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KR100451036B1 - Method of forming a gate electrode in a semiconductor device - Google Patents

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KR100451036B1
KR100451036B1 KR10-2000-0074646A KR20000074646A KR100451036B1 KR 100451036 B1 KR100451036 B1 KR 100451036B1 KR 20000074646 A KR20000074646 A KR 20000074646A KR 100451036 B1 KR100451036 B1 KR 100451036B1
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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법에 관한 것으로, 금속층을 형성한 후 선택적으로 불순물 이온을 주입하여 질화시키거나, 금속층을 형성하면서 불순물 이온을 주입하여 금속 게이트 및 금속 질화 게이트를 각각 형성함으로써 서로 다른 일함수를 갖는 게이트 전극을 용이하게 형성할 수 있는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법이 제시된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a gate electrode of a semiconductor device, wherein after forming a metal layer, selectively implanting impurity ions to nitride or injecting impurity ions while forming a metal layer to form a metal gate and a metal nitride gate, respectively, A method of forming a gate electrode of a semiconductor device capable of easily forming a gate electrode having another work function is provided.

Description

반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법{Method of forming a gate electrode in a semiconductor device}Method of forming a gate electrode in a semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법에 관한 것으로, 특히 금속층을 형성한 후 선택적으로 불순물 이온을 주입하여 질화시키거나, 금속층을 형성하면서 불순물 이온을 주입하여 금속 게이트 및 금속 질화 게이트를 각각 형성함으로써 서로 다른 일함수를 갖는 게이트 전극을 용이하게 형성할 수 있는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a gate electrode of a semiconductor device, and in particular, by implanting impurity ions selectively after nitriding a metal layer, or by implanting impurity ions while forming a metal layer to form a metal gate and a metal nitride gate, respectively. A method of forming a gate electrode of a semiconductor device capable of easily forming a gate electrode having a different work function.

반도체 소자의 고집적화에 따라 설계 또는 제조 공정에서 여러가지 문제점이 발생되고 있다. 그중 폴리실리콘을 게이트 전극으로 사용하는 방법은 폴리실리콘 자체의 비저항이 크기 때문에 차세대 고집적 반도체 메모리 소자에 적용하기가 매우 어려운 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 폴리실리콘 대신에 금속을 게이트 전극으로 사용하여 게이트 전극의 비저항을 낮추어 고속 동작이 용이하도록 하기 위한 여러가지 방법이 시도되고 있다. 특히, 금속 게이트는 P-형 및 N-형에 대하여 미드밴드갭(Mid Band Gap) 일함수(work function)를 가지기 때문에 용이하게 표면 채널(surface channel)의 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터를 제조할 수 있다. 그러나, 실제 미드밴드갭을 가지는 금속 게이트 전극은 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터에서 모두 매몰 채널(buried channel)을 형성함으로써 소자의 동작시 숏채널 이펙트(short channel effect)가 발생하는 등의 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 금속 게이트를 각각 NMOS용 및 PMOS용으로 패터닝하고 어느 한쪽의 금속을 질화시켜 금속 질화막과 금속의 일함수 차이를 이용하여 NMOS및 PMOS 각각을 표면 채널로 형성하는 방법이 연구되고 있다. 그러나, 금속 질화막을 형성하기 위해 금속 타겟을 장착한 후 질소 분위기에서 실시하는 일반적인 CVD 또는 PVD 방법을 이용하면, 진공 조건, 바이어스 정도 또는 증착 온도등의 여러가지 공정 조건에 의하여 정밀한 막질의 조절이 매우 어렵다. 특히, PVD의 경우 아르곤 가스등의 분위기 가스가 막 내부로 침투하여 저항을 증가시키거나 다른 결함의 원인이 된다. 따라서, 이러한 불순물 혼합 등에 의하여 정확한 저항 설정이 어렵게 된다.BACKGROUND OF THE INVENTION Due to the high integration of semiconductor devices, various problems occur in design or manufacturing processes. Among them, polysilicon is used as a gate electrode, which is very difficult to apply to next-generation highly integrated semiconductor memory devices due to the large specific resistance of polysilicon itself. In order to solve this problem, various methods have been tried to reduce the specific resistance of the gate electrode by using a metal as a gate electrode instead of polysilicon to facilitate high-speed operation. In particular, since the metal gate has a mid band gap work function for the P-type and N-type, NMOS transistors and PMOS transistors of surface channels can be easily manufactured. . However, a metal gate electrode having an actual mid band gap has a problem in that a short channel effect occurs during operation of the device by forming a buried channel in both the NMOS transistor and the PMOS transistor. In order to solve this problem, a method of patterning a metal gate for NMOS and PMOS, respectively, and nitriding either metal to form NMOS and PMOS as surface channels using the work function difference between the metal nitride film and the metal is studied. have. However, if a general CVD or PVD method is carried out in a nitrogen atmosphere after mounting a metal target to form a metal nitride film, it is very difficult to precisely control the film quality under various process conditions such as vacuum conditions, degree of bias or deposition temperature. . In particular, in the case of PVD, an atmosphere gas such as argon gas penetrates into the membrane to increase resistance or cause other defects. Therefore, accurate resistance setting is difficult due to such impurity mixing.

