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【十大案件】评析“一种改善接触孔插塞氧化物凹陷的工艺方法”发明专利申请复审请求案

发布时间:2020-07-17
 现有技术的整体考量在判断技术启示中的作用
 
 
  专利法第二十二条第三款规定的创造性,是考量发明对现有技术做出贡献程度的重要法条。发明的创造性是指与现有技术相比,该发明有突出的实质性特点和显著的进步。在评价发明是否具备创造性时,审查员不仅要考虑表征发明技术手段的技术特征,而且还要考虑发明所属技术领域、所解决的技术问题和所产生的技术效果,将发明作为一个整体看待。当综合判断构成发明整体技术方案的“技术领域”“技术问题”“技术特征”“技术效果”四要素对现有技术做出了足够贡献时,则应当认可发明的创造性。
 
  现行《专利审查指南》给出了判断发明相对于现有技术是否显而易见的三个步骤,即通常所说的“三步法”:一是确定最接近的现有技术;二是确定发明的区别特征和发明实际解决的技术问题;三是判断要求保护的发明对本领域技术人员来说是否显而易见。可见,“技术问题”在发明的创造性评价中尤为重要,也是从最接近的现有技术出发,判断其是否存在改进动机的基础。在判断要求保护的发明对于本领域技术人员来说是否显而易见时,要从最接近的现有技术和发明实际解决的技术问题出发,在判断过程中,要确定现有技术整体是否给出将上述区别特征应用到该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示,这种启示会使本领域的技术人员在面对所述技术问题时,有动机去改进该最接近的现有技术并获得要求保护的发明。
 
  因此,在判断现有技术是否给出技术启示时,不仅需要关注技术手段本身及其性能,还应当关注所述技术手段与现有技术的技术方案中其他特征之间的关系,以及所述技术手段在现有技术整体方案中所起的作用,来准确判断是否存在技术启示。
 
  在本文中,笔者结合“一种改善接触孔插塞氧化物凹陷的工艺方法”发明专利申请的复审请求案进行分析和说明(本报7月1日第11版对该案曾作报道)。
 
  本申请涉及一种改善接触孔插塞氧化物凹陷的工艺方法,涉及半导体芯片制造的技术领域。根据涉案申请说明书的记载,现有的3D-NAND存储器在制备过程中,需要形成多层堆叠结构,其中顶层选择栅切线层通常采用原子层沉积工艺(下称ALD)制备,而其他堆叠功能层通常采用等离子体增强化学气相沉积工艺(下称PECVD)制备,在顶层选择栅切线层上形成插塞氧化物之后,通过湿法刻蚀形成接触孔。采用ALD方法制备的功能层与采用PECVD方法制备的功能层密度不同,在湿法刻蚀中密度不同的层其刻蚀速率不同,这就会导致后续形成接触孔时,采用ALD方法制备的功能层比采用PECVD方法制备的功能层刻蚀得快,造成插塞氧化物局部凹陷,影响产品的性能。为了解决上述问题,涉案申请采用了如下技术手段:在通过PECVD方法形成其他堆叠功能层之后,首先沉积一层化学机械研磨(下称CMP)截止层,在该CMP截止层上通过ALD方法形成顶层选择栅切线层,然后进行CMP,将CMP截止层表面形成的顶层选择栅切线层中多余的材料去除,然后再去除所述CMP截止层,最后通过PECVD方法沉积插塞氧化物。上述技术手段的采用,使得通过ALD方法形成的、多余的顶层选择栅切线材料被去除,从而使得后续形成接触孔工艺所针对的插塞氧化物层中,不再具有ALD方法形成的层,从而避免了局部凹陷的缺陷。
 
  涉案申请的驳回决定中用于评价创造性所采用的最接近现有技术为对比文件1,对比文件1同样公开了一种半导体存储器的制作方法,其在多层堆叠结构之上形成顶层选择栅切线材料,然后形成插塞氧化物,然后刻蚀形成接触孔。涉案申请的权利要求与对比文件1的区别主要在于:在多层堆叠结构之上形成CMP截止层,在CMP截止层之上形成顶层选择栅切线层,然后通过CMP去除多余的顶层选择栅切线材料,然后再沉积插塞氧化物。对于该区别,驳回决定中引用了另一篇现有技术,即对比文件2,对比文件2公开了形成CMP截止层,在其上形成功能层,然后通过CMP去除功能层的多余部分,然后去除CMP截止层。驳回决定中认为,对比文件2公开了形成沟槽、填充氧化物并平坦化的技术方案,使得本领域技术人员在面对如何形成沟槽氧化物的技术问题时,容易想到采用对比文件2提出的技术方案,因此涉案申请相对于对比文件1和2的结合不具有创造性。
 
