浅谈半导体领域的专利挖掘

作者：范亚红 专利工程师

引言

近日，德勤发布半导体报告，从芯片供应链预判、人才紧缺解决方案、数字化转型商业模式进行了分析，并提出2023年的行业未来行动。报告中预计，未来5年中国的功率半导体市场将持续增长，到2027年有望达到238亿美元。

由于行业发展迅猛，技术更新速度快，目前在半导体领域已有大量的授权专利或者专利申请。半导体领域的专利技术涉及物理、电子、光学、材料、计算机等多个学科；专利保护的对象涉及芯片与系统、电子元器件、材料与设备、制程、工艺方法、IC设计、模拟方法、测试及验证方法，甚至显示装置等。由于该领域专利体系涉及面非常广，核心专利已成为该领域的兵家必争之地。

但纵观整个半导体行业，仍有部分企业存在高价值专利产出困难、产品独特性难以被保护、遗漏重要可专利技术点、专利资产价值低、很难持续性产出专利等问题。因此，对于企业而言，仍需要进行更加深入的专利挖掘。

专利挖掘是指在技术研发或产品开发过程中，从技术和法律层面对所取得的技术成果进行剖析、整理、拆分和筛选，进而得出创新技术点或专利申请方案的过程。下面通过几个例子简单谈一谈如何进行半导体领域专利挖掘。

一、伴随研发进行专利挖掘

在某一显示面板项目中，专利工程师从用户的角度提出因串色而导致显示效果差，用户体验差的技术问题，进而帮助研发人员从解决串色的方向入手进行思考。

随后，研发人员从掩膜工艺、像素结构设计、滤光等方面进行了相关改进并提出解决方案，专利工程师及时地提炼出解决方案的技术要点，并针对技术要点进行新创性检索。在检索过程中，同时获知技术空白点，专利工程师协助研发人员以技术空白点作为突破口，进行相关改进，在专利工程师和研发人员的共同努力下获得了一系列的解决方案，专利提案产出颇丰。

不难看出，专利工程师或代理师可以深入技术研发的过程中从专利或用户的角度协助研发人员提出潜在的技术问题；从创新理论的角度协助研发人员提出基础方案的改型方案；通过专利检索为研发人员梳理技术空白点，帮助研发人员思考并提出新的解决方案，提高优质专利提案产出。

同时，专利工程师或代理师还可对梳理出来的技术方案进行新创性检索和可专利性审核。此外，专利工程师或专利代理师可以基于业务经验对初步技术方案进行提炼，引导发明人对技术方案进行更高层次的创新，进而提高技术方案的创造性。

二、从核心技术到非核心技术进行专利挖掘

以存储器为例，电容阵列是核心部件，研发人员首先提到将电容阵列中的单面电容改为双面电容，专利工程师或代理师可以围绕这一创新点进一步分析双面电容的形状、双面电容的制程工艺，以及双面电容与外围电路的连接方式等有没有创新。例如，将电容的电极材料、电极厚度、蚀刻工艺等作为核心技术进行挖掘。同时，将双面电容与外围电路之间的布线关系、位置关系等作为非核心技术进行挖掘，进而实现全面保护产品的创新。

任何一件产品都包括核心部分和次要部分，核心部分是整个产品的灵魂，因此，技术创新点通常集中在核心部分；次要部分往往服务于核心部分，在核心部分发生改进时，为了适应核心部分的改进往往需要对次要部分做出适应性的改进。

专利工程师或代理师应当以核心部分为切入点，结合收集到的技术创新点开展专利挖掘，在挖掘过程中专利工作者需要区分各创新点的层次，将一部分创新点布局为核心专利，将另一部分创新点布局为外围专利进行专利申请。

三、从不同技术方向逐一击破进行专利挖掘

以集成电路为例，单一方向可以是材料创新方向、电子元件结构优化方向、器件制程工艺方向、模拟方法及性能测试方法等方向。

首先，可从材料创新方向入手，从原料的选择及材料的合成条件等方向对材料进行创新，制备符合相关产品要求的高性能材料。

其次，可从位线、字线、芯片排布方式等方向入手，从电子元件中各部件的布局、连接关系或位置关系等方向，对电子元件的结构进行优化；同时，可对集成电路形成过程中的薄膜成型工艺、蚀刻工艺、掩膜工艺等进行优化。

此外，还可对芯片的功耗、漏电流、产品良率等性能的测试方法及模拟方法进行优化。通过对多个研发方向进行逐一挖掘，提高高价值专利产出。

当不适用于对技术成果进行核心部分和次要部分区分时，可以尝试沿着单一技术方向进行挖掘。可以选择任一技术方向，对该技术中的每一个细分技术点进行核查，保证不会遗漏该研发方向中的任何一个创新点。

在对某一项技术整体做完核查之后，可对另一项技术进行同样的核查，直至将企业产品研发过程中涉及到的所有技术方向均核查一遍，进而极大的提高专利挖掘的全面性，防止遗漏技术创新点。

四、对实际产品应用中未被采纳的技术方案进行专利挖掘

以半导体技术中的开孔工艺为例，在某一半导体项目中，在对薄膜结构进行开孔的过程中，通常采用掩膜版对晶圆表面进行掩膜，而后进行蚀刻；然而，在蚀刻过程中，晶圆中易出现中间蚀刻速率快，边缘蚀刻速率慢，进而导致蚀刻形成的孔洞深度不一致。

为了解决该问题，研发人员首先提出先对晶圆的表面膜层进行处理，使得晶圆的表面膜层呈现出中间厚边缘薄的趋势，再采用掩膜版进行掩膜，以保证蚀刻后晶圆中各区域形成的孔洞深度一致。

同时，研发人员还提出对晶圆表面进行处理的过程比较繁琐，可以直接对掩膜版进行处理，使得掩膜版的表面膜层呈现出中间薄边缘厚的趋势，以此掩膜版作为掩膜来改善蚀刻过程中蚀刻孔洞深度不一致的问题。

上述案例中，即便最终产品实际生产过程中没有采纳对晶圆表面进行处理的方案，但是竞争对手很有可能采取这种方式进行产品制造，可将该技术方案，进行专利申请，实现专利防御。

在研发过程中被舍弃的方案可能只是相对于最终采纳的方案而言在技术效果或成本上有差距，但相比于现有技术，也具有较大的创新。在进行专利挖掘时，可先由研发人员讲解他们的技术成果。在此过程中，专利工程师或代理师可以引导研发人员阐述在研发过程中都做了哪些取舍。也许那些曾经在研发过程中提出过但最终没有被采纳的方案，仍具有值得挖掘的专利价值。这些未被研发人员采纳的方案，很有可能出现在竞争对手的技术成果中，有必要针对这些创新方案进行专利布局，避免遗漏重要可专利技术点。

结语

以上四种在半导体技术领域中的专利挖掘方法，能够提高专利挖掘和申请的质量与效率，能够有效地发掘产品创新、提高高价值专利的产出、避免遗漏重要可专利技术点，帮助企业持续性地产出具有商业价值的专利。