본 발명의 목적은 서로 다른 일함수를 갖도록 NMOS 영역 및 PMOS 영역중 어느 한 영역의 금속 전극을 질화시켜 표면 채널을 용이하게 형성할 수 있는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for forming a gate electrode of a semiconductor device capable of easily forming a surface channel by nitriding a metal electrode in one of an NMOS region and a PMOS region to have a different work function.

본 발명의 다른 목적은 금속 전극을 질화시키는 공정에서 공정 조건에 의해 금속 질화막의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for forming a gate electrode of a semiconductor device which can prevent the characteristics of the metal nitride film from being degraded by the process conditions in the step of nitriding the metal electrode.

도 1(a) 내지 도 1(c)는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도.1 (a) to 1 (c) are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a method of forming a gate electrode of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도.2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a method of forming a gate electrode of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11 및 21 : 반도체 기판 12 및 22 : p-웰11 and 21: semiconductor substrates 12 and 22: p-well

13 및 23 : n-웰 14 : 게이트 절연막13 and 23: n-well 14: gate insulating film

15 및 25 : 금속층 16 및 26 : 감광막15 and 25: metal layer 16 and 26: photosensitive film

17 및 28 : 금속 질화막 24 및 27 : 제 1 및 제 2 게이트 절연막17 and 28: metal nitride films 24 and 27: first and second gate insulating films

본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법은The gate electrode forming method of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention

본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법은The gate electrode forming method of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 1(a) 내지 도 1(c)는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도이다.1 (a) to 1 (c) are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a method of forming a gate electrode of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

도 1(a)를 참조하면, 반도체 기판(11)의 소정 영역에 p형 불순물 및 n형 불순물을 각각 주입하여 p-웰(12) 및 n-웰(13)을 형성함으로써 NMOS 영역(A)과 PMOS 영역(B)을 확정한다. 전체 구조 상부에 게이트 절연막(14) 및 금속층(15)을 형성한다. 금속층(15) 및 게이트 절연막(14)의 소정 영역을 식각하여 NMOS 영역(A)및 PMOS 영역(B)에 각각 게이트 전극을 형성한다. 금속층(15)으로는 Ti, Al, Ta, Cr 및 W중 어느 하나 또는 이들의 합금중 어느 하나를 사용한다.Referring to FIG. 1A, an NMOS region A is formed by implanting p-type impurities and n-type impurities into a predetermined region of the semiconductor substrate 11 to form a p-well 12 and an n-well 13, respectively. And the PMOS region B are determined. The gate insulating film 14 and the metal layer 15 are formed on the entire structure. Predetermined regions of the metal layer 15 and the gate insulating layer 14 are etched to form gate electrodes in the NMOS region A and the PMOS region B, respectively. As the metal layer 15, any one of Ti, Al, Ta, Cr, and W or an alloy thereof is used.

