Urteil des BPatG vom 24.01.2008, 23 W (pat) 69/05

Aktenzeichen: 23 W (pat) 69/05

BPatG (stand der technik, material, fig, druckschrift, herstellung, anhörung, anordnung, technik, film, stand)

BUNDESPATENTGERICHT

23 W (pat) 69/05 _______________ Verkündet am 24. Januar 2008

(Aktenzeichen)

BESCHLUSS

In der Beschwerdesache

betreffend die Patentanmeldung 101 21 657.2- 33

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

die mündliche Verhandlung vom 24. Januar 2008 unter Mitwirkung des Vorsitzenden Richters Dr. Tauchert, des Richters Schramm, der Richterin Dr. Thum-Rung

und des Richters Brandt

BPatG 154

08.05

beschlossen:

1. Auf die Beschwerde wird der Beschluss der Prüfungsstelle für

Klasse H01L des Deutschen Patent- und Markenamts vom

28. April 2005 aufgehoben und das Patent mit folgenden Unterlagen erteilt:

Patentansprüche 1 bis 18, überreicht in der mündlichen Verhandlung vom 24. Januar 2008,

ursprüngliche Beschreibung, Seiten 1, 2, 4 bis 6, 9 bis 14,

neue Beschreibung, Seiten 2a, 3, 7 und 8, überreicht in der

mündlichen Verhandlung vom 24. Januar 2008,

Zeichnung, Figuren 1 bis 4, eingegangen am 15. Mai 2001.

Anmeldetag: 3. Mai 2001

Bezeichnung: Mikroelektronische Struktur mit Wasserstoffbarrierenschicht

Im Übrigen wird die Beschwerde zurückgewiesen.

2. Die Rückzahlung der Beschwerdegebühr wird angeordnet.

Gründe

I.

Die vorliegende Patentanmeldung ist am 3. Mai 2001 unter der Bezeichnung „Mikroelektronische Struktur mit einer Wasserstoffbarrierenschicht“ beim Deutschen

Patent- und Markenamt eingereicht worden.

Im Prüfungsverfahren hat die Prüfungsstelle in ihren Bescheiden auf den Stand

der Technik gemäß den Druckschriften

(1) JP 2001 - 015 696 A mit Computerübersetzung und Abstract

(2) US 6 060 766

(3) WO 01/24 237 A1

(4) DE 199 04 379 A1

(5) EP 0 513 894 A2

(6) US 6 027 947

(7) US 5 523 595

(8) EP 1 006 580 A2

(9) US 6 455 882 B1 (nachveröffentlichtes US -Familienmitglied zu (1))

(10) US 5 624 864

(11) JP 11 - 087 633 A mit Computerübersetzung und Abstract und

(12) US 6 177 351 B1

hingewiesen und dargelegt, dass die nebengeordneten Ansprüche 1 und 15 nach

Haupt- und nach Hilfsantrag nicht gewährbar seien, da sich ihre Gegenstände für

den Fachmann in naheliegender Weise aus dem Stand der Technik ergäben.

Die Anmelderin hat dem widersprochen und die Erteilung eines Patents mit dem

ursprünglichen Anspruchssatz, hilfsweise mit einem Anspruchssatz mit modifizierten nebengeordneten Ansprüchen 1 und 15 beantragt.

Weiterhin hat sie in allen drei Eingaben die Durchführung einer Anhörung beantragt.

Mit Beschluss vom 28. April 2005 hat die Prüfungsstelle für Klasse H01L des

Deutschen Patent- und Markenamts die Anmeldung zurückgewiesen und zur Begründung dargelegt, der Gegenstand des Anspruchs 1 nach Hauptantrag ergebe

sich ebenso wie der Gegenstand des Anspruchs 1 nach Hilfsantrag für den Fachmann in naheliegender Weise aus dem Stand der Technik.

Die von der Anmelderin beantragte Anhörung sei nicht sachdienlich, da angesichts

der Ausführungen der Anmelderin in ihren Eingaben zu erwarten gewesen sei,

dass die Anmelderin ihre Auffassung hinsichtlich der Patentfähigkeit der beanspruchten Gegenstände auch in einer Anhörung beibehalten würde. Wegen des

Grundsatzes der Verfahrensökonomie sei die Frage der Sachdienlichkeit der Anhörung daher zu verneinen. Zudem habe die Anmelderin ausreichend Gelegenheit

zur Stellungnahme gehabt und sei auch der Aufforderung der Prüfungsstelle nicht

nachgekommen, sich zur Vereinbarung eines Anhörungstermins mit der Prüfungsstelle in Verbindung zu setzen, womit sie die Sachdienlichkeit einer Anhörung

wieder in das Ermessen der Prüfungsstelle gestellt habe.

Gegen diesen Beschluss wendet sich die Beschwerde der Anmelderin vom

16. Juni 2005. Sie beantragt,

den Beschluss der Prüfungsstelle für Klasse H01L des Deutschen

Patent- und Markenamts vom 28. April 2005 aufzuheben und das

Patent mit folgenden Unterlagen zu erteilen:

Ursprüngliche Patentansprüche 1 bis 24,

hilfsweise Patentansprüche 1 bis 24, eingegangen am

16. Oktober 2003,

ursprüngliche Beschreibung, Seiten 1 bis 14,

Zeichnung, Figuren 1 bis 4, eingegangen am 15. Mai 2001,

weiter hilfsweise Patentansprüche 1 bis 18, überreicht in der

mündlichen Verhandlung vom 24. Januar 2008,

ursprüngliche Beschreibung Seiten 1, 2, 4 bis 6, 9 bis 14,

neue Beschreibung, Seiten 2a, 3, 7 und 8, überreicht in der

mündlichen Verhandlung vom 24. Januar 2008,

Zeichnung, Figuren 1 bis 4, eingegangen am 15. Mai 2001.

Ferner beantragt die Anmelderin die Rückzahlung der Beschwerdegebühr.

Der Anspruch 1 nach Hauptantrag lautet:

„1. Mikroelektronische Struktur mit einem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum (14), das von einer Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) bedeckt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen dem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum (14) und der

Wasserstoffbarrierenschicht (22,26) zumindest ein Zwischenoxid (18) angeordnet ist, das mindestens fünfmal so dick wie das

wasserstoffempfindliche Dielektrikum (14) ist.“

Der Anspruch 1 nach Hilfsantrag 1 lautet:

„1. Mikroelektronische Struktur mit einem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum (14), das von einer Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) bedeckt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen dem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum (14) und der

Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) zumindest ein Zwischenoxid (18) angeordnet ist, das mindestens fünfmal so dick wie das

wasserstoffempfindliche Dielektrikum (14) ist und das als Intermetalldielektrikum dient.“

Die nebengeordneten Vorrichtungsansprüche 1 und 4 nach Hilfsantrag 2 lauten.

„1. Mikroelektronische Struktur mit einem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum (14), das von einer Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) aus einem elektrisch isolierenden Material bedeckt

ist, wobei zwischen dem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum (14) und der Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) zumindest

ein Zwischenoxid (18) angeordnet ist, das mindestens fünfmal so

dick wie das wasserstoffempfindliche Dielektrikum (14) ist, wobei

im Zwischenoxid (18) mit leitfähigem Material (24) gefüllte Kontaktlöcher (20) angeordnet sind und die Wasserstoffbarrierenschicht (22) die Seitenwände der Kontaktlöcher (20) auskleidet.“

„4. Mikroelektronische Struktur mit einem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum (14), das von einer Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) aus einem elektrisch leitenden Material bedeckt

ist, wobei zwischen dem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum (14) und der Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) zumindest

ein Zwischenoxid (18) angeordnet ist, das mindestens fünfmal so

dick wie das wasserstoffempfindliche Dielektrikum (14) ist, wobei

im Zwischenoxid (18) mit leitfähigem Material (24) gefüllte Kontaktlöcher (20) angeordnet sind und die Wasserstoffbarrierenschicht (26) von einer isolierenden Schicht (22, 28, 30) bedeckt ist,

die die Seitenwände der Kontaktlöcher (20) auskleidet.“

Die weiteren nebengeordneten Verfahrensansprüche 11 und 12 nach Hilfsantrag 2

lauten bei Korrektur der Angabe „Verfahren zu Herstellung“ in „Verfahren zur Herstellung“:

