发明创造名称：形成用于含硫属化物装置的电极
外观设计名称：
决定号：195489
决定日：2019-11-20
委内编号：1F283421
优先权日：2010-05-11
申请（专利）号：201110124687.6
申请日：2011-05-11
复审请求人：美光科技公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：朱科
合议组组长：白燕
参审员：颜庙青
国际分类号：H01L45/00，H01L27/24，G11C11/56
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：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，如果该区别技术特征是本领域技术人员根据本领域的公知常识容易想到和实现的，并且其技术效果可以合理预期，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201110124687.6，名称为“形成用于含硫属化物装置的电极”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为美光科技公司，申请日为2011年05月11日，优先权日为2010年05月11日，公开日为2011年11月16日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2019年03月04日发出驳回决定，以权利要求1-11不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为：2018年03月21日提交的权利要求第1-11项，申请日2011年05月11日提交的说明书第1-5页、说明书附图第1页、说明书摘要和摘要附图。
驳回决定所针对的权利要求书的内容如下：
“1. 一种含硫属化物的装置，所述装置包括：
第一电极和第二电极，其中所述第一电极和第二电极由常规金属组成；
介于所述第一电极和第二电极之间的硫属化物层；及
第一电极层，其比所述第一电极薄且置于所述第一电极和所述硫属化物层之间，和
第二电极层，其比所述第二电极薄且置于所述第二电极和所述硫属化物层之间；
所述第一电极层和第二电极层中的每个包含金属与硅的混合物。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中所述硫属化物层为存储器元件的一部分。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中所述硫属化物层为双向阈值开关的一部分。
4. 根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极和第二电极中的至少一者包括第二金属，所述第二金属相同于所述第一电极层或第二电极层中的各自一者的混合物中的金属。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中所述常规金属为钛或钽。
6. 一种形成含硫属化物装置的方法，所述方法包括：
形成含硫属化物装置，所述装置包括：
第一电极和第二电极，其中所述第一电极和第二电极由常规金属组成；
介于所述第一电极和第二电极之间的硫属化物层；以及
第一电极层和第二电极层；
所述第一电极层和第二电极层各自置于所述硫属化物层和所述第一电极和第二电极各自之间，其中所述第一电极层和第二电极层中的每个包含金属与硅的混合物。
7. 根据权利要求6所述的方法，其包含通过溅镀来形成所述第一电极和第二电极以及所述第一电极层和第二电极层。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述第一电极和第一电极层和/或所述第二电极和第二电极层可在相同沉积室中在各层之间不进行通气的情况下连续地形成。
9. 根据权利要求6所述的方法，其包含形成相变存储器。
10. 根据权利要求6所述的方法，其包含形成双向阈值开关。
11. 根据权利要求6所述的方法，其中所述常规金属为钛或钽。”
驳回决定引用以下对比文件：
对比文件1：US5687112A，公开日为1997年11月11日。
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：（1）第二电极层比所述第二电极薄；（2）所述第一电极层和第二电极层中的每个包含金属与硅的混合物。独立权利要求6与对比文件1的区别在于上述区别技术特征（2），上述区别技术特征均属于本领域的公知常识，因而权利要求1和6不具备创造性。从属权利要求2、4、7、9的附加技术特征被对比文件1公开，从属权利要求3、8、10的附加技术特征属于本领域的公知常识，从属权利要求5、11的部分附加技术特征被对比文件1公开，其余附加技术特征属于本领域的公知常识，因而权利要求2-5和7-11也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年05月20日向国家知识产权局提出了复审请求，未修改申请文件。