发明创造名称：一种半导体器件的制造方法
外观设计名称：
决定号：186221
决定日：2019-08-02
委内编号：1F262659
优先权日：
申请（专利）号：201410163157.6
申请日：2014-04-22
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：田书凤
合议组组长：宋霖
参审员：窦明生
国际分类号：H01L21/768
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区别技术特征，其中部分区别技术特征被另一篇对比文件公开，其余区别技术特征属于本领域技术常识和常规选择，对于本领域技术人员来说，在结合对比文件和本领域公知常识的基础上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：
本复审请求审查决定涉及申请号为201410163157.6、名称为“一种半导体器件的制造方法”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04月22日，公开日为2015年11月25日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年07月03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。驳回决定认为：独立权利要求1相对于作为最接近现有技术的对比文件1（CN103187364A，公开日为2013年07月03日）的区别技术特征被对比文件2（CN102437083A，公开日为2012年05月02日）公开，权利要求1相对于对比文件1和2的结合不具备创造性。从属权利要求2-7的附加技术特征属于本领域的公知常识，因此，权利要求2-7也不具备创造性。
驳回决定所依据的文本为：申请人于申请日2014年04月22日提交的说明书摘要、说明书第[0001]-[0037]段、说明书附图图1-4、摘要附图；以及于2017年11月13日提交的权利要求第1-7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造方法，包括：
提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成硅通孔；
在所述硅通孔的侧壁和底部沉积形成衬垫层；
对所述衬垫层实施氮化处理，以提升所述衬垫层自身产生的应力的稳定性。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述硅通孔的步骤包括：在所述半导体衬底上形成光刻胶层；通过曝光、显影在所述光刻胶层中形成所述硅通孔的顶部开口的图案；以所述图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻所述半导体衬底以在其中形成所述硅通孔；通过灰化去除所述光刻胶层。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬垫层的构成材料为低温氧化物。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮化处理所采用的等离子体为Ar、N2和NH3。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述Ar的流量为1500-2500sccm，所述N2的流量为2500-3500sccm，所述NH3的流量为40-60sccm，所述氮化处理的处理时间为250-350秒，压力为4-6Torr，功率为400-600W。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述Ar的流量为2000sccm，所述N2的流量为3000sccm，所述NH3的流量为50sccm，所述氮化处理的处理时间为300秒，压力为5Torr，功率为500W。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实施所述氮化处理之后，还包括以下步骤：通过干法蚀刻去除位于所述硅通孔的底部的所述衬垫层；在所述硅通孔中依次形成阻挡层、导电种子层和导电层；执行化学机械研磨直至露出所述硅通孔的顶部。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年10月12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，将独立权利要求1中的“氮化处理”限定为“等离子体氮化处理”。复审请求人认为：（1）对比文件2中氮化处理的对象与本申请不同。本申请中对形成于硅通孔中的衬垫层实施氮化处理，对比文件2中对形成于浅沟槽隔离结构中的衬垫层实施氮化处理，浅沟槽隔离结构与硅通孔为完全不同的两种结构，前者用于有源区之间的电隔离，其中填充的是绝缘层，后者用于互连，其中填充的是导电材料，因此对比文件2中的衬垫层并不等同于本申请中的衬垫层，本领域技术人员也不会将形成浅沟槽隔离结构的方法应用于形成硅通孔，即对比文件2的技术方案无法与对比文件1相结合。（2）对比文件2中氮化处理的目的与本申请不同。本申请中氮化处理的目的是提高衬垫层自身应力的稳定性，对比文件2中氮化处理的目的是避免水汽穿透衬垫层扩散到Si/SiO2表面，与Si发生氧化反应，进而造成有源区线宽的损失，可见对比文件2中的氮化处理的目的是提高衬垫层阻挡水汽穿透的能力，而并非用于避免衬垫层吸附水分，因此并不能提升衬垫层自身产生的应力的稳定性。由于对比文件1、对比文件2均未涉及提高衬垫层应力稳定性的技术问题，因此对于本领域技术人员来说，不存在将对比文件2的技术方案与对比文件1相结合以解决该技术问题的动机。（3）此外，本申请中所采用的氮化处理是等离子体氮化处理，而对比文件2中所采用的氮化处理为NO/O2混合生长及NO退火两种方式进行氮化处理，并且其中还公开了DPN等离子体处理所得的氮化层仅限于表面（说明书第[0005]段），可见对比文件2排斥使用等离子体氮化处理的方法，甚至是给出了相反的技术启示。复审请求时新修改的权利要求1如下：