„11. Verfahren zur Herstellung einer mikroelektronischen Struktur,

die ein von einer Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) bedecktes

wasserstoffempfindliches Dielektrikum (14) aufweist, mit den

Schritten:

- ein wasserstoffempfindliches Dielektrikum (14) wird auf ein

Substrat (2, 6) aufgebracht;

- auf das wasserstoffempfindliche Dielektrikum (14) wird zumindest ein Zwischenoxid (18) in einer Dicke aufgebracht,

die mindestens das fünffache der Dicke des wasserstoffempfindlichen Dielektrikums (14) beträgt;

- das Zwischenoxid (18) wird mit einer Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) aus einem isolierenden Material bedeckt,

und

- nach Aufbringen der Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26)

werden in das Zwischenoxid (18) Kontaktlöcher (20) geätzt

und die Seitenwände der Kontaktlöcher (20) mit einer isolierenden Schicht (22, 30) ausgekleidet, wobei die isolierende

Schicht (22, 28, 30) aus dem gleichen Material wie die

Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) besteht und beide zusammen die Wasserstoffbarrierenschicht bilden.“

„12. Verfahren zur Herstellung einer mikroelektronischen Struktur, die ein von einer Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) bedecktes wasserstoffempfindliches Dielektrikum (14) aufweist, mit

den Schritten:

- ein wasserstoffempfindliches Dielektrikum (14) wird auf ein

Substrat (2, 6) aufgebracht;

- auf das wasserstoffempfindliche Dielektrikum (14) wird zumindest ein Zwischenoxid (18) in einer Dicke aufgebracht,

die mindestens das fünffache der Dicke des wasserstoffempfindlichen Dielektrikums (14) beträgt;

- das Zwischenoxid (18) wird mit einer Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26) aus einem elektrisch leitenden Material bedeckt, und

- nach Aufbringen der Wasserstoffbarrierenschicht (22, 26)

werden in das Zwischenoxid (18) Kontaktlöcher (20) geätzt

und die Seitenwände der Kontaktlöcher (20) mit einer isolierenden Schicht (22, 30) ausgekleidet, wobei die Wasserstoffbarrierenschicht (26) von der isolierenden

Schicht (22, 28, 30) bedeckt wird.“

Hinsichtlich des nebengeordneten Verfahrensanspruchs 15 sowie der Unteransprüche 2 bis 14 und 16 bis 24 nach Hauptantrag und nach Hilfsantrag 1 wird

ebenso wie hinsichtlich der Unteransprüche 2, 3, 5 bis 10 und 13 bis 18 nach

Hilfsantrag 2 und weiterer Einzelheiten auf den Akteninhalt verwiesen.

II.

Die zulässige Beschwerde der Anmelderin hat nur insoweit Erfolg, als der angefochtene Beschluss aufgehoben und das Patent mit den Unterlagen gemäß dem

Hilfsantrag 2 erteilt wird.

1.Die Zulässigkeit der geltenden Ansprüche nach Hauptantrag kann ebenso wie

die Zulässigkeit der geltenden Ansprüche nach Hilfsantrag 1 dahingestellt bleiben,

denn die im Anspruch 1 nach Hauptantrag und die im Anspruch 1 nach Hilfsantrag 1 beanspruchte mikroelektronische Struktur ergibt sich nach dem Ergebnis

der mündlichen Verhandlung für den Fachmann in naheliegender Wiese aus dem

Stand der Technik, vgl. hierzu BGH GRUR 1991, 120, 121 - „Elastische Bandage“.

2.Die Anmeldung beschäftigt sich mit einer mikroelektronischen Struktur mit einer Wasserstoffbarrierenschicht sowie einem Herstellungsverfahren für eine derartige Struktur. Bei einer Reihe mikroelektronischer Strukturen werden der Beschreibungseinleitung der vorliegenden Anmeldung zufolge dielektrische oder ferroelektrische Schichten verwendet, die empfindlich auf Wasserstoff sind, da ein-

diffundierender Wasserstoff die metalloxidhaltigen ferroelektrischen Schichten reduziert. Mit dieser Reduktion ist eine Verringerung der Polarisierbarkeit sowie eine

Verschlechterung weiterer dielektrischer Eigenschaften der genannten Materialien

verbunden. Werden diese bspw. als Dielektrikum des Speicherkondensators eines

Halbleiterspeichers verwendet, so führt die bei der Herstellung von Speicherschaltungen unvermeidbare Einwirkung von Wasserstoff auf diese Materialien,

welche für die Entwicklung von höchstintegrierten Speicherbauelementen wegen

ihrer hohen Dielektrizitätskonstanten an sich vielversprechend sind, zur drastischen Verschlechterung ihrer Eigenschaften.

Um die genannten Materialien dennoch für die Entwicklung höchstintegrierter mikroelektronischer Strukturen nutzen zu können, ist es gemäß den Darlegungen der

Anmelderin in der Beschreibungseinleitung bekannt, die jeweiligen Strukturen mit

den wasserstoffempfindlichen Schichten mittels einer Wasserstoffbarrieren-schicht

zu bedecken, die das Eindiffundieren von Wasserstoff bei nachfolgenden Prozess-

Schritten verhindert.

Allerdings hat sich gezeigt, dass bei der Abscheidung der Barriereschicht selbst

bereits die Gefahr der Kontamination der darunter liegenden ferroelektrischen

Schichten durch Wasserstoff besteht und dass zudem auch eine Belastung durch

das bei der Abscheidung dieser und nachfolgender Schichten verwendete Plasma

zu beobachten ist. Dabei kann es insbesondere zu elektrostatischen Aufladungen

der Kondensatorelektrode und in deren Folge zu einer Schädigung der ferroelektrischen Dielektrikumsschicht kommen.

Demgemäß liegt der Anmeldung als technisches Problem die Aufgabe zugrunde,

eine mikroelektronische Struktur anzugeben, bei der diese Schädigungen weitgehend ausgeschlossen sind. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung einer mikroelektronischen Struktur mit einem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum angegeben werden, bei dem der Schutz des wasserstoffempfindlichen Dielektrikums ver-

bessert ist, vgl. die Beschreibungsunterlagen gemäß Hauptantrag und gemäß

Hilfsantrag 1, Seite 3, zweiter Absatz und Seite 7, letzter Absatz.

Gemäß dem geltenden Anspruch 1 nach Haupt- und nach Hilfsantrag 1 wird diese

Aufgabe hinsichtlich der mikroelektronischen Struktur dadurch gelöst, dass bei einer mikroelektronischen Struktur, bei der das wasserstoffempfindliche Dielektrikum von einer Wasserstoffbarriereschicht bedeckt ist, zwischen dem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum und der Barriereschicht ein Zwischenoxid angeordnet

ist, das mindestens fünfmal so dick wie das Dielektrikum ist. Im Anspruch 1 nach

Hilfsantrag 1 wird darüber hinaus angegeben, dass die Zwischenoxidschicht als

Intermetalldielektrikum, d. h. als dielektrische Isolatorschicht zwischen zwei Metallisierungsebenen dient.

