浅谈半导体领域中多个现有技术的结合问题

2020-07-24

  文/北京集佳知识产权代理有限公司 柳虹

   

  摘要:在确定半导体领域的发明实际解决的技术问题时,应该从本领域技术人员的解决问题的正常思路出发,考虑的是本领域技术人员在对比文件1的基础上能够得到的技术问题,是本领域技术人员基于技术场景实际会面临的技术问题,而不是利用本发明的区别特征反推出的技术问题。

  在对发明专利的创造性评述中,需要评价该发明相对于现有技术是否显而易见。《专利审查指南》中规定,判断要求保护的发明相对于现有技术是否显而易见,通常可按照以下三个步骤进行:确定最接近的现有技术确定发明的区别特征和发明实际解决的技术问题判断要求保护的发明对本领域的技术人员来说是否显而易见

  其中,发明实际解决的技术问题,是根据审查员所认定的最接近的现有技术重新确定发明实际解决的技术问题,是指为获得更好的技术效果而需对最接近的现有技术进行改进的技术任务。

  判断要求保护的发明对本领域的技术人员来说是否显而易见,实际上要确定的是现有技术整体上是否存在某种技术启示,即现有技术中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,有动机改进该最接近的现有技术并获得要求保护的发明。

  现有技术整体上能够提供技术启示的其中一种情况是,本申请相对于最接近的现有技术的区别特征为另一份对比文件中披露的相关技术手段,该技术手段在该对比文件中所起的作用与该区别特征在要求保护的发明中为解决该重新确定的技术问题所起的作用相同。

  也就是说,审查创造性时,可以将多份现有技术中的不同的技术内容组合在一起对要求保护的发明进行评价,多份现有技术的结合需要以本领域技术人员面对特定问题有动机去改进最接近的现有技术为基础。在半导体领域,经常会遇到要求保护的发明中利用“简单”的技术手段去接近“困难”的技术问题的案例,而这种“简单”的技术手段往往是本领域常规的技术手段,这些技术手段是否容易与最接近的现有技术结合得到要求保护的发明的技术方案,是值得考究的。

  笔者认为,在确定半导体领域的发明实际解决的技术问题时,应该从本领域技术人员的解决问题的正常思路出发,考虑的是本领域技术人员在对比文件1的基础上能够得到的技术问题,是本领域技术人员基于技术场景实际会面临的技术问题,而不是利用本发明的区别特征所推导出的技术问题

  下面结合具体案例进行详细说明。

  ▪案例:

  要求保护的发明的技术方案是:在沟道孔的侧壁形成第一多晶硅层,之后将形成有第一多晶硅层的衬底置于惰性气体或氮气环境中,在沟道孔中形成第二多晶硅层。其中,惰性气体或氮气环境由晶圆盒提供。

  对比文件1作为最接近的现有技术,公开的是:在沟道孔中形成材料为多晶硅的第一半导体沟道层,以及材料为多晶硅的第二半导体沟道层。即,公开了在沟道孔中形成第一多晶硅层和第二多晶硅层。

  要求保护的发明相比于对比文件1的区别特征为:形成第一多晶硅层后,形成第二多晶硅层前,将形成有第一多晶硅层的衬底置于惰性气体或氮气环境中,惰性气体或氮气环境由晶圆盒提供。审查员认为,要求保护的发明实际解决的技术问题为:如何有效抑制在进行第二多晶硅层生长前的等待过程中第一多晶硅层的自然氧化,减少沟道层中氧化硅的占比,降低沟道电阻,提高器件性能。

  对比文件2公开了一种新型硅片盒氮气填充柜,密封的硅片盒内外均以氮气氛填充,以将硅片盒内部的湿度及氧含量降低到极低的水平,消除因水汽和氧气对硅片表面造成的影响。

  这样,对比文件1公开了形成沟道孔中形成第一多晶硅层和第二多晶硅层,对比文件2公开了硅片盒可以填充氮气,以降低湿度和氧含量,从技术特征表面上来看,对比文件1和对比文件2似乎公开了“形成第一多晶硅层”、“形成第二多晶硅层”、“提供氮气环境”这些特征,几乎涵盖了要求保护的发明的各个技术特征,这种结合“看上去”没有问题,结合之后似乎也能得到要求保护的发明的技术方案。