“1. 一种半导体器件的制造方法，包括：
提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成硅通孔；
在所述硅通孔的侧壁和底部沉积形成衬垫层；
对所述衬垫层实施等离子体氮化处理，以提升所述衬垫层自身产生的应力的稳定性。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年10月17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）本申请记载了应力的不稳定性是由于氧化硅吸附了水分，而对比文件2公开了通过氮化处理氧化硅使其致密而阻挡水汽，因此必然也提高了自身应力稳定性；提高了水汽的阻挡性则水汽不能渗透也就不会吸附。（2）关于新增的等离子体氮化处理，对比文件2给出的启示是“对氧化硅氮化处理以提高其致密性从而增强水汽阻挡能力”，对比文件2背景技术是一种去耦等离子体氮化处理，首先其公开了等离子体氮化处理可以使氧化硅氮化而致密性，相当于给出了启示，其次，去耦等离子体只是等离子的一种，不能代表全部等离子体，另外即便其效果不佳仍具备相应的提高应力稳定性的作用。（3）通过等离子氮化处理是本领域公知常识。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03月07日向复审请求人发出复审通知书，指出：独立权利要求1相对于作为最接近的现有技术的对比文件1存在区别技术特征，其中部分区别技术特征被对比文件2公开，其余区别技术特征属于本领域技术常识。权利要求1相对于对比文件1、2和本领域技术常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-7的附加技术特征或为本领域常用技术手段或常规选择，因此权利要求2-7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04月22日提交了意见陈述书，同时修改了权利要求书（包括权利要求第1-6项），其中将从属权利要求4的附加技术特征增加到权利要求1中而形成新的独立权利要求1，适应性修改其他权利要求的编号和引用关系。复审请求人所陈述的意见除了与复审请求时相同的意见之外，还认为：对比文件1未涉及避免衬垫层的剥离以及衬垫层由于吸水造成的应力升高，当面对对比文件1时，本领域技术人员没有动机寻找解决该技术问题的技术手段。本申请所采用的等离子体为Ar、N2和NH3，其中，Ar作为轰击气体，N2作为渗氮气体，NH3作为低温工艺中的低反射源，上述技术特征并非本领域技术人员的常规选择，同时，也没有任何证据表明采用Ar、N2和NH3做为氮化处理所采用的等离子体为本领域技术人员的常规选择或本领域的惯用技术手段。复审请求人新修改的权利要求书如下：
“1. 一种半导体器件的制造方法，包括：
提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成硅通孔；
在所述硅通孔的侧壁和底部沉积形成衬垫层；
对所述衬垫层实施等离子体氮化处理，以提升所述衬垫层自身产生的应力的稳定性，所述氮化处理所采用的等离子体为Ar、N2和NH3。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述硅通孔的步骤包括：在所述半导体衬底上形成光刻胶层；通过曝光、显影在所述光刻胶层中形成所述硅通孔的顶部开口的图案；以所述图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻所述半导体衬底以在其中形成所述硅通孔；通过灰化去除所述光刻胶层。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬垫层的构成材料为低温氧化物。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Ar的流量为1500-2500sccm，所述N2的流量为2500-3500sccm，所述NH3的流量为40-60sccm，所述氮化处理的处理时间为250-350秒，压力为4-6Torr，功率为400-600W。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述Ar的流量为2000sccm，所述N2的流量为3000sccm，所述NH3的流量为50sccm，所述氮化处理的处理时间为300秒，压力为5Torr，功率为500W。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实施所述氮化处理之后，还包括以下步骤：通过干法蚀刻去除位于所述硅通孔的底部的所述衬垫层；在所述硅通孔中依次形成阻挡层、导电种子层和导电层；执行化学机械研磨直至露出所述硅通孔的顶部。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以依法作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人于2019年04月22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（包括权利要求第1-6项），经审查，其修改符合专利法第33条及专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本复审请求审查决定依据的文本为：复审请求人于申请日2014年04月22日提交的说明书摘要、说明书第[0001]-[0037]段、说明书附图图1-4、摘要附图；以及于2019年04月22日提交的权利要求第1-6项。