复审请求人认为：对比文件1中采用了金属和两个或更多的元素组成的薄膜层以防止外部材料扩散和电迁移进入硫族记忆材料内部，排除了本申请中的金属和硅的混合物，本领域技术人员没有动机将对比文件1中具有更好扩散阻挡性能的材料替换为本申请所限定的较差的材料。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年05月23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07月24日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-5、8、10、11不具备专利法第22条第3款规定的创造性，权利要求6、7、9、11不具备专利法第22条第2款规定的新颖性。对于复审请求人的意见陈述，合议组认为：（1）本申请权利要求1中限定的是“包含金属与硅的混合物”，其属于开放式的表述，而对比文件1公开的相应材料为钛的硅氮化物，其包含金属和硅，因而落入权利要求1限定的“包含金属与硅的混合物”范围内，即上述特征并不构成本申请权利要求1与对比文件1的区别技术特征。（2）即使复审请求人将权利要求中的该材料限定为由金属与硅构成的金属硅化物，本申请的全部权利要求相对于对比文件1和本领域公知常识的结合仍然不具备创造性。本申请和对比文件1中的电极层的作用均在于降低或消除金属到硫属化物的块体中的扩散，而金属硅化物属于本领域公知的扩散阻挡层的材料，具体参见公知常识的证据：《半导体器件研究与进展（二）》，王守武主编，科学出版社，1991年04月，其中第279页指出金属硅化物用作扩散阻挡层。本领域技术人员根据该公知常识容易想到将金属硅化物用作对比文件1中的起到相同扩散阻挡作用的电极层（即薄膜层38和第一薄膜层34）的等同替代材料，其相应的技术效果可以合理预期。虽然对比文件1采用的扩散阻挡材料由金属和两个或更多的元素组成，但其并未指出其他材料不能使用，因而并不构成与本申请相反的技术教导。此外，本申请说明书第8-9段指出，电极层的材料可以采用金属硅化物、掺杂有氮的硅化物等，这里的金属硅化物和掺杂有氮的硅化物是作为并列选择项出现的，也就是说，二者可以等同替代、性能相似，而其中的掺杂有氮的硅化物与对比文件1公开的材料钛的硅氮化物相同，本申请说明书中并未记载金属硅化物与其他材料之间在扩散阻挡性能上的差异，也未记载金属硅化物相对于其他材料具有何种预料不到的技术效果，因而对该材料的选择不能为本申请带来创造性。
复审请求人于2019年09月05日提交了意见陈述书，同时提交了权利要求书的全文修改替换页（共包括11项权利要求），其中将独立权利要求1和6中的技术特征“所述第一电极层和第二电极层中的每个包含金属与硅的混合物”修改为“所述第一电极层和第二电极层中的每个包含混合物，所述混合物由具有氮的单一金属组成，其中所述混合物包含30％到40％的氮/金属原子比”，将权利要求4附加技术特征中的“金属”修改为“单一金属”。
新修改的权利要求1、4和6的内容如下：
“1. 一种含硫属化物的装置，所述装置包括：
第一电极和第二电极，其中所述第一电极和第二电极由常规金属组成；
介于所述第一电极和第二电极之间的硫属化物层；及
第一电极层，其比所述第一电极薄且置于所述第一电极和所述硫属化物层之间，和
第二电极层，其比所述第二电极薄且置于所述第二电极和所述硫属化物层之间；
所述第一电极层和第二电极层中的每个包含混合物，所述混合物由具有氮的单一金属组成，
其中所述混合物包含30％到40％的氮/金属原子比。”
“4. 根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极和第二电极中的至少一者包括第二金属，所述第二金属相同于所述第一电极层或第二电极层中的各自一者的混合物中的单一金属。”
“6. 一种形成含硫属化物装置的方法，所述方法包括：
形成含硫属化物装置，所述装置包括：
第一电极和第二电极，其中所述第一电极和第二电极由常规金属组成；
介于所述第一电极和第二电极之间的硫属化物层；以及
第一电极层和第二电极层；
所述第一电极层和第二电极层各自置于所述硫属化物层和所述第一电极和第二电极各自之间，其中所述第一电极层和第二电极层中的每个包含混合物，所述混合物由具有氮的单一金属组成，
其中所述混合物包含30％到40％的氮/金属原子比。”
复审请求人认为：对比文件1中公开的相邻薄膜层的三个实施方案分别为TiCN、TiSiN和TiAlN的形式，并未公开本申请中具有30-40%氮/金属原子比的单一金属与氮的混合物，因而本申请具备创造性。
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09月05日提交了权利要求书的全文修改替换页，共包括11项权利要求。经审查，所作的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。本复审请求审查决定所针对的文本为：复审请求人于2019年09月05日提交的权利要求第1-11项，申请日2011年05月11日提交的说明书第1-5页、说明书附图第1页、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：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。