3.Dem Fachmann, der hier als ein mit der Weiterentwicklung von Halbleiter-

Speicherschaltungen befasster Diplom-Ingenieur der Elektrotechnik oder Diplom-

Physiker mit einigen Jahren Berufserfahrung in der Entwicklung und Herstellung

hochintegrierter Halbleiterspeicher anzusetzen ist, sind - in weitgehender Übereinstimmung mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 nach Hauptantrag und Hilfsantrag 1, wie nachfolgend dargelegt wird - als Stand der Technik mikroelektronische

Strukturen in Form von Speicherschaltungen bekannt, die ein von einer Wasserstoffbarrierenschicht bedecktes wasserstoffempfindliches Dielektrikum aufweisen,

wobei zwischen dem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum und der Wasserstoffbarrierenschicht ein Zwischenoxid angeordnet ist, das als Intermetalldielektrikum

dient:

Wie die Druckschrift (10) ausweist, wurden im Rahmen der Entwicklung höchstintegrierter Halbleiterspeicher nämlich Speicher entwickelt, deren Speicherkondensatoren als Dielektrikum eine ferroelektrische Schicht oder eine Schicht aus einem

Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante aufweisen, vgl. den Text in Sp. 1,

Zeilen 26 bis 31: „In addition, lately, nonvolatile random access memories in a

simple construction having a capacitor, using a ferroelectric layer as capacitor

dielectric layer, and dynamic random access memories having a capacitor using

dielectric layer of high dielectric constant as storage capacitor have been developed.“

Bei derartigen Halbleiterspeichern werden - so erläutert die Druckschrift (10) anhand der Fig. 1 und dem zugehörigen Text in Sp. 1, Zeile 35 bis Sp. 2, Zeile 4

weiter - die aus einer unteren Elektrode, der dielektrischen Schicht aus dem genannten wasserstoffempfindlichen Material und einer oberen Elektrode gebildeten

Speicherkondensatoren mit einer isolierenden Zwischenschicht in Form einer Zwischenoxidschicht aus einem Phosphorsilikatglas (PSG) bedeckt: „… This capacitor 11 is formed by sequentially laminating a first conductive layer as bottom electrode 8, capacitor dielectric layer 9, and a second conductive layer as top electrode 10, and patterning respectively by etching. As the capacitor dielectric layer 9,

a ferroelectric layer or high dielectric layer is used, and as bottom electrode 8 and

top electrode 10, a two-layer composition consisting of platinum layer and titanium

layer sequentially from the side contacting with the capacitor dielectric layer 9 is

used. At step (4), an interlayer insulating layer 12 composed of PSG (phospho-silicate glass) is formed by CVD so that at least the capacitor 11 is covered.”

Um die elektrischen Verbindungen zu den Elektroden des Speicherkondensators

sowie zu den übrigen aktiven Elementen der Speicherschaltung herzustellen, werden anschließend Kontaktlöcher in das Zwischenoxid eingebracht und auf diesem

Verbindungsleitungen erzeugt, die durch die Kontaktlöcher hindurch die angegebenen Gebiete elektrisch anschließen, vgl. den weiteren Text in Sp. 2, Zeilen 4

bis 8: „At step (5), a first contact hole 13a reaching the source/drain active areas 3

of the integrated circuit 6, a second contact hole 13b reaching the bottom

electrode of the capacitor 11, and a third contact hole 13c reaching the top

electrode 10 of the capacitor 11 are formed.“

Das Zwischenoxid deckt damit einerseits die Speicherkondensatoranordnung ab

und schützt diese bei weiteren Prozess-Schritten, übernimmt gleichzeitig aber

auch die Funktion des Intermetalldielektrikums zwischen der Verdrahtungsebene

aus den auf dem Zwischenoxid erzeugten Verbindungsleitungen und der Ebene

mit den Speicherkapazitäten.

Abschließend wird die bis dahin hergestellte mikroelektronische Struktur mit einer

Passivierungsschicht in Form einer Siliziumnitrid- oder Siliziumoxynitridschicht abgedeckt, die das Eindringen von Wasser in die derart gebildete mikroelektronische

Struktur verhindert, vgl. hierzu die Sp. 2, Zeilen 9 bis 12: „After forming interconnections …, a passivation layer 15 composed of silicon nitride layer or silicon oxynitride layer of high humidity resistance is formed by plasma CVD …“

Bei dieser in der Druckschrift (10) als Stand der Technik beschriebenen Speicherstruktur kann es jedoch noch durch den beim Plasma-CVD-Abscheiden der

Wasserstoffbarrierenschicht erzeugten Wasserstoff zu einer Beeinträchtigung der

dielektrischen Eigenschaften der ferroelektrischen Schicht kommen, vgl. den Text

in Sp. 2, Zeilen 24 bis 38: „Yet, in such conventional semiconductor device having

capacitor, as a passivation layer 15, silicon nitride layer or silicon oxynitride layer

formed by plasma CVD is used, and although invasion of moisture from outside

into the capacitor 11 may be prevented, activated hydrogen is generated in the

layer forming process by plasma CVD, and this activated hydrogen may diffuse in

the ferroelectric layer or high dielectric layer for composing the capacitor dielectric

layer 9, which may induce increase of leakage current of the capacitor 11 or deterioration of electrical characteristic.”

Derartige Probleme können jedoch verhindert werden, wenn die genannte Anordnung nach dem Erzeugen der PSG-Zwischenoxidschicht in einer Stickstoff-Atmosphäre getempert und dabei deren Wasserstoffgehalt reduziert wird, vgl. in der

Druckschrift (10) die Fig. 3 und den zugehörigen Text in Sp. 5, Zeile 5 bis Sp. 6,

Zeile 20, in dem eine Speicherstruktur mit demselben Aufbau wie dem in der oben

genannten Fig. 1 offenbart wird, sowie die Fig. 6 und den zugehörigen Text in

Sp. 6, Zeile 55 bis Sp. 7, Zeile 4, in dem die durch die Temperbehandlung er-

reichte Verbesserung der Stabilität der dielektrischen Eigenschaften des ferroelektrischen Materials angegeben wird.

Damit ist aus (10) eine mikroelektronische Struktur bekannt, bei der das wasserstoffempfindliche Dielektrikum wie bei der anmeldungsgemäßen Struktur auch gegen die Einwirkung des beim Plasmaabscheidevorgangs entstehenden Wasserstoffs geschützt ist, die bis auf das Merkmal, dass das Zwischenoxid mindestens

fünfmal so dick ist wie das wasserstoffempfindliche Dielektrikum, alle Merkmale

der im geltenden Anspruch 1 nach Hauptantrag und der im geltenden Anspruch 1

nach Hilfsantrag 1 angegebenen mikroelektronischen Struktur aufweist. Zu den

Dicken der genannten Schichten macht die Druckschrift (10) nämlich keine Angaben.

Allerdings ist es für den Fachmann selbstverständlich, die Dicke der beiden genannten Schichten entsprechend der ihnen zugedachten Funktion und abhängig

von den durch den Integrationsgrad der Schaltung vorgegebenen Parametern zu

wählen. So muss die Dicke der dielektrischen Schicht bei der aus der Druckschrift (10) bekannten Speicherstruktur so gewählt werden, dass sich bei Berücksichtigung der durch den Integrationsgrad bestimmten Vorgaben für die Fläche jedes Kondensatorelements und der Dielektrizitätskonstanten des jeweiligen ferroelektrischen Materials eine für einen Halbleiterspeicher geeignete Kapazität ergibt,

die einerseits eine sichere Unterscheidung zwischen den Zuständen „entladen“

und „geladen“ gewährleistet, andererseits aber mit geringem Strom umgeladen

werden kann, um den Leistungsbedarf der Schaltung insgesamt niedrig zu halten.

Die Dicke der Zwischenoxidschicht muss hingegen gewährleisten, dass sie ihre

Aufgabe als Schutz gegen die Einwirkung von Wasserstoff und als Intermetalldielektrikum bei der mikroelektronischen Halbleiterspeicher-Struktur nach Druckschrift (10) sicher erfüllen kann.

Im Zusammenhang mit derartigen Überlegungen offenbart die Druckschrift (12)

dem Fachmann konkrete Werte für die Dicken der beiden genannten Schichten

bei Halbleiterspeicher-Strukturen mit wasserstoffempfindlichen ferroelektrischen

Dielektrika, wie sie im Zeitraum vor dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung

Stand der Technik waren. Diese Entgegenhaltung offenbart nämlich eine Halbleiterspeicherstruktur mit Speicherkondensatoren mit einem wasserstoffempfindlichen ferroelektrischen Dielektrikum, bei der die Speicherkondensatoranordnung

wie bei der Speicherstruktur nach Druckschrift (10) ebenfalls mit einem Isolationsoxid bedeckt ist, das als Intermetalldielektrikum zwischen einer Verdrahtungsebene und der darunter liegenden Ebene der Speicherkondensatoren dient, vgl.

hierzu die in den Fig. 2 bis 6 und im zugehörigen Text insbesondere in Sp. 4,

Zeile 22 bis Sp. 7 erläuterten Speicherstrukturen, deren Herstellung anhand der

Fig. 8 und 9 im Text in Sp. 7, Zeile 46 bis Sp. 11, Zeile 28 erläutert wird.

