Rechtsprechung / BPatG / 2009

BPatG Beschluss vom 07.05.2009 – 23 W (pat) 1/06

23. Senat

BUNDESPATENTGERICHT

23 W (pat) 1/06

_______________

(Aktenzeichen)

Verkündet am

7. Mai 2009

…

B E S C H L U S S

In der Beschwerdesache

…

betreffend die Patentanmeldung 100 66 244.7- 33

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

die mündliche Verhandlung vom 7. Mai 2009 unter Mitwirkung des Vorsitzenden

Richters Dr. Tauchert, der Richterin Dr. Hock sowie der Richter Brandt und Maile

beschlossen: 08.05

Die Beschwerde wird zurückgewiesen.

G r ü n d e

Die vorliegende Patentanmeldung 100 66 244 ist eine Ausscheidung aus der

Stammanmeldung 100 31 881, die am 30. Juni 2000 beim Deutschen Patent- und

Markenamt unter Inanspruchnahme der japanischen Priorität JP 11-187 018 vom

30. Juni 1999 eingereicht wurde. Sie trägt die Bezeichnung „Halbleitereinrichtung

und Verfahren zur Herstellung der Halbleitereinrichtung“.

Mit Beschluss vom 4. August 2005, im Abholfach des Vertreters der Anmelderin

niedergelegt am 2. September 2005, hat die Prüfungsstelle für Klasse H01L des

Deutschen Patent- und Markenamts die vorliegende Ausscheidungsanmeldung

zurückgewiesen. In ihrer Begründung weist sie darauf hin, der geltende Anspruch 1 sei mit dem ursprünglichen Anspruch 1 der Stammanmeldung

100 31 881 identisch. Zu diesem habe sie der Anmelderin in ihrem Prüfungsbescheid vom 15. Oktober 2002 in der Stammanmeldung bereits mitgeteilt, dass die

Halbleitereinrichtung nach diesem Anspruch gegenüber dem Stand der Technik

gemäß der Druckschrift

(3) DE 44 02 216 A1

nicht neu sei, so dass mit diesen Unterlagen keine Patenterteilung in Aussicht gestellt werden könne.

Darüber hinaus führt die Prüfungsstelle in ihrem Bescheid zusätzlich aus, dass die

Halbleitereinrichtung auch gegenüber dem Stand der Technik nach der Druckschrift

(1) US 5 739 563

nicht neu sei.

Gegen diesen Beschluss wendet sich die Beschwerde der Anmelderin vom

5. Oktober 2005, beim DPMA fristgerecht eingegangen am selben Tag.

In der mündlichen Verhandlung stellt die Anmelderin den Antrag,

den Beschluss der Prüfungsstelle für Klasse H01L des Deutschen

Patent- und Markenamts aufzuheben und das Patent mit folgenden Unterlagen zu erteilen:

Patentansprüche 1 bis 2, überreicht in der mündlichen Verhandlung vom 7. Mai 2009, Beschreibungsseiten 2, 3 und 3a, überreicht in der mündlichen Verhandlung vom 7. Mai 2009, Beschreibungsseiten 1, 4 bis 24, eingegangen am 10. August 2004, Zeichnung, Figuren 1 bis b, 13 Blatt, eingegangen am 10. August 2004

(Hauptantrag).

Hilfsweise stellt sie den Antrag,

das Patent mit folgenden Unterlagen zu erteilen:

(1. Hilfsantrag).

Weiter hilfsweise stellt sie den Antrag,

das Patent mit folgenden Unterlagen zu erteilen:

(2. Hilfsantrag).

