发明创造名称：一种氧化物半导体薄膜及由其制备的薄膜晶体管
外观设计名称：
决定号：192524
决定日：2019-10-14
委内编号：1F287693
优先权日：
申请（专利）号：201710229199.9
申请日：2017-04-10
复审请求人：华南理工大学
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：韩冰
参审员：李元
国际分类号：H01L29/78，H01L21/336，H01L29/12
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区别技术特征，且该对比文件也没有给出采用该区别技术特征以解决本发明技术问题的技术指引，该区别技术特征也不属于本领域的公知常识，并且其为该权利要求的技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求相对于该对比文件与本领域的公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201710229199.9，名称为“一种氧化物半导体薄膜及由其制备的薄膜晶体管”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为华南理工大学，申请日为2017年04月10日，公开日为2017年09月08日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2019年03月21日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性，其他说明中指出：权利要求2-8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：申请人于申请日2017年04月10日提交的说明书第1-8页、说明书附图第1-3页、说明书摘要和摘要附图，以及于2019年03月07日提交的权利要求第1-8项。
驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 一种氧化物半导体薄膜，其特征在于所述氧化物半导体薄膜为：在金属氧化物MO半导体薄膜中掺入少量稀土氧化物RO作为光稳定剂，形成(MO)x(RO)y半导体材料，其中0<><>
2. 根据权利要求1所述的一种氧化物半导体薄膜，其特征在于：所述金属氧化物MO中，M为In、Zn、Ga、Sn、Si、Al、Mg、Zr、Hf、Ta中的一种元素或两种以上的任意组合。
3. 根据权利要求1所述的一种氧化物半导体薄膜，其特征在于：0.001≤y≤0.1。
4. 根据权利要求3所述的一种氧化物半导体薄膜，其特征在于：0.001≤y≤0.05。
5. 根据权利要求1所述的一种氧化物半导体薄膜，其特征在于：所述氧化物半导体薄膜的厚度为5～100nm。
6. 根据权利要求1所述的一种氧化物半导体薄膜，其特征在于：所述氧化物半导体薄膜的载流子浓度小于5×1019cm-3。
7. 根据权利要求1所述的一种氧化物半导体薄膜，其特征在于：所述氧化物半导体薄膜采用单靶溅射的方法制备，或者采用溶液法、原子层沉积或脉冲激光沉积中的任意一种方式制备。
8. 一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅极、沟道层、位于栅极和沟道层之间的栅绝缘层、以及分别连接在沟道层两端的源极和漏极；其特征在于：所述沟道层材料为权利要求1～7任一项所述的氧化物半导体薄膜。”
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：CN 104218074 A，公开日为：2014年12月17日。
驳回决定中指出：（1）独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：0.0001≤y≤0.2，所述稀土氧化物RO材料为氧化镨、氧化铽、氧化镝、氧化镱中的一种或任意两种以上材料组合。基于该区别技术特征，权利要求1实际所要解决的技术问题是：阈值电压不偏移，提高材料的光稳定性和稀土氧化物的材料选择。该区别技术特征是在对比文件1已公开通过掺杂稀土元素改善亚阈值摆幅的基础上，本领域技术人员通过有限的试验作出的常规选择，属于本领域的公知常识，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。（2）其他说明指出，权利要求2-8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2019年06月06日向国家知识产权局提出了复审请求并修改了权利要求书，将原权利要求2中的部分并列技术方案的技术特征“所述金属氧化物MO中，M为In、Zn、Ga、Sn中的一种元素或两种以上的任意组合”补入其引用的独立权利要求1中，删除了权利要求2，将权利要求书重新编号为1-7。提出复审请求时的权利要求1为：
“1.一种氧化物半导体薄膜，其特征在于所述氧化物半导体薄膜为：在金属氧化物MO半导体薄膜中掺入少量稀土氧化物RO作为光稳定剂，形成(MO)x(RO)y半导体材料，其中0<><>