도 1(b)를 참조하면, 전체 구조 상부에 감광막(16)을 도포한 후 PMOS 영역(B)의 게이트 패턴이 노출되도록 패터닝한다. 그리고, 질소 이온 주입 공정을 금속층(15)의 종류 및 두께에 따라 10eV∼1MeV의 에너지로 실시하여 노출된 PMOS 영역(B)의 게이트 패턴이 완전히 질화되어 금속 질화막(17)이 형성되도록 한다. 이때, 질소 이온 대신에 산소 또는 탄소등을 이용할 수도 있는데, 이때 주입되는 불순물 이온에 따라 주입 에너지가 변화된다. 예를들어, 금속층이 티타늄일 경우 5keV의 에너지로 질소 이온을 주입하면, 약 300Å 두께의 TiN 박막이 형성된다. 또한, 전체 이온 주입량은 제조하고자 하는 소자의 동작 특성에 맞게 설정하여 조사한다. 예를들어, 티타늄의 경우 질소 이온 주입시 3E15/㎠ 이상에서 Ti으로부터 TiN상(phase)이 형성된다. 이때의 결정 구조는 (111) 또는 (111)+(110)를 갖게 되며, 표면 거칠기도 매우 작은 구조가 형성된다. 이후, 4E15/㎠ 이상에서 (100) 구조가 형성되면서, 2E16/㎠ 이상에서는 (100) 구조가 주로 형성되며, 표면 거칠기도 증가함이 확인되고 있다. 이러한 결과를 바탕으로, 형성되는 막질의 결정 구조 및 표면 거칠기가 조절되며, 궁극적으로 일함수의 적절한 선택이 가능하다.Referring to FIG. 1B, after the photoresist layer 16 is coated on the entire structure, the gate pattern of the PMOS region B is exposed to be patterned. In addition, the nitrogen ion implantation process is performed at an energy of 10 eV to 1 MeV depending on the type and thickness of the metal layer 15 so that the gate pattern of the exposed PMOS region B is completely nitrided to form the metal nitride film 17. In this case, oxygen or carbon may be used instead of nitrogen ions, and the implantation energy is changed according to the impurity ions to be implanted. For example, when the metal layer is titanium, when nitrogen ions are implanted with an energy of 5 keV, a TiN thin film having a thickness of about 300 kHz is formed. In addition, the total ion implantation amount is set in accordance with the operating characteristics of the device to be manufactured and investigated. For example, in the case of titanium, a TiN phase is formed from Ti at 3E15 / cm 2 or more during nitrogen ion implantation. The crystal structure at this time has (111) or (111) + (110), and the structure with a very small surface roughness is formed. Thereafter, while the (100) structure is formed at 4E15 / cm 2 or more, the (100) structure is mainly formed at 2E16 / cm 2 or more, and the surface roughness has been confirmed to increase. Based on these results, the crystal structure and the surface roughness of the film quality to be formed are controlled, and ultimately appropriate selection of the work function is possible.

도 1(c)는 감광막 패턴(16)을 제거하여 NMOS 영역에는 금속층(15)으로 게이트가 형성되고, PMOS 영역(B)에는 금속 질화막(17)으로 게이트 전극이 형성된 상태의 단면도이다.1C is a cross-sectional view of a state in which a gate is formed by a metal layer 15 in an NMOS region and a gate electrode is formed in a metal nitride film 17 in a PMOS region B by removing the photoresist pattern 16.

도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도이다.2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a method of forming a gate electrode of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

도 2(a)를 참조하면, 반도체 기판(21)의 소정 영역에 p형 불순물 및 n형 불순물을 각각 주입하여 p-웰(22) 및 n-웰(23)을 형성함으로써 NMOS 영역(A)과 PMOS 영역(B)을 확정한다. NMOS 영역(A)에만 제 1 게이트 절연막(24) 및 금속층(25)을 순차적으로 형성한다. NMOS 영역(A)의 금속층(25) 및 제 1 게이트 절연막(24)의 소정 영역을 식각하여 NMOS 영역(A)에 게이트 전극을 형성한다. 금속층(25)으로는 Ti, Al, Ta, Cr 및 W중 어느 하나 또는 이들의 합금중 어느 하나를 사용한다.Referring to FIG. 2A, an NMOS region A is formed by implanting p-type impurities and n-type impurities into predetermined regions of the semiconductor substrate 21 to form the p-well 22 and the n-well 23, respectively. And the PMOS region B are determined. In the NMOS region A, the first gate insulating film 24 and the metal layer 25 are sequentially formed. Predetermined regions of the metal layer 25 and the first gate insulating layer 24 of the NMOS region A are etched to form a gate electrode in the NMOS region A. FIG. As the metal layer 25, any one of Ti, Al, Ta, Cr, and W or an alloy thereof is used.

