JP3970539B2

JP3970539B2 - 電界効果トランジスタ

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Publication number: JP3970539B2
Application number: JP2001091169A
Authority: JP
Inventors: 幸江西川; 伸福島; 浩平中山; 純夫池川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002289843A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子に係わり、特にＭＯＳ、ＭＩＳ構造の電界効果トランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩの高速化・高集積化はスケーリング則によるＭＯＳ型電界効果トランジスタ（FET：Field-Effective-Transistor）の微細化によって進められてきた。これは絶縁膜、ゲート長等のＭＯＳ型電界効果トランジスタの各部分を高さ方向と横方向の寸法を同時に縮小することで微細化時に素子の特性を正常に保ち、また性能を上げることを可能にしてきた。
【０００３】
スケーリング則によると、ＭＯＳ型電界効果トランジスタは微細化の一途をたどっており、西暦2000年以降の次世代ＭＯＳ型電界効果トランジスタにはSiO2ゲート絶縁膜は２ｎｍ以下の膜厚が要求されている。しかし、この膜厚領域は直接トンネル電流が流れ始める厚さであり、リーク電流の抑制ができず、消費電力の増加等の問題を回避できない。よって、SiO2よりも誘電率が高い材料を用いて、シリコン酸化膜換算実効膜厚を２ｎｍ以下に抑えつつ、物理膜厚を稼いでリーク電流を抑えることが必要である。また、ＭＯＳ型電界効果トランジスタではリーク電流の抑制とともに、電界効果トランジスタであるために、Ｓｉ界面特性が特に重要である。よって、高誘電率であり、かつ界面特性を良好に保持できるゲート絶縁膜が必要となる。
【０００４】
ゲート絶縁膜として使用されるTiO2やZrO2などの高誘電材料は、スパッタ法やＣＶＤ法を用いてＳｉ基板上に成膜する。しかし、成膜時あるいはその後の熱処理によりＳｉ基板との界面に形成される低誘電率のシリコン酸化膜（SiOx）やシリケートなどのアモルファス層が基板／ゲート間の容量を低下させ、換算膜厚が十分に小さいゲートを形成することが困難であるという大きな問題点がある。
【０００５】
近年、希土類酸化物をゲート絶縁膜として用い、高誘電率と低リーク電流が報告されている。例えば、Ｐｒ２Ｏ３を用いて、換算膜厚１．４ｎｍ、リーク電流５×１０^−９Ａ/ｃｍ^２が実現されている。（H.J.Osten et al., Technical Digest International Electron Devices Meeting 2000）しかしながら、ＳｉとＰｒ２Ｏ３との界面にはアモルファス層が〜０．５ｎｍ形成されており、換算膜厚は十分に小さくは出来ていない。また、このアモルファス層は界面特性を劣化させている可能性もある。ＰｒＯ３は結晶化しているが、（１１０）に配向した結晶の［００１］方向は、Ｓｉに対して［０１１］又は［０１−１］の直交した２つの方向に分布している。つまり、２つの結晶ドメインが酸化膜中に存在し、ドメイン境界が、通電に伴うリーク電流の増加などの悪影響を及ぼす可能性が懸念される。Ｓｉ基板との界面にシリコン酸化膜などのアモルファス層を形成することなく高誘電率を保ち、かつ、低リーク電流を長期間にわたり保持できるような信頼性の高いゲート絶縁膜は未だ実現されていない。
【０００６】
