【事件の表示】
　特願２００４−５３３０３０「異方性Ｈｉｇｈ−Ｋゲート誘電体を有するトランジスタエレメント」拒絶査定不服審判事件〔平成１６年　３月１１日国際公開，ＷＯ２００４／０２１４２４，平成１７年１２月　８日国内公表，特表２００５−５３７６７０〕について，次のとおり審決する。
【結　論】
　本件審判の請求は，成り立たない。
【理　由】
１　手続の経緯　
　本願は，２００３年８月２９日（パリ条約による優先権主張外国庁受理２００２年９月２日，ドイツ連邦共和国）を国際出願日とする出願であって，平成２２年１月２８日付けで拒絶理由が通知され，同年７月１日に意見書及び手続補正書が提出されたが，同年７月２０日付けで拒絶査定がなされ，それに対して，平成２２年１１月２９日に拒絶査定不服審判が請求されたものである。
　
２　本願発明の認定
　平成２２年７月１日付け手続補正書により補正された特許請求の範囲は請求項１ないし２１からなるが，その請求項１に係る発明（以下「本願発明」という。）は，明細書及び図面の記載からみて，本願の特許請求の範囲の請求項１に記載された事項により特定される，次のものであると認められる。
「【請求項１】
　活性領域上に形成され，high-k誘電体を有するゲート絶縁層を有する電界効果トランジスタであって，
　前記high-k誘電体の前記ゲート絶縁層に垂直方向の誘電率は，前記ゲート絶縁層に平行方向の誘電率よりも高く，
　前記ゲート絶縁層のキャパシタンス等価厚は２ｎｍ未満である，電界効果トランジスタ。」
　
３　引用例の記載と引用発明
（１）特開２０００−２６０９７９号公報
　原査定の拒絶の理由に引用された，本願の優先権主張日前に日本国内において頒布された刊行物である特開２０００−２６０９７９号公報（以下「引用例１」という。）には，「半導体装置およびその製造方法」（発明の名称）について，図２，図５ないし図１１とともに，次の記載がある。
・「【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置，特に
金属酸化膜をゲート絶縁膜として用いたＭＩＳトランジスタ
・「【０００３】しかしながら，微細化の追求は0.1 μｍを境に大きな壁にぶつかることが予想されている。その壁のひとつにゲート酸化膜の薄膜化の限界がある。従来ゲート絶縁膜は，固定電荷をほとんど含有せず，チャネル部のＳｉとの境界にほとんど界面準位を形成しないという素子動作上不可欠な２つの特性を満足できることからＳｉＯ2 が用いられてきた。またＳｉＯ2 は，簡単に制御性良く薄い膜を形成できることから，素子の微細化にも有効であった。しかしながら，ＳｉＯ2 の比誘電率（3.9 ）は低く
ゲート長が0.1 μｍ以降の世代ではトランジスタの性能を満足するために３nm以下の膜厚が要求される
【０００４】そこで，
ＳｉＯ
2
 よりも比誘電率が大きい材料を用いてゲート絶縁膜を厚く形成し，トンネリング現象を防ぐことが研究されている
比誘電率が大きい材料としてＴａ
2
 Ｏ
5
 やＴｉＯ
2
 等の金属酸化膜が検討されている
これらは比誘電率が約２０，９０と高いためにＳｉＯ
2
 に比べ同じゲート容量を得るのに膜厚を５倍，２０倍程度まで厚くすることができ，トンネリング現象を押さえられる有望な材料と考えられている
・「【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように，
高誘電率金属酸化膜をゲート絶縁膜として用いる
【０００８】本発明は，上記問題を解決するためになされたもので，金属酸化膜形成後のアニール時にＳｉ基板との間に形成されるＳｉ酸化膜の成長を抑制する半導体装置及びこの製造方法を提供することを目的とする。」
