分属于本领域公知常识，因此从属权利要求5-9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求10引用权利要求1，对比文件1公开了在所述分立栅极上不施加电压，以使所述晶体管器件工作于场效应管模式，采用P型半导体，在分立栅极上施加正偏压，位于所述第一支部和第二支部结构下方的硅鳍结构中形成两个隧穿势垒，位于控制栅极下方的所述硅鳍结构中形成量子点，使所述晶体管器件工作于单电子晶体管模式，此外是否选择半导体纳米结构的材料为N型半导体并施加负偏压，是本领域技术人员根据实际需要而进行的常规技术选择。因此在权利要求10引用的权利要求1不具备创造性的情况下，权利要求10也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2013年10月30日提交的说明书第1-40段、说明书附图图1a-5e、说明书摘要、摘要附图；2018年02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. 一种基于一维半导体纳米结构的晶体管器件，其特征在于，包括：
Si/SiO2衬底；
源极和漏极，形成于所述衬底上；
一维的半导体纳米结构，形成于所述衬底上，其两端分别连接所述源极和漏极，且其表面覆盖一层高k栅介质层；
分立栅极，形成于所述高k栅介质层上且为位于所述源极和漏极之间的二叉指结构；
控制栅极，形成于所述高k栅介质层上，其位于所述二叉指结构的中间；所述二叉指结构与所述控制栅极均垂直于所述半导体纳米结构；
其中，当所述分立栅极上不施加电压时，所述晶体管器件工作于场效应管模式；当所述分立栅极上施加正偏压或负偏压，位于所述二叉指结构下方的所述半导体纳米结构中形成两个隧穿势垒，位于所述控制栅极下方的所述半导体纳米结构中形成量子点，使所述晶体管器件工作于单电子晶体管模式；其中当所述半导体纳米结构的材料为P型半导体时在所述分立栅极上施加正偏压，当所述半导体纳米结构的材料为N型半导体时在所述分立栅极上施加负偏压。
2. 根据权利要求1所述的晶体管器件，其特征在于，所述二叉指结构和所述控制栅极间由侧墙结构隔离。
3. 根据权利要求1所述的晶体管器件，其特征在于，所述半导体纳米结构为半导体性碳纳米管，硅纳米线或III-V族纳米线。
4. 一种权利要求1所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述Si/SiO2衬底上制作单根的所述半导体纳米结构；
利用光刻和刻蚀工艺在所述半导体纳米结构两端制备所述源极和漏极；
淀积所述高k栅介质层，并利用光刻和刻蚀工艺使所述高k栅介质层覆盖所述半导体纳米线结构；
利用光刻和刻蚀工艺制备二叉指结构的所述分立栅极，所述二叉指结构垂直于所述半导体纳米结构；
利用自对准工艺在所述分立栅极的二叉指结构之间淀积控制栅材料，并利用光刻和刻蚀工艺制备所述控制栅极。
5. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，利用光刻和刻蚀工艺制备二叉指结构的所述分立栅极的步骤后还包括：在所述二叉指结构的两侧利用刻蚀工艺制备侧墙结构。
6. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述Si/SiO2衬底通过在硅衬底上热氧化一层SiO2形成。
7. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述半导体纳米结构为半导体性碳纳米管，硅纳米线或III-V族纳米线。
8. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述半导体纳米结构通过以下任一方法制作：利用催化剂直接定位生长，利用溶液分散结合SiO2衬底的表面化学修饰，以及利用原子力显微镜的操控。
9. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述源极和漏极，以及所述分立栅极和控制栅极的光刻工艺为浸没式光刻工艺或电子束直写光刻技术。
10. 一种权利要求1所述的晶体管器件的使用方法，其特征在于，包括：
在所述分立栅极上不施加电压，以使所述晶体管器件工作于场效应管模式；
