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試論半導體領(lǐng)域專(zhuān)利權利要求中的功能性描述

2007-01-19
文/北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 穆建軍

一、半導體領(lǐng)域簡(jiǎn)介

半導體領(lǐng)域廣義上包括半導體制造技術(shù)領(lǐng)域和半導體集成電路設計技術(shù)領(lǐng)域。半導體制造技術(shù)領(lǐng)域涉及半導體材料、半導體材料的制造、半導體器件、半導體器件的制造、半導體器件的應用、半導體器件的封裝和測試技術(shù)等。半導體集成電路設計技術(shù)領(lǐng)域主要涉及電路設計以及支持電路設計技術(shù)的軟件平臺和設計系統。

半導體制造技術(shù)是利用制造工藝，例如氧化、光刻、擴散、外延生長(cháng)、摻雜、離子注入、退火、濕法蝕刻、干法蝕刻、化學(xué)機械研磨等工藝得到半導體器件；再利用封裝工藝，例如引線(xiàn)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)品廣泛應用于電子電路、計算機、通信、電子商務(wù)等領(lǐng)域中。

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

半導體制造領(lǐng)域的專(zhuān)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、熱電子導致的穿透問(wèn)題、溝槽寬度細化問(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等雙鑲嵌結構的刻蝕方法、雙鑲嵌結構加保護層等技術(shù)就可作為雙鑲嵌技術(shù)的衍生技術(shù)。再如，等離子反應室的激勵線(xiàn)圈作為基本技術(shù)，那么線(xiàn)圈繞法的變種和變形就可作為衍生技術(shù)。

在半導體制造領(lǐng)域的專(zhuān)利中，專(zhuān)利請求保護的技術(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；反應氣體的改變（包括種類(lèi)、狀態(tài)、流量）；工藝的組合優(yōu)化和新工藝的采用等。

3、結構改進(jìn)，包括層、區域以及層和區域之間的位置關(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、區域的材料的改變；組成層、區域的材料中的摻雜的雜質(zhì)的改變；雜質(zhì)的種類(lèi)、摻雜的量以及摻雜后所起的作用的改變等。

4、相應于結構改進(jìn)的制造方法的改進(jìn)，包括刻蝕（干法、濕法）；生長(cháng)（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、半導體領(lǐng)域專(zhuān)利權利要求中的功能性描述

從前面的分析可知，半導體領(lǐng)域中關(guān)于器件的結構和制造工藝方法改進(jìn)的發(fā)明創(chuàng )造是很常見(jiàn)的。在半導體領(lǐng)域專(zhuān)利申請文件的撰寫(xiě)中，由于涉及元器件和制造工藝較多，因此對于元器件來(lái)說(shuō)，通常認為用元器件的結構特征及各個(gè)結構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、工藝參數來(lái)限定，而不用功能性的描述。

專(zhuān)利法第二十六條第四款規定，權利要求書(shū)應當以說(shuō)明書(shū)為依據，說(shuō)明要求專(zhuān)利保護的范圍。專(zhuān)利法實(shí)施細則第二十條第一款規定，權利要求書(shū)應當說(shuō)明發(fā)明或者實(shí)用新型的技術(shù)特征，清楚和簡(jiǎn)要地表述請求保護的范圍。新《審查指南》又指出，對于產(chǎn)品（包括裝置和結構）權利要求來(lái)說(shuō)，應當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)法用結構特征來(lái)限定，或者技術(shù)特征用結構特征限定不如用功能或效果特征來(lái)限定更為恰當，而且該功能或者效果能通過(guò)說(shuō)明書(shū)中規定的實(shí)驗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，有些涉及器件結構的改變，但在很多情況下，方法得到的最終器件的結構并不發(fā)生改變。也就是說(shuō)，利用發(fā)明的工藝方法與利用現有技術(shù)的工藝方法相比，得到的器件結構并沒(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，在權利要求書(shū)中一般的做法往往是僅寫(xiě)出方法權利要求，而不撰寫(xiě)裝置（器件）權利要求，原因就是裝置（器件）并未改變。