・「【００１７】本発明は，このような知見に基づいて成されたもので，酸化されやすい部材を金属酸化膜の一部に接触させて熱処理することによって，ＴｉＯ2 等の金属酸化膜中の余分な酸化剤を酸化されやすい部材中に取り込むことを要旨とする。このようにすることで，金属酸化膜とＳｉ基板の界面でのＳｉ酸化膜厚が減少し，ゲート／Ｓｉ基板間の容量の低下は最小限に抑えられる。
【００１８】図２は，本発明の半導体装置の断面図である。Ｓｉ基板１０上にＴｉＯ2 からなるゲート絶縁膜が形成され，この上にゲート電極１２が形成されている。ゲート絶縁膜１１の側面にはゲート絶縁膜中から酸化剤を吸収する被酸化剤としてＳｉ膜１３が形成されている。この状態で熱処理をすることによって，ゲート絶縁膜１１中の酸化剤１４が被酸化膜１３中に拡散され，Ｓｉ基板１０中に酸化剤が拡散しにくくなる。こうしてＳｉ基板１０表面に形成されるＳｉＯ2 膜は薄く形成できる。」
・「【００２１】また図３はＴｉＯ2 ゲート絶縁膜１１内の酸素の拡散が等方的である場合の結果であるが，Ｓｉ基板１０に対し横方向の拡散係数を縦方向のそれに対し大きくすると，酸素の拡散は主に側面に形成されたＳｉ膜１３中におこるためＳｉ基板１０界面に形成されるＳｉ酸化膜はさらに薄くなる。例えば
ルチル系のＴｉＯ
2
中の酸素の拡散係数はa,b 軸に対しｃ軸で１０倍ほど大きいとの報告もあり，イオンビームスパッタ等を用いてｃ軸を基板に対し横方向に向けてゲート絶縁膜を形成することでこの効果は期待される
・「【００２３】（実施例１）図５から図１１を用いて，本発明の第１の実施例の半導体装置の製造方法を説明する。
【００２４】先ず，図５に示すように，
Ｓｉ基板１０上
【００２５】次に，ＴＰＴ（tetra-iso-propyltitanate）（Ｔｉ（ＯＣ3 Ｈ7 ）4 ）と酸素の混合ガスを流し，成長温度３８０℃で反応させて，
ゲート絶縁膜となるＴｉＯ
2
 膜１１を全面に厚さ３０nm堆積する
【００２６】ＭＯＣＶＤ堆積の原材料ガスは，上記のほかに，ＴＥＴ（Ethyltitanate ）(Ti(OC2 H 5 ) 4 ) やＴＴＩＰ（Titanium-tetrakis-isopropoxide）と酸素の混合ガスを用いてもよい。ＴＴＩＰの場合には酸素を混合しなくても，ＴｉＯ2 を形成することができる。
【００２７】また，原料ガスは，有機ソースではなくＴｉＣｌ4 のような無機ソースであってもよい。ただしこの場合には反応温度を少し高く，例えば６００℃程度に設定することが望ましい。
【００２８】また，ＴｉＯ2 膜１１はスパッタ法を用いて堆積してもよい。また，高誘電体膜は，Ｔａ2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3膜等を用いてもよい。
【００２９】次に，図６に示すように，
ＴｉＯ
2
 膜１１中の酸素を吸着する材料としてＳｉ膜１５をＣＶＤ法により全面に堆積する
【００３０】次に，図７に示すように，
ＴｉＯ
2
 膜１１のデンシファイのためのアニール（８００℃  Ｎ
2
 中  30分）を行う。このときＴｉＯ
2
 膜１１とＳｉ基板１０の界面およびＴｉＯ
2
 膜１１とＳｉＯ
2 
膜１５の界面には，ＴｉＯ
2
 膜１１中の余分な酸素が拡散することによってＳｉＯ
2
 膜１６が形成される
【００３１】本実施例では，
デンシファイによるアニールにより
上面のＳｉ膜１５にも酸素が拡散している
【００３２】この後の工程でも熱処理が必要となるが，このデンシファイの工程で，ＴｉＯ2 膜１１内にある余分な酸化剤を全てＳｉ酸化膜１６として消化させることにより，Ｓｉ基板１５界面のＳｉＯ2 膜１６の膜厚の増加を抑制できる。