Der geltende Anspruch 1 nach Hauptantrag lautet:

„Halbleitereinrichtung, gekennzeichnet durch ein Halbleitersubstrat

und eine Vielzahl von Kondensatoren, die auf dem Halbleitersubstrat gebildet sind, wobei die Vielzahl von Kondensatoren umfasst:

eine Isolationsschicht (14), die über dem Halbleitersubstrat gebildet ist und eine Vielzahl von Löchern (15) aufweist;

eine Vielzahl von unteren Elektroden (16), die in den Löchern (15) der Isolationsschicht (14) durch Zurücklassen eines

einzelnen Films in den Löchern (15) gebildet sind;

einen ferroelektrischen Film (17), der die Vielzahl von unteren

Elektroden (16) kontinuierlich abdeckend gebildet ist; und

eine obere Elektrode (18), die auf der Oberfläche des

ferroelektrischen Films (17) gebildet ist;

wobei jeder der Vielzahl von Kondensatoren für jede der unteren

Elektroden (16) gebildet wird.“

Der Anspruch 1 nach dem 1. Hilfsantrag enthält neben diesen in veränderter Reihenfolge aufgeführten Merkmalen zusätzlich Angaben, wonach die obere Elektrode und die ferroelektrische Schicht am Rand eines oberen Strukturierungsbereichs eine Strukturierung aufweisen und wonach die Isolationsschicht wenigstens den oberen Strukturierungsbereich umfasst und die Vielzahl der unteren

Elektroden voneinander isoliert, wobei ihre Oberfläche mit der Vielzahl der unteren

Elektroden flächig abschließt. Die Angabe, dass die Elektroden in den Löchern

durch Zurücklassen eines einzelnen Films gebildet sind, ist dagegen nicht mehr im

Anspruch enthalten. Der vollständige Anspruch 1 nach dem 1. Hilfsantrag lautet:

„Halbleitereinrichtung, gekennzeichnet durch ein Halbleitersubstrat

und eine Vielzahl von Kondensatoren, die auf dem Halbleitersubstrat gebildet sind, wobei die Vielzahl von Kondensatoren umfasst:

eine Vielzahl von unteren Elektroden (16), die über dem

Halbleitersubstrat gebildet sind;

einen ferroelektrischen Film (17), der die Vielzahl von unteren

Elektroden (16) kontinuierlich abdeckend gebildet ist;

eine obere Elektrode (18), die auf der Oberfläche des

ferroelektrischen Films (17) gebildet ist und die einen oberen

Strukturierungsbereich umschließt, an dessen Rand die obere

Elektrode (18) und der ferroelektrische Film 17) eine Strukturierung aufweisen;

eine über dem Halbleitersubstrat gebildete

Isolationsschicht (14), die eine Vielzahl von Löchern (15) aufweist, in denen die Vielzahl von unteren Elektroden (16) angeordnet sind,

die Benachbarte der Vielzahl von unteren Elektroden (16) voneinander isoliert, deren Oberfläche mit der Vielzahl von unteren

Elektroden (16) flächig abschließt und die wenigstens den oberen Strukturierungsbereich umfasst;

wobei jeder der Vielzahl von Kondensatoren für jede der unteren

Elektroden (16) gebildet wird.“

Der Anspruch 1 nach dem 2. Hilfsantrag unterscheidet sich vom Anspruch 1 nach

dem 1. Hilfsantrag lediglich dadurch, dass die Angabe, dass die Vielzahl von unteren Elektroden in den Löchern der Isolationsschicht durch Zurücklassen eines einzelnen Films in den Löchern gebildet sind, wieder in den Anspruch aufgenommen

wurde. Das entsprechende Merkmal lautet somit:

„ … ,

eine über dem Halbleitersubstrat gebildete

Isolationsschicht (14), die eine Vielzahl von Löchern (15) aufweist, in

denen die Vielzahl von unteren Elektroden (16) durch Zurücklassen eines einzelnen Films in den Löchern (15) gebildet

sind, die Benachbarte der Vielzahl von unteren Elektroden (16) voneinander isoliert, deren Oberfläche mit der Vielzahl von unteren Elektroden (16) flächig abschließt und die

wenigstens den oberen Strukturierungsbereich umfasst;

…“

Hinsichtlich der Unteransprüche 2 nach dem Haupt- und den Hilfsanträgen sowie

hinsichtlich weiterer Einzelheiten wird auf den Akteninhalt verwiesen.

II.