도 2(b)를 참조하면, 전체 구조 상부에 감광막(26)을 형성한 후 PMOS 영역(B)의 게이트가 형성될 영역만을 노출시키도록 패터닝한다. PMOS 영역(B)의 노출된 부분에 제 2 게이트 절연막(27)을 제 1 게이트 절연막(24)와 동일한 두께로 형성한다. 그리고, 에바포레이션(evaporation) 및 헬리콘 스퍼터(helliconsputter) 등의 일반적인 PVD 방법으로 금속층을 증착하면서 질소 이온 주입 공정을 금속층의 종류 및 두께에 따라 10eV∼3keV의 에너지로 실시하여 금속 질화막(28)을 형성한다. 여기서, 금속 질화막(28)을 형성하기 위해 증착되는 금속 물질로는 Ti, Al, Ta, Cr 및 W중 어느 하나 또는 이들의 합금중 어느 하나를 사용하며, 질소 대산에 산소 또는 탄소등을 주입할 수도 있다. 이때, 불순물 이온의 주입량 및 금속층의 증착률은 금속 질화막(28)의 막구조등을 원하는 용도로 형성하기 위해 조절된다. 예를들어, 티타늄의 증착률과 질소 이온 주입량의 비율이 1 이상인 경우 (111) 방향성의 구조가 형성되고, 그 이하인 경우 (100) 방향성의 구조가 형성된다.Referring to FIG. 2B, the photoresist layer 26 is formed on the entire structure, and then patterned to expose only the region where the gate of the PMOS region B is to be formed. In the exposed portion of the PMOS region B, the second gate insulating layer 27 is formed to have the same thickness as the first gate insulating layer 24. In addition, while depositing the metal layer by a general PVD method such as evaporation and helicon sputter, a nitrogen ion implantation process is performed at an energy of 10 eV to 3 keV depending on the type and thickness of the metal layer to form the metal nitride film 28. To form. Here, any one of Ti, Al, Ta, Cr and W, or an alloy thereof may be used as the metal material to be deposited to form the metal nitride film 28, and oxygen or carbon may be injected into nitrogen nitrogen. It may be. At this time, the implantation amount of the impurity ions and the deposition rate of the metal layer are adjusted to form the film structure of the metal nitride film 28 and the like for a desired use. For example, when the ratio of the deposition rate of titanium and the nitrogen ion implantation amount is 1 or more, a (111) directional structure is formed, and when it is less than or less, a (100) directional structure is formed.

도 2(c)는 감광막 패턴(26)을 제거하여 NMOS 영역에는 금속층(25)으로 게이트가 형성되고, PMOS 영역(B)에는 금속 질화막(27)으로 게이트 전극이 형성된 상태의 단면도이다.2C is a cross-sectional view of a state in which a gate is formed of a metal layer 25 in an NMOS region and a gate electrode is formed of a metal nitride film 27 in a PMOS region B by removing the photoresist pattern 26.

본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에서는 공통적으로 PMOS 영역의 금속층을 질화시키는 것으로 설명하였으나, 소자의 특성에 따라 NMOS 영역의 금속층을 질화시킬 수도 있다.In the first and second embodiments of the present invention, the metal layer of the PMOS region is commonly described as being nitrided, but the metal layer of the NMOS region may be nitrided according to the characteristics of the device.