また、超高真空チャンバを用いたレーザアブレーション法により、Ｓｉ（１１１）基板上にアモルファスの界面層無しにＣｅＯ２（１１１）がエピタキシャル成長することが報告されている（Jpn.J.Appl.Phys. 34(1995)pp.L688-L690）。しかしながら、エピタキシャル成長できるのはＳｉ（１１１）基板上に室温で成膜した場合のみであり、成長条件が狭い範囲に限定されるという問題点がある。また、室温成長では酸素空孔が多く取り込まれている可能性が高く、結晶性が低いという問題点もある。結晶性の低い膜では、信頼性の高いゲート絶縁膜として用いることは出来ない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ＬＳＩの高集積化を目指し、性能を維持、向上させながら微細化を進めるには、高誘電率であり、かつ界面特性を良好に保持できる絶縁膜ゲート絶縁膜が必要となる。しかし、Ｓｉ基板との界面にシリコン酸化膜などのアモルファス層を形成することなく高誘電率を保ち、かつ、高い信頼性を持つゲート絶縁膜は実現されていない。
【０００８】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、高誘電率でかつリーク特性を良好に保持できるゲート絶縁膜を備えた電界効果トランジスタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、希土類元素から選ばれた２種類以上の金属を含む酸化物からなるゲート絶縁膜を形成したことを基本とする電界効果トランジスタを提供する。
【００１０】
また、少なくとも１種類以上の３価として安定な希土類元素の酸化物と、少なくとも１種類以上の４価として安定な希土類元素の酸化物からなる固溶体を用いてゲート絶縁膜を形成したことを特徴する電界効果トランジスタを提供する。
さらに、３価として安定な希土類元素の酸化物と４価として安定な希土類元素の酸化物の固溶体において、３価として安定な希土類金属の比率が０．２から０．４の範囲にすることにより性能を向上させる。
【００１１】
また、３価として安定な希土類元素の酸化物をＤｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３の何れかより１種類以上選択し、４価として安定な希土類元素の酸化物をＣｅＯ２、ＴｂＯ２、ＰｒＯ２の何れかから１種類以上選択して固溶体を形成し、ゲート絶縁膜として用いた電界効果トランジスタを提供する。
【００１２】
また、２種類以上の希土類金属を含む酸化物において、結晶面方位が（１１１）方向に優先配向したゲート絶縁膜を用いることを特徴とした電界効果トランジスタを提供する。さらに、結晶面方位の（１１１）優先配向度を９０％以上することにより、ゲート絶縁膜の誘電率を高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明者らは、希土類元素から選ばれた２種類以上の金属を含む酸化物を形成すると、１種類の希土類金属のみで形成した酸化物に比べて結晶性が向上することを見出した。混合することにより相対的に融点が低くなる効果により、同じ成膜温度でも酸化物の構成原子のマイグレーションを向上させることが出来るからである。特に、３価として安定な希土類の酸化物と４価として安定な希土類の酸化物からなる固溶体では結晶性の向上が顕著であり、その場合について説明する。
【００１５】
３価として安定な希土類の酸化物としてＤｙ２Ｏ３、４価として安定な希土類の酸化物としてＣｅＯ２を用いて、これらの固溶体を成膜して評価した。４価として安定な希土類の酸化物であるＣｅＯ２の結晶構造は、図１（ａ）に示すようにホタル石構造（ＣａＦ２構造）を取る。Ｃｅイオンが立方体の単位格子の隅および面心を占め、酸素イオンはＣｅ四面体の中に入っている。Ｃｅイオンは何れも８個の酸素イオンに囲まれ酸素イオンには４個のＣｅイオンが配位しており、酸素欠損のない構造となっている。ＴｂＯ２、ＰｒＯ２もホタル石構造を取る。３価として安定な希土類の酸化物であるＤｙ２Ｏ３の結晶構造は、図１（ｂ）に示すようにＣ−希土構造である。