复审请求人认为：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，其区别在于：1）金属氧化物MO中，M为In、Zn、Ga、Sn中的一种元素或两种以上的任意组合；2）稀土氧化物RO材料为氧化镨、氧化铽、氧化镝、氧化镱中的一种或任意两种以上材料组合；3）0.0001≤y≤0.2，由此可以确定，权利要求1实际要解决的技术问题是：提供一种氧化物半导体薄膜，通过合理设置材料的配比，合理设定金属氧化物和稀土氧化物的组合方式，以提高氧化物半导体材料的光照稳定性；对于区别技术特征1），权利要求1中限定的In、Zn、Ga、Sn中的一种元素或两种以上的任意组合不是常规设置。对于区别技术特征2），权利要求1与对比文件1所涉及的稀土氧化物完全不同。对于区别技术特征3），稀土氧化物在权利要求1和对比文件1中的用量完全不同。本申请的氧化物半导体薄膜及薄膜晶体管，具有优异的光照稳定性。申请文件中的稀土氧化物、金属氧化物均是指权利要求1所限定的具体物质，并不是泛指所有的稀土氧化物和金属氧化物，并不是随意在金属氧化物中任意掺杂稀土氧化物均能获取优异光照稳定性的氧化物半导体薄膜。因此，权利要求1-7具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年06月27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：（1）权利要求1中“In、Zn、Ga、Sn中的一种元素或两种以上的任意组合”这种表述实质上是多个并列技术方案，其中对比文件1公开了金属M为Zn一种元素的技术方案的相关特征，也就是说对比文件1公开了其中对应的技术特征，而对于并列的其他情形，属于本领域中常用的金属氧化物材料，是本领域的常规选择；（2）因为稀土氧化物掺入金属氧化物半导体中，稀土金属原子替代了原金属原子而导致原来的M-M相互作用减弱，致使价带顶位移，使原金属氧化物半导体材料能带结构由直接带隙向间接带隙转变。在入射光照射时，价带电子需要与声子相互作用才能跃迁到导带，对输运特性产生贡献。因此，稀土金属氧化物的掺入可以大大减少薄膜晶体管工作时的光生载流子。也即，在入射光照射时，器件的阈值电压和未受光照时几乎不发生偏移，同时其他性能参数亦不受光照影响。由此可知，掺杂稀土氧化物即可实现本申请声称的效果，而在对比文件1公开了掺杂稀土氧化物的基础上，在本领域中常见的稀土氧化物中选择本申请的技术方案中限定的氧化镨、氧化铽、氧化镝、氧化镱是本领域的常规选择，例如CN102832235A（公开日为2012年12月19日）中公开了稀土元素可为镨、铽、镝、镱。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。
经过充分的阅卷并合议，本案合议组认为事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在2019年06月06日提出复审请求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。因此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06日提交的权利要求书第1-7项，于申请日2017年04月10日提交的说明书第1-8页、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区别技术特征，且该对比文件也没有给出采用该区别技术特征以解决本发明技术问题的技术指引，该区别技术特征也不属于本领域的公知常识，并且其为该权利要求的技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求相对于该对比文件与本领域的公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
本复审请求审查决定所引用的对比文件与驳回决定所引用的对比文件相同，即：
对比文件1：CN 104218074 A，公开日为：2014年12月17日。
权利要求1请求保护一种氧化物半导体薄膜，对比文件1公开了一种非晶半导体薄膜，并具体公开了如下技术内容（参见说明书第[0004]-[0040]段、附图1-3）：所述非晶半导体薄膜为氧化锌铝非晶半导体薄膜（相当于氧化物半导体薄膜），所述半导体薄膜为：在氧化锌铝中掺入稀土元素，形成氧化锌铝非晶半导体薄膜材料，其中该半导体薄膜的锌元素、铝元素和稀土元素的摩尔百分比含量为：锌元素85%-98%，铝元素1%-10%，稀土元素1%-14%，稀土元素为Gd、Lu、Y和Sc中的至少一种。
权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：稀土氧化物RO作为光稳定剂，形成(MO)x(RO)y半导体材料，其中0<><>