在所述分立栅极上施加正偏压或负偏压，以使位于所述二叉指结构下方的所述半导体纳米结构中形成两个隧穿势垒，位于所述控制栅极下方的所述半导体纳米结构中形成量子点，使所述晶体管器件工作于单电子晶体管模式，其中当所述半导体纳米结构的材料为P型半导体时，施加正偏压；当所述半导体纳米结构的材料为N型半导体时，施加负偏压。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年05月13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，在权利要求1中加入了技术特征“所述半导体纳米结构的尺寸为几纳米量级”，并将权利要求1、10中的“半导体纳米结构中形成两个隧穿势垒”修改为“半导体纳米结构被耗尽而形成两个隧穿势垒”。复审请求人认为：（1）对比文件1没有公开几纳米量级的一维半导体纳米结构，且对比文件1中的硅鳍结构形成工艺不能获得几纳米量级的一维半导体纳米结构；（2）对比文件1没有公开分立栅极不施加电压时晶体管工作于场效应晶体管模式，且没有给出相关技术启示；（3）对比文件2的侧栅也是采用侧墙工艺形成，完全是刻蚀工艺，未采用光刻工艺定义线条尺寸，现有技术对采用本申请中形成二叉指结构分立栅极的工艺也未给出相关技术启示，而且由于工艺不同，工艺集成方法也会很大不同，本申请的制备方法更简单更有利于实现器件制备。
复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种基于一维半导体纳米结构的晶体管器件，其特征在于，包括：
Si/SiO2衬底；
源极和漏极，形成于所述衬底上；
一维的半导体纳米结构，形成于所述衬底上，其两端分别连接所述源极和漏极，且其表面覆盖一层高k栅介质层；所述半导体纳米结构的尺寸为几纳米量级；
分立栅极，形成于所述高k栅介质层上且为位于所述源极和漏极之间的二叉指结构；
控制栅极，形成于所述高k栅介质层上，其位于所述二叉指结构的中间；所述二叉指结构与所述控制栅极均垂直于所述半导体纳米结构；
其中，当所述分立栅极上不施加电压时，所述晶体管器件工作于场效应管模式；当所述分立栅极上施加正偏压或负偏压，位于所述二叉指结构下方的所述半导体纳米结构被耗尽而形成两个隧穿势垒，位于所述控制栅极下方的所述半导体纳米结构中形成量子点，使所述晶体管器件工作于单电子晶体管模式；其中当所述半导体纳米结构的材料为P型半导体时在所述分立栅极上施加正偏压，当所述半导体纳米结构的材料为N型半导体时在所述分立栅极上施加负偏压。
2. 根据权利要求1所述的晶体管器件，其特征在于，所述二叉指结构和所述控制栅极间由侧墙结构隔离。
3. 根据权利要求1所述的晶体管器件，其特征在于，所述半导体纳米结构为半导体性碳纳米管，硅纳米线或III-V族纳米线。
4. 一种权利要求1所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述Si/SiO2衬底上制作单根的所述半导体纳米结构；
利用光刻和刻蚀工艺在所述半导体纳米结构两端制备所述源极和漏极；
淀积所述高k栅介质层，并利用光刻和刻蚀工艺使所述高k栅介质层覆盖所述半导体纳米线结构；
利用光刻和刻蚀工艺制备二叉指结构的所述分立栅极，所述二叉指结构垂直于所述半导体纳米结构；
利用自对准工艺在所述分立栅极的二叉指结构之间淀积控制栅材料，并利用光刻和刻蚀工艺制备所述控制栅极。
5. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，利用光刻和刻蚀工艺制备二叉指结构的所述分立栅极的步骤后还包括：在所述二叉指结构的两侧利用刻蚀工艺制备侧墙结构。
6. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述Si/SiO2衬底通过在硅衬底上热氧化一层SiO2形成。
7. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述半导体纳米结构为半导体性碳纳米管，硅纳米线或III-V族纳米线。
8. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述半导体纳米结构通过以下任一方法制作：利用催化剂直接定位生长，利用溶液分散结合SiO2衬底的表面化学修饰，以及利用原子力显微镜的操控。
9. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述源极和漏极，以及所述分立栅极和控制栅极的光刻工艺为浸没式光刻工艺或电子束直写光刻技术。
10. 一种权利要求1所述的晶体管器件的使用方法，其特征在于，包括：
在所述分立栅极上不施加电压，以使所述晶体管器件工作于场效应管模式；
在所述分立栅极上施加正偏压或负偏压，以使位于所述二叉指结构下方的所述半导体纳米结构被耗尽而形成两个隧穿势垒，位于所述控制栅极下方的所述半导体纳米结构中形成量子点，使所述晶体管器件工作于单电子晶体管模式，其中当所述半导体纳米结构的材料为P型半导体时，施加正偏压；当所述半导体纳米结构的材料为N型半导体时，施加负偏压。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年05月16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公开了形成于顶层硅中的硅鳍结构厚度为20nm，宽度大约为15nm或者10nm，该硅鳍结构属于纳米尺寸；对比文件1公开的纳米结构的尺寸与本申请都是在同一纳米数量级上，其已经形成隧穿势垒和量子点，实现了室温单电子器件；进一步减小沟道尺寸可以进一步提升器件性能是本领域的公知常识，而采用尺寸更小的纳米线代替鳍结构是本领域常用的技术手段，此时，是否选择进一步缩小沟道尺寸，形成几纳米量级的纳米结构，是本领域的常规技术选择；（2）对比文件1公开的半导体器件与本申请的器件结构是相同的器件结构，当侧栅浮空时，其为本领域常规的栅、源、漏的场效应晶体管，本领域技术人员可以确定，在侧栅浮空时，给控制栅施加电压，其也工作在场效应晶体管模式；（3）通过光刻工艺定义线条尺寸，然后通过刻蚀工艺形成物理线条是硅基平面中最常规、最简便的工艺，其可以精确控制栅线条尺寸的技术效果也是可以预期的。本领域技术人员有能力选择光刻/刻蚀工艺形成分立栅，这不需要付出创造性的劳动。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08月19日向复审请求人发出复审通知书，指出：对于权利要求1中半导体结构为P型半导体且在分立栅极上施加正偏压的技术方案A：对比文件1没有公开方案A的特征：（1）半导体纳米结构尺寸为几纳米量级；（2）栅介质为高K材料，但上述区别技术特征属于本领域公知常识；对于权利要求1中半导体结构为N型半导体且在分立栅极上施加负偏压的技术方案B：对比文件1没有公开方案B的特征：（1）半导体纳米结构尺寸为几纳米量级；（2）栅介质为高K材料；（3）采用N型半导体且在分立栅极上施加负偏压，但上述区别技术特征（1）和（2）是本领域公知常识，上述区别技术特征（3）是本领域技术人员在对比文件1的基础上容易想到的。因此权利要求1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的附加技术特征被对比文件1公开，从属权利要求3的附加技术特征属于本领域公知常识，因此从属权利要求2、3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求4引用权利要求1，其与对比文件1的区别技术特征还包括：栅介质层为高k栅介质层；利用光刻和刻蚀工艺制备二叉指结构的所述分立栅极；利用自对准工艺在所述分立栅极的二叉指结构之间淀积控制栅材料，并利用光刻和刻蚀工艺制备所述控制栅极。上述区别技术特征部分被对比文件2公开，部分属于本领域公知常识，因此权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求5的附加技术特征被对比文件2公开，从属权利要求6、8、9的附加技术特征属于本领域公知常识，从属权利要求7的附加技术特征部分被对比文件1公开，部分属于本领域公知常识，因此从属权利要求5-9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求10引用权利要求1，对比文件1公开了沟道为P型，在分立栅极上施加正偏压，并隐含公开了侧栅悬空时晶体管处于场效应模式，对比文件1没有公开采用N型半导体时施加负偏压，但是本领域技术人员可根据器件类型施加相应偏压，这是本领域公知常识。