この構造の単位格子は酸素イオンが欠けた８個のホタル石構造を組み合わせることによって得られる。Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３では、これらを構成するすべてのホタル石構造の単位格子から対角線上にある２個の酸素イオンが抜けている。Ｃ−希土構造を構成する８個のオクタントの単位格子は、ホタル石構造における単位格子の稜の中央を原点に選んでいる。これらのオクタントではＤｙ原子がそれぞれの稜の中央と単位格子の中心にあり、６個の酸素原子と２個の酸素空孔を持つ。オクタントには３つのタイプがあり、これらが図１（ｂ）のように組み合わされている。つまり、ホタル石構造の単位格子には８個の酸素があるのに対して、Ｃ−希土構造のオクタントでは６個の酸素しか含まれておらず、２個の酸素が欠損した構造となっている。
【００１６】
Ｄｙ２Ｏ３とＣｅＯ２の固溶体（Ｃｅ_１−ｘＤｙ_ｘＯ_α）は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を用いてＳｉ基板上に成膜し、Ｘ線回折法により結晶特性を評価した。まず、表面を水素でターミネイトしたＳｉ（１００）基板をＭＢＥ装置に導入する。基板温度を６００℃とし、金属蒸発源としてＤｙとＣｅを、酸素源としてオゾン（Ｏ３）を用いてＳｉ基板上にＤｙ２Ｏ３とＣｅＯ２の固溶体を成膜した。図２に、ＣｅとＤｙ組成（ｘ）に対する（１１１）方向のＸ線回折の強度を示す。固溶体では、Ｄｙ２Ｏ３（ｘ＝１）、ＣｅＯ２（ｘ＝０）に比べて、（１１１）回折強度が２倍以上強まることがわかった。この結果から、希土類から選ばれた２種類以上の金属を含む酸化物を形成することにより、１種類の希土類金属のみしか含まない酸化物に比べて結晶性を向上させることが出来ることが実験的に確かめられた。先に述べたように、２種類の希土類金属を混合することにより相対的に融点が低くなる効果が表れ、同じ成膜温度では構成原子のマイグレーションが良くなったためであると考えられる。さらに、図２からわかるように、ｘ＝０．２から０．４の範囲では顕著に（１１１）回折強度が強められる。４価として安定な希土類の酸化物であるＣｅＯ２に３価として安定な希土類の酸化物であるＤｙ２Ｏ３を加えることにより、酸素欠損が導入される。この組成範囲では酸素欠損量が適度であるため、導入され構成元素のなかでも特に酸素の成長表面でのマイグレーションが顕著に促進された結果、（１１１）単結晶性が大幅に向上し（１１１）配向が強くなると考えられる。
【００１７】
上記の方法で成膜した固溶体（Ｃｅ_１−ｘＤｙ_ｘＯ_α）とＳｉとの界面を透過電子顕微鏡で観察した。界面にはアモルファス層は形成されておらず、固溶体はＳｉ基板にエピタキシャル成長していることが確認された。高誘電体ゲート絶縁膜とＳｉ基板との界面では、高誘電体膜中に余剰酸素があると膜中を酸素が拡散し界面でＳｉと反応して低誘電率のシリコン酸化膜（SiOx：アモルファス層）が形成されてしまう。上記のように（１１１）配向を強め結晶性を高めることにより膜中の余剰酸素が低減され、界面にシリコン酸化膜を形成することなくエピタキシャル成長が可能となった。先に述べたように、Ｓｉ（１１１）基板上にアモルファスの界面層無しにＣｅＯ２（１１１）がエピタキシャル成長することが報告されている（Jpn.J.Appl.Phys. 34(1995) pp.L688-L690）が、エピタキシャル成長できるのはＳｉ（１１１）基板上に室温で成膜した場合のみであり、成長条件が狭い範囲に限定されるという問題点があることを指摘した。本発明による２種類以上の希土類金属からなる酸化膜を用いるとＳｉ基板の面方位や室温成長に制限されることなく、エピタキシャル成長が可能である。
【００１８】
