試論半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)＠麢?quán)利要求中的功能性描述

2007-01-19

文/北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司穆建軍

一、半導(dǎo)體領(lǐng)域簡介

半導(dǎo)體領(lǐng)域廣義上包括半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域和半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域涉及半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體材料的制造、半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件的制造、半導(dǎo)體器件的應(yīng)用、半導(dǎo)體器件的封裝和測試技術(shù)等。半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域主要涉及電路設(shè)計(jì)以及支持電路設(shè)計(jì)技術(shù)的軟件平臺(tái)和設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

半導(dǎo)體制造技術(shù)是利用制造工藝，例如氧化、光刻、擴(kuò)散、外延生長、摻雜、離子注入、退火、濕法蝕刻、干法蝕刻、化學(xué)機(jī)械研磨等工藝得到半導(dǎo)體器件；再利用封裝工藝，例如引線鍵合、載帶自動(dòng)焊、芯片倒裝、球形觸點(diǎn)陳列、多芯片組件、外殼封裝等得到具有特定電學(xué)功能的半導(dǎo)體集成電路（IC）產(chǎn)品，例如TFT晶體管、MOS、CMOS、DRAM、SRAM、ROM、EPROM、EEPROM等。這些IC產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電子電路、計(jì)算機(jī)、通信、電子商務(wù)等領(lǐng)域中。

二、半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的專利技術(shù)分布特點(diǎn)

半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的專利技術(shù)分布從技術(shù)本身的地位來劃分，可分為核心技術(shù)與外圍技術(shù)，例如淺溝槽隔離（STI）技術(shù)作為隔離手段是核心技術(shù)，而為了解決淺溝槽隔離制造過程的技術(shù)問題，例如漏電流問題、絕緣層平坦化和均勻性問題、熱電子導(dǎo)致的穿透問題、溝槽寬度細(xì)化問題、含鍺襯層以及襯底的低溫處理問題等的技術(shù)可以作為STI技術(shù)的外圍技術(shù)。

從技術(shù)方案的層次上來劃分，又可以分為基本技術(shù)和衍生技術(shù)。例如雙鑲嵌技術(shù)（dual damascene）作為層間互連手段是基本技術(shù)，而via first和trench first等雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的刻蝕方法、雙鑲嵌結(jié)構(gòu)加保護(hù)層等技術(shù)就可作為雙鑲嵌技術(shù)的衍生技術(shù)。再如，等離子反應(yīng)室的激勵(lì)線圈作為基本技術(shù)，那么線圈繞法的變種和變形就可作為衍生技術(shù)。

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的專利中，專利請求保護(hù)的技術(shù)方案主要涉及以下幾個(gè)方面：

1、產(chǎn)品或技術(shù)的品質(zhì)改進(jìn)。例如焊料凸塊的改進(jìn)，光刻技術(shù)的改進(jìn)等；

2、工藝方法改進(jìn)，包括工藝步驟的增加或減少；工藝步驟順序的改變；反應(yīng)物的增減；工藝條件（溫度、壓力、功率、時(shí)間、真空度）等的改變；反應(yīng)氣體的改變（包括種類、狀態(tài)、流量）；工藝的組合優(yōu)化和新工藝的采用等。

3、結(jié)構(gòu)改進(jìn)，包括層、區(qū)域以及層和區(qū)域之間的位置關(guān)系（例如相接、相鄰、相容、相交）等的改變和形狀的改變；組成層、區(qū)域的材料的改變；組成層、區(qū)域的材料中的摻雜的雜質(zhì)的改變；雜質(zhì)的種類、摻雜的量以及摻雜后所起的作用的改變等。

4、相應(yīng)于結(jié)構(gòu)改進(jìn)的制造方法的改進(jìn)，包括刻蝕（干法、濕法）；生長（氧化、淀積（CVD、PECVD）、濺射）；填充（HDP-CVD、PVD、LPCVD、SACVD、ALD）；光刻：掩膜組合、光刻膠的去除；平坦化（CMP）；擴(kuò)散（摻雜、離子注入）；清洗（干法、濕法清洗）、灰化（ashing）等技術(shù)的改進(jìn)。