【００３３】次に，図８に示すように，ＣＦ4 ガスを用いたプラズマにより，未反応のＳｉ層１５とその直下のＳｉＯ2 膜１６を除去する。次に，図９に示すように，Ｐｔ膜をスパッタ法により堆積し，フォトリソグラフィをもちいてゲート電極位置を定義した後，塩素系（例えばＢＣｌ3 ，あるいはＢＣｌ3 とＨＢｒの混合ガス）のエッチングガスをもちいてＴｉＯ2 膜１１まで反応性イオンエッチングにより加工し，ゲート電極１２とＴｉＯ2 ゲート絶縁膜１１を形成する。ゲート電極１２の材料はＰｔに限定されることは無いが，高誘電体を還元せず，酸素とも反応しにくい材料が好ましい。例えばＡu などの単体金属の他，ＴｉＳｉ2 ，ＭｏＳｉ2 ，ＷＳｉ2 等の金属シリサイドやＴｉＮ等の金属加工物も考えられる。
【００３４】次に，図１０に示すように，ゲート電極１２，ゲート絶縁膜１１の側面にサイドウォール１８を形成し，イオン注入によりソース／ドレイン領域１７を形成する。
【００３５】次に，図１１に示すように，ＳｉＯ2 等の絶縁膜で層間絶縁膜２１を形成し，ソース／ドレイン領域１７上にコンタクトホールを形成する。その後コンタクト１９を形成し，ソース／ドレイン電極２０を形成して，本発明の電界効果トランジスタを形成する。
【００３６】本実施例により作成した電界効果トランジスタは，高誘電体膜からなるゲート絶縁膜直下のＳｉ酸化膜が非常に薄く形成できたので，トランジスタの駆動能力が格段に向上した。
【００３７】本実施例では，ゲート絶縁膜となるＴｉＯ2 膜１１は，Ｓｉ基板１０上に直接，堆積したが，ＳｉＯ2 ，ＳｉＮx 等，その他の絶縁膜を介して堆積してもよい。」
　
（２）引用発明
　引用例１の段落【００３０】には，「ＴｉＯ2 膜１１とＳｉＯ2 膜１５の界面には，ＴｉＯ2 膜１１中の余分な酸素が拡散することによってＳｉＯ2 膜１６が形成される。」と記載されているが，段落【００２９】には，「Ｓｉ膜１５」と記載されているから，上記「ＳｉＯ2 膜１５」は，「Ｓｉ膜１５」の誤記と認められる。
　よって，上記（１）の記載事項及び図示内容を総合すれば，引用例１には，次の発明（以下「引用発明」という。）が記載されている。
　
「Ｓｉ基板１０上ゲート絶縁膜となるＴｉＯ2 膜１１を全面に厚さ３０nm堆積し，
　次に，ＴｉＯ2 膜１１中の酸素を吸着する材料としてＳｉ膜１５をＣＶＤ法により全面に堆積し，
　次に，ＴｉＯ2 膜１１のデンシファイのためのアニールを行い，ＴｉＯ2 膜１１とＳｉ基板１０の界面およびＴｉＯ2 膜１１とＳｉ膜１５の界面には，ＴｉＯ2 膜１１中の余分な酸素が拡散することによってＳｉＯ2 膜１６が形成され，
　その後，未反応のＳｉ層１５とその直下のＳｉＯ2 膜１６を除去して，ゲート電極１２を形成する，
　高誘電率金属酸化膜であるＴｉＯ2をゲート絶縁膜として用いたＭＩＳトランジスタ。」
　
（３）特開平４−３６７２６２号公報
　原査定の拒絶の理由に引用された，本願の優先権主張日前に日本国内において頒布された刊行物である特開平４−３６７２６２号公報（以下「引用例２」という。）には，「半導体装置」（発明の名称）について，図２とともに，次の記載がある。
・「【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，キャパシタを備えた半導体装置に関する。」
・「【００１３】すなわち，ＴｉＯ２　の薄膜は，常温でルチルおよびアナターゼの結晶構造が報告されており，アナターゼは，ルチルに対して準安定であると考えられている。また，常誘電体の中で
ＴｉＯ
２
　は
結晶軸のａ軸方向の比誘電率の値は８６であるのに対して，ｃ軸方向の比誘電率の値は　１７０である
ルチルの結晶構造でｃ軸配向した多結晶膜，あるいは単結晶膜は非常に高い比誘電率を有する
・「【００２６】実施例１