因此在权利要求10引用的权利要求1不具备创造性的情况下，权利要求10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10月08日提交了意见陈述书，并修改了权利要求书，在权利要求1、10中加入了技术特征“所述半导体纳米结构中未形成量子点和遂穿势垒”。复审请求人认为：（1）对比文件1公开的是，在侧栅为浮动状态时，在衬底上施加电压，该器件为单电子晶体管；当侧栅施加偏置电压，由侧栅控制两个量子的电位，形成双点结构，因此对比文件1中是在单电子晶体管和双电子晶体管之间切换，对比文件1未公开在分立栅极上不施加电压时处于场效应晶体管模式，和在分立栅极上施加正或负偏压时处于单电子晶体管模式；（2）单电子晶体管与场效应晶体管是两种不同器件，不能因为单电子晶体管具有源漏栅极就将其等同于场效应晶体管，复审请求人为了明确场效应晶体管和单电子晶体管模式的区别，修改后的权利要求限定了工作于场效应晶体管模式时半导体纳米结构中未形成量子点和遂穿势垒；（3）本申请将一维半导体纳米结构结合分立栅极和控制栅极的电压控制，能够在分立栅极施加电压时处于单电子晶体管模式，在分立栅极不施加电压时处于场效应晶体管模式，拓展了单电子晶体管的应用领域。
复审请求人针对复审通知书修改的权利要求书如下：
“1. 一种基于一维半导体纳米结构的晶体管器件，其特征在于，包括：
Si/SiO2衬底；
源极和漏极，形成于所述衬底上；
一维的半导体纳米结构，形成于所述衬底上，其两端分别连接所述源极和漏极，且其表面覆盖一层高k栅介质层；所述半导体纳米结构的尺寸为几纳米量级；
分立栅极，形成于所述高k栅介质层上且为位于所述源极和漏极之间的二叉指结构；
控制栅极，形成于所述高k栅介质层上，其位于所述二叉指结构的中间；所述二叉指结构与所述控制栅极均垂直于所述半导体纳米结构；
其中，当所述分立栅极上不施加电压时，所述半导体纳米结构中未形成量子点和遂穿势垒，所述晶体管器件工作于场效应管模式；当所述分立栅极上施加正偏压或负偏压，位于所述二叉指结构下方的所述半导体纳米结构被耗尽而形成两个隧穿势垒，位于所述控制栅极下方的所述半导体纳米结构中形成量子点，使所述晶体管器件工作于单电子晶体管模式；其中当所述半导体纳米结构的材料为P型半导体时在所述分立栅极上施加正偏压，当所述半导体纳米结构的材料为N型半导体时在所述分立栅极上施加负偏压。
2. 根据权利要求1所述的晶体管器件，其特征在于，所述二叉指结构和所述控制栅极间由侧墙结构隔离。
3. 根据权利要求1所述的晶体管器件，其特征在于，所述半导体纳米结构为半导体性碳纳米管，硅纳米线或III-V族纳米线。
4. 一种权利要求1所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述Si/SiO2衬底上制作单根的所述半导体纳米结构；
利用光刻和刻蚀工艺在所述半导体纳米结构两端制备所述源极和漏极；
淀积所述高k栅介质层，并利用光刻和刻蚀工艺使所述高k栅介质层覆盖所述半导体纳米线结构；
利用光刻和刻蚀工艺制备二叉指结构的所述分立栅极，所述二叉指结构垂直于所述半导体纳米结构；
利用自对准工艺在所述分立栅极的二叉指结构之间淀积控制栅材料，并利用光刻和刻蚀工艺制备所述控制栅极。
5. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，利用光刻和刻蚀工艺制备二叉指结构的所述分立栅极的步骤后还包括：在所述二叉指结构的两侧利用刻蚀工艺制备侧墙结构。
6. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述Si/SiO2衬底通过在硅衬底上热氧化一层SiO2形成。
7. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述半导体纳米结构为半导体性碳纳米管，硅纳米线或III-V族纳米线。
8. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述半导体纳米结构通过以下任一方法制作：利用催化剂直接定位生长，利用溶液分散结合SiO2衬底的表面化学修饰，以及利用原子力显微镜的操控。