また、本発明者らは希土類から選ばれた２種類以上の金属を含む酸化物の比誘電率が、酸化物の結晶の配向に強く依存することを見出した。図３に上記の方法で成膜した固溶体Ｃｅ_０．７Ｅｕ_０．３Ｏ_αの（１１１）優先配向度と比誘電率の関係を示す。（１１１）優先配向度はＸ線回折測定から求めたものであり、各々の面方位からの回折強度おける積分値の和のうち、（１１１）回折強度の積分値が占める割合を計算したものである。比誘電率はＣ−Ｖ測定から求めた。（１１１）優先配向度が５０％より小さい場合は比誘電率も１０以下の低い値であるが、（１１１）優先配向度が５０％を越えると緩やかに増加する。そして、（１１１）優先配向度が９０％以上となると、比誘電率は急激に増大し、３０という大きな値が得られることがわかった。他の面方位、例えば（１００）や（１１０）方向に配向している場合の比誘電率は１０以下の低い値であった。（１１１）方向に優先配向させた場合、即ち、（１１１）優先配向度が５０％を超えるとき場合には、他の方向に配向した場合に比べ比誘電率を高めることができることが明らかとなった。（１００）や（１１０）方向に配向している場合には多結晶となるが、（１１１）配向させることにより単結晶性が高められて、誘電率が増大すると考えられる。（１１１）優先配向度が９０％を超えるとさらに、その効果は顕著になる。
【００１９】
図３に示した固溶体（Ｃｅ_１−ｘＤｙ_ｘＯ_α）の（１１１）優先配向度とＤｙ組成（ｘ）にも相関が見られた。Ｄｙ２Ｏ３（ｘ＝１）、ＣｅＯ２（ｘ＝０）の場合は、（１１１）優先配向度は２０％程度であり、比誘電率は１０以下であった。固溶体を作ることにより（１１１）優先配向度は５０％以上になり比誘電率は２０以上になる。特に、ｘ＝０．２から０．４の範囲では（１１１）優先配向度は１００％となり、３０という高い比誘電率を得られた。つまり、この組成範囲では界面層を形成することなくエピタキシャル成長が可能になるとともに高誘電率を実現でき、ゲート絶縁膜として望ましい特性を備えていることが明らかとなった。
【００２０】
図４は、本発明の基本的な実施形態に係わるｎチャネルＭＯＳ型電界効果トランジスタの断面構成を示した図である。３１はｐ型シリコン基板、３２は素子分離領域、３３はゲート絶縁膜である。ゲート絶縁膜の構造及び製造方法は後述する。３４はポリシリコンからなるゲート電極、３５はｎ型不純物が導入された拡散層（ソース・ドレイン領域）である。３６は、ゲート電極３４の側壁に形成された絶縁膜（例えばCVDシリコン窒化膜など）、３７は層間絶縁膜（例えばCVDシリコン酸化膜など）であり、この層間絶縁膜３７に設けられたコンタクト孔を介して、ゲート電極３４およびソース・ドレイン領域３５にAl配線３８が接続されている。
【００２１】
図４に示したような構造を有するＭＯＳ型電界効果トランジスタは次のようにして製造する。まず、面方位（100）、比抵抗4〜6 (cmのp型シリコン基板３１上に、反応性イオンエッチングにより、素子分離のための溝を形成する。続いて、例えばLP-TEOS膜を埋め込むことにより素子分離領域３２を形成する。一例として、ＭＢＥ法を用いてゲート絶縁膜を形成する場合について説明する。Ｓｉ表面はまず、希フッ酸でウエット処理を行い、表面を水素でターミネイト（終端化）する。次に、この基板をＭＢＥ装置に導入する。基板温度を６００℃とし、金属ＣｅとＤｙを蒸発源として用いてＳｉ基板上にＣｅを１モノレイヤ蒸着した後、Ｄｒとオゾン（Ｏ３）を供給して固溶体（Ｃｅ_１−ｘＤｙ_ｘＯ_α）を成膜した。Ｄｙ組成はｘ＝０．３とした。Ｃｅを先に１モノレイヤ付けるのは、ＤｙがＣｅに比べてシリサイドを形成しやすいためある。この手法により界面にシリサイド形成することなく、固溶体をエピタキシャル成長できる。固溶体からなる高誘電体ゲート絶縁膜３３は５ｎｍ積層した。
【００２２】