Wie dabei im Text zur Erläuterung der Speicherstrukturen in Sp. 5, Zeilen 55

bis 58 angegeben wird, liegt die Dicke des ferroelektrischen Dielektrikums der

Speicherkondensatoren im Bereich zwischen 3 nm bis 150 nm: „The charge storage layer or capacitor dielectric 212 is preferably Ba - Sr - Ti -O ((Ba, Sr) TiO3)

having a thickness in the range of approximately 3 nm to 150 nm, but preferably

about 25 nm.“ Dabei zeigt die im Text folgende Angabe, dass dieses Material und

die dementsprechende Dickenangabe stellvertretend für die übrigen zur Familie

der ferroelektrischen Dielektrika gehörenden Perovskite steht, die sich alle durch

eine hohe Dielektrizitätskonstante auszeichnen: „Examples of alternative storage

layer materials include Ta2O5, PZT, …, and Bi2A1-xBBxO3x-3 (or, more generally, layered perovskite family of materials)…. In general, the preferred storage layer materials will have a dielectric constant of 50 or greater.“

Bei den anhand der Fig. 8 und 9 und dem zugehörigen Text erläuterten Ausführungsbeispielen zur Herstellung dieser Strukturen wird im Text in Sp. 9, Abschnitt (8-k) sowie im Text in Sp. 10 im Abschnitt (9-f) angegeben, dass die Dielektrikumsschicht eine Dicke von 40 nm aufweist: „Deposit an approximately

40 nm capacitor dielectric layer …“ , während die Dicke der jeweiligen Zwischenoxide bei diesen Ausführungsbeispielen gemäß dem Abschnitt (8-n) in Sp. 10 und

dem Abschnitt (9-g) in Sp. 11 jeweils 500 nm betragen soll: „Deposit a 500 nm

thick interlayer dielectric (e .g. PETEOS) over all the cell array …“ bzw. „Deposit

and planarize a 500 nm thick interlayer dielectric 920 (e.g. PETEOS) over the

structure.“ Dabei steht PETEOS für Phospor dotiertes Tetraethylorthosilikat

(TEOS), was ein übliches Siliziumoxid-Material für Zwischenoxide ist.

Bei den gemäß diesen Angaben in den Ausführungsbeispielen hergestellten Speicherstrukturen ist die u.a. als Intermetalldielektrikum dienende Zwischenoxidschicht somit um mehr als den Faktor 12 dicker als das ferroelektrische Dielektrikum der Speicherkapazität. Auch bei Wahl der Schichtdicke der dielektrischen

Schicht entsprechend dem oben genannten in (12) offenbarten Schichtdickenbereich, in dem der Wert von 25 nm bevorzugt wird, ergeben sich ähnliche Verhältnisse.

Der von der Halbleiterspeicher-Struktur nach Druckschrift (10) ausgehende Fachmann entnimmt der Druckschrift (12) somit die Lehre, die Dicke des als Intermetalldielektrikum dienenden Zwischenoxids weitaus größer und insbesondere mehr

als fünf mal dicker als die Dicke des als Dielektrikum der Speicherkapazität dienenden ferroelektrischen Materials zu wählen. Damit gelangt er ohne erfinderisches Zutun zu einer Halbleiterspeicher-Struktur mit allen im geltenden Anspruch 1 nach Hauptantrag und zu einer Halbleiter-Struktur mit allem im Anspruch 1 nach Hilfsantrag 1 angegebenen Merkmalen.

Der Anspruch 1 nach Hauptantrag und der Anspruch 1 nach Hilfsantrag 1 sind

somit mangels erfinderischer Tätigkeit nicht gewährbar.

Mit dem jeweiligen Anspruch 1 fallen wegen der Antragsbindung auch die jeweiligen nebengeordneten Verfahrensansprüche 15 sowie die Unteransprüche 2

bis 14 und 16 bis 24 nach Hauptantrag bzw. nach Hilfsantrag 1, vgl. hierzu BGH

GRUR 1997, 120 amtlicher Leitsatz - „Elektrisches Speicherheizgerät“.

Den Anträgen auf Patenterteilung gemäß Hauptantrag und gemäß Hilfsantrag 1

konnte somit nicht stattgegeben werden.

4.Dem Antrag auf Erteilung eines Patents gemäß Hilfsantrag 2 war jedoch zu

entsprechen, denn die zugehörigen Unterlagen erfüllen die für die Patentierung

notwendigen Voraussetzungen, wie nachfolgend dargelegt wird:

5.Die Ansprüche 1 bis 18 gemäß Hilfsantrag 2 sind zulässig.

Die Angaben im Vorrichtungsanspruch 1 nach Hilfsantrag 2 sind durch den ursprünglichen Anspruch 1 sowie die ursprünglichen Unteransprüche 2, 4 und 6 gedeckt. Der nebengeordnete Vorrichtungsanspruch 4 nach Hilfsantrag 2 geht auf

den ursprünglichen Anspruch 1 und die ursprünglichen Unteransprüche 2, 7 und 9

zurück.

Der Verfahrensanspruch 11 wird durch den ursprünglich eingereichten Verfahrensanspruch 15 und die Angaben in den ursprünglichen Unteransprüchen 4, 17

und 18 gestützt. Der weitere nebengeordnete Verfahrensanspruch 12 nach Hilfsantrag 2 geht auf den ursprünglichen Anspruch 15 sowie die ursprünglichen Unteransprüche 17 und 19 zurück.

Die geltenden Unteransprüche 2 bis 10 und 13 bis 18 nach Hilfsantrag wurden in

ihren Rückbezügen an die nunmehr geltenden nebengeordneten Ansprüche 1, 4, 11 und 12 angepasst. Dabei entsprechen die Unteransprüche 2 und 3

sowie 5 bis 10 - in der angegebenen Reihenfolge - inhaltlich den ursprünglichen

Unteransprüchen 3 und 5, 8 sowie 10 bis 14, während die weiteren Unteransprüche 13 bis 18 - ebenfalls in der angegebenen Reihenfolge - inhaltlich den ursprünglichen Unteransprüchen 16 und 20 bis 24 entsprechen.

6.Den Gegenständen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 4 sowie 11 und 12

des Hilfsantrags 2 liegt als technisches Problem die Aufgabe zugrunde, eine mik-

roelektronische Struktur, bei der Schädigungen der wasserstoffempfindlichen

Schicht weitgehend ausgeschlossen sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer mikroelektronischen Struktur mit einem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum

anzugeben, bei dem der Schutz des wasserstoffempfindlichen Dielektrikums verbessert ist, vgl. die in der mündlichen Verhandlung überreichten Beschreibungsunterlagen, Seite 3, zweiter Absatz und Seite 7, letzter Absatz.

Hinsichtlich der mikroelektronischen Struktur wird diese Aufgabe gemäß den in

den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 4 nach Hilfsantrag 2 übereinstimmend

genannten Merkmalen zunächst dadurch gelöst, dass - wie bei der im Anspruch 1

nach Hauptantrag genannten mikroelektronischen Struktur - eine Wasserstoffbarrierenschicht vorgesehen ist, die das wasserstoffempfindliche Dielektrikum bedeckt, und dass das zwischen diesen beiden Schichten angeordnete Zwischenoxid mindestens fünfmal so dick ist wie das wasserstoffempfindliche Dielektrikum.