9. 根据权利要求4所述的晶体管器件的制造方法，其特征在于，所述源极和漏极，以及所述分立栅极和控制栅极的光刻工艺为浸没式光刻工艺或电子束直写光刻技术。
10. 一种权利要求1所述的晶体管器件的使用方法，其特征在于，包括：
在所述分立栅极上不施加电压，以使所述半导体纳米结构中未形成量子点和遂穿势垒，使所述晶体管器件工作于场效应管模式；
在所述分立栅极上施加正偏压或负偏压，以使位于所述二叉指结构下方的所述半导体纳米结构被耗尽而形成两个隧穿势垒，位于所述控制栅极下方的所述半导体纳米结构中形成量子点，使所述晶体管器件工作于单电子晶体管模式，其中当所述半导体纳米结构的材料为P型半导体时，施加正偏压；当所述半导体纳米结构的材料为N型半导体时，施加负偏压。”
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
复审请求人于2019年10月08日答复复审通知书时，提交了权利要求书的全文替换页，包括权利要求第1-10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：复审请求人于申请日2013年10月30日提交的说明书第1-40段、说明书附图图1a-5e、说明书摘要、摘要附图；2019年10月08日提交的权利要求第1-10项。
具体理由的阐述
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，但是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：“Fabrication and Characteristics of Self-Aligned Dual-Gate Single-Electron Transistors”，Dong Seup Lee et al, IEEE Transactions on Nanotechnology, Vol. 8, No. 4, Pages 492-497，公开日为2009年07月09日；
对比文件2：KR 10-2011-0043295A，公开日为2011年04月27日。
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要求保护一种基于一维半导体纳米结构的晶体管器件，包括两个并列的技术方案：技术方案A：半导体纳米结构材料为P型半导体，在分立栅极上施加正偏压；技术方案B：半导体纳米结构的材料为N型半导体，在分立栅极上施加负偏压。
对比文件1公开了一种硅基单电子晶体管结构（参见第492-495页），包括：Si/SiO2衬底；源极和漏极，形成在衬底上；硅鳍结构作为有源区，形成于所述衬底上的顶层硅中，其两端分别连接源极和漏极，且表面覆盖一层栅介质层，其中顶层硅的厚度为20nm，器件的有源区宽度大约为15nm或者10nm（参见第493页第2栏第1段和第494页第1栏第2段，即有源区为一维半导体纳米结构）；侧栅（相当于分立栅极），形成在栅介质层上，包括位于源极和漏极之间的第一支部和第二支部（相当于二叉指结构）；控制栅极，形成在栅介质层上，位于侧栅的第一支部和第二支部的中间；第一支部和第二支部与控制栅极均垂直于硅鳍结构；当侧栅浮空衬底施加14V电压时器件作为单电子晶体管工作，当侧栅正向偏置时，侧栅下方的有源区中被耗尽而形成两个隧穿势垒，控制栅下方的有源区中形成量子点，作为双点的单电子晶体管工作。虽然对比文件1没有明确记载不施加代替侧栅的衬底电压只将侧栅浮空时器件以场效应晶体管模式工作，但是，由于该状态下侧栅或其代替结构不对沟道进行控制，且该晶体管结构包括常规的源、漏、栅和沟道，是常规的场效应晶体管结构，因此不施加代替侧栅的衬底电压只将侧栅浮空时该器件实质上以场效应晶体管模式工作，该模式下，在控制栅极下方必然不会形成量子点和遂穿势垒，即对比文件1隐含公开了侧栅浮空状态下晶体管处于场效应晶体管模式。
对比文件1没有公开上述技术方案A的技术特征：（1）半导体纳米结构尺寸为几纳米量级；（2）栅介质为高K材料。基于此可以确定该方案实际解决的技术问题在于：如何进一步提升单电子晶体管性能、如何减小漏电流。