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，如果该区别技术特征是本领域技术人员根据本领域的公知常识容易想到和实现的，并且其技术效果可以合理预期，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驳回决定和复审通知书引用的对比文件相同，即：
对比文件1：US5687112A，公开日为1997年11月11日。
权利要求1-11不具备专利法第22条第3款规定的创造性，具体理由如下：
2.1、权利要求1请求保护一种含硫属化物的装置。对比文件1公开了一种含硫属化物的装置，其中具体披露了以下技术特征（参见说明书第13栏第4行至第15栏第63行，附图2）：该装置包括薄膜层40（相当于第一电极）和接触部14（相当于第二电极），其均由Ti、W等常规金属组成；介于薄膜层40和接触部14之间的硫属化物存储材料层36；薄膜层38（相当于第一电极层）置于薄膜层40和硫属化物存储材料层36之间，第一薄膜层34（相当于第二电极层）置于接触部14和所述硫属化物存储材料层36之间；薄膜层38和第一薄膜层34均由如下化合物形成：其中一种元素选自Ti、V等元素，另两种或更多种元素选自B、C、N、Al、Si、P和S，薄膜层38具有优异的扩散阻挡特性，能够阻挡其他物质扩散和电迁移至硫属化物存储材料层36。
权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：第一电极层比第一电极薄，第二电极层比第二电极薄，第一电极层和第二电极层中的每个包含由具有氮的单一金属组成的混合物，所述混合物包含30％到40％的氮/金属原子比。基于上述区别技术特征可以确定，权利要求1实际所要解决的技术问题是：选择电极层的适宜厚度和适宜的扩散阻挡材料。
本领域公知，电极层增厚，扩散阻挡性能增强，但增加了电阻；反之，如果电极层减薄，电阻虽然降低，但扩散阻挡性能变差，本领域技术人员根据性能需要在综合考虑上述因素后容易对电极层的厚度进行适当的优化选择，例如使得电极层的厚度比相应的电极要薄，其相应的技术效果也是本领域技术人员可以合理预期的。对于两个电极层的材料，在对比文件1公开的电极层材料具有扩散阻挡性能的基础上，鉴于金属氮化物如TiN属于本领域公知的扩散阻挡层的材料，具体参见公知常识的证据：《微电子技术工程-材料、工艺与测试》，刘玉玲等编著，电子工业出版社，北京，2004年10月，其中第533页指出扩散阻挡层如TiN可以作为金属阻挡层，本领域技术人员容易想到将金属氮化物如TiN（即具有氮的单一金属组成的混合物）用作对比文件1中的起到相同扩散阻挡作用的电极层（即薄膜层38和第一薄膜层34）的等同替代材料，其相应的技术效果可以合理预期；对于混合物中包含30-40%氮/金属原子比，本领域技术人员根据需要容易通过常规优化试验选择得到，无需任何创造性劳动，本申请对其进行的选择并未取得任何预料不到的技术效果。
因此，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识以获得该权利要求请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，该权利要求请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，因而不具备创造性。
2.2、对于权利要求2，对比文件1公开了硫属化物存储材料层36是存储器元件的一部分（参见说明书第13栏第3-4段）。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2也不具备创造性。
2.3、对于权利要求3，将硫属化物层作为双向阈值开关的一部分属于本领域的常用技术手段，是本领域技术人员容易想到和实现的。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求3也不具备创造性。
2.4、对于权利要求4和5，对比文件1公开了薄膜层40和接触部14包括Ti（即第二金属）和W，薄膜层38和第一薄膜层34包括钛的硅氮化物（参见说明书第13栏最后1段、第14栏第3段、第15栏第3和6段），此外，钽也属于本领域常见的电极材料，是本领域技术人员容易想到和实现的。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求4-5也不具备创造性。
2.5、权利要求6请求保护一种形成含硫属化物装置的方法。对比文件1公开了一种含硫属化物的装置及其制造方法，其中具体披露了以下技术特征（参见说明书第13栏第4行至第15栏第63行，附图2）：形成含硫属化物的装置，该装置包括薄膜层40（相当于第一电极）和接触部14（相当于第二电极），其均由Ti、W等常规金属组成；介于薄膜层40和接触部14之间的硫属化物存储材料层36；薄膜层38（相当于第一电极层）置于薄膜层40和硫属化物存储材料层36之间，第一薄膜层34（相当于第二电极层）置于接触部14和所述硫属化物存储材料层36之间；薄膜层38和第一薄膜层34均由如下化合物形成：其中一种元素选自Ti、V等元素，另两种或更多种元素选自B、C、N、Al、Si、P和S，薄膜层38具有优异的扩散阻挡特性，能够阻挡其他物质扩散和电迁移至硫属化物存储材料层36。
