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半导体平面制造技术领域的专利申请的保护主题
文/北京集佳知识产权代理有限公司 郝鹏
 

  发明和实用新型专利申请文件的撰写过程中,首先要由技术交底书里发掘和确定保护主题(或者说保护客体),保护主题不仅是专利的名称,更重要的,它还是贯穿整个专利申请文件的一根红线,因此,无论从专利权的获得,还是从专利权的实施与保护的角度来说,选择并确定合适的保护主题都具有十分重要的意义。

  第三次修改后的《专利法》第二条第一款规定“发明,是指对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案。”第二款规定“实用新型,是指对产品的形状、构造或者其结合所提出的适于实用的新的技术方案。”由此可见,发明和实用新型专利的保护客体主要有产品和方法两类,则保护主题的选择也应当按照这两个方向考量。然而,在专利代理实务中,对于不同的技术领域,保护主题千差万别,撰写申请文件时,选择保护主题的思路也各有特点,需要具体问题具体分析。本文针对半导体平面制造(Planar Fabrication)技术领域的技术特点,探讨如何选择和确定的该领域内专利的保护主题。

  本文中所称半导体平面制造技术领域,范围涵盖集成电路(IC)、液晶显示器(LCD)、微电子机械系统(MEMS)和太阳能电池(Solar Cell)等多个产业。上述产业的产品都是以光刻(Lithography)、薄膜沉积(Film Deposition)和刻蚀(Etching)等平面制造工艺为基础,依照版图(layout)设计形成的以半导体器件为核心的多层结构产品。

  由于涉及电子、化学、机械和材料等多个学科,因此上述产业自诞生以来就通常被作为高科技产业的代表,始终都是学术研究和新品开发的活跃地带,理所当然也成为了专利的活跃地带,如图1所示,据不完全统计,涉及上述领域的中国专利申请量自2000年以来逐年递增,截止2008年底,已公开专利申请的数量已经达到2000年的五倍。

                     图1

  从专利申请文件的撰写角度来看,半导体平面制造技术不仅需要兼顾机械类、电学类和化学类的专利撰写的一般要求,而且该技术领域本身还具有以下特点:

  (1)制作工艺复杂,最终产品的往往要经过几十甚至上百步骤;

  (2)产品的组成不可拆分,不能像拆解计算机或机械装置那样可以将其分成若干独立的零部件;

  (3)技术特征的非直观性,由于微观结构和制造工艺的技术本质需要借助电子显微镜、光谱分析仪等仪器才能够揭示更深层次的技术特征,不像机械类的技术特征直观可视。

  考虑到半导体平面制造技术领域的以上特点,在撰写该领域的专利申请文件时,本文提出下面三个确定保护主题的原则。

  (一)、“多阶段划分”原则

  所谓“多阶段划分”原则,指根据该领域产品整个制作过程的不同阶段,选择和确定装置和方法的保护主题。

  在机械领域中,从最基本的零部件到最终的装置及系统,通常针对产品链来选择和确定保护主题,而半导体领域中,最终产品往往只有一个,例如集成电路芯片、液晶显示器、太阳电池组件等,用机械领域的产品链来确定保护主题可能会不太适用。

  例如一项对金属铝焊垫层作出改进的发明,这时如果以集成电路芯片或半导体器件为保护主题的话,一是不利于在撰写申请文件时突出发明的核心技术特征,因为集成电路芯片中会包括许多这样的金属焊垫层,每个焊垫层与相邻线路的位置和连接都不同,在实施例中反而要花费大量的篇幅进行表述;二是可能会在权利要求中包括了无法实现技术方案,这是由于“半导体器件”这一概念涵盖了MOS晶体管、光电二极管和存储器等多种元器件,而金属铝焊垫层通常用于MOS晶体管组成的逻辑电路中,而在其他元器件中采用铝焊垫层的结构,会使得技术方案无法实现,例如光伏电池器件如果采用不透光的铝焊垫层结构,不仅导致光线不能射入半导体吸收层,而且铝焊垫较低的电导率也影响光电转换效率。三是对于并非经验丰富的本领域技术人员的审查员和法官来说,不容易迅速理解技术方案的本质并抓住对方(对比文件或涉案产品)的技术特征进行比对,因为金属铝焊垫层本身不是一件独立的产品,更不会由厂家单独生产销售金属铝焊垫,它是与芯片制作紧密结合的一种功能结构。

