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(jiǎn)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(cè)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(zhǎng)、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(lái)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(guò)程的技術(shù)問(wèn)題，例如漏電流問(wèn)題、絕緣層平坦化和均勻性問(wèn)題、熱電子導(dǎo)致的穿透問(wèn)題、溝槽寬度細(xì)化問(wèn)題、含鍺襯層以及襯底的低溫處理問(wèn)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(lái)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(qǐng)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(zhǎng)（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?qǐng)文件的撰寫中，由于涉及元器件和制造工藝較多，因此對(duì)于元器件來(lái)說(shuō)，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(duì)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(lái)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(shuō)明書為依據(jù)，說(shuō)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(shuō)明發(fā)明或者實(shí)用新型的技術(shù)特征，清楚和簡(jiǎn)要地表述請(qǐng)求保護(hù)的范圍。新《審查指南》又指出，對(duì)于產(chǎn)品（包括裝置和結(jié)構(gòu)）權(quán)利要求來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)盡量避免使用功能或者效果特征來(lái)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(wú)法用結(jié)構(gòu)特征來(lái)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(lái)限定更為恰當(dāng)，而且該功能或者效果能通過(guò)說(shuō)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(lái)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(shuō)，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(méi)有發(fā)生變化，只是按照發(fā)明的工藝方法制造出來(lái)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(qǐng)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(zhēng)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(zhǎng)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)介質(zhì)層的轟擊，減小了對(duì)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(guò)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(lái)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(shuō)明的是，對(duì)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(shuō)明書的支持，符合專利申請(qǐng)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(shuō)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(shuō)明書中未提到的其他替代方式來(lái)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(wèn)題，并達(dá)到相同的技術(shù)效果。

　

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