Rechtsprechung / BPatG / 2000
BPatG Beschluss vom 12.12.2000 – 23 W (pat) 43/99
23. Senat
BUNDESPATENTGERICHT
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
12. Dezember 2000
…
B E S C H L U S S
In der Beschwerdesache
betreffend die Patentanmeldung P 41 16 694.9-33
…
hat der 23. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 12. Dezember 2000 unter Mitwirkung des Vorsitzenden Richters Dr. Beyer sowie des Richters Dr. Gottschalk, der Richterin
Tronser und des Richters Dipl.-Phys. Lokys 6.70
beschlossen:
Auf die Beschwerde der Anmelderin wird der Beschluß des Deutschen Patent- und Markenamts - Prüfungsstelle für Klasse H 01 L -
vom 2. Juni 1999 aufgehoben.
Das Patent 41 16 694 wird mit folgenden Unterlagen erteilt:
Patentansprüche 1 bis 4 und Beschreibung Seiten 1 bis 15
in der in der mündlichen Verhandlung überreichten Fassung,
Zeichnung Figuren 1 bis 6 in der offengelegten Fassung.
Anmeldetag: 22. Mai 1991
Priorität:
31. Mai 1990 JP 142336/90
20. September 1990 JP 253164/90
Der Antrag auf Rückzahlung der Beschwerdegebühr wird zurückgewiesen.
G r ü n d e
I.
Die Prüfungsstelle für Klasse H01L des Deutschen Patent- und Markenamts hat
die am 22. Mai 1991 mit der Bezeichnung "Mit einer Fotodiode versehene Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung" eingereichte Patentanmeldung, für die die Prioritäten zweier Patentanmeldungen in Japan vom 31. Mai bzw.
20. September 1990 (Aktenzeichen 142336/90 bzw. 253164/90) in Anspruch
genommen worden sind, durch Beschluß vom 2. Juni 1999 zurückgewiesen.
Zur Begründung ist ausgeführt, daß der Gegenstand des mit Schriftsatz vom
17. Juli 1996 eingereichten Patentanspruchs 1 gegenüber dem Stand der Technik
nach der europäischen Offenlegungsschrift 0 075 924 nicht neu sei.
Gegen diesen Beschluß richtet sich die Beschwerde der Anmelderin.
Sie verfolgt ihr Schutzbegehren mit den in der mündlichen Verhandlung überreichten Patentansprüchen 1 bis 4 mit angepaßter Beschreibung und der offengelegten Zeichnung weiter und vertritt die Auffassung, daß der Gegenstand des
neugefaßten Patentanspruchs 1 gegenüber dem Stand der Technik nach der europäischen Offenlegungsschrift 0 075 924 patentfähig sei und daß die Beschwerdegebühr insofern zurückzuzahlen sei, als die Begründung des angefochtenen
Beschlusses in sich widersprüchlich sei und die Vorgehensweise der Prüfungsstelle zudem gegen den Grundsatz der Verfahrensökonomie verstoße.
Die Anmelderin beantragt,
den Beschluß des Deutschen Patent- und Markenamts – Prüfungsstelle für Klasse H01L - vom 2. Juni 1999 aufzuheben und das Patent 41 16 694 mit folgenden Unterlagen zu erteilen:
Patentansprüche 1 bis 4 und Beschreibung Seiten 1 bis 15 in der in
der mündlichen Verhandlung überreichten Fassung,
Zeichnung Figuren 1 bis 6 in der offengelegten Fassung.
Die geltenden nebengeordneten Patentansprüche 1 und 3 lauten:
"1. Halbleitervorrichtung mit einer einen Lichtempfangsteil
umfassenden Fotodiode, deren pn-Übergang zwischen einer Zone
(9) eines ersten Leitungstyps und einer Zone (11) eines zweiten
Leitungstyps gebildet ist, sowie mit lokalen Oxidfilmen (10) für eine
Elementisolierung, welche in der Zone (9) des ersten Leitungstyps
einen Rand mit geneigten Randteilen aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Zone (11) innerhalb der ersten Zone (9) in einem beschränkten, an die geneigten Randteile eines lokalen Oxidfilms (10) angrenzenden Bereich ausgebildet ist und
die Dotierstoffkonzentration in der ersten Zone (9) so gering ist, daß die Diffusionslänge größer ist als der Lichtempfangsteil,
derart, daß das Fließen eines ausreichenden fotoelektrischen
Stromes ermöglicht wird.
3. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
(a) Maskieren der Oberfläche einer Schicht (1) eines ersten Leitungstyps, mit Ausnahme vorbestimmter Bereiche, in denen
lokale Oxidfilme (6) zur Elementisolierung ausgebildet werden sollen,
(b) Ausbilden einer Zone des zweiten Leitungstyps (5)
durch Ionenimplantation eines Dotierstoffs des zweiten Leitungstyps an den vorbestimmten Stellen und
(c) Wärmebehandlung zur Ausbildung der lokalen Oxidfilme (6) für die Elementisolierung derart, daß die im Schritt (b) gebildete Zone (5) des zweiten Leitungstyps nur an den geneigten
Rändteilen der lokalen Oxidfilme zurückbleibt."
Wegen der geltenden Unteransprüche 2 und 4 sowie der weiteren Einzelheiten
wird auf den Akteninhalt verwiesen.
II.
Die frist- und formgerecht erhobene Beschwerde ist zulässig und auch begründet,
denn die Lehre des geltenden Patentanspruchs 1 ist durch den nachgewiesenen
Stand der Technik nicht patenthindernd getroffen.
1. Die geltenden Patentansprüche 1 bis 4 sind zulässig.
Der geltende Patentanspruch 1 findet inhaltlich eine ausreichende Stütze im ursprünglichen Patentanspruch 1 iVm der ursprünglichen Beschreibung, Seite 6,
letzter Absatz bis Seite 7, Absatz 1 sowie dem in den ursprünglichen Anmeldungsunterlagen anhand der Figuren 1(a) bis 1(c) beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Der geltende nebengeordnete Patentanspruch 3 ist inhaltlich durch den ursprünglichen Anspruch 3 iVm dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2(a) bis 2(d)
gedeckt.
Die geltenden Unteransprüche 2 bzw. 4 stimmen - in dieser Reihenfolge - wörtlich
mit den ursprünglichen Ansprüchen 2 bzw. 4 überein.
2. Die Erfindung geht von einer Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode aus, wie
sie in den Figuren 3(a) bis 3(c) der Anmeldungsunterlagen dargestellt ist. Wegen
ihres großflächigen pn-Übergangs zwischen den beiden Zonen (8 und 9) des ersten Leitungstyps und der Zone (13) des zweiten Leitungstyps weist diese Fotodiode eine hohe Sperrschichtkapazität und damit eine niedrige Empfindlichkeit auf
(Seite 4, Absätze 2 und 3 iVm Seite 1, Absatz 2 der geltenden Beschreibung).
Gemäß den Figuren 6(a) bis 6(c) nebst der dazugehörigen Beschreibung der Anmeldungsunterlagen ist es bereits bekannt, die Fläche des pn-Übergangs der Fotodiode dadurch zu reduzieren, daß die Zone (21) des zweiten Leitungstyps ringförmig ausgebildet wird (Seite 4, Zeile 31 bis Seite 5, Zeile 1). Dies führt jedoch
insofern zu keiner Verbesserung der Empfindlichkeit, als hierdurch zwar die
Sperrschichtkapazität verringert wird, zugleich aber die Lichtempfangsfläche verkleinert und damit der fotoelektrische Strom reduziert wird (Seite 5, Zeilen 9 bis
18). Zudem ist die Verkleinerung der Fläche des pn-Übergangs hier dadurch beschränkt, daß ringförmige Zonen (21) des zweiten Leitungstyps mit Ringbreiten
unter 1 µm allenfalls mittels eines äußerst aufwendigen fotolitografischen Prozesses erzeugbar wären (Seite 5, Zeilen 3 bis 7 und 20 bis 24 iVm Seite 13, Zeilen 28
bis 32).
Dem Anmeldungsgegenstand liegt als technisches Problem daher die Aufgabe
zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Probleme des Standes der Technik eine Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode zu schaffen, die eine verringerte
Sperrschichtkapazität aufweist, ohne daß der fotoelektrische Strom verringert wird,
um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung
eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen Halbleitervorrichtung (Seite 5a,
Zeilen 4 bis 11 der geltenden Beschreibung).
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Halbleitervorrichtung mit dem Gegenstand des
geltenden Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Herstellungverfahrens mit dem
Gegenstand des Patentanspruchs 3 gelöst.
Dadurch, daß gemäß dem ersten Merkmal nach dem kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 die zweite Zone (11) innerhalb der ersten Zone (9) in einem
beschränkten, an die geneigten Randteile eines lokalen Oxidfilms (10) angrenzenden Bereich ausgebildet - d.h. insoweit nach dem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 3 hergestellt - ist, wird die Fläche des pn-Übergangs und damit die
Sperrschichtkapazität der Fotodiode entsprechend verringert, ohne dabei die
Lichtempfangsfläche - d.h. insoweit auch den fotoelektrischen Strom - zu reduzieren (vgl. die geltende Beschreibung, Seite 6, Absatz 3 zu den Figuren 1(a) bis
1(c), Seite 10, Zeile 26 bis Seite 11, Zeile 2 sowie Seite 13, Zeilen 2 bis 6 und 28
bis 31).
