BPatG Beschluss vom 06.12.2001 – 23 W (pat) 31/00

BUNDESPATENTGERICHT

23 W (pat) 31/00

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(Aktenzeichen)

Verkündet am

6. Dezember 2001

…

B E S C H L U S S

In der Beschwerdesache

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betreffend die Patentanmeldung P 42 30 687.6-33

hat der 23. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf

die mündliche Verhandlung vom 6. Dezember 2001 unter Mitwirkung des

Vorsitzenden Richters Dr. Beyer sowie der Richter Dr. Meinel, Knoll und Lokys

beschlossen:

Die Beschwerde der Anmelderin wird zurückgewiesen. 6.70

G r ü n d e

I

Die vorliegende Patentanmeldung mit der Bezeichnung "Halbleitereinrichtung und

Verfahren zu deren Herstellung" ist unter Inanspruchnahme der Unionsprioritäten in Japan vom 20. November 1991 (Az 3-304 726) und vom 22. Mai 1992

(Az 4-131 082) am 14. September 1992 beim Deutschen Patent- und Markenamt

eingereicht worden.

Mit Beschluß vom 18. Mai 2000 hat die Prüfungsstelle für Klasse H 01 L des Deutschen Patent- und Markenamts die Patentanmeldung zurückgewiesen. Sie hat

ihre Entscheidung damit begründet, daß sich die Gegenstände der in der Anhörung am 16. Mai 2000 vorgelegten – nebengeordneten – Patentansprüche 1, 9

und 10 für den Fachmann in naheliegender Weise aus dem Stand der Technik

nach den Literaturstellen "Nuclear Instruments and Methods in Physics Research"

B 37/38, 1989, Seiten 941 bis 950 und "Vacuum" Bd 39, Nr 2-4, 1989, Seiten 195

bis 197, ergäben und daher nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit beruhten.

Gegen diesen Zurückweisungsbeschluß richtet sich die Beschwerde der Anmelderin.

Sie hat in der mündlichen Verhandlung einen neuen Patentanspruch 1 vorgelegt

und die Auffassung vertreten, daß der Gegenstand des neugefaßten Patentanspruchs 1 durch den nachgewiesenen Stand der Technik, einschließlich der im

Prüfungsverfahren ua noch genannten US-Patentschrift 4 920 396, nicht patenthindernd getroffen sei.

Die Anmelderin beantragt,

den Beschluß der Prüfungsstelle für Klasse H 01 L des Deutschen Patent- und Markenamts vom 18. Mai 2000 aufzuheben und das Patent mit folgenden Unterlagen zu erteilen:

Anspruch 1, überreicht in der mündlichen Verhandlung, und

Unteransprüche 3 bis 15, eingegangen am 20. Februar 2001

gemäß damaligem Hilfsantrag, wobei diese Ansprüche noch

anzupassen sind,

Beschreibungsseiten 1 bis 4 und 5 bis 14 gemäß (damaligem) Hauptantrag und Seite 4a gemäß (damaligem) Hilfsantrag, eingegangen jeweils am 20. Februar 2001, und

offengelegte Zeichnung, Figuren 1 bis 12.

Der geltende Patentanspruch 1 hat folgenden Wortlaut:

"Halbleitervorrichtung, die eine Wanne mit einer Zwei-

Schicht-Struktur aufweist, mit:

einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitungstyps

mit einer Hauptoberfläche,

einer ersten Wanne (4) eines ersten Leitungstypes, die

in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (1) angeordnet ist, wobei die erste Wanne (4) einen Seitenabschnitt und

einen Bodenabschnitt aufweist und sich von der Hauptoberfläche aus erstreckt,

und

einer zweiten Wanne (6) eines zweiten Leitungstyps,

die in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (1) derart

angeordnet ist, daß sie den Seitenabschnitt und den Bodenabschnitt der ersten Wanne (4) zur Trennung des Halbleitersubstrates (1) und der ersten Wanne (4) durch einen pn-

Übergang umgibt,

wobei der Bodenabschnitt (31) und der Seitenwandabschnitt der zweiten Wanne (6) ein Kristalldefektgebiet (7) aufweist, das durch Implantation von Ionen für den zweiten Leitungstyp hoher Konzentration und von

Elementen, die aus der aus Si, O, F und C bestehenden Gruppe ausgewählt sind und die nicht zur Leitung beitragen, gebildet ist."