Die zulässige Beschwerde der Anmelderin erweist sich als nicht begründet, denn

der Gegenstand des Anspruchs 1 nach dem Hauptantrag und die Gegenstände

der Ansprüche 1 nach den Hilfsanträgen 1 und 2 beruhen jeweils nicht auf einer

erfinderischen Tätigkeit des zuständigen Fachmanns.

Bei dieser Sachlage kann die Erörterung der Zulässigkeit der Ansprüche sowie der

Neuheit der Gegenstände dieser Ansprüche dahinstehen, vgl. BGH GRUR 1991,

120, 121, II.1 - „Elastische Bandage“.

1. Die Anmeldung betrifft gemäß den geltenden Patentansprüchen eine Halbleitereinrichtung.

Bei RAM-Halbleiterspeichern, bei denen ferroelektrische Schichten als dielektrische Schichten des Speicherkondensators eingesetzt werden, wird zum Herstellen der Kondensatorstrukturen ein Trockenätzvorgang eingesetzt, bei dem die ferroelektrische Schicht dem Ätzplasma ausgesetzt ist. Dies führt in nachteiliger

Weise zu einer Verschlechterung der dielektrischen Eigenschaften des Ferroelektrikums und damit der Speichereigenschaften der Kondensatorschicht.

Das der Anmeldung als Aufgabe zugrunde liegende technische Problem besteht

somit darin, eine Halbleitereinrichtung bereitzustellen, die mit einem Kondensator

versehen ist, wobei ein ferroelektrische Film als ein dielektrischer Film verwendet

wird und verhindert wird, dass der ferroelektrische Film verschlechtert wird, vgl.

die geltenden Beschreibungsunterlagen, S. 2, Zeilen 30 bis 35.

Gemäß dem Anspruch 1 nach Hauptantrag wird diese Aufgabe durch eine Halbleitereinrichtung gelöst, bei der eine Vielzahl von unteren Elektroden durch Zurücklassen eines einzelnen Films in den Löchern in einer Isolationsschicht gebildet

wird, diese Vielzahl von unteren Elektroden durch einen ferroelektrischen Film

kontinuierlich abgedeckt wird, auf dem eine obere Elektrode gebildet ist, wobei die

Vielzahl von Kondensatoren durch jede der unteren Elektroden gebildet wird.

Gemäß dem Anspruch 1 nach Hilfsantrag 1 umschließt dabei die obere Elektrode

einen Strukturierungsbereich, an dessen Rand die obere Elektrode und der ferroelektrische Film eine Strukturierung aufweisen. Die Isolationsschicht umfasst außerdem wenigstens diesen Strukturierungsbereich und isoliert die benachbarten

Elektroden der Vielzahl unterer Elektroden voneinander, wobei die Oberfläche der

Isolationsschicht flächig mit der Vielzahl der unteren Elektroden abschließt.

Gemäß dem Anspruch 1 nach Hilfsantrag 2 sind die Vielzahl von unteren Elektroden dabei durch Zurücklassen eines einzelnen Films in den Löchern gebildet.

2. Die Halbleitereinrichtung nach dem geltenden Anspruch 1 nach Hauptantrag

beruht nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit des zuständigen Fachmanns. Dieser

ist hier als mit der Entwicklung von Halbleiter-Speicherschaltungen befasster Diplom-Ingenieur der Elektrotechnik oder Diplom-Physiker, jeweils mit Hochschulabschluss, zu definieren, der über einige Jahre Berufserfahrung im Entwurf und in

der Fertigung von hochintegrierten Halbleiterspeicher-Schaltungen verfügt.

Die Druckschrift (1) offenbart eine Halbleitereinrichtung in Form eines DRAM-

Halbleiterspeichers (dynamic access memory (DRAM) / Fig. 1) mit einem Substrat

und einer Vielzahl von Kondensatoren, die auf dem Halbleitersubstrat gebildet

sind (This invention provides a semiconductor memory device wherein a plurality

of memory cells, each comprising one switching transistor and one capacitor for

accumulating electric charge are arranged in a two-dimensional pattern on a semiconductor substrate / Sp. 7, Zeilen 35 bis 39).