Die durch die kleine Verarmungszone (12, Fig. 1(c)) - resultierend aus dem kleinflächigen pn-Übergang - bedingte Abnahme des fotoelektrischen Stromes wird
aber dadurch kompensiert, daß gemäß dem zweiten Merkmal nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 die Dotierstoffkonzentration in der ersten
Zone (9) so gering ist, daß die Diffusionslänge größer ist als der Lichtempfangsteil,
derart, daß - infolge der aus dem Lichtempfangsteil in die Verarmungszone (12)
eindiffundieren Ladungsträger - das Fließen eines ausreichenden fotoelektrischen
Stromes ermöglicht wird (geltende Beschreibung, Seite 6, letzter Absatz bis Seite
7, Absatz 1).
Das Herstellungsverfahren nach dem geltenden Patentanspruch 3 ermöglicht bei
einer gattungsgemäßen Halbleitervorrichtung die Realisierung des ersten Merkmals nach dem kennzeichnenden Teil des geltenden Patentanspruchs 1 - d.h. eines entsprechend kleinflächigen pn-Übergangs - ohne aufwendige fotolithografische Prozesse (geltende Beschreibung, Seite 12, Absatz 2 bis Seite 13, Absatz 1
iVm Seite 14, letzter Absatz bis Seite 15, Zeile 1).
3. Die - zweifelsfrei gewerblich anwendbare - Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode nach dem geltenden Patentanspruch 1 ist gegenüber dem nachgewiesenen
Stand der Technik nach der europäischen Offenlegungsschrift 0 075 924 neu und
beruht diesem gegenüber auch auf einer erfinderischen Tätigkeit des zuständigen
Durchschnittsfachmanns, der hier als ein mit der Entwicklung und Herstellung von
Halbleitervorrichtungen mit Fotodioden befaßter berufserfahrener Physiker oder
Halbleitertechnik-Ingenieur mit Universitätsausbildung zu definieren ist.
a) Die Neuheit des Gegenstands des geltenden Patentanspruchs 1 gegenüber
dem Stand der Technik nach der einen Festkörper-Bildsensor hoher Auflösung
und Empfindlichkeit - d.h. eine Halbleitervorrichtung mit einer Vielzahl von Fotodioden - betreffenden europäischen Offenlegungsschrift 0 075 924 ergibt sich
- entgegen der im angefochtenen Beschluß vertretenen Auffassung - schon daraus, daß die lokalen Oxidfilme (field insulator layers 6a bis 6e) hier jeweils nicht in
der Zone des ersten Leitungstyps, sondern in der Zone des zweiten Leitungstyps
(adjacent N-type regions 9a bis 9d bzw. 9) ausgebildet sind, d.h. - insoweit im
Unterschied zum Oberbegriff des geltenden Patentanspruchs 1 - in der Zone des
ersten Leitungstyps (semiconductor substrate 5) keinen Rand mit geneigten
Randteilen aufweisen (vgl. die Figuren 2 bzw. 3c nebst der dazugehörigen Beschreibung).
Auch ist bei dieser bekannten Halbleitervorrichtung die Zone des zweiten Leitungstyps (9a bis 9d bzw. 9) auf der Zone des ersten Leitungstyps (5) - unter Bildung eines großflächigen pn-Übergangs (10a bis 10d bzw. 10) - angeordnet, d.h.
- abweichend vom ersten Merkmal nach dem kennzeichnenden Teil des geltenden
Patentanspruchs 1 - nicht innerhalb der Zone des ersten Leitungstyps (5) in einem
beschränkten, an die geneigten Randteile eines lokalen Oxidfilms (6a bis 6e)
angrenzenden Bereich ausgebildet.