  然而,仔细研究后就会发现,前述的技术问题实际上是在要求保护的发明技术特征的基础上反推出来的,而不是本领域技术人员在已知对比文件1的基础上实际面临的,而这两个问题之间的差异被审查员忽视了,从而使对比文件1和对比文件2之间的结合变成技术特征的堆砌,而不是真正的“提供技术启示”。

  在要求保护的发明中,在形成第一多晶硅层之后,形成第二多晶硅层之前,可以将形成有第一多晶硅层的衬底置于惰性气体或氮气环境中,本领域技术人员确实能够得到这样可以使第一多晶硅层置于低水低氧的环境中,防止氧化成为氧化硅的技术效果。这是能够从技术手段推导技术效果的过程,也很轻易得到要求保护的发明实际要解决的技术问题就是防止沟道层氧化成为氧化硅,但是这个技术问题是否就是本领域技术人员面临的技术问题呢,其实是不一定的。

  事实上,本案的发明人在器件的制造过程中所遇到的问题是:器件性能差,之后,发现了器件性能差的原因在于沟道电阻大,然后发现了沟道电阻较大的原因为沟道层中的氧化硅的占比较高,氧化硅是绝缘材料,会导致沟道电阻较大,而沟道层中的氧化硅的占比较高的原因在于第一多晶硅在形成之后被氧化,而第一多晶硅被氧化的原因在于在形成第一多晶硅层之后存在等待的过程,等待的过程中第一多晶硅层置于高氧高水分的环境下会导致多晶硅被氧化,这才是沟道层电阻变大的根本原因。

  很明显,在对比文件1的基础上,本领域技术人员在不付出创造性劳动的条件下,可能会发现器件性能差的问题,但是不会发现更深层次的原因,即器件性能差时因为沟道层的电阻较大,电阻较大的原因是沟道层中有较高的氧化硅的占比,较高的氧化硅的占比是因为第一半导体沟道层在放置的时间段内被氧化。事实上,对比文件1也没有提及在第一半导体沟道层形成后需要等待,在不需要等待的情况下自然不会产生对第一半导体沟道层的氧化。

  因此,器件性能差才是本领域技术人员会面临的技术问题,换句话说,从器件的性能较差,到发现沟道电阻较大,再到发现沟道层中的氧化硅的占比较高,再到第一多晶硅层被氧化的根本原因,是发明人发现问题以及寻求问题存在的根源的过程,而本领域技术人员在付出创造性劳动的基础上,在面临器件性能差的问题时是否会去寻求防止沟道层氧化的方式,答案自然是否定的。

  综上所述,审查员认为的技术问题是在看到要求保护的发明的技术方案之后,是利用要求保护的发明的区别技术特征反推出来的,而不是本领域技术人员在对比文件1的基础上客观会面临的技术问题。实际上,在将要求保护的发明的实际要解决的技术问题定义为“如何提高器件的性能”之后,我们会发现,对比文件1和对比文件2的结合存在逻辑断层,即对比文件1中实际存在的技术问题和对比文件2实际能够解决的问题不匹配。

  因此,审查员指出的这种结合仅仅实现了技术特征的堆砌,本领域技术人员甚至并不知晓为什么要将二者结合,这并不符合本领域技术人员在研究过程中的解决问题的思路,这种结合也不应该是创造性评价中的“有动机”的“结合”,而真正从对比文件1实际存在的技术问题出发时,对比文件1和对比文件2是没有结合动机的。因此,从最接近的现有技术出发,确定准确的技术问题,是审查员和代理人在实审阶段需要特别注意的。

  以上是笔者在进行审通答复的过程中的总结思考,其中若有不妥之处,还请读者批评指教。

  

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