Anhand der Fig. 1 und der zugehörigen Beschreibung in Sp. 15, Zeile 53 bis

Sp. 16, Zeile 39 wird der Aufbau einer einzelnen Speicherzelle (memory cell) mit

Schalttransistor (switching transistor) und Speicherkondensator (capacitor for accumulating electric charge) erläutert. Für den Fachmann ist selbstverständlich,

dass auch die übrigen Speicherzellen des Speicherzellenfeldes mit den jeweiligen

Kondensatoren den anhand der Fig. 1 exemplarisch erläuterten Aufbau aufweisen,

vgl. BGH GRUR 1995, 330, 2. Leitsatz - „Elektrische Steckverbindung“.

Die Vielzahl von Kondensatoren umfasst demzufolge in Übereinstimmung mit der

im Anspruch 1 nach Hauptantrag gegebenen Lehre

- eine Isolationsschicht (flattening insulation film 49, abrasion-terminating layer 50

/ Fig. 1), die über dem Halbleitersubstrat gebildet ist und eine Vielzahl von

Löchern aufweist (Fig. 2A depicts a sectional view obtained after a process that

the transistor of memory cell and bit line 48 are formed on a substrate, and than

the flattening insulating film 49 and the abrasion-terminating layer 50 are formed.

[…] As for the abrasion-terminating layer 50, an insulating film such as aluminum

oxide may be employed. Then, as shown in Fig. 2B, a contact hole extending to

the impurity diffusion region 46 was formed in the opening of the abrasion-terminating layer 50 / Fig. 2A und 2B i. V. m. Sp. 15, Zeile 64 bis Sp. 16, Zeile 11),

- eine Vielzahl von unteren Elektroden, die in den Löchern der Isolationsschicht

durch Zurücklassen eines Films gebildet sind (Then, as shown in Fig. 2E, after a

shallow trench was formed […], a Pt thin film to be functioned as the lower electrode 53 was formed by sputtering. Then, the CMP method was again employed

to remove the Pt thin film formed on the abrasion terminating layer 50. / Fig. 2E

i. V. m. Sp. 16, Zeilen 29 bis 36),

- einen ferroelektrischen Film, der die Vielzahl von unteren Elektroden kontinuierlich abdeckend gebildet ist, und eine obere Elektrode, die auf der Oberfläche des

ferroelektrischen Films gebildet ist (Thereafter, the SrTiO3 epitaxial dielectric

film 54 and the upper electrode 55 were successively formed / Fig. 2F i. V. m.

Sp. 16, Zeilen 36 und 37).

Jeder der Vielzahl von Kondensatoren wird demzufolge in Übereinstimmung mit

der Lehre des letzten Teilmerkmals des Anspruchs 1 für jede der unteren Elektroden gebildet.

Bei dem in der Druckschrift (1) anhand der Figuren 2A bis 2F erläuterten Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer solchen Halbleitereinrichtung werden die unteren Elektroden nicht durch Zurücklassen eines einzelnen Films in den Löchern

gebildet, wie es der Anspruch 1 lehrt, sondern durch Zurücklassen einer Doppelschicht aus einer Elektrodenschicht und einer unter dieser angeordneten leitfähigen Diffusionsbarriereschicht aus einem Nickelsilizid, das bei der Reaktion einer

Nickelschicht mit dem darunter liegenden Silizium gebildet wird (Subsequently, as

shown in Fig. 2D, the surface of the singlecrystalline silicon was caused to react

with nickel […], thereby forming a single-crystalline nickel silicide layer to be functioned as a barrier metal. Then, the CMP method was again employed to remove

a nickel layer formed on the abrasion-terminating layer 50, thereby forming the

epitaxial barrier metal 52. Then, as shown in Fig. 2E, […] a Pt film to be functioned

as the lower electrode 53 was formed by sputtering. Then, the CMP method was

again employed to remove the Pt thin film formed on the abrasion-terminating

layer 50 / Sp. 16, Zeilen 21 bis 36).