Die Dotierstoffkonzentration von 1 x 1015 cm-3 für die Zone des ersten Leitungstyps (5) ist zwar ebenfalls gering (vgl. hierzu die Seite 6, Zeilen 12 und 13 der europäischen Offenlegungsschrift 0 075 924 mit der geltenden Beschreibung, Seite
7, Absatz 1), was implizieren könnte, daß - insoweit entsprechend dem zweiten
Merkmal nach dem kennzeichnenden Teil des geltenden Patentanspruchs 1 - die
Diffusionslänge der Ladungsträger auch schon größer als das Lichtempfangsteil
der Fotodiode ist, jedoch spielt eine Kompensation im Sinne des zweiten Merkmals nach dem kennzeichnenden Teil des geltenden Patentanspruchs 1 hier insofern keine Rolle, als der pn-Übergang - wie dargelegt - großflächig ist, d.h. die
Verarmungszone dementsprechend groß ist.
b) Die europäische Offenlegungsschrift 0 075 924 kann dem vorstehend definierten zuständigen Durchschnittsfachmann die Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode nach dem geltenden Patentanspruch 1 auch nicht nahelegen.
Diese Entgegenhaltung führt den Fachmann nämlich insofern in eine andere
Richtung, als sie - ausgehend von dem in Fig. 2 dargestellten Stand der Technik -
zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Fotodioden vorschlägt, die - wie dargelegt -
großflächigen pn-Übergänge (10a bis 10d) des Standes der Technik nach Fig. 2
zusätzlich dadurch zu vergrößern, daß die Dicke der jeweils aus einem lokalen
Oxidfilm (6a bis 6e) und einem dazugehörigen Kanalstopper (channel stopper regions 8a bis 8e) bestehenden Elementisolierung kleiner als die Dicke der Zone
des zweiten Leitungstyps (9) bemessen wird (vgl. den Anspruch 1 iVm Seite 2,
Absätze 1 und 2, Seite 5, Absatz 2 bis Seite 6, Absatz 1 zur Fig. 2 sowie Seite 7,
letzter Absatz bis Seite 9, Absatz 1 zur Fig. 3c).
4. Die Patentfähigkeit des der Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß dem
Anspruch 1 dienenden Verfahrens nach dem geltenden nebengeordneten Patentanspruch 3 wird von der Patentfähigkeit der Halbleitervorrichtung nach dem geltenden Patentanspruch 1 mitgetragen.
Soweit die europäische Offenlegungsschrift 0 075 924 ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit Fotodioden mit folgenden Schritten offenbart:
(α) Maskieren der Oberfläche einer Halbleiterschicht (9) eines bestimmten
Leitungstyps mit Ausnahme vorbestimmter Bereiche, in denen lokale Oxidfilme (6a bis 6e) zur Elementisolierung ausgebildet werden sollen (Fig. 3a
nebst der dazugehörigen Beschreibung),
(β) Ausbilden einer Zone (8a bis 8e) des anderen Leitungstyps durch Ionenimplantation eines Dotierstoffs des anderen Leitungstyps an den vorbestimmten Stellen (Fig. 3b nebst der dazugehörigen Beschreibung) und
(χ) Wärmebehandlung zur Ausbildung der lokalen Oxidfilme (6a bis 6e) für
die Elementisolierung an den vorbestimmten Stellen mit der im Schritt (β)
gebildeten Zone (8a bis 8e) des anderen Leitungstyps (Fig. 3c mit der dazugehörigen Beschreibung),
werden diese Verfahrensschritte auf die Schicht vom zweiten Leitungstyp (9) angewandt. Dementsprechend erhält der Fachmann durch die europäische Offenlegungsschrift 0 075 924 auch keine Anregung dazu, diese Verfahrensschritte auf
die Schicht vom ersten Leitungstyp anzuwenden und den Verfahrensschritt der
Wärmebehandlung zur Ausbildung der lokalen Oxidfilme dabei derart zu steuern,
daß die im vorangehenden Verfahrensschritt gebildete Zone (8a bis 8e) des entgegengesetzten Leitungstyps nur an den geneigten Randteilen der lokalen Oxidfilme zurückbleibt, wie dies der weitergehenden Lehre des geltenden Patentanspruchs 3 entspricht.
5. An die Patentansprüche 1 bzw. 3 können sich die geltenden Unteransprüche 2
bzw. 4 anschließen, denn diese betreffen vorteilhafte und nicht selbstverständliche
Ausführungsarten der Halbleitervorrichtung mit Fotodiode nach dem Hauptanspruch (Anspruch 2) bzw. des dazugehörigen Herstellungsverfahrens nach dem
nebengeordneten Patentanspruch 3 (Anspruch 4).
6. In der Beschreibung ist der maßgebliche Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, angegeben und die beanspruchte Halbleitervorrichtung nebst dem
dazugehörigen Herstellungsverfahren ausreichend erläutert.