上述のような製造方法を用いることにより、Ｓｉ基板との界面にシリコン酸化膜などのアモルファス層が形成されること無く、（１１１）方向に１００％優先配向したゲート絶縁膜をエピタキシャル成長することが可能となった。本実施形態で作製したゲート絶縁膜のシリコン酸化膜換算実効膜厚は０．６７ｎｍを達成することができた。一方、Ｄｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２という１種類の希土類しか含まない酸化物をゲート絶縁膜に用いた場合は、界面にシリコン酸化膜が１ｎｍ形成されるとともに、シリコン酸化膜換算実効膜厚は２．５ｎｍ以上となり、次世代ＬＳＩに要求される２ｎｍ以下の換算膜厚を実現することは不可能であった。
【００２３】
図４に示したようなＭＯＳ型電界効果トランジスタを作製するためには、ゲート絶縁膜作製工程後に、化学気相成長法によってポリシリコン膜を全面に堆積し、このポリシリコン膜をパターニングしてゲート電極３４を形成する。続いて、例えば４５０℃、圧力０．１Ｐａ〜1気圧において、窒素ガスで希釈したSiH₄ガスとNH₃ガスの混合ガスを用いて、例えば5〜200nmのCVDシリコン窒化膜３６を堆積する。以後の工程は、通常のＭＯＳ型電界効果トランジスタの製造工程と同様である。すなわち、例えば加速電圧20keV、ドーズ量1×10¹⁵ cm^-2で砒素のイオン注入を行い、ソース領域及びドレイン領域３５を形成する。続いて、化学気相成長法によって全面に層間絶縁膜３７となるCVDシリコン酸化膜を堆積し、この層間絶縁膜にコンタクト孔を開口する。続いて、スパッタ法によって全面にAl膜を堆積し、このAl膜を反応性イオンエッチングによってパターニングすることにより、図４に示したようなゲート絶縁膜を有するＭＯＳ型電界効果トランジスタが完成する。このようにして作製したＭＯＳ型電界効果トランジスタは界面準位が少なく、かつ、反転層のモビリティが高いことから良好な特性が得られていることがわかった。ゲート電圧１Ｖにおけるリーク電流は２×１０^−３Ａｃｍ^―２と低い値であった。また、寿命試験から、ゲート絶縁膜は高誘電率でかつリーク特性を良好に保持できる高い信頼性を有することが確かめられた。
【００２４】
図４に示したような構造を有するＭＯＳ型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜の製造方法を変更した例について第２の実施形態として説明する。まず、第１の実施形態と同様に、シリコン基板上に素子分離のための溝を形成し、素子分離領域を形成する。表面を水素でターミネイトしたＳｉ（１１１）基板をＭＢＥ装置に導入する。基板温度を６００℃とし、金属ＣｅとＰｒを蒸発源として用いてＳｉ基板上にＣｅとＰｒを１モノレイヤ蒸着してＳｉ表面をターミネイトした後、酸素ガスを供給して、ＣｅＯ２とＰｒ２Ｏ３の固溶体（Ｃｅ_１−ｘＰｒ_ｘＯ_α：ｘ＝０．５）を８ｎｍ積層する。上述のような方法を用いることにより、Ｓｉ基板との界面にシリコン酸化膜が形成されること無く、高誘電率を有するゲート絶縁膜をエピタキシャル成長することできた。このとき、固有体の（１１１）優先配向度は９５％であった。本実施形態で作製したゲート絶縁膜のシリコン酸化膜換算実効膜厚は０．８ｎｍを達成することができた。固溶体の比誘電率は４０であり、（１１０）に配向したＰｒ２Ｏ３の誘電率３０（H.J.Osten et al., Technical Digest International Electron Devices Meeting 2000）よりも高い値が得られることが確認された。このゲート絶縁膜を用いたＭＯＳ型電界効果トランジスタは界面準位が少なく、かつ、反転層のモビリティが高いことから、良好な特性が得られていることが確かめられた。ゲート電圧１Ｖにおけるリーク電流は５×１０^−６Ａｃｍ^―２と低い値であった。また、寿命試験から、ゲート絶縁膜は高誘電率でかつリーク特性を良好に保持できる高い信頼性を有することが確かめられた。
【００２５】