Über diese Maßnahmen hinausgehend lehrt der Anspruch 1 nach Hilfsantrag 2,

die Wasserstoffbarrierenschicht aus elektrisch isolierendem Material auszubilden

und die Seitenwände der im Zwischenoxid angeordneten, mit leitfähigem Material

gefüllten Kontaktlöcher mit der Wassstoffbarrierenschicht auszukleiden. Bei der

Struktur nach Anspruch 1 wird somit das Eindringen von Wasserstoff nicht nur an

der Oberseite der Anordnung, sondern auch an den Seiten der Kontaktlöcher verhindert. Dabei können keine Kurzschlüsse zwischen dem leitfähigen Material in

den Kontaktlöchern und benachbarten Anschlüssen oder Elektroden auftreten, da

das Material der Wasserstoffbarrierenschicht elektrisch isolierend ist.

Auch bei der im nebengeordneten Anspruch 4 angegebenen mikroelektronischen

Struktur sind im Zwischenoxid mit leitfähigem Material gefüllte Kontaktlöcher angeordnet. Im Unterschied zur Ausbildung nach Anspruch 1 besteht die Wasserstoffbarrierenschicht aus elektrisch leitendem Material, so dass hier die Gefahr

von Kurzschlüssen zwischen dem leitenden Material in den Kontaktlöchern und

der elektrisch leitenden Wasserstoffbarrierenschicht auf dem Zwischenoxid be-

steht. Diese ist daher von einer isolierenden Schicht bedeckt, die die Seitenwände

der Kontaktlöcher auskleidet.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die oben genannte Aufgabe durch die in den beiden nebengeordneten Verfahrensansprüchen 11 und 12 angegebenen Verfahrensvarianten gelöst:

Übereinstimmend sehen beide Varianten zunächst vor, dass auf das wasserstoffempfindliche Dielektrikum eine Zwischenoxidschicht aufgebracht wird, die mindestens fünfmal so dick wie die wasserstoffempfindliche dielektrische Schicht ist,

und dass das Zwischenoxid mit einer Wasserstoffbarrierenschicht bedeckt wird.

Dabei besteht die Wasserstoffbarrierenschicht gemäß den weiteren Angaben im

Anspruch 11 aus isolierendem Material. Nach dem Aufbringen dieser Wasserstoffbarrierenschicht werden Kontaktlöcher in das Zwischenoxid geätzt und deren

Seitenwände mit einer isolierenden Schicht bedeckt, die aus dem gleichen Material besteht wie die Wasserstoffbarrierenschicht, so dass die das Zwischenoxid

bedeckende Schicht und die die Seitenwände der Kontaktlöcher bedeckende

Schicht zusammen die (elektrisch isolierende) Wasserstoffbarrierenschicht bilden.

Alternativ hierzu wird gemäß den Angaben im Verfahrensanspruch 12 das Zwischenoxid mit einer elektrisch leitenden Wasserstoffbarrierenschicht bedeckt.

Nach dem Aufbringen dieser Wasserstoffbarrierenschicht werden Kontaktlöcher in

das Zwischenoxid geätzt und die Seitenwände der Kontaktlöcher mit einer isolierenden Schicht ausgekleidet, wobei die Wasserstoffbarrierenschicht auf dem Zwischenoxid von der isolierenden Schicht bedeckt wird.

7.Die mikroelektronischen Strukturen nach den Vorrichtungsansprüchen 1 und 4

sowie die Verfahren zur Herstellung mikroelektronischer Strukturen nach den

Verfahrensansprüchen 11 und 12 jeweils nach Hilfsantrag 2 sind patentfähig, denn

die in diesen Ansprüchen genannten alternativen Ausbildungen sind aus dem

nachgewiesenen Stand der Technik weder bekannt noch werden sie durch diesen

nahegelegt:

Die im Zusammenhang mit dem Anspruch 1 nach Haupt- bzw. nach Hilfsantrag 1

bereits gewürdigte Druckschrift (10) offenbart eine mikroelektronische Struktur und

ein Verfahren zu deren Herstellung, die bzw. das über die im Zusammenhang mit

dem Hauptantrag bzw. dem Hilfsantrag 1 genannten Merkmale hinausgehend

noch die Merkmale aufweist, dass im Zwischenoxid („interlayer insulating layer

12“, „42“, „46“) mit leitfähigem Material („interconnections 14a, 14b, 14c“,

„44a, 44b, 44c“) gefüllte Kontaktlöcher („contact holes 13a, 13b, 13c“,

„43a, 43b, 43c“) vorgesehen sind und dass das Zwischenoxid von einer Wasserstoffbarrierenschicht („passivation layer 15“ bzw. „45“, „47“, „48“, „49, 50“, „55“)

aus elektrisch isolierendem Material, nämlich Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid oder

Siliziumoxid bedeckt wird, vgl. hierzu die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1

bis 4, 7, 10, 13 und 22 bis 26 und den Text in Sp. 5, Zeile 5 bis Sp. 6, Zeile 20, in

Sp. 7, Zeilen 22 bis 63, in Sp. 8, Zeilen 22 bis 31, in Sp. 9, Zeilen 18 bis 53 und in

Sp. 11, Zeilen 31 bis 60.

Jedoch kleidet bei diesen Ausführungsbeispielen die elektrisch isolierende Wasserstoffbarrierenschicht („passivation layer 15“ bzw. „45“, „47“, „48“, „49, 50“, „55“)

nicht die Seitenwände der Kontaktlöcher aus. Die Wasserstoffbarrierenschicht

wird hier nämlich erst nach dem Aufbringen der die Kontaktlöcher füllenden Metallisierungsschicht („interconnections 14a, 14b, 14c“, „44a, 44b, 44c“) als oberste

und damit alle darunter liegenden Strukturen abdeckende und vor Wasserstoff

schützende Schicht auf die gesamte Anordnung aufgebracht, so dass eine gesonderte Auskleidung der Kontaktlöcher zum Schutz vor Wasserstoff nicht notwendig

ist. Sie ergibt sich bei dem Herstellungsverfahren nach Druckschrift (10) auch

nicht, da die Kontaktlöcher zum Zeitpunkt des Aufbringens der Barrierenschicht

bereits vollständig mit dem leitfähigen Material der Metallisierungsschicht gefüllt

sind, so dass das Material der Barrierenschicht nicht mehr in die Kontaktlöcher

gelangen und deren Seitenwände auskleiden kann.

Bei der in der Druckschrift (10) offenbarten alternativen Ausführungsform gemäß

den Fig. 20 und 21 ist eine elektrisch leitfähige Wasserstoffbarrierenschicht in den

Kontaktlöchern („contact hole 43a, 43b, 43c“) vorgesehen. Diese wird jedoch zusammen mit dem in die Kontaktlöcher gefüllten leitfähigen Material der Verdrahtungsstruktur als Kontaktmaterial genutzt, so dass eine Isolierung zwischen dem

Material der Barrierenschicht in den Kontaktlöchern und dem leitfähigen Material

der Verdrahtungsebene unerwünscht und somit nicht vorgesehen ist:

So ist bei der im Text in Sp. 10, Zeilen 45 bis 64 beschriebenen Ausbildung gemäß der Fig. 20 in den Kontaktlöchern unter der Metallisierung („interconnections 44a, 44b, 44c“) eine Doppelschicht aus einer ersten leitfähigen Schicht aus

Titan und einer zweiten leitfähigen Schicht aus Titannitrid vorgesehen („ first

conductive layers 53a, 53b, 53c made of titanium layer and second conductive

layers 54a, 54b, 54c made of titanium nitride layer are formed beneath interconnections 44a, 44b, 44c, …“), wobei die zweite, nämlich untere leitfähige

Schicht („54c“) aus wasserstoffundurchlässigem Material gebildet ist und die gesamte Anordnung noch von einer Wasserstoffbarrierenschicht überzogen sein

kann, vgl. Sp. 10, Zeilen 59 ff: „In such a constitution of Embodiment 5, when a

layer not passing hydrogen is selected as the second conductive layer 54c, if a silicon nitride layer or a silicon oxynitride layer is formed as passivation layer 55 by

plasma CVD, reduction of the capacitor dielectric layer 39 by hydrogen atoms, radikals, or ions in the plasma can be prevented.“

Bei der Ausführung gemäß Fig. 21 wird die leitfähige Wasserstoffbarrierenschicht

in den Kontaktlöchern direkt unter der Metallisierung vorgesehen, vgl. den Text in

Sp. 11, Zeilen 11 bis 28: „What differs between this embodiment and Embodiment 5 is that the top of the capacitor 41 is covered with a first conductive layer

56a and an interconnection 44c through an interlayer insulating layer 46, . In

such constitution, invasion of water from the top of the capacitor 41 is blocked by

the first conductive layer 56a composed of titanium-tungsten layer or the like, …“

Im Ergebnis ist festzuhalten, dass die Druckschrift (10) somit weder eine mikroelektronische Struktur, bei der eine elektrisch isolierende Wasserstoffbarrierenschicht die Kontaktlöcher auskleidet, noch eine Struktur, bei der die Wasserstoffbarrierenschicht von einer isolierenden Schicht bedeckt ist, die die Seitenwände

der Kontaktlöcher auskleidet, zeigt oder nahe legt. Analog gilt dies für entsprechende Verfahrensschritte.