  正是由于该领域的制作工艺复杂,本领域的技术人员习惯上就把上百的工艺步骤分为了若干阶段,例如,芯片制作分为器件制作和金属互连层制作两大阶段,它们还分别包括若干子阶段,因此可以根据这些制作过程的阶段或子阶段来确定阶段装置或阶段方法作为保护主题。例如,发明点涉及器件制作阶段的,可以CMOS器件、半导体有源区、半导体栅极结构等为保护主题,涉及金属互连层制作阶段的,可以金属互连层、金属焊垫层、双镶嵌结构等为保护主题。再例如,液晶显示器制作分为Array制程、Cell制程和Module制程三个阶段,则可以阵列基板、滤光片基板、液晶面板或液晶显示装置等为保护主题。方法类的发明以相应的阶段产品的制作方法为主题即可。

  (二)、“保护范围”原则

  所谓“保护范围”原则,指以获得最大的保护范围为原则选择和确定装置和方法的保护主题。

  这一原则需要把握“最小单元”的概念,虽然半导体领域的产品不像机械产品那样具有可拆分性,但是一般都具有“最小单元”阵列的特征,例如酷睿2四核CPU芯片具有5亿8200万个晶体管,其中包括许多结构和功能相同的CMOS晶体管组成的阵列,以最小单元“CMOS晶体管”作为保护主题,则可以获得最大的保护范围,这一原则在太阳电池组件专利中体现更为明显,抓住一个薄膜太阳电池则就可将保护范围扩大至薄膜太阳电池矩阵组成的电池组件。

  需要注意的是,如果发明点涉及整个“最小单元”的阵列,例如LCD基板上TFT阵列的扫描线或数据线的布线,则“最小单元”是不适用的。另外,保护范围原则和多阶段划分原则通常要综合考虑,例如关于金属铝焊垫层制造方法的发明,其技术方案还能够扩展到前边工艺的金属互连层的制造方法,此时就不能仅考虑多阶段划分原则,以半导体装置或器件的制造方法为保护主题较好。

  (三)、“多主题对应”原则

  所谓“多主题对应”原则,指根据发明点涉及的装置或方法类保护主题挖掘出对应的另一个保护主题。

  关于半导体领域中装置的发明,对结构和连接关系的改进必然涉及到方法的改进,所以由装置类的保护主题推出方法类的主题难度不大。但是另一方面,对于半导体领域制造工艺的发明,方法的特征往往很明显,而从表面看来装置本身的结构和连接关系并没有改进,对装置的保护主题就容易被忽视。

  例如,一件改进SRAM器件中金属接触层的制作工艺,通过等离子体处理法降低了接触层的方块电阻,而接触层的厚度、组成和位置等特征均未改变,看似进保护装置即可,实际上,这里隐含了所述接触层微观的晶相结构的改变,正是由于等离子体处理法使晶粒尺寸变大了才使得方块电阻降低,因此,相对于现有技术中的接触层,经过等离子处理后的接触层已经不同,应该相应的增加装置的保护主题。

  上述案例中的情况在半导体领域专利申请中经常遇到,工艺的改进导致装置的微观结构的改进,这种装置的改进不像机械领域中宏观的结构或位置改进那样明显,需要借助先进的分析测试技术体现,而发明人又往往仅在技术交底书中只阐述关于方法的技术特征,相对容易忽视对装置的保护。

  更进一步的问题在于,根据“多主题对应”原则挖掘出隐含的装置类保护主题时,需要将微观结构等非直观的技术特征写入独立权利要求,这样会衍生出创造性尺度和实验证据的问题,这个问题比较复杂,就不再本文中阐述。

  以上提出的在半导体领域中的三种用于选择和确定保护主题的原则,实际上是相互结合、相互渗透的,并没有明显的优先级划分,关键需要实务操作中灵活使用、综合考虑