对于上述区别技术特征，对比文件1（参见说明书第[0004]-[0026]段）具体披露了如下技术特征：在氧化锌铝AZO材料中掺入稀土元素使其电学特性发生改变成为半导体、结晶特性变为非晶晶体（参见说明书第[0025]段），氧化锌铝非晶半导体薄膜的锌元素、铝元素和稀土元素的摩尔百分比含量为：锌元素85%-98%，铝元素1%-10%，稀土元素1%-14%，稀土元素为Gd、Lu、Y和Sc中的至少一种，但是对比文件1中掺入稀土元素的氧化锌铝AZO薄膜，为可替代IGZO材料的，具有非晶特性的高迁移率的半导体沟道材料，未涉及其他氧化物半导体薄膜，也未涉及氧化物半导体薄膜的光照稳定性；而本申请权利要求1中金属氧化物MO具体限定为，M为In、Zn、Ga、Sn中的一种元素或两种以上的任意组合，稀土氧化物RO材料具体限定为氧化镨、氧化铽、氧化镝、氧化镱中的一种或任意两种以上材料组合，金属氧化物MO中掺入稀土氧化物RO，稀土金属原子替代原金属原子而导致原来的M-M相互作用减弱，致使价带顶位移，使原金属氧化物半导体材料能带结构由直接带隙向间接带隙转变，稀土氧化物RO的掺入可以大大减少薄膜晶体管工作时的光生载流子，也即，在入射光照射时，器件的阈值电压和未受光照时几乎不发生偏移，同时其他性能参数亦不受光照影响，由此可见，对比文件1和本申请权利要求1中金属氧化物、稀土氧化物的材料和作用均不同，并且对比文件1中仅涉及取代IGZO的氧化锌铝AZO，并未涉及其他材料的氧化物半导体薄膜，也未涉及掺入稀土元素能够提供具有非常优异的光照稳定性的氧化物半导体薄膜，本领域技术人员没有动机进一步将对比文件1中的氧化锌铝AZO替换为本申请权利要求1所限定的金属氧化物半导体材料，没有动机为了解决氧化物半导体薄膜光照稳定性差的技术问题，而选择掺杂稀土元素，更没有动机通过有限的试验尝试选择特定材料特定含量的稀土元素，即根据对比文件1公开的内容无法获得相关的技术启示使得稀土氧化物RO作为光稳定剂，形成(MO)x(RO)y半导体材料，其中0<><>
而且，上述区别技术特征也不属于本领域公知常识。上述区别技术特征的引入使得氧化物半导体薄膜具有非常优异的光照稳定性，在入射光照时，器件的阈值电压几乎不发生偏移，取得了有益的技术效果。
由此可知，对于本领域技术人员来说，权利要求1所请求保护的技术方案相对于对比文件1与本领域公知常识的结合是非显而易见的，其具有突出的实质性特点和显著的进步，因此权利要求1具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3.对于驳回决定及前置审查中的意见
合议组认为：（1）权利要求1中限定了“金属氧化物MO中，M为In、Zn、Ga、Sn中的一种元素或两种以上的任意组合”，对比文件1中公开的是氧化锌铝AZO，并不是氧化锌ZnO，因此，对比文件1并未公开技术特征“金属氧化物MO中，M为In、Zn、Ga、Sn中的一种元素或两种以上的任意组合”。由于对比文件1中仅涉及取代IGZO的掺入稀土元素的氧化锌铝AZO非晶半导体薄膜，未涉及其他氧化物半导体薄膜，也未涉及掺入稀土元素与氧化物半导体薄膜的光照稳定性相关，本领域技术人员没有动机进一步将对比文件1中的氧化锌铝AZO替换为上述特征所限定的金属氧化物半导体材料，没有动机为了解决氧化物半导体薄膜光照稳定性差的技术问题，而选择掺入特定材料、特定含量的稀土氧化物。
（2）对比文件1的技术方案中仅涉及取代IGZO的氧化锌铝AZO，未涉及其他的氧化物半导体材料，掺杂稀土元素是为了制备具有非晶特性的高迁移率的氧化锌铝半导体沟道材料，并未涉及掺入稀土元素和氧化物半导体薄膜的光照稳定性是否相关，对比文件1和本申请权利要求1中金属氧化物、稀土氧化物的材料和作用均不同，在对比文件1的基础上，本领域技术人员没有动机为了解决氧化物半导体薄膜光照稳定性差的技术问题，而选择掺杂稀土元素，更没有动机通过有限的试验尝试选择特定材料特定含量的稀土元素掺入特定材料的氧化物半导体中，即根据对比文件1公开的内容无法获得相关的技术启示使得稀土氧化物RO作为光稳定剂，形成(MO)x(RO)y半导体材料，其中0<><>
虽然CN102832235A（公开日为2012年12月19日）中公开了稀土元素可为镨、铽、镝、镱，但是首先，CN102832235A为专利文献，并非教科书、技术词典或技术手册等工具书，不是公知常识性证据，不能证明稀土元素的选择是本领域的公知常识；其次，该专利文献在驳回决定中首次引入，驳回决定前并未告知过复审请求人，其公开内容对本申请创造性的评价不宜引入，合议组不予考虑。
因此，权利要求1-7相对于对比文件1和本领域公知常识的结合具备创造性。
基于上述事实和理由，合议组依法作出如下审查决定。
至于本申请中是否存在其他不符合专利法以及专利法实施细则的规定的缺陷，留待后续程序继续审查。
三、决定
撤销国家知识产权局2019年03月21日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局实质审查部门以本复审请求审查决定所针对的文本为基础继续进行审批程序。
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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