シリコンウェハー上に砒素（Ａｓ）を５０ｋｅＶで　１×１０１６ｃｍ２　注入した厚さ１００ｎｍのポリシリコン層を形成した基板を成膜装置内に固定し　５×１０−１１　Ｔｏｒｒに排気後，チタンを電子ビーム蒸着により蒸発させ，２０ｅＶまで減速した酸素イオンビームを２０μＡ／ｃｍ２　イオン電流密度で照射し反応性成膜を行なった。成膜中の真空度は，　５×１０−８Ｔｏｒｒであった。成膜後，成膜チャンバより取り出し，Ｘ線回折，透過電子顕微鏡により膜質を調べたところ膜厚はほぼ均一でしかもｃ軸配向の単結晶膜であることを確認した。得られたＴｉＯ２　膜上に下層ポリシリコンと同条件で砒素（Ａｓ）を注入したポリシリコン電極を形成し，比誘電率，破壊電圧および印加電圧とリーク電流の関係（図６）を調べた。比誘電率は　１６８でリーク電流測定はＳｉＯ２　膜と変わらない特性を示し，破壊電圧は　９．５ＭＶ／ｃｍであった。」
　
４　対比
（１）本願発明と引用発明との対応関係
　本願発明と引用発明とを対比すると，
　引用発明の「ＭＩＳトランジスタ」，「ＴｉＯ2　膜」が，本願発明の「電界効果トランジスタ」，「high-k誘電体」に相当する。
　また，引用発明のＭＩＳトランジスタも，活性領域上に形成されていることは，自明の技術事項である。
　
（２）一致点及び相違点
　したがって，本願発明と引用発明とは，
「活性領域上に形成され，high-k誘電体を有するゲート絶縁層を有する電界効果トランジスタ。」
であることにおいて一致するが，以下の２点で相違している。　
〈相違点１〉
　本願発明は，「前記high-k誘電体の前記ゲート絶縁層に垂直方向の誘電率は，前記ゲート絶縁層に平行方向の誘電率よりも高」いのに対し，引用発明は，この構成が明らかではない点
〈相違点２〉
　本願発明は，「ゲート絶縁層のキャパシタンス等価厚は２ｎｍ未満である」のに対し，引用発明は，キャパシタンス等価厚が明記されていない点。
　
５　相違点についての判断
（１）〈相違点１〉について
　ア　引用例１の段落【００２１】には，「・・例えばルチル系のＴｉＯ2中の酸素の拡散係数はa,b 軸に対しｃ軸で１０倍ほど大きい・・・」との記載があるから，引用発明においても，ＴｉＯ2膜を結晶軸の配向を考慮して形成することが示唆されているといえる。
  イ　また，引用例２に，「常誘電体の中でＴｉＯ２　は，バルクで最も高い比誘電率が得られており，・・・ルチルは正方晶の結晶構造を持っており，単結晶で評価した場合結晶軸のａ軸方向の比誘電率の値は８６であるのに対して，ｃ軸方向の比誘電率の値は　１７０であると報告されている。したがって，ルチルの結晶構造でｃ軸配向した多結晶膜，あるいは単結晶膜は非常に高い比誘電率を有することになるから，主相の結晶構造がルチルとなるＴｉＯ２　の薄膜をｃ軸配向させれば，このようなＴｉＯ２　膜を誘電体として用いたキャパシタにおいて小面積で大きな容量を確保することが可能となる」と記載されており，ｃ軸配向した多結晶膜，あるいは単結晶膜は非常に高い比誘電率を有していることが分かる。
　ウ　引用例１の「ＳｉＯ2 よりも比誘電率が大きい材料を用いてゲート絶縁膜を厚く形成し，トンネリング現象を防ぐことが研究されている。これらは比誘電率が約２０，９０と高いためにＳｉＯ2 に比べ同じゲート容量を得るのに膜厚を５倍，２０倍程度まで厚くすることができ，トンネリング現象を押さえられる有望な材料と考えられている。」（段落【０００４】）との記載から明らかなように，トランジスタの微細化にあたり，引用発明のＭＩＳトランジスタのゲート絶縁膜の等価膜厚を薄くするために，より高い誘電率を実現することが求められており，一方，引用例２において，ｃ軸配向したＴｉＯ2の多結晶膜，あるいは単結晶膜は非常に高い比誘電率を有することが記載されているので，引用例２に記載のＴｉＯ2膜のｃ軸配向の技術をトランジスタのゲート絶縁膜に用いて，ゲート絶縁膜の等価膜厚に寄与する誘電率を大きくすること，すなわち，ゲート絶縁層に垂直方向の誘電率を，前記ゲート絶縁層に平行方向の誘電率よりも高く形成することは当業者が容易に想到しうるものである。