在对比文件1已经公开了对沟道采用一维半导体纳米结构的情况下，本领域技术人员出于获得更好的器件性能的考虑，容易想到根据工艺发展程度进一步缩小沟道尺寸进而达到几纳米量级的半导体纳米结构尺寸，上述区别技术特征（1）属于本领域公知常识；将栅介质层选择为高K栅介质层以减小漏电流是本领域常用的技术手段，上述区别技术特征（2）属于本领域公知常识。因此权利要求1的技术方案A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。
此外，对于上述技术方案B：对比文件1没有公开上述技术方案B的技术特征：（1）半导体纳米结构尺寸为几纳米量级；（2）栅介质为高K材料；（3）N型半导体时分立栅极施加负偏压。上述区别技术特征（1）和（2）属于本领域公知常识（具体理由参见上文对于技术方案A的评述）；此外，本领域技术人员可根据器件是N型还是P型选择对侧栅采用正向偏压或者负向偏压，即在N型半导体时对分立栅极施加负偏压属于本领域公知常识。因此权利要求1的技术方案B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.权利要求2-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对比文件1公开了（492-495页，图1（a）、图1（b））控制栅与侧栅由一侧墙结构隔离，即公开了权利要求2的附加技术特征；对比文件1公开了半导体纳米结构为硅鳍，在这种情况下，选择本领域公知具有纳米结构的半导体性碳纳米管、硅纳米线或III-V族纳米线替换硅鳍结构，属于本领域技术人员容易做到的常规替换，即权利要求3的附加技术特征属于本领域公知常识。因此在权利要求2-3引用的权利要求1不具备创造性的情况下，权利要求2-3也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。
2-3.权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求4请求保护一种根据权利要求1所述的晶体管器件的制造方法。对比文件1公开了一种晶体管器件的制造方法，并具体公开了（参见492-495页）：在Si/SiO2衬底上制作单根的硅鳍结构；利用光刻和刻蚀工艺在所述硅鳍结构两端制备源极和漏极；淀积栅介质层，并利用光刻和刻蚀工艺使栅介质层覆盖硅鳍结构；淀积控制栅材料，并利用光刻和刻蚀工艺制备控制栅极；利用刻蚀工艺制备具有第一支部和第二支部结构（相当于二叉指结构）的侧栅，第一支部和第二支部垂直于硅鳍结构。
对比文件1还没有公开权利要求4的技术特征：栅介质层为高K栅介质层；利用光刻和刻蚀工艺制备二叉指结构的分立栅极，利用自对准工艺在分立栅极的二叉指结构之间淀积控制栅材料，并利用光刻和刻蚀工艺制备控制栅极。基于该区别技术特征，可以确定权利要求4实际解决的技术问题是选择何种方式形成控制栅和分立栅。
对比文件2（参见说明书第20-73段，图4-30）公开了一种硅基单电子晶体管结构的制备方法，包括：在Si/SiO2衬底上制作单根的硅鳍结构；利用光刻和刻蚀工艺在硅鳍结构两端制备源极和漏极；淀积栅极介质层80，栅极介质层80覆盖硅鳍结构；利用各向异性刻蚀工艺制备侧墙栅92（相当于分立栅极）；利用自对准工艺在侧墙栅之间淀积控制栅材料，并利用平坦化工艺制备控制栅极66a。可见对比文件2的提供了一种用于在单电子晶体管领域制备分立栅和控制栅的方式，虽然对比文件2中没有公开采用光刻和刻蚀的方式形成侧墙栅和控制栅，但是，采用光刻和刻蚀的方式形成电极图形是本领域的常用方式，本领域技术人员可根据实际情况选择是否采用光刻和刻蚀的方式形成所需图形结构，即采用光刻和刻蚀方式形成侧墙栅和控制栅属于本领域公知常识。因此，在权利要求4引用的权利要求1不具备创造性的情况下，本领域技术人员在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域的公知常识得到权利要求4的技术方案是显而易见的，权利要求4的技术方案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。