Gleiches gilt auch für die Druckschriften (5) und (7), die ebenfalls mikroelektronische Strukturen mit einem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum und Verfahren

zu deren Herstellung offenbaren, die durch Wasserstoffbarrierenschichten geschützt werden, die wahlweise aus elektrisch isolierendem oder elektrisch leitfähigem Material bestehen:

Bei den Ausbildungen gemäß den Fig. 1 bis 3 der Druckschrift (5) ist die das wasserstoffempfindliche ferroelektrische Dielektrikum („oxidic ferroelectric dielectric 12“) aufweisende Speicherkapazität („capacitor 2“) eines Halbleiterspeichers mit einer Wasserstoffbarrierenschicht („14, 20“) („a coating layer which is

practically imperviable to hydrogen“) aus isolierenden Material, nämlich Siliziumnitrid oder Siliziumoxynitrid bedeckt, die bei den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 direkt auf der Kapazität angeordnet ist, vgl. hierzu den Text in Sp. 5, Zeile 27 bis

Sp. 9, Zeile 2, während bei der Variante gemäß Fig. 3 eine Zwischenoxidschicht

zwischen der Kapazität und der Barrierenschicht angeordnet ist („a layer of silicon

oxide 25 ... is provided on the upper electrode 13“), vgl. den Text in Sp. 9, Zeilen 3

bis 11.

Bei den Ausbildungen gemäß Fig. 4 und 5 wird eine metallisch leitende Schicht als

Wasserstoffbarriere („A layer of, for example, nickel or palladium may be used as

the hydrogen-absorbing layer 30“) verwendet, wobei diese entweder unmittelbar

auf die obere Elektrode der Speicherkapazität oder auf eine auf die Kapazität aufgebrachte Isolatorschicht, bspw. ein Zwischenoxid („an insulating auxiliary layer 50

of silicon oxide ...“) aufgebracht ist, vgl. die Fig. 4 und 5 und den Text in Sp. 9,

Zeilen 12 bis 44.

Bei keiner der Ausführungen sind die Seitenwände der Kontaktlöcher mit einer

Wasserstoffbarrierenschicht oder mit einer isolierenden Schicht ausgekleidet,

denn die Kontaktlöcher sind bei allen Varianten lediglich jeweils mit einer Doppelschicht aus leitfähigen Materialien („superimposed metal conductor tracks 17

and 18“ bzw. „conductor track of titanium 17 and aluminum 18“) gefüllt, von denen

das untere Material („17“) die Seitenwände der Kontaktlöcher auskleidet und zusammen mit dem anderen Material („18“) den Kontakt zu dem anzuschließenden

Bereich bildet, wie jede der Figuren 1 bis 5 zeigt, vgl. dort bspw. die mit dem Bezugszeichen „16“ bezeichneten Kontaktlochbereiche, so dass auch diese Druckschrift keinen Hinweis auf die entsprechenden, in den geltenden Ansprüchen 1, 4, 11 und 12 genannten Maßnahmen geben kann.

Bei der mikroelektronischen Halbleiterspeicher-Struktur nach der Druckschrift (7)

besteht die über dem Speicherkondensator („storage capacitor C“) mit dem wasserstoffempfindlichen ferroelektrischen Dielektrikum („dielectric film 9 of PZT

(Pb(TixZry)O3) as a ferroelectric“) ganzflächig oder lokal über der Kondensatoranordnung angeordnete Wasserstoffbarrierenschicht („humidity resisting hydrogen

barrier 14“) entweder aus leitfähigem Titannitrid (TiN) oder aus isolierendem Titanoxynitrid (TiON) mit hohem Sauerstoff-Anteil.

In beiden Fällen ist über der Kondensator-Anordnung aus dem zwischen zwei

Elektroden angeordneten ferroelektrischen Dielektrikum eine Isolatorschicht aus

Siliziumnitrid („second interlayer insulating film (lower interlayer insulating film)

11 of SiN“) angeordnet, in die wiederum Kontaktlöcher eingebracht sind, die mit

dem leitfähigen Material einer metallischen Verdrahtungsstruktur („Al wirings 12a“,

„12b“) gefüllt sind, durch die die aktiven Bereiche der Speicherschaltung und die

Elektroden der Kondensatoranordnung miteinander verbunden werden. Diese

Schicht entspricht somit in ihrer Funktion und Anordnung der in den nebengeordneten Patentansprüchen nach Hilfsantrag 2 genannten Zwischenoxidschicht.

Für den Fall, dass die die Speicher-Anordnung bedeckende Wasserstoffbarrierenschicht („14“) aus elektrisch isolierendem Material besteht, kann diese Schicht

unmittelbar auf die Verdrahtungsebene aufgebracht werden. Es ist aber auch

möglich, zwischen der Verdrahtungsebene und der Wasserstoffbarrierenschicht

fakultativ eine weitere Isolationsschicht aus Siliziumnitrid („third interlayer insulating film (upper interlayer insulating film 13’ of SiN“) vorzusehen. Diese besteht

aus gesputtertem Siliziumnitrid, das nur eine geringe Dichte aufweist und daher

kein ausreichendes Sperrvermögen gegenüber Wasserstoff aufweist, so dass

diese Schicht keine Wasserstoffbarriere bildet.

Für den Fall, dass die Wasserstoffbarrierenschicht aus leitfähigem Material besteht, wird diese weitere Siliziumnitridschicht allerdings als Isolatorschicht zwischen der Verdrahtungsebene mit der Verbindungsstruktur („Al wiring 12a“, „12b“)

und der leitfähigen Wasserstoffbarrierenschicht benötigt und ist daher zwingend

vorhanden, vgl. hierzu den Text in Sp. 4, Zeilen 14 bis 23: „The third interlayer insulating film 13’ lacks denseness and is therefore not suitable as a final passivation film, as stated later on, and has significance as an interlayer insulating film

between a conductive humidity-resisting hydrogen barrier 14 and the Al wirings 12a and 12b“ im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 und dem zugehörigen

Text in Sp. 3, Zeile 45 bis Sp. 5, Zeile 29. Dabei zeigen die Ausführungsbeispiele

gemäß den Fig. 2 und 3, dass die Wasserstoffbarrierenschicht noch mit einer Abdeckschicht („corrosion-resistant film 15 of a SiO2 film“) gegen Korrosion geschützt

werden kann.

Wie sich aus dem in den genannten Zitatstellen erläuterten Prozessablauf ergibt,

wird bei der Variante mit elektrisch isolierender Wasserstoffbarriere die Wasserstoffbarrierenschicht und bei der Variante mit elektrisch leitfähiger Wasserstoffbarrierenschicht die weitere Isolationsschicht, also die obere Siliziumnitrid-

schicht („13’“) erst nach dem Auffüllen der Kontaktlöcher in der unteren

Siliziumnitridschicht („11“) mit leitendem Material aufgebracht, die hier die Abdeckund Isolatorfunktion des in den nebengeordneten Ansprüchen nach Hilfsantrag 2

genannten Zwischenoxids erfüllt. Damit sind die Kontaktlöcher zum Zeitpunkt des

Aufbringens der weiteren Schichten auch bei diesem Stand der Technik bereits

mit Material gefüllt, so dass weder die danach aufgebrachte isolierende

Wasserstoffbarrierenschicht noch die danach aufgebrachte Isolatorschicht die

Seitenwände der Kontaktlöcher in der Siliziumnitridschicht („11“) auskleiden

können, wie es die geltenden Vorrichtungsansprüche 1 bzw. 4 sowie die

geltenden Verfahrensansprüche 11 bzw. 12 im Hinblick auf die dort in das

Zwischenoxid eingebrachten Kontaktlöcher lehren.