Wegen der geltenden nachgeordneten Ansprüche und der weiteren Einzelheiten

wird auf den Akteninhalt verwiesen.

II

Die zulässige Beschwerde der Anmelderin bleibt ohne Erfolg, denn der Gegenstand des geltenden Patentanspruchs 1 erweist sich nach dem Ergebnis der

mündlichen Verhandlung als nicht patentfähig.

1.) Der geltende Patentanspruch 1 ist zulässig, denn er stützt sich inhaltlich auf

die ursprünglichen Patentansprüche 1, 2, 6 und 8 iVm der ursprünglichen Beschreibung der Ausführungsformen gemäß Figuren 1 und 7.

2.) Die Patentanmeldung geht nach den Angaben in der geltenden Beschreibungseinleitung (S 1 le Abs bis S 2 Abs 1 und S 4a Abs 1) von einer in Figur 8

dargestellten herkömmlichen Halbleitervorrichtung aus, die eine Wanne mit einer

Zweischicht-Struktur aufweist, wie sie zB aus der US-Patentschrift 4 907 058,

Figur 16 (rechte Hälfte), bekannt ist. Bei einer derartigen bekannten Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps (P-Substrat) mit

einer Hauptoberfläche ist eine erste Wanne eines ersten Leitungstyps (P-Wanne;

P-Well 4) in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet, die einen

Seitenabschnitt und einen Bodenabschnitt aufweist und sich von der Hauptoberfläche aus erstreckt, und eine zweite Wanne eines zweiten Leitungstyps

(N-Wanne; N-Well 3) in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats derart angeordnet, daß sie den Seitenabschnitt und den Bodenabschnitt der ersten Wanne

(P-Wanne) durch einen PN-Übergang umgibt.

Als nachteilig bei dieser bekannten Halbleitervorrichtung mit herkömmlicher

Wanne mit Zweischicht-Struktur wird von der Anmelderin insbesondere angesehen, daß ein parasitärer PNP-Transistor wirksam werden kann, wenn eine große

Zahl von Minoritätsladungsträgern in die N-Wanne injiziert wird, wie die Anmelderin anhand der Figuren 10 und 11 erläutert hat (geltende Beschreibung S 3 Abs 1

bis S 4 Abs 1).

Dem Patentbegehren liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtung mit einer Wanne vorzusehen, die von einem Substrat isoliert und vom

gleichen Leitungstyp wie das Substrat ist, wobei die Halbleitervorrichtung so ausgebildet sein soll, daß die Wanne und das Substrat auch dann keiner gegenseitigen Beeinflussung unterliegt, wenn eine große Menge von Minoritätsladungsträgern injiziert wird, und Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleitervorrichtung anzugeben (geltende Beschreibung S 4a Abs 2).

Diese Aufgabe soll durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 bzw ein Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 gelöst werden.

Denn dadurch, daß der Bodenabschnitt und der Seitenwandabschnitt der zweiten

Wanne eines zweiten Leitungstyps (N-Wanne) ein Kristalldefektgebiet aufweist,

das gebildet ist durch Implantation von Ionen für den zweiten Leitungstyp (N)

hoher Konzentration und von Elementen, die aus der aus Si, O, F und C bestehenden Gruppe ausgewählt sind und die nicht zur Leitung beitragen, fängt das Kristalldefektgebiet unnötige (überschüssige) Ladungsträger ein und verringert damit

deren Anzahl bzw verkürzt deren Lebensdauer, vgl hierzu auch die geltende

Beschreibung Seite 5, Seite 8 vorletzter Absatz bis Seite 9 Absatz 1 und Seite 13

Absatz 2 bis Seite 14 Absatz 1.

3.) Der Gegenstand des geltenden Patentanspruchs 1 ist zwar gegenüber dem

nachgewiesenen Stand der Technik neu; er ergibt sich jedoch für den Durchschnittsfachmann, einen mit der Herstellung von integrierten Halbleiterbauelementen ("Halbleitervorrichtung") mit Wannenisolation vertrauten, berufserfahrenen

Diplom-Physiker oder Diplom-Ingenieur der Fachrichtung Halbleitertechnik mit

Universitätsabschluß, in naheliegender Weise aus dem Stand der Technik.