2、具体理由的阐述
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区别技术特征，其中部分区别技术特征被另一篇对比文件公开，其余区别技术特征属于本领域技术常识和常规选择，对于本领域技术人员来说，在结合对比文件和本领域公知常识的基础上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。
本复审请求审查决定引用的对比文件与复审通知书和驳回决定引用的对比文件相同，即：
对比文件1：CN103187364A，公开日为2013年07月03日；
对比文件2：CN102437083A，公开日为2012年05月02日。
（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要求保护一种半导体器件的制造方法。对比文件1公开了一种半导体器件的制造方法，并具体公开了如下技术特征（参见说明书第[0017]-[0032]段，附图1-5）：提供晶圆101, 晶圆101的正面带有深孔；在晶圆101的正面形成绝缘层102（即衬垫层）以覆盖所述深孔的底部和侧壁，绝缘层102是采用SiO2制成，可通过化学气相沉积 (CVD)、物理气相沉积(PVD)、或者溅射沉积等常用方法来形成。权利要求1要求保护的技术方案与对比文件1相比，区别技术特征是：① 对所述衬垫层实施等离子体氮化处理，以提升所述衬垫层自身产生的应力的稳定性；②氮化处理所采用的等离子体为Ar、N2和NH3。基于上述区别技术特征可以确定，权利要求1的技术方案实际解决的技术问题是：提升衬垫层自身产生的应力的稳定性；氮化处理的气体选择。
对于区别技术特征（1），氧化硅衬垫层吸附水分将导致其自应力升高，属于本领域技术常识，本领域技术人员为了提高氧化硅衬垫层自身产生的应力的稳定性，有动机在现有技术中寻找防止氧化硅吸附水分的技术手段。而对比文件2公开了一种半导体器件的制造方法，并具体公开了如下技术特征（参见说明书第[0023]-[0028]段,附图11-14）：采用一氧化氮退火工艺对初始生长的氧化硅衬垫层进行氮化处理，从而增强了氧化硅衬垫层对于水汽的阻挡能力。因此，本领域技术人员从所要解决的技术问题出发，很容易结合对比文件2公开的技术手段，以防止氧化硅吸附水分，进而提升其自身产生的应力的稳定性。此外，本领域技术人员也明了，等离子体氮化处理也是本领域常用的方式，其相对于退火氮化处理而言，能够使氧化硅更为致密，更有利于防止氧化硅吸附水分。
对于区别技术特征（2），等离子体氮化处理采用Ar、N2和NH3是本领域技术人员的常规选择。
因此，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而得到权利要求1要求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1所要保护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）权利要求2-6不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求2-6直接或间接引用权利要求1，其中：
对于权利要求2、6，其附加技术特征是本领域技术人员在制备硅通孔的过程中常用的技术手段；
对于权利要求3，低温氧化硅是本领域常用的衬垫层材料；
对于权利要求4-5，在进行等离子体氮化处理时，本领域技术人员可以根据实际需要来设定气体流量、时间、压力、功率等工艺参数，经过有限次实验而得到理想的工艺参数范围。
因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2-6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
对于复审请求人的前述陈述意见，合议组认为：
（1）从权利要求1的限定来看，其没有限定出硅通孔是否将要被填充以及待填充材料是绝缘材料还是导电材料，不管填充哪种材料，其中的衬垫层都被期待具有如下共性：良好的附着性，避免剥离；优异的阻挡水汽穿透的能力（即不易吸附水分）。而且，材料吸收水分而导致其内部结构和/或体积变化，使得材料的自应力升高，这是本领域的技术常识。虽然对比文件1未提及衬垫层吸附水分导致其自应力升高的技术问题，但是，这一技术问题对于对比文件1的衬垫层是客观存在的，本领域技术人员从解决这一技术问题出发，有动机在现有技术中寻找防止衬垫层吸附水分的技术手段，进而解决其客观存在的技术问题。
（2）本申请和对比文件2氮化处理的对象是相同的，均是形成于半导体衬底内的孔的侧壁和底部的氧化硅衬垫层，虽然在此之后分别要形成浅沟槽隔离结构和用于互连的硅通孔两种不同的结构，但是并不再对这两种结构进行氮化。在对比文件2公开提高衬垫层阻挡水汽穿透能力（使衬垫层不易吸附水分，因为水汽不能渗透也就不会吸附）的技术手段情况下，本领域技术人员将其结合至对比文件1的技术方案是显而易见的。
（3）去耦等离子体只是等离子体的一种，并非所有的等离子体氮化处理所得的氮化层都仅限于表面，为了提高被处理层的阻挡水汽穿透的能力，本领域技术人员能够在诸多等离子体处理方式中选择那些氮化更为充分的等离子体氮化处理方式，这不需付出创造性的劳动。
（4）在等离子体处理中，使用惰性气体作为轰击气体是本领域公知的，在等离子体氮化中采用氨气与氮气的混合气体作为反应气体也是本领域的常规选择，虽然通常不会将氮气和氨气的作用区分为渗氮气体和低反射源。
综上，复审请求人所陈述的理由不具有说服力，合议组不予支持。
基于上述理由，合议组依法作出以下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年07月03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。