Bei den in den Druckschriften (8) und (11) offenbarten Halbleiterspeicher-Strukturen sind die Kontaktlöcher jeweils mit einer leitfähigen Wasserstoffbarrierenschicht

ausgekleidet, jedoch ist in den Kontaktlöchern keine Isolierung an den Seitenrändern vorgesehen:

Bei der in der Druckschrift (8) offenbarten Halbleiterspeicher-Struktur wird die

Kondensatoranordnung mit den Speicherkapazitäten mit einem wasserstoffempfindlichen dielektrischen Material („capacitive film 5“) mit einer Isolatorschicht („insulation film 7“) bedeckt, in die Kontaktlöcher („contact hole 8“) geätzt werden. Die

Anordnung wird dann mit einer Wasserstoffbarrierenschicht aus leitfähigem Titannitrid („hydrogen barrier layer 10 of titanium nitride“) belegt, die anschließend so

strukturiert wird, dass die Titannitridschicht sowohl die Oberfläche der Isolatorschicht als auch die Seitenwände der Kontaktlöcher und die oberen Elektroden

der Speicherkapazitäten abdeckt und in diesen Bereichen sowohl das Eindringen

von Wasserstoff als auch das Bilden von Wasserstoff durch eine katalytische Reaktion an der oberen Elektrode der Speicherkapazität verhindert, vgl. hierzu in der

Druckschrift (8) vor allem die Fig. 1 und 2A-C und den zugehörigen Text in den

Abschnitten [0016] bis [0024] . Dabei bildet das Titannitrid der Barrierenschicht

zusammen mit dem Material der nachfolgend aufgebrachten Verdrahtungsebene

in den Kontaktlöchern den Kontakt zu den anzuschließenden Gebieten, vgl. den

Text im Abschnitt [0022]: „Finally, an interconnection layer 13 is formed for electrically connecting the capacitive element and the transistor, by stacking, in the order

from the bottom, titanium, titanium nitride, aluminum and titanium nitride.“ Eine

Isolierung der Seitenwände der Kontaktlöcher wäre hier somit störend.

Ähnlich ist es auch bei der Halbleiterspeicher-Anordnung nach der Druckschrift (11), denn auch hier werden die zu den oberen Elektroden („electrode contact hole 16“) der Speicherkapazitäten führenden Kontaktlöcher im Zwischenoxid

(„SiO2 insulation layer 17“) so mit einer elektrisch leitenden Wasserstoffbarrierenschicht („partial wiring 18“ bzw. „metal layer for hydrogen inhibition“) ausgekleidet,

dass diese Schicht die Seitenwände der Kontaktlöcher und den am Boden des

Kontaktlochs freiliegenden Bereich der oberen Elektrode der Kapazitäten bedeckt.

Dabei können leitfähige Haftverbesserungsschichten aus Titan („adhesion metal

layer 33 which consists of Ti“) auf den Seitenwänden der Kontaktlöcher die Haftung zu der Wasserstoffbarrierenschicht verbessern und weitere leitfähige

Schichten („underlay metal layer 35 which consists of aluminum“) auf der Außenseite der Barrierenschicht den Kontakt zu der nachfolgend aufgebrachten Verdrahtungsschicht („wiring metal layer 36“) verbessern, vgl. in (11) die Fig. 1 bis 12,

das englischsprachige Abstract und den zugehörigen Text der Maschinenübersetzung, vor allem in den Abschnitten [0021], [0022], [0027] und [0031] bis [0060].

Bei den Halbleiterspeicher-Strukturen nach den weiteren Druckschriften (1) (bzw.

dem hierzu als Übersetzung heranziehenden nachveröffentlichten Familienmitglied gemäß Druckschrift (9)) sowie (3), (4) und (6) wird die Wasserstoffbarrierenschicht als oberste Schicht über der Verdrahtungsebene auf die Anordnung aufgebracht oder als die Speicherkapazität einkapselnder Schutz ausgebildet; in beiden Fällen besteht keine Notwendigkeit, die Kontaktlöcher seitlich mit einer Wasserstoffbarrierenschicht auszukleiden oder mit einer Isolationsschicht zu versehen:

Bei den mikroelektronischen Strukturen gemäß den Druckschriften (1) bzw. (9)

und (4) bedeckt die Wasserstoffbarrierenschicht die Anordnung jeweils als oberste

Schicht, vgl. in (1) die Fig. 1 bis 4, Bezugszeichen „32“ bzw. in (9) die Fig. 1

bis 2H, Bezugszeichen „32“ und in (4) die Fig. 1 bis 6, Bezugszeichen „45“. In diesen Schriften sind weder Maßnahmen, mit denen das Eindringen von Wasserstoff

durch die Seitenwände der Kontaktlöcher verhindert werden soll, noch Hinweise

auf eine elektrische Isolierung der Seitenränder der Kontaktlöcher offenbart.

Auch bei der Halbleiterspeicherstruktur nach Druckschrift (6) ist die Anordnung mit

einer Wasserstoffbarrierenschicht als oberster Schicht abgedeckt, vgl. vor allem

die Fig. 52 und den zugehörigen Text in Sp. 13, Zeile 21 bis Sp. 14, Zeile 11, vor

allem in Sp. 13, Zeile 64 ff.: „Still further, the passivation layer 50, while typically

formed of silicon nitride or the like, can also be made from ferroelectric materials

such as PZT or SBT. …“. Bei der Anordnung nach (6) werden die wasserstoffempfindlichen ferroelektrischen Schichten der Speicherkapazitäten nämlich durch

eine Abdeckschicht geschützt, die selbst aus ferroelektrischem Material besteht

und eindringenden Wasserstoff abfängt, d. h. als Getterschicht für Wasserstoff

dient, vgl. in den Fig. 4 bis 9, 13 bis 17, 21 bis 24 und 28 bis 32 die jeweils mit

dem Bezugszeichen „30“ bzw. „30’ bezeichnete Abdeckschicht aus ferroelektrischem Material und beispielhaft den Text zur Fig. 4 in Sp. 6, Zeilen 6 ff.: „In

Fig. 4, a second „cap“ ferroelectric layer 30 is deposited over the first ferroelectric layer 20, thereby completely encapsulating the top electrodes 22. The first

and second ferroelectric layers need not be the same ferroelectric material, since

the second layer is used for ist resistance to hydrogen diffusion or hydrogen „gettering“ properties and not specifically for its ferroelectric properties.“

Das in die Kontaktlöcher „34“, „36“ eingebrachte leitfähige Titannitrid „38“ bildet in

den Kontaktlöchern zwar gleichfalls eine Wasserstoffbarriere, dient hier allerdings

auch als Kontaktierungsmaterial zum Anschließen der darunter liegenden Gebiete,

so dass keinerlei Maßnahmen zur Isolation gegenüber den Seitenrändern der

Kontaktlöcher vorgesehen sind, vgl. insbesondere die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 8 und 9, 16 und 17, 23 und 24, 31 und 32, 40 und 41, sowie die an-

hand der Fig. 53 bis 89 erläuterten Ausführungsbeispiele von MOS-Feldeffekttransistoren mit einem ferroelektrischen Gate-Dielektrikum.