Aus der og Literaturstelle "Nuclear Instruments and Methods in Physics Research"

1989 ist eine Halbleitervorrichtung mit Wanne mit einer Zweischicht-Struktur

bekannt (device cross sections of a merged bipolar – CMOS process – Fig 1),

nämlich mit einem Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps (P-Substrate) mit

einer Hauptoberfläche, einer in der Hauptoberfläche des P-Substrats angeordneten, sich von der Hauptoberfläche aus erstreckenden ersten Wanne eines ersten Leitungstyps (P-Wanne mit darin ausgebildeten hochdotierten P+- oder N+-Zonen)

und mit einer in der Hauptoberfläche des P-Substrats angeordneten zweiten Wanne eines zweiten Leitungstyps (N bzw N+-Wanne), die den Seitenabschnitt

und den Bodenabschnitt der ersten P-Wanne zur Trennung des P-Substrats und

der ersten P-Wanne durch einen PN-Übergang umgibt, vgl dort Figur 1 mit zugehöriger Legende.

Da die N+-Wanne – die beim integrierten NPN-Transistor als Subkollektor und

beim benachbarten PMOS zur Unterdrückung des CMOS latchup dient – als retrograde N+-Wanne durch Implantation von Ionen für den zweiten Leitungstyp (N) mit hoher Ionenenergie im MeV-Bereich und mit hoher Implantationsdosis in der Größenordnung von 1014 bis 1015 cm-2 gebildet ist (S 941 Abschn

"2. Implanted depth profiles") – vgl hierzu auch die geltenden Ansprüche 6, 10 und 11 -, weist die N+-Wanne zwangsläufig im Boden- und Seitenabschnitt ein Kristalldefektgebiet auf, wobei die Kristalldefektdichte selbst nach Ausheilung lediglich

reduziert werden kann, vgl den die Seiten 944 und 945 sowie den die Seiten 945

und 946 überbrückenden Absatz.

Daß beim Stand der Technik das durch dotierende Ionen hoher Konzentration und

deren Implantationsenergie gebildete Kristalldefektgebiet im Boden- und Seitenabschnitt der retrograden N+-Wanne aufgrund sog Eigengetterung (self-gettering)

die Anzahl der injizierten Ladungsträger verringert und deren Lebensdauer verkürzt, ergibt sich für den Fachmann aus dem diesbezüglichen Hinweis, daß die retrograde N+-Wanne des PMOS den CMOS latchup – dh einen durch parasitäre

Transistoren gebildeten niederohmigem Strompfad – unterdrückt, und auch als

selbstjustierter Kanalstopper (self-aligned channel stop) unter dem Feldoxid wirkt,

vgl die Legende zu Figur 1 iVm Seite 941 rechte Spalte Absatz 1.

Somit unterscheidet sich der Gegenstand gemäß Anspruch 1 von dieser bekannten Halbleitervorrichtung lediglich dadurch, daß das im Boden- und Seitenabschnitt der zweiten Wanne ausgebildete, durch dotierende Ionen hoher Konzentration gebildete Kristalldefektgebiet zusätzlich von Elementen, die aus der aus Si, O,

F und C bestehenden Gruppe ausgewählt sind und die nicht zur Leitung beitragen,

gebildet ist.

Diese Maßnahme kann die Patentfähigkeit des beanspruchten Anmeldungsgegenstandes jedoch nicht begründen.

Aus der vorgenannten Literaturstelle "Nuclear Instruments and Methods in Physics

Research" 1989 ist dem Fachmann nämlich auch bereits bekannt, daß der Getter-

Wirkungsgrad verstärkt werden kann, indem das Kristalldefektgebiet nahe den

aktiven Bauelement-Zonen ausgebildet wird und Ionen, wie Kohlenstoff (C) oder

Sauerstoff (O), die nicht zur Leitung im Silizium-Substrat beitragen, mit einer Implantationsdosis von 5x1014 bis 5x1016 cm-2 implantiert werden, vgl auf

Seite 946 den Abschnitt "Proximity gettering ..." sowie das Abstract auf Seite 941.