なお、上述した実施形態では、ＣｅとＤｙ、ＣｅとＰｒの２種類の希土類からなる酸化物について説明したが、希土類であるＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｓｃの１７種類のうち２種類以上の金属を含む酸化物をゲート絶縁膜として用いることができる。
【００２６】
また、少なくとも１種類以上の３価として安定な希土類の酸化物と、少なくとも１種類以上の４価として安定な希土類の酸化物からなる固溶体の例として、Ｃｅ_１−ｘＤｙ_ｘＯ_αとＣｅ_１−ｘＰｒ_ｘＯ_αを説明したが、３価として安定な希土類の酸化物をＤｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３の何れかより１種類以上選択し、４価として安定な希土類の酸化物をＣｅＯ２、ＴｂＯ２、ＰｒＯ２の何れかから１種類以上選択して固溶体を形成することができる。
【００２７】
また、２種類以上の希土類金属を含む酸化物としてＣｅ_１−ｘＥｕ_ｘＯ_α、Ｃｅ_１−ｘＤｙ_ｘＯ_α、Ｃｅ_１−ｘＰｒ_ｘＯ_αを例として、結晶面方位が（１１１）方向に優先配向したゲート絶縁膜において誘電率が高くなることを示したが、他にも希土類であるＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｓｃの１７種類のうち２種類以上の金属を含む酸化物を用いることができる。この場合にも、結晶面方位の（１１１）優先配向度を９０％以上することにより、ゲート絶縁膜の誘電率をさらに高めることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、高誘電率でかつリーク特性を良好に保持できるゲート絶縁膜を備えた電界効果トランジスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣｅＯ２及びＤｙ２Ｏ３の結晶構造を説明するための図。
【図２】固溶体（Ｃｅ_１−ｘＤｙ_ｘＯ_α）におけるＤｙ組成（ｘ）と（１１１）回折強度の関係を示す相関図。
【図３】固溶体（Ｃｅ_０．７Ｅｕ_０．３Ｏ_α）における（１１１）優先配向度と比誘電率の関係を示す相関図。
【図４】本発明の実施例のＭＯＳ型電界効果トランジスタを説明するための図。
【符号の説明】
３１ … シリコン基板
３２ … 素子分離領域
３３ … ゲート絶縁膜
３４ … ゲート電極
３５ … 拡散層（ソース・ドレイン領域）
３６ … CVDシリコン窒化膜
３７ … 層間絶縁膜
３８ … Al配線

Claims

Ｓｉ半導体基板にソース及びドレイン領域を設け、そのソース及びドレイン領域間上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を備えてなる電界効果トランジスタにおいて、前記Ｓｉ基板上に希土類元素から選ばれた２種類以上の金属を含む酸化物からなるゲート絶縁膜を設け、前記酸化物が、少なくとも１種類以上の３価として安定な希土類元素の酸化物と、少なくとも１種類以上の４価として安定な希土類元素の酸化物からなる固溶体であり、前記３価として安定な希土類元素の酸化物がＤｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３の何れかより１種類以上選択され、前記４価として安定な希土類元素の酸化物がＣｅＯ２、ＴｂＯ２、ＰｒＯ２の何れかから１種類以上選択され、前記酸化物の結晶面方位が（１１１）方向に優先配向していることを特徴とする電界効果トランジスタ。
前記３価として安定な希土類元素の酸化物と４価として安定な希土類元素の酸化物からなる固溶体( ４価として安定な希土類元素 ) １−ｘ ( ３価として安定な希土類元素 ) ｘＯαにおいて、ｘが０．２から０．４であることを特徴とした請求項１記載の電界効果トランジスタ。
前記酸化物の結晶面方位の（１１１）優先配向度が９０％以上であることを特徴とする請求項１または２記載の電界効果トランジスタ。