7. Die Rückzahlung der Beschwerdegebühr ist nicht gerechtfertigt, denn trotz der
gerügten widersprüchlichen Begründung des angefochtenen Beschlusses und
mangelnden Verfahrensökonomie entspricht es nicht der Billigkeit, die Anmelderin
gemäß § 80 Abs 3 PatG von einer Gebühr freizustellen, die auch bei fehlerfreier
Sachbehandlung angefallen wäre (vgl. hierzu BPatGE 30, Seite 207, Leitsatz 2
iVm den Seiten 210 bis 211, Abschnitt 5.)).
Der Anmelderin ist zwar dahingehend zuzustimmen, daß die im angefochtenen
Beschluß angegebene Begründung für die fehlende Neuheit des Gegenstands
des Patentanspruchs 1 gegenüber dem Stand der Technik nach der europäischen
Offenlegungsschrift 0 75 24 in sich widersprüchlich ist (vgl. die Beschwerdebegründung vom 7. Juli 1999, Seite 2, Absätze 2 bis 5). Jedoch sind der dem angefochtenen Beschluß zugrundeliegende Patentanspruch 1 und der mit dem Beschwerdeschriftsatz als Hilfsantrag angekündigte Patentanspruch 1 so allgemein
formuliert, daß sie auch widerspruchsfrei auf diesen Stand der Technik lesbar
sind.
Die genannten Patentansprüche 1 nach dem angekündigten Haupt- und Hilfsantrag lassen nämlich offen, ob der pn-Übergang der eigentliche Fotodioden-pn-
Übergang oder ein zusätzlicher pn-Übergang der Fotodiode ist. Die europäische
Offenlegungsschrift 0 075 924 offenbart aber im Ausführungsbeispiel nach Figur
3c eine Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode, die neben dem Fotodioden-pn-
Übergang (10) einen zusätzlichen pn-Übergang zwischen einer Zone (9) eines
ersten Leitungstyps (N) und einer Zone (8a bis 8c) eines zweiten Leitungstyps (P+)
aufweist. Auch sind hier lokale Oxidfilme (6a bis 6e) für eine Elementisolierung
vorhanden, welche in der Zone (9) des ersten Leitungstyps (N) einen Rand mit
geneigten Randteilen aufweisen, wobei die Zone (8a bis 8c) des zweiten Leitungstyps (P+) auf einen Bereich angrenzend an die geneigten Randteile der Oxidfilme
(6a bis 6e) in der Zone (9) des ersten Leitungstyps (N) beschränkt ist (zur Auslegung des Begriffs "beschränkt" vgl. die Beschwerdebegründung vom 7. Juli 1999,
Seite 2, Absatz 6).
Damit ist der Patentanspruch 1 nach dem angekündigten Hauptantrag dem Wortlaut nach ohne weiteres auf die Halbleitervorrichtung nach Fig. 3c der europäischen Offenlegungsschrift 0 075 924 lesbar, wenn bei dieser als pn-Übergang der
zusätzliche pn-Übergang zwischen der Zone (9) des ersten Leitungstyps (N) und der Zone (8a bis 8c) des zweiten Leitungstyps (P+) in Betracht gezogen wird.
Entsprechendes gilt auch für den Patentanspruch 1 gemäß dem angekündigten
Hilfsantrag. Denn dieser unterscheidet sich von dem Patentanspruch 1 gemäß
angekündigtem Hauptantrag inhaltlich nur durch das Merkmal, wonach die lokalen
Oxidfilme (10) mit einer sich mit zunehmender Tiefe verjüngenden Form in die
erste Zone (9) hineinreichen. Dieses Merkmal findet sich aber auch schon bei den
lokalen Oxidfilmen (6a bis 6e) nach Fig. 3c der europäischen Offenlegungsschrift
0 075 924.
Da auf der Grundlage der genannten Patentansprüche 1 trotz des materiell-rechtlichen Fehlers (in sich widersprüchliche Begründung) letztlich also eine im Ergebnis gleiche Entscheidung (fehlende Neuheit des Gegenstands des Patentanspruchs 1 gegenüber dem Stand der Technik nach der europäischen Offenlegungsschrift 0 075 924) erlassen werden müßte, kann der Prüfungsstelle auch
nicht der Vorwurf gemacht werden, daß bei Beachtung der Grundsätze der Verfahrensökonomie und bei entsprechendem Hinweis vor Erlaß des Zurückweisungsbeschlusses oder gar bei Durchführung einer - im übrigen nicht beantragten - Anhörung die Beschwerde hätte vermieden werden können.
Nach alledem wäre eine Rückzahlung der Beschwerdegebühr unbillig (vgl. auch
Schulte PatG 5. Aufl. § 73 Rdn 39).
Dr. Beyer
Dr. Gottschalk
Tronser
Lokys
Pr