한편, 본 발명의 제 3 실시 예로서, NMOS 영역 및 PMOS 영역을 포함한 전체 구조 상부에 감광막을 형성한 후 각 영역의 게이트 전극이 형성될 부분만이 노출되도록 패터닝하고, 금속 증착 및 이온 주입 공정을 실시한다. 이때, NMOS 영역은 금속층이 형성되고, PMOS 영역에만 금속 증착과 이온 주입이 동시에 실시되어 금속질화막이 형성될 수 있도록 이온빔 자체를 패턴화된 커버로 막는다. 즉, 일반적인 이온 주입 장치의 구성은 크게 이온화가 이루어지는 부분, 주입하고자 하는 이온만을 추출하는 부분 및 가속 부분, 그리고 전향 장치(Deflector)등으로 나뉘어진다. 이때, 전향 장치등에 상기 금속 질화막의 패턴에 맞는 커버등을 도입하면 용이하게 이온이 주입되는 지역과 그렇지 않은 지역이 구분되어 질 수 있다. 또한, 다른 방법으로 다이렉트 라이팅(Direct Writing) 방법을 적용하여 직접 이온이 주입되는 영역과 이온이 주입되지 않는 영역이 용이하게 구분된다. 여기서, 금속층 및 이온 주입 조건은 제 2 실시 예와 동일하다.Meanwhile, as a third embodiment of the present invention, after the photoresist is formed over the entire structure including the NMOS region and the PMOS region, patterning is performed so that only the portion where the gate electrode of each region is to be formed is exposed, and metal deposition and ion implantation processes Conduct. In this case, a metal layer is formed in the NMOS region, and the ion beam itself is covered with a patterned cover so that metal deposition and ion implantation are simultaneously performed only in the PMOS region. That is, the structure of a general ion implantation apparatus is largely divided into a portion where ionization is performed, a portion extracting only ions to be implanted, an acceleration portion, and a deflector. In this case, when a cover or the like that conforms to the pattern of the metal nitride film is introduced into the deflector or the like, an area in which ions are implanted and an area not otherwise may be easily distinguished. In another method, a direct writing method is applied to easily distinguish between a region where direct ions are implanted and a region where no ions are implanted. Here, the metal layer and the ion implantation conditions are the same as in the second embodiment.

그런데, 본 발명의 제 2 실시 예 및 제 3 실시 예의 경우 주입되는 이온이 초기 증착되는 금속층을 뚫고 반도체 기판까지 주입되므로, 이온 주입 에너지를 3keV 이하로 낮출 필요가 있다. 한편, 본 발명에서는 금속층을 증착하면서 이온 주입을 실시할 수 있으므로 소자의 특성 확보에 보다 용이하다. 특히, 제 2 및 제 3 실시 예에서 주입하는 이온의 에너지는 순수하게 증착되는 금속층과의 결합 에너지를 제공하는 역할을 수행한다. 즉, 성장하는 박막의 두께는 증착 및 이온 주입 시간에 의존하게 된다.However, in the second and third embodiments of the present invention, since the implanted ions are implanted into the semiconductor substrate through the metal layer to be initially deposited, the ion implantation energy needs to be lowered to 3 keV or less. On the other hand, in the present invention, since ion implantation can be performed while depositing a metal layer, it is easier to secure the characteristics of the device. In particular, the energy of the ions implanted in the second and third embodiments serves to provide the binding energy with the purely deposited metal layer. That is, the thickness of the growing thin film depends on the deposition and ion implantation times.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 금속층을 형성한 후 선택적으로 불순물 이온을 주입하여 질화시키거나, 금속층을 형성하면서 불순물 이온을 주입하여 금속게이트 및 금속 질화 게이트를 각각 형성함으로써 서로 다른 일함수를 갖는 게이트 전극을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 표면 채널 CMOS 트랜지스터를 용이하게 제조할 수 있다.As described above, according to the present invention, a gate having a different work function may be formed by selectively implanting impurity ions into the metal layer after forming the metal layer or implanting impurity ions while forming the metal layer to form a metal gate and a metal nitride gate, respectively. The electrode can be easily formed. Therefore, the surface channel CMOS transistor can be easily manufactured.

Claims (12)