Die Druckschrift (3) offenbart mikroelektronische Strukturen mit einem wasserstoffempfindlichen Dielektrikum, bei denen die vor Wasserstoff zu schützenden

Strukturen sowohl auf ihrer Ober- und Unterseite als auch seitlich mit dem elektrisch isolierenden Material einer Wasserstoffbarrierenschicht bedeckt, also eingekapselt sind, vgl. in den Figuren 1 bis 4 die Bezugszeichen „132“, „332“ und „432“

und in den Fig. 5, 7 bis 9 und 11 die Bezugszeichen „532“, „720“, „750“, „770“,

„912“. Da hier die Strukturen durch das u. a. auf ihren eigenen Seitenkanten aufgebrachte Barrierenmaterial vollständig vor dem Eindringen von Wasserstoff geschützt werden, sind keine Maßnahmen zum Auskleiden der Seitenwände der

Kontaktlöcher mit Wasserstoffbarrierenmaterial notwendig bzw. vorgesehen, vgl.

den Text auf Seite 6, Zeile 24 bis Seite 7, Zeile 26, in dem es auf Seite 7, Zeilen 6 ff. heißt: „Thus, in one embodiment of the invention, an inventive hydrogen

diffusion barrier layer may be used in direct contact with a memory capacitor to

cover ist sides, as well as ist top electrode, thereby preventing undesired lateral

diffusion of hydrogen or other elements into the ferroelectric or dielectric thin film

of the capacitor. In this embodiment, the inventive hydrogen diffusion barrier is

disposed on the top surface of the gate electrode and the sides of the ferroelectric

layer, but is patterned to not cover the source and drain of the ferroelectric FET. It

thereby inhibits undesired diffusion of hydrogen or other elements from above or

from the sides into the ferroelectric layer. ...“ sowie die in den Fig. 1 bis 5 und 7

bis 11 gezeigten und im zugehörigen Text erläuterten Strukturen.

Die Druckschriften (2) und (12) beschäftigen sich mit dem Schutz einer wasserstoffempfindlichen Schicht vor Wasserstoff bei Ätzvorgängen zum Herstellen der

Anordnungen. Anregungen zu den vorangehend diskutierten Maßnahmen des

Auskleidens von Kontaktlöchern finden sich hier nicht:

Beim Stand der Technik gemäß Druckschrift (2) werden gegenüber Wasserstoffionen empfindliche sogenannte „floating gate“-Anordnungen mit einer Wasserstoffionen abfangenden Schicht über der Anordnung geschützt. Zwar wird weiterhin

eine Barriereschicht aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxynitrid aufgebracht, jedoch

bildet diese lediglich eine Ätzstoppschicht, die die darunter liegenden Bereiche

beim Ätzen der Kontaktlöcher schützen soll und die nach dem Erzeugen der Kontaktlöcher wieder entfernt wird. Die Seitenwände der Kontaktlöcher und deren Boden werden dann mit einem leitfähigen Haftvermittlungsmaterial bedeckt, bevor

die Kontaktlöcher mit leitfähigem Material gefüllt werden, vgl. hierzu vor allem die

Fig. 3G bis 3I, 4I bis 4L und 5G bis 5J und den zugehörigen Text.

Wie bereits bei der Diskussion des Anspruchs 1 nach Hauptantrag und nach Hilfsantrag 1 angegeben, beschäftigt sich die Druckschrift (12) mit dem Aufbau und der

Herstellung einer Halbleiterspeicher-Struktur, wobei es bei dem Herstellungsprozess insbesondere darum geht, einen Ätzvorgang zur Herstellung der Speicherkondensator-Anordnung anzugeben, der neben einer hohen Ätzselektivität auch

gewährleistet, dass das als Dielektrikum verwendete wasserstoffempfindliche ferroelektrische Material nicht durch beim Ätzvorgang verwendeten oder entstehenden Wasserstoff reduziert wird, vgl. die Beschreibungseinleitung in Sp. 1, Zeile 5

bis Sp. 2, Zeile 67 im Zusammenhang mit dem Text in Sp. 12, Zeile 22 bis Sp. 16,

Zeile 7, wobei die mit dem Trockenätzen der ferroelektrischen Schicht verbundenen Probleme insbesondere im Text in Sp. 13, Zeilen 13 bis 65 erörtert werden.

Dort wird angegeben, dass die genannten Probleme vermieden werden, indem ein

Trockenätzvorgang mit einem Ätzgas mit hohem Sauerstoff-Partialdruck eingesetzt wird, wobei der Sauerstoff eine Reduktion des ferroelektrischen Materials

verhindert.

Eine das Zwischenoxid oder die Kontaktlöcher im Zwischenoxid bedeckende

Wasserstoffbarrierenschicht ist in (12) jedoch nicht offenbart, so dass diese

Druckschrift schon aus diesem Grund keinen Hinweis auf die in den nebengeordneten Ansprüchen 1, 4, 11 und 12 angegebenen Maßnahmen geben kann.

Die nebengeordneten Ansprüche 1 und 4 sowie 11 und 12 nach Hilfsantrag 2 sind

somit gewährbar.

8.An die Ansprüche 1 und 4 sowie 11 und 12 können sich die Unteransprüche 2

und 3, 5 bis 10 und 13 bis 18 gemäß dem in der mündlichen Verhandlung überreichten Hilfsantrag 2 anschließen, die vorteilhafte Weiterbildungen der mikroelektronischen Strukturen nach Anspruch 1 bzw. 4 und der Verfahren zur Herstellung

mikroelektronischer Strukturen nach Anspruch 11 bzw. 12 angeben.

Auch die übrigen Unterlagen genügen den für eine Patenterteilung zu erfüllenden

Bedingungen.

Bei dieser Sachlage war der angefochtene Beschluss aufzuheben und das Patent

im Umfang des Hilfsantrags 2 zu erteilen.

9.Die Rückzahlung der Beschwerdegebühr 80 Abs 3 PatG) ist anzuordnen,

da dies der Billigkeit entspricht.

Die von der Anmelderin beantragte Anhörung wäre sachdienlich gewesen 46

Abs. 1 Satz 2 PatG).

Die Anmelderin hat in ihren Eingaben den von der Prüfungsstelle in ihren Prüfungsbescheiden geäußerten Bedenken gegen die Patentfähigkeit unter Angabe

von Gründen im Einzelnen widersprochen. Dabei hat sie sich jeweils eingehend

mit den von der Prüfungsstelle vorgetragenen Argumenten auseinander gesetzt

und, gestützt auf technischen Sachverstand, ihre Beurteilung des entgegengehaltenen Standes der Technik dargelegt.

Bei einer derartigen Sachlage ist eine Anhörung in der Regel sachdienlich, denn

sie gibt der Anmelderin und dem Prüfer die Möglichkeit, ihre kontroversen Auffassungen ausführlich und - anders als im schriftlichen Verfahren - in Rede und Ge-

genrede darzulegen und zu erörtern. Bei einem solchen direkten Austausch der

kontroversen Auffassungen sind beide Seiten veranlasst, die die unterschiedlichen

Beurteilungen begründenden Argumente im Einzelnen im Hinblick auf die Darlegungen der Gegenseite zu überprüfen und ggfs. - soweit sich die vorgetragenen

Argumente als nicht stichhaltig erweisen - von der bisherigen Auffassung abzugehen.

Für die Sachdienlichkeit der Anhörung spricht darüber hinaus im vorliegenden Fall

auch, dass diese Gelegenheit geboten hätte, den umfangreichen nachgewiesenen

Stand der Technik ausführlich und ohne den im schriftlichen Verfahren umständlichen und zeitraubenden Austausch von Argumenten zu diskutieren. Zahl und

Umfang der Prüfungsbescheide belegen, dass es zwischen der Prüfungsstelle und

der Anmelderin erhebliche und im schriftlichen Verfahren nur mit erheblichem

Aufwand zu diskutierende Meinungsverschiedenheiten hinsichtlich der Bewertung

der Patentfähigkeit gegenüber dem nachgewiesenen Stand der Technik gab. Eine

Anhörung hätte sich hier somit auch aus Gründen der Verfahrensökonomie angeboten.

Der beantragten Anhörung kann im vorliegenden Fall die Sachdienlichkeit auch

nicht deswegen abgesprochen werden, weil aufgrund der Verfahrenssituati