Die unteren Elektroden statt dieser im Ausführungsbeispiel erläuterten Vorgehensweise durch Zurücklassen eines einzelnen Films in den Löchern zu bilden,

bedarf für den Fachmann jedoch keiner erfinderischen Tätigkeit.

Die Druckschrift (1) vermittelt dem Fachmann nämlich die Lehre, alternativ zu der

oben angegebenen Vorgehensweise eine einzige Schicht zwischen dem Silizium

des Anschlusses zum Schaltransistor und der dielektrischen ferroelektrischen

Schicht anzuordnen. Hierzu sind bspw. leitfähige metallische Schichten geeignet,

die die Funktion der Diffusionsbarriere übernehmen und gleichzeitig auch die

untere Elektrode bilden (It is preferable in order to avoid a counter diffusion between the singlecrystalline silicon layer and the dielectric film to interpose a metallic film […] having excellent barrier properties as a barrier between the singlecrystalline silicon layer and the dielectric film / Sp. 10, Zeile 57 bis Sp. 11, Z. 6, und

gleichlautend: For the purpose of avoiding counter diffusion between an underlying

crystal and a lower electrode film or a ferroelectric thin film, a metallic film […] may

be interposed between the underlying crystal and the lower electrode film or the

ferroelectric thin film. Examples of such a metallic film are high-melting point met-

als such as titanium or tungsten; and silicides, nitrides or carbides of a high-melting point metal / Sp. 13, Zeilen 1 bis 8).

Folgt der Fachmann diesem Hinweis, so bleibt nach dem chemisch-mechanischen

Poliervorgang (CMP), der sich - wie oben angegeben - gemäß der Lehre der

Druckschrift (1) an das ganzflächige Aufbringen dieser Schicht anschließt, die entsprechende Elektroden- und Barriereschicht als einzelner Film in den Löchern in

der Isolationsschicht zurück, der die untere Elektrode bildet.

Somit gelangt der Fachmann ohne erfinderisches Zutun zu der Halbleitereinrichtung nach dem Anspruch 1 nach Hauptantrag.

3. Auch die im Anspruch 1 nach Hilfsantrag 1 zusätzlich gegebene Lehre beruht

nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit des Fachmanns.

Für den Fachmann ist es selbstverständlich, dass die obere Elektrode bei der in

der Druckschrift (1) offenbarten Halbleitereinrichtung strukturiert ist, nämlich die

Form eines Elektrodenstreifens aufweist, der die gemeinsame obere Elektrode für

alle jeweils in einer Zeile angeordneten Kondensatoren des Speicherzellenfeldes

und gleichzeitig die Verbindungsleitung zu der an der Peripherie angeordneten

Ansteuerung bildet. Dies ergibt sich insbesondere aus dem in der Fig. 5 gezeigten

Ersatzschaltbild des Speicherzellenfeldes, in dem die oberen Elektroden der Kondensatoren (25) einer Zeile des Arrays über eine gemeinsame Verbindungsleitung (22) an einen Treiber (27) angeschlossen sind, und den zugehörigen Erläuterungen zum Betrieb dieses Speicherarrays in der Beschreibung, wonach die jeweilige obere Kondensatorelektrode beim Einschreiben einer Information über die

allen oberen Kondensatorelektroden gemeinsame Verbindungsleitung (22) aktiviert wird. Für den Fachmann bedeutet dies, dass die obere Elektrode der Kondensatoren als durchgehender Elektrodenstreifen ausgebildet ist (As shown in

Fig. 5, a memory cell of 1 bit comprises one switching transistor 24 and one thin

film capacitor 25, and is arranged in a matrix pattern. […] A pair of electrodes of

the thin film capacitor 25 are connected respectively with the other region selected

from the source region 14-1 and the drain region 14-2 of the switching transistor 24, and with a drive line 22 / Sp. 17, Zeile 54 bis 64; When a writing is to be

performe in this semiconductor memory device d, the word line 13 […] is selected

[…] and then an electric potential corresponding to the information of „1“ or „0“ is

given to the bit line 15 in relative to the prescribed column address and at the

same time the drive line 22 is activated by the drive line circuit 27 to transmit a

writing signal / Sp. 18, Zeilen 4 bis 13).