제 1 영역 및 제 2 영역이 확정된 반도체 기판 상부에 게이트 절연막 및 금속층을 순차적으로 형성하는 단계와,Sequentially forming a gate insulating film and a metal layer on the semiconductor substrate in which the first region and the second region are determined; 상기 금속층 및 게이트 절연막의 소정 영역을 식각하여 상기 제 1 영역 및 제 2 영역의 반도체 기판 상부에 각각 게이트 패턴을 형성하는 단계와,Etching a predetermined region of the metal layer and the gate insulating layer to form a gate pattern on the semiconductor substrate of the first region and the second region, respectively; 상기 제 1 영역 및 제 2 영역중 선택된 어느 한 영역의 금속층에만 질소 이온 주입 공정을 실시하여 금속 질화막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.And forming a metal nitride film by performing a nitrogen ion implantation process only on the metal layer of any one selected from the first region and the second region. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 영역은 NMOS 영역이고, 상기 제 2 영역은 PMOS 영역인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.The method of claim 1, wherein the first region is an NMOS region, and the second region is a PMOS region. 제 1 항에 있어서, 상기 금속층은 Ti, Al, Ta, Cr 및 W중 어느 하나 또는 이들의 합금중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.The method of claim 1, wherein the metal layer is formed using any one of Ti, Al, Ta, Cr, and W or an alloy thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 질소 이온 대신에 산소 또는 탄소 이온을 주입하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.The method of forming a gate electrode of a semiconductor device according to claim 1, wherein oxygen or carbon ions are implanted instead of the nitrogen ions. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 질소, 산소 또는 탄소 이온은 10eV 내지 1MeV의 에너지로 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.The method for forming a gate electrode of a semiconductor device according to claim 1 or 4, wherein the nitrogen, oxygen, or carbon ions are performed at an energy of 10 eV to 1 MeV. 제 1 영역 및 제 2 영역이 확정된 반도체 기판이 제공되는 단계와,Providing a semiconductor substrate having first and second regions defined therein; 상기 제 1 영역 및 제 2 영역중 선택된 어느 한 영역의 반도체 기판 상부에 제 1 게이트 절연막 및 제 1 금속층을 형성한 후 패터닝하여 금속 게이트 패턴을 형성하는 단계와,Forming a metal gate pattern by forming a first gate insulating layer and a first metal layer on the semiconductor substrate in any one of the first region and the second region, and then patterning the first gate insulating layer and the first metal layer; 상기 제 1 영역 및 제 2 영역중 선택된 다른 영역의 반도체 기판 상부의 소정 영역에 제 2 게이트 절연막을 형성한 후 제 2 금속층을 증착하면서 질소 이온을 주입하여 금속 질화막을 형성하여 금속 질화막 게이트 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.After forming a second gate insulating film in a predetermined region on the semiconductor substrate of another region selected from the first region and the second region, a metal nitride film is formed by injecting nitrogen ions while depositing a second metal layer to form a metal nitride film gate pattern. A method of forming a gate electrode of a semiconductor device comprising the step of. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 영역은 NMOS 영역이고, 상기 제 2 영역은 PMOS영역인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.7. The method of claim 6, wherein the first region is an NMOS region and the second region is a PMOS region. 제 6 항에 있어서, 상기 금속층은 Ti, Al, Ta, Cr 및 W중 어느 하나 또는 이들의 합금중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.7. The method of claim 6, wherein the metal layer is formed using any one of Ti, Al, Ta, Cr, and W or an alloy thereof. 제 6 항에 있어서, 상기 질소 이온 대신에 산소 또는 탄소 이온을 주입하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.7. The method as recited in claim 6, wherein oxygen or carbon ions are implanted instead of the nitrogen ions. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 질소, 산소 또는 탄소 이온은 10eV 내지 3keV의 에너지로 주입하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.10. The method of claim 6 or 9, wherein the nitrogen, oxygen or carbon ions are implanted at an energy of 10 eV to 3 keV. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 금속층 증착 및 질소 이온 주입 공정은 상기 반도체 기판의 소정 영역에 게이트 패턴을 형성하기 위해 상기 반도체 기판의 소정 영역을 노출시키는 감광막 패턴을 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 게이트 전극 형성 방법.The method of claim 6, wherein the second metal layer deposition and nitrogen ion implantation process is performed using a photoresist pattern that exposes a predetermined region of the semiconductor substrate to form a gate pattern in the predetermined region of the semiconductor substrate. Method of forming a gate electrode of a semiconductor device. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 금속층 증착 및 질소 이온 주입 공정은 제 2 금속층을 증착하면서 질소 이온빔이 소정 영역에만 국한되어 주입되도록 패턴화된 커버를 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법.The gate of the semiconductor device according to claim 6, wherein the second metal layer deposition and nitrogen ion implantation process is performed using a patterned cover to deposit the second metal layer while implanting the nitrogen ion beam in a predetermined region. Electrode formation method.
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