三、半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)＠麢?quán)利要求中的功能性描述

從前面的分析可知，半導(dǎo)體領(lǐng)域中關(guān)于器件的結(jié)構(gòu)和制造工藝方法改進(jìn)的發(fā)明創(chuàng)造是很常見的。在半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)＠暾埼募淖珜懼?，由于涉及元器件和制造工藝較多，因此對于元器件來說，通常認(rèn)為用元器件的結(jié)構(gòu)特征及各個(gè)結(jié)構(gòu)特征之間的位置或連接關(guān)系就可以將產(chǎn)品的技術(shù)特征限定清楚，不需要借助功能性限定；對于元器件的制造方法，需要用工藝步驟、工藝方法、工藝參數(shù)來限定，而不用功能性的描述。

專利法第二十六條第四款規(guī)定，權(quán)利要求書應(yīng)當(dāng)以說明書為依據(jù)，說明要求專利保護(hù)的范圍。專利法實(shí)施細(xì)則第二十條第一款規(guī)定，權(quán)利要求書應(yīng)當(dāng)說明發(fā)明或者實(shí)用新型的技術(shù)特征，清楚和簡要地表述請求保護(hù)的范圍。新《審查指南》又指出，對于產(chǎn)品（包括裝置和結(jié)構(gòu)）權(quán)利要求來說，應(yīng)當(dāng)盡量避免使用功能或者效果特征來限定發(fā)明。但提出了例外的情況，即只有在某一技術(shù)特征無法用結(jié)構(gòu)特征來限定，或者技術(shù)特征用結(jié)構(gòu)特征限定不如用功能或效果特征來限定更為恰當(dāng)，而且該功能或者效果能通過說明書中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)或者操作或者所屬技術(shù)領(lǐng)域的慣用手段直接和肯定地驗(yàn)證的情況下，使用功能或者效果特征來限定發(fā)明才可能是允許的。

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中涉及工藝改進(jìn)的發(fā)明創(chuàng)造非常普遍，工藝改進(jìn)往往包括工藝步驟的增減和工藝步驟順序的變化，以克服現(xiàn)有工藝的缺陷，改善所制造的器件的電學(xué)性能。在工藝改進(jìn)的發(fā)明創(chuàng)造中，有些涉及器件結(jié)構(gòu)的改變，但在很多情況下，方法得到的最終器件的結(jié)構(gòu)并不發(fā)生改變。也就是說，利用發(fā)明的工藝方法與利用現(xiàn)有技術(shù)的工藝方法相比，得到的器件結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生變化，只是按照發(fā)明的工藝方法制造出來的器件在性能方面得到了改善。在這種情況下，在權(quán)利要求書中一般的做法往往是僅寫出方法權(quán)利要求，而不撰寫裝置（器件）權(quán)利要求，原因就是裝置（器件）并未改變。

筆者認(rèn)為，權(quán)利要求書要服務(wù)于專利權(quán)的保護(hù)，權(quán)利要求書的撰寫，尤其是半導(dǎo)體技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明創(chuàng)造專利申請文件權(quán)利要求書的撰寫，不僅要分析技術(shù)方案的顯性技術(shù)特征，更要注重挖掘技術(shù)方案的隱性技術(shù)特征，例如方法中的裝置特征、方法中的系統(tǒng)特征、系統(tǒng)中的分系統(tǒng)特征、系統(tǒng)中的裝置特征、裝置中的功能模塊特征等等，從方法、裝置和系統(tǒng)等多個(gè)層面以不同的角度進(jìn)行權(quán)利要求書的撰寫，爭取盡可能大的保護(hù)范圍。在工藝方法改變而得到的最終器件結(jié)構(gòu)并未發(fā)生改變的情況下，應(yīng)當(dāng)采用“結(jié)構(gòu)+功能”的方式撰寫出器件的權(quán)利要求。但要注意，所述器件并非發(fā)明的方法最終得到的器件，而是發(fā)明方法的工藝步驟與現(xiàn)有技術(shù)相比出現(xiàn)區(qū)別時(shí)的器件的結(jié)構(gòu)，即器件的中間狀態(tài)，因?yàn)檫@時(shí)的器件結(jié)構(gòu)必然會(huì)起到方法特征所期望產(chǎn)生的技術(shù)效果。