Üblicherweise wird mit der Maske zur Herstellung des Elektrodenstreifens auch

die unmittelbar darunter liegende ferroelektrische Schicht in Form eines Streifens

strukturiert, da außerhalb der eben genannten Elektrodenstreifen keine ferroelektrischen Schichten verbleiben dürfen, die unerwünschte parasitäre Kapazitäten bilden könnten. Damit liegen die im dritten Teilmerkmal des geltenden Anspruchs 1

nach Hilfsantrag 1 genannten Maßnahmen im fachmännischen Können.

Die zusätzlich in das vierte Teilmerkmal aufgenommene Lehre entnimmt der

Fachmann der Druckschrift (1). Denn bei dem chemisch-mechanischen Poliervorgang (CMP), der nach dem ganzflächigen Aufbringen der Elektrodenschicht erfolgt, wird diese Schicht - wie oben schon angegeben - bis auf die Oberfläche der

Isolationsschicht (abrasion terminating layer 50) entfernt und verbleibt nur noch in

den Löchern in der Isolationsschicht, so dass durch die Isolationsschicht seitlich

voneinander getrennte und damit elektrisch voneinander isolierte untere Elektroden entstehen und die Oberfläche der Isolationsschicht flächig mit den Elektroden

abschließt. Zudem isoliert die Isolationsschicht aber auch die obere Elektrode und

die ferroelektrische Schicht gegenüber dem Substrat, so dass ihre Fläche wenigstens den Strukturierungsbereich dieser beiden Schichten umfasst.

Auch die Halbleitereinrichtung nach dem Anspruch 1 nach Hilfsantrag 1 beruht

damit nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit des Fachmanns.

4. Die im Anspruch 1 nach Hilfsantrag 2 zusätzlich gegebene Lehre, wonach die

Vielzahl von unteren Elektroden durch Zurücklassen eines einzelnen Films in den

Löchern in der Isolationsschicht gebildet sind, beruht ebenfalls nicht auf erfinderischer Tätigkeit. Hierzu wird auf die Darlegungen zu dem gleichlautenden Teilmerkmal des Anspruchs 1 nach Hauptantrag unter Ziffer 2 verwiesen.

Die Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 nach Hilfsantrag 2 ist damit gleichfalls

nicht patentfähig.

5. Das in der mündlichen Verhandlung vorgetragene Argument, der Stand der

Technik gemäß der Druckschrift (1) repräsentiere angesichts seines fünf Jahre vor

dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung liegenden Prioritätsdatums eine

Technologie mit einem niedrigeren Integrationsgrad, die nicht für die Herstellung

höchstintegrierter Speicherschaltungen wie der anmeldungsgemäßen geeignet

sei, konnte nicht zu einer anderen Bewertung führen. Zum Einen findet der Integrationsgrad in den Patentansprüchen keinen Niederschlag in gegenständlichen

Merkmalen, die über den Stand der Technik hinausgehen. Zum Anderen ist es in

der Fertigung höchstintegrierter Halbleiterspeicher üblich, den höheren Integrationsgrad einer nachfolgenden Speichergeneration im Rahmen eines sogenannten

„Shrinking“, also durch eine Verringerung der Strukturgrößen bei weitestgehender

Beibehaltung der bewährten und eingefahrenen Fertigungstechnologie und des

Layouts der Strukturen zu erreichen.

6. Wegen der Antragsbindung fällt der Unteranspruch 2 nach dem Hauptantrag

und nach den Hilfsanträgen 1 und 2 mit dem jeweiligen Anspruch 1, auf den er

rückbezogen ist, vgl. BGH GRUR 2007, 862, Leitsatz, 863, Tz. 18 - „Informationsübermittlungsverfahren II“.

7. Bei dieser Sachlage war die Beschwerde der Anmelderin zurückzuweisen.

Dr. Tauchert

Dr. Hock

Brandt

Maile