　エ　また，引用例１の実施例１においては，ＴｉＯ2 膜１１中の酸素を吸着する材料としてＳｉ膜１５をＣＶＤ法により全面に堆積（段落【００２９】，図６）する実施例が記載されているが，ＴｉＯ2 膜上にＳｉ膜を形成した場合，酸素を吸着させるために，拡散係数の大きいｃ軸を，酸素を吸着する材料であるＳｉ膜１５のある上方に，即ち，基板表面に対して垂直になるようにＴｉＯ2を形成することは，当業者が適宜なし得ることであり，このとき，ＴｉＯ２膜の配向において，ゲート絶縁層に垂直方向の誘電率が，前記ゲート絶縁層に平行方向の誘電率よりも高くなる配向となることは，ＴｉＯ2膜の結晶軸と誘電率の関係から，容易に予測し得ることである。
　オ　よって，上記ウ及びエに基づき，引用発明において，ゲート絶縁膜であるＴｉＯ2 膜の結晶軸の配向を調整して，「ゲート絶縁層に垂直方向の誘電率は，前記ゲート絶縁層に平行方向の誘電率よりも高」くすることは，当業者が容易になし得るものである。
　
（２）〈相違点２〉について
　ア　引用例１の従来技術（段落【０００３】）において，「ゲート長が0.1 μｍ以降の世代ではトランジスタの性能を満足するために３nm以下の膜厚が要求される」と記載されており，トランジスタの微細化とともに，より薄いゲート絶縁膜が要求されていることが記載されている。
　イ　そして，ゲート絶縁層のキャパシタンス等価厚を２ｎｍ未満とすることは，以下の周知例１，２に記載されているように，周知の技術事項である。
　ウ　よって，トランジスタを微細化する上で，本願発明のごとく「ゲート絶縁層のキャパシタンス等価厚を２ｎｍ未満」とすることは，周知技術に基づいて，当業者が適宜なし得るものである。
　
　周知例１：特開２０００−５８８３１号公報（原審の拒絶理由で引用）
・「【００６２】本実施形態によれば，
積層全体の換算膜厚Ｔ
all,eff 
が１．５ｎｍ
　
　周知例２：特開２００２−１８４９７８号公報（原審の拒絶査定において引用）
・「【０００２】
【従来の技術】ゲート長が０．１μｍ以下となる電界効果トランジスタの世代では，
ゲート絶縁膜がＳｉＯ
２
換算膜厚で１．５ｎｍ以下で駆動する性能が要求されている
　
（３）請求人の主張について
　ア　審判請求人は，請求の理由において，「本願請求項１に係る発明は，ゲート絶縁層に垂直方向の誘電率がゲート絶縁層に平行方向の誘電率よりも高いhigh-k誘電体，すなわち，平行方向及び垂直方向に著しい異方性を有する誘電体を導入することによって，ゲート絶縁層のキャパシタンス等価厚を２ｎｍ未満とした場合であっても，トランジスタのチャネル領域における電荷担体（キャリア）の移動度を著しく低下させることなしに，短チャネルトランジスタのリーク電流を低減するための解決策を提供するものです。」と指摘し，本願発明が進歩性を有することを主張している。
　イ　しかしながら，本願明細書及び図面には，図１ｂ及び図１ｃとしてゲート電極の単純化モデルが記載され，それに基づいて電子の運動に関する定性的な説明がなされているのみであって，本願発明の効果を実証するデータは何ら記載されていないから，本願発明の奏する作用・効果については，格別のものということはできず，当業者が予測し得る程度のものにすぎないと認められる。
　
６　小括
　以上検討したとおり，相違点１ないし２における本願発明の構成は，当業者が容易に想到し得たものであるから，本願発明は，引用発明，引用例２及び周知技術に基づいて当業者が容易に発明することができたものである。
　
７　結言
　以上のとおり，本願発明は，引用発明，引用例２及び周知技術に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから，特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。　
　したがって，他の請求項について検討するまでもなく，本願は拒絶をすべきものである。
　
　よって，結論のとおり審決する。