Als Beispiel dafür ist in Figur 15 auf Seite 949 die diesbezügliche Ausbildung einer

retrograden, einen Bodenabschnitt und einen Seitenabschnitt aufweisenden Getter-Wanne (gettering retrograde well) zur lokalisierten Kontrolle der Lebensdauer

der Ladungsträger (localized carrier lifetime control) dargestellt, vgl die Legende

zu Figur 15 iVm Seite 949 rechte Spalte Absatz 1 Zeilen 3 ff.

Zwar ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein CMOS/Bi-CMOS-Bauelement lediglich von einer solchen – einen Bodenabschnitt und einen Seitenabschnitt aufweisenden – Getter-Wanne umgeben und nicht in einer Wanne des

CMOS/Bi-CMOS-Bauelements, wie es zB in Figur 1 dargestellt ist, angeordnet.

Jedoch ergibt sich die beanspruchte Abwandlung, nämlich die die Lebensdauer

der Ladungsträger verkürzende Getter-Wanne – alternativ zum dargestellten Ausführungsbeispiel – in der dotierten Wanne der Halbleitervorrichtung selbst auszubilden, für den Fachmann in naheliegender Weise aus der ein CMOS-Bauelement

mit vergrabener Ladungsträger-Rekombinationsschicht (CMOS having buried

layer for carrier recombination) betreffenden und daher einschlägigen US-Patentschrift 4 920 396.

Denn aus dieser Druckschrift ist es bekannt, eine durch Doppelimplantation, nämlich durch Implantation von dotierenden Ionen hoher Konzentration und zusätzlich

von Ionen, die nicht zur Leitung beitragen, wie Si, O oder N, gebildete vergrabene

Rekombinationsschicht zum Einfangen der Minoritätsladungsträger - alternativ zu

einer Ausbildung im Substrat unterhalb einer die PN-Sperrschicht mit dem Substrat bildenden Wanne entsprechend Fig 1 und Fig 2C – im Bodenabschnitt der

Wanne selbst auszubilden, um so den latchup-Effekt noch wirksamer zu vermeiden, vgl in den Ausführungsformen gemäß Figur 4C, 5 und 6B, 6C die im Bodenabschnitt der Wanne selbst ausgebildete Rekombinationsschicht zum Einfangen

der Minoritätsladungsträger (recombination layer 106, 107 to trap the holes

(minority carriers)), siehe die zugehörige Beschreibung, insbesondere Spalte 5

Zeilen 63 bis Spalte 6 Zeile 3, Spalte 7 Zeilen 27 bis 40, Spalte 8 Zeilen 10 bis 18

und Spalte 8 Zeile 38 bis Spalte 9 Zeile 6.

Somit gelangt der Fachmann ausgehend von der bekannten Halbleitervorrichtung

mit Wannenstruktur nach der Literaturstelle "Nuclear Instruments and Methods in

Physics Research" bei Einbeziehung der in der US-Patentschrift 4 920 396 gelehrten Doppelimplantation von dotierenden und nicht dotierenden Ionen hoher Konzentration zur Bildung eines vergrabenen Kristalldefektgebietes in der die PN-

Sperrschicht bildenden Wanne ohne erfinderisches Zutun zum Gegenstand des

Anspruchs 1. Dabei liegt es im Belieben des Halbleiterfachmanns, anstelle der im

Stand der Technik explizit genannten Elemente Si, O oder C, die im Silizium-Substrat nicht zur Leitung beitragen, dafür alternativ auch F als an sich bekanntes

nicht dotierendes Element (in Si) in Betracht zu ziehen.

Die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 ist daher nicht patentfähig.

4.) Aufgrund mangelnder Patentfähigkeit des Gegenstandes des Hauptanspruchs fallen – aufgrund der Antragsbindung – notwendigerweise auch die nachgeordneten Patentansprüche, ohne daß es einer gesonderten Prüfung und Begründung dahingehend bedarf, ob in den nachgeordneten Ansprüchen etwas

Schutzfähiges enthalten ist (vgl hierzu BGH GRUR 1997, 120 Ls, 122 Abschn 2.c

und 2.d – "Elektrisches Speicherheizgerät" mwNachw). Einen selbständig erfinderischen Gehalt dieser nachgeordneten Ansprüche hat die Anmelderin im übrigen

auch nicht geltend gemacht.

Dr. Beyer

Dr. Meinel

Knoll

Lokys

Fa