权利要求6与对比文件1的区别技术特征在于：第一电极层和第二电极层中的每个包含由具有氮的单一金属组成的混合物，所述混合物包含30％到40％的氮/金属原子比。基于上述区别技术特征可以确定，权利要求6实际所要解决的技术问题是：选择适宜的扩散阻挡材料。
对于两个电极层的材料，在对比文件1公开的电极层材料具有扩散阻挡性能的基础上，鉴于金属氮化物如TiN属于本领域公知的扩散阻挡层的材料，具体参见公知常识的证据：《微电子技术工程-材料、工艺与测试》，刘玉玲等编著，电子工业出版社，北京，2004年10月，其中第533页指出扩散阻挡层如TiN可以作为金属阻挡层，本领域技术人员容易想到将金属氮化物如TiN（即具有氮的单一金属组成的混合物）用作对比文件1中的起到相同扩散阻挡作用的电极层（即薄膜层38和第一薄膜层34）的等同替代材料，其相应的技术效果可以合理预期；对于混合物中包含30-40%氮/金属原子比，本领域技术人员根据需要容易通过常规优化试验选择得到，无需任何创造性劳动，本申请对其进行的选择并未取得任何预料不到的技术效果。
因此，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识以获得该权利要求请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，该权利要求请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，因而不具备创造性。
2.6、对于权利要求7，对比文件1公开了采用溅射形成薄膜层40（参见说明书第14栏第3段）、薄膜层38（说明书第13栏最后1段）以及包括第一薄膜层34和第二薄膜层的第二接触8（说明书第15栏倒数第3段），其中第二薄膜层沉积在接触部14的上面（说明书第15栏第6段）。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求7也不具备创造性。
2.7、对于权利要求8，为了减少器件转移次数和简化流程，在相同沉积腔室内在各层之间不进行通气的情况下连续地形成各电极和电极层属于本领域的常见方法，是本领域技术人员容易想到和实现的。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求8也不具备创造性。
2.8、对于权利要求9和10，对比文件1公开了硫属化物存储材料层形成相变存储器元件（参见说明书第8栏第1段、第13栏第3-4段），将硫属化物层用于形成双向阈值开关属于本领域的常用技术手段，是本领域技术人员容易想到和实现的。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求9-10也不具备创造性。
2.9、对于权利要求11，对比文件1公开了薄膜层40和接触部14由Ti、W等常规金属组成（参见说明书第14栏第3段、第15栏第6段），此外，钽也属于本领域常见的电极材料，是本领域技术人员容易想到和实现的。因此，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求11也不具备创造性。
对复审请求人相关意见的评述
对于复审请求人答复复审通知书时的意见陈述，合议组认为：虽然对比文件1中未公开本申请中具有30-40%氮/金属原子比的单一金属与氮的混合物，但本申请和对比文件1中的电极层的作用均在于降低或消除金属到硫属化物的块体中的扩散（参见本申请说明书第11段，对比文件1说明书第13栏第4段），而金属氮化物如TiN属于本领域公知的扩散阻挡层的材料，具体参见公知常识的证据：《微电子技术工程-材料、工艺与测试》，刘玉玲等编著，电子工业出版社，北京，2004年10月，其中第533页指出扩散阻挡层如TiN作为金属阻挡层，可以阻挡上下层材料的交互扩散，以增强稳定性与可靠度。本领域技术人员根据该公知常识容易想到将金属氮化物用作对比文件1中的起到相同扩散阻挡作用的电极层（即薄膜层38和第一薄膜层34）的等同替代材料，其相应的技术效果可以合理预期。对于混合物中包含30-40%氮/金属原子比，其是本领域技术人员根据需要容易选择得到的，本申请说明书中并未记载对该比例的选择取得了任何预料不到的技术效果，因而不能为本申请带来创造性。综上所述，复审请求人的意见陈述不具有说服力，因而合议组不予支持。
基于上述事实和理由，合议组依法作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年03月04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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