例如，一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，現(xiàn)有技術(shù)的做法是在形成通孔（via）和溝槽（trench）之后，刻蝕通孔底部以暴露出下層介質(zhì)層中的金屬銅導(dǎo)線，然后利用等離子體轟擊銅導(dǎo)線表面以去除銅導(dǎo)線表面產(chǎn)生的氧化層。隨后再生長金屬黏附層和金屬種子層，并在通孔和溝槽中填充金屬。現(xiàn)有技術(shù)的缺陷在于當(dāng)利用等離子體轟擊銅導(dǎo)線表面時(shí)帶電離子會(huì)在銅導(dǎo)線表面積累，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)層的擊穿，從而影響器件性能。發(fā)明的工藝方法對現(xiàn)有技術(shù)的方法進(jìn)行了改進(jìn)，在形成通孔（via）和溝槽（trench）并刻蝕通孔底部露出銅導(dǎo)線之后，先在通孔和溝槽表面淀積一金屬層，使整個(gè)半導(dǎo)體襯底表面具有導(dǎo)電性。然后再利用等離子體轟擊銅導(dǎo)線表面以去除銅導(dǎo)線表面產(chǎn)生的氧化層。該方法的權(quán)利要求為：一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：提供一具有金屬導(dǎo)線層的半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體基底上形成介質(zhì)層，并在所述介質(zhì)層中形成開口，所述開口底部露出所述金屬導(dǎo)線層表面；在所述開口底部和側(cè)壁沉積一金屬層；利用等離子體去除金屬導(dǎo)線層表面的氧化物……。該方法的有益效果是。當(dāng)利用等離子體轟擊金屬導(dǎo)線層表面時(shí)，等離子體環(huán)境中局部的聚集電荷可通過導(dǎo)電的金屬層擴(kuò)散到其它區(qū)域，并與相反極性的電荷中和，從而使得整個(gè)等離子體環(huán)境盡可能處于電中性，消除了局部聚集電荷在所述金屬導(dǎo)線層中的耦合現(xiàn)象，從而消除了耦合電流對柵氧的破壞，而且由于金屬層首先沉積于介質(zhì)層表面和通孔底部及側(cè)壁，阻擋了等離子體對介質(zhì)層的轟擊，減小了對所述介質(zhì)層的損傷破壞，有利于提高或保持所述介質(zhì)層的擊穿電壓，提高了器件的穩(wěn)定性。上述本發(fā)明方法執(zhí)行過程中出現(xiàn)了通孔和溝槽表面具有金屬層的器件中間結(jié)構(gòu)，這一產(chǎn)生了上述發(fā)明方法改進(jìn)所帶來的一系列技術(shù)效果，是應(yīng)該得到專利保護(hù)的。因此，在撰寫權(quán)利要求時(shí)除了撰寫一個(gè)方法權(quán)利要求之外，還撰寫了一個(gè)器件的權(quán)利要求，即，一種半導(dǎo)體器件，包括：半導(dǎo)體襯底；所述半導(dǎo)體襯底具有金屬導(dǎo)線層；以及形成于所述半導(dǎo)體基底上的介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層中具有開口，所述開口的底部露出所述金屬導(dǎo)線層表面；其特征在于：所述介質(zhì)層、所述開口側(cè)壁和底部覆蓋有金屬層，所述金屬層用于在等離子體刻蝕時(shí)擴(kuò)散所述等離子體刻蝕氣體中的聚集電荷。這樣撰寫的權(quán)利要求不但能夠突出方法特征的技術(shù)效果，而且彌補(bǔ)了權(quán)利要求書整體布局中的不足。

需要說明的是，對于權(quán)利要求中所包含的功能性限定的技術(shù)特征，應(yīng)當(dāng)?shù)玫秸f明書的支持，符合專利申請文件撰寫的三原則和金字塔原理。使權(quán)利要求中限定的功能能夠以說明書實(shí)施例中記載的方式實(shí)現(xiàn)，并且所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠明了此功能還可以采用說明書中未提到的其他替代方式來完成，或者所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員確信該功能性限定能夠解決發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，并達(dá)到相同的技術(shù)效果。

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