筆者認為，權利要求書(shū)要服務(wù)于專(zhuān)利權的保護，權利要求書(shū)的撰寫(xiě)，尤其是半導體技術(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(zhuān)利申請文件權利要求書(shū)的撰寫(xiě)，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、方法中的系統特征、系統中的分系統特征、系統中的裝置特征、裝置中的功能模塊特征等等，從方法、裝置和系統等多個(gè)層面以不同的角度進(jìn)行權利要求書(shū)的撰寫(xiě)，爭取盡可能大的保護范圍。在工藝方法改變而得到的最終器件結構并未發(fā)生改變的情況下，應當采用“結構+功能”的方式撰寫(xiě)出器件的權利要求。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有技術(shù)相比出現區別時(shí)的器件的結構，即器件的中間狀態(tài)，因為這時(shí)的器件結構必然會(huì )起到方法特征所期望產(chǎn)生的技術(shù)效果。

例如，一種雙鑲嵌結構的制造方法，現有技術(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)層中的金屬銅導線(xiàn)，然后利用等離子體轟擊銅導線(xiàn)表面以去除銅導線(xiàn)表面產(chǎn)生的氧化層。隨后再生長(cháng)金屬黏附層和金屬種子層，并在通孔和溝槽中填充金屬?，F有技術(shù)的缺陷在于當利用等離子體轟擊銅導線(xiàn)表面時(shí)帶電離子會(huì )在銅導線(xiàn)表面積累，嚴重時(shí)會(huì )導致介質(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線(xiàn)之后，先在通孔和溝槽表面淀積一金屬層，使整個(gè)半導體襯底表面具有導電性。然后再利用等離子體轟擊銅導線(xiàn)表面以去除銅導線(xiàn)表面產(chǎn)生的氧化層。該方法的權利要求為：一種雙鑲嵌結構的制造方法，包括：提供一具有金屬導線(xiàn)層的半導體襯底；在所述半導體基底上形成介質(zhì)層，并在所述介質(zhì)層中形成開(kāi)口，所述開(kāi)口底部露出所述金屬導線(xiàn)層表面；在所述開(kāi)口底部和側壁沉積一金屬層；利用等離子體去除金屬導線(xiàn)層表面的氧化物……。該方法的有益效果是。當利用等離子體轟擊金屬導線(xiàn)層表面時(shí)，等離子體環(huán)境中局部的聚集電荷可通過(guò)導電的金屬層擴散到其它區域，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線(xiàn)層中的耦合現象，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，提高了器件的穩定性。上述本發(fā)明方法執行過(guò)程中出現了通孔和溝槽表面具有金屬層的器件中間結構，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，是應該得到專(zhuān)利保護的。因此，在撰寫(xiě)權利要求時(shí)除了撰寫(xiě)一個(gè)方法權利要求之外，還撰寫(xiě)了一個(gè)器件的權利要求，即，一種半導體器件，包括：半導體襯底；所述半導體襯底具有金屬導線(xiàn)層；以及形成于所述半導體基底上的介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層中具有開(kāi)口，所述開(kāi)口的底部露出所述金屬導線(xiàn)層表面；其特征在于：所述介質(zhì)層、所述開(kāi)口側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)擴散所述等離子體刻蝕氣體中的聚集電荷。這樣撰寫(xiě)的權利要求不但能夠突出方法特征的技術(shù)效果，而且彌補了權利要求書(shū)整體布局中的不足。

需要說(shuō)明的是，對于權利要求中所包含的功能性限定的技術(shù)特征，應當得到說(shuō)明書(shū)的支持，符合專(zhuān)利申請文件撰寫(xiě)的三原則和金字塔原理。使權利要求中限定的功能能夠以說(shuō)明書(shū)實(shí)施例中記載的方式實(shí)現，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(shū)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，并達到相同的技術(shù)效果。

　

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