2-4.权利要求5-9不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对于权利要求5：对比文件2进一步公开了刻蚀工艺制备侧墙栅92之后还包括，在侧墙栅92的两侧利用刻蚀工艺制备侧墙结构，即公开了权利要求5的附加技术特征；对于权利要求6：通过在硅衬底上热氧化一层SiO2形成Si/SiO2衬底是本领域常用的技术手段，即权利要求6的附加技术特征属于本领域公知常识；对于权利要求7：对比文件1公开了半导体纳米结构为硅鳍，在这种情况下，选择本领域公知具有纳米结构的半导体性碳纳米管、硅纳米线或III-V族纳米线替换硅鳍结构，属于本领域技术人员容易做到的常规替换，即权利要求7的附加技术特征属于本领域公知常识；对于权利要求8：利用催化剂直接定位生长、利用溶液分散结合SiO2衬底的表面化学修饰以及利用原子力显微镜的操控形成半导体纳米结构，属于本领域常规技术手段，即权利要求8的附加技术特征属于本领域公知常识；对于权利要求9：通过浸没式光刻工艺或者电子束直写光刻技术形成源极和漏极、分立栅极和控制栅极的细微图形属于本领域公知常识，即权利要求9的附加技术特征属于本领域公知常识。因此，本领域技术人员在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域公知常识分别得到权利要求5-9的技术方案是显而易见的，权利要求5-9的技术方案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。
2-5.权利要求10不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求10要求保护了一种权利要求1所述的晶体管器件的使用方法。对比文件1公开了一种晶体管器件的使用方法，具体公开了：沟道为P型；侧栅悬空；在侧栅上施加正偏压，位于第一支部和第二支部结构（相当于二叉指结构）下方的硅鳍结构中形成两个隧穿势垒，位于控制栅下方的所述硅鳍结构中形成量子点，晶体管器件工作于单电子晶体管模式。对比文件1隐含公开了侧栅悬空且不施加代替侧栅的衬底电压时晶体管可处于场效应模式。对比文件1没有公开权利要求10的技术特征：采用N型半导体时施加负偏压。基于此可以确定权利要求10实际解决的技术问题在于如何施加适当偏压。但是，本领域技术人员可根据器件类型施加相应偏压，即上述区别技术特征属于本领域公知常识。因此，在权利要求10引用的权利要求1不具备创造性的情况下，权利要求10也不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
2-6.对复审请求人相关意见的评述：
合议组认为：（1）如复审请求人在意见陈述中所述，对比文件1公开了侧栅为浮动状态时在衬底上施加14V电压代替侧栅以控制隧穿势垒高度，可见对比文件1中施加衬底电压的目的在于使得器件以单电子晶体管模式工作，这并不妨碍对比文件1中的晶体管结构本身由于包括常规的源、漏、栅和沟道，可在常规控制模式下以场效应晶体管模式工作；对比文件1中公开了在侧栅上施加偏置电压时形成双点结构，还记载了：通过调节侧栅电压Vsg，能够获得如图7中所示的曲线，双栅极单电子晶体管在控制栅极侧面具有附加的栅极，使得这些栅极共享量子点的电荷。本领域技术人员根据此处公开内容可以确定对比文件1中的双栅单电子晶体管在侧栅施加电压情况下也是以单电子晶体管模式工作；而且，经对比可知，对比文件1中图7所示的曲线与本申请说明书中表明器件工作模式为单电子晶体管的图4中的曲线十分相似，综上可知，对比文件1中的双栅晶体管在侧栅施加电压的情况下是以单电子晶体管模式工作；（2）对比文件1中晶体管的物理结构与本申请中晶体管的物理结构相差无几，本申请中，通过改变分立栅极的偏压情况能够实现常规场效应晶体管和单电子晶体管工作模式的切换，对比文件1中的器件结构对于通过改变侧栅偏压状态实现上述两种工作模式的切换也不会存在障碍；（3）本申请是通过设计为二叉指结构的分立栅，实现单电子晶体管模式和场效应晶体管模式之间的切换（0019段），对比文件1公开了在控制栅极两侧设置侧栅（即具有二叉指结构的分立栅）的一种双栅单电子晶体管结构，因此该器件也必然可以在场效应晶体管和单电子晶体管之间切换。
综上，复审请求人的意见陈述理由不成立，合议组不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年01月28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。
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。