  本案审理的主要争议焦点在以下两个方面:其一,是否存在对对比文件1改进的需求;其二,对比文件2是否能够给出改进的技术启示。以下将分别进行分析。
 
  一、最接近现有技术是否存在改进的需求
 
  对比文件1的技术方案没有涉及采用不同工艺形成堆叠功能层,因而也未意识到采用不同的工艺形成堆叠功能层会导致后续刻蚀速率的不同,出现插塞氧化物的凹陷的缺陷,因此,对比文件1的技术方案不存在涉案申请中存在的技术问题。
 
  涉案申请涉及半导体芯片制造的技术领域,而半导体芯片制造的整体工艺路线发展相对成熟,近年来半导体制造技术的活跃发展多依靠具体工艺细节的改进。在现有相对成熟的半导体制造工艺中,如何发现导致产品性能缺陷的技术问题尤为重要。涉案申请正是发现了ALD与PECVD工艺各自形成的层在后续形成接触孔的工艺中会出现被刻蚀速率不同导致产生凹陷的技术问题,才有针对性的提出了解决方案,因此由于对比文件1并不存在如涉案申请中的改进需求,以对比文件1作为最接近现有技术,从其出发难以获得涉案申请的技术方案。
 
  二、现有技术整体上是否给出了技术启示
 
  对比文件2涉及浅沟槽隔离(STI)技术,未涉及半导体存储器的制造。对比文件2中公开了在衬底表面形成了研磨停止层,但该研磨停止层在对比文件2中的作用是在后续的平坦化工艺中,与在研磨停止层上形成的研磨缓冲层以及浅沟槽内的绝缘材料通过研磨工艺的不同,形成形貌的补偿效果,从而使平坦化工艺完成后浅沟槽内的绝缘材料的平坦度较好。涉案申请中,首先形成CMP截止层,再形成顶层选择栅切线层,然后进行CMP,将CMP截止层表面形成的顶层选择栅切线层中多余的材料去除,然后再去除所述CMP截止层,最后通过PECVD方法沉积插塞氧化物,这是一组连续的工艺,反映在其权利要求中,各个步骤彼此相关联,用于表征各个步骤的技术手段是相互支持、存在相互作用的关系,整体上考虑这些技术特征和它们之间的关系后,可知涉案申请采用上述工艺获得了避免后续刻蚀接触孔时出现凹陷的技术效果。对比文件2的整体技术方案与涉案申请不同,所获得的技术效果也不同。在涉案申请的创造性评价中,不宜将涉案申请以及对比文件2的完整制造工艺的各个步骤拆散、剥离,进行单独的步骤对应,而应当首先将对比文件2的制造过程看作一个整体,充分考虑各个步骤之间的相互关联和影响,进而判断对比文件2的该技术手段实际能够起到的作用,并以此作为对比文件2是否给出了技术启示的判断基础。由于对比文件2并未给出解决涉案申请相关技术问题的启示,因此不能与对比文件1结合评价涉案申请的创造性。
 
  近年来,半导体芯片制造领域创新活跃,技术发展迅速,相关专利申请多涉及具体工艺细节,其对产品的性能、成本、成品率等有重要影响。对于涉及工艺细节的半导体制造技术给予适当的专利保护,对我国半导体产业发展具有重要意义。在涉及半导体芯片制造的工艺细节的相关专利申请的创造性评价中,技术问题的提出,以及具体工艺细节在整体工艺中所能实际解决的技术问题和达到的技术效果都是需要给予重点关注的。在技术启示的判断上,应当基于现有技术来整体判断是否能够产生改进动机,避免陷入“事后诸葛亮”式的判断误区。(来源:中国知识产权报 作者:刘永欣  凌宇飞  刘天飞)