(57)【要約】  較正法において、デルタドーピング層が設けられる材料で形成された複数のバルク試料に基づき、多層半導体構造中のデルタドーピング層のドーパント濃度とプロセスパラメータとの間の関係が判定される（Ｓ１）。所望のドーパント濃度が選択され（Ｓ２）、プロセスパラメータと所定のドーピング濃度との間の関係に基づき、所定のドーピングレベルを有する半導体構造が生成できる（Ｓ３）。
2008520090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層半導体構造に含まれる少なくとも２つのデルタドーピング層に対するドーピングレベルを較正する方法であって、
対応する少なくとも２つのデルタドーピング層を有し且つ均一な組成を有する複数のバルク試料に基づき、プロセスパラメータと前記少なくとも２つのデルタドーピング層に対するドーピングレベルとの間の関係を判定すること（Ｓ１）と、
前記多層半導体構造中の前記少なくとも２つのデルタドーピング層に対する所定のドーピングレベルを選択すること（Ｓ２）と、
少なくとも前記選択された所定のドーピングレベル及び前記プロセスパラメータと前記ドーピングレベルとの間の前記判定された関係に基づき、前記多層半導体構造及び前記少なくとも２つのデルタドーピング層を生成すること（Ｓ３）と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記プロセスパラメータと前記ドーピングレベルとの間の前記関係を判定すること（Ｓ１）は、
前記少なくとも２つのデルタドーピング層の前記ドーピングレベルが異なるように、異なるプロセスパラメータを用いて前記複数のバルク試料を生成することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導体構造は、少なくとも２つのｎ型デルタドーピング層及び少なくとも２つのｐ型デルタドーピング層を含み、
前記判定するステップは、
対応するｎ型デルタドーピング層を有し且つ均一な組成を有する第１の一連の複数のバルク試料に基づき、プロセスパラメータと前記少なくとも２つのｎ型デルタドーピング層に対するドーピングレベルとの間の関係を判定すること（Ｓ１０）と、
対応するｐ型デルタドーピング層を有し且つ均一な組成を有する第２の一連の複数のバルク試料に基づき、プロセスパラメータと前記少なくとも２つのｐ型デルタドーピング層に対するドーピングレベルとの間の関係を判定すること（Ｓ１１）と、を含み、
前記選択するステップは、
前記多層構造中の前記少なくとも２つのｎ型デルタドーピング層及び前記少なくとも２つのｐ型デルタドーピング層に対する所定のドーピングレベルを選択すること（Ｓ２０、２１）を含み、
前記生成するステップは、
少なくとも前記選択された所定のドーピングレベル及び前記プロセスパラメータと前記それぞれのドーピングレベルとの間の前記判定された関係に基づき、前記少なくとも２つのｎ型デルタドーピング層と前記少なくとも２つのｐ型デルタドーピング層とを有する前記多層構造を生成すること（Ｓ３０）を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プロセスパラメータと、前記ｎ型デルタドーピング層及び前記ｐ型デルタドーピング層に対する前記ドーピングレベルとの間の前記関係を判定すること（Ｓ１０、Ｓ１１）は、
前記少なくとも２つのｎ型デルタドーピング層及び前記少なくとも２つのｐ型デルタドーピング層の前記ドーピングレベルが異なるように、異なるプロセスパラメータを用いて前記第１の複数のバルク試料及び前記第２の複数のバルク試料を生成することを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記多層半導体構造は、量子井戸材料及び障壁材料で形成された層を交互に有する多重量子井戸構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記バルク試料の前記デルタドーピング層は、前記多層半導体構造中の前記対応する層と同一の周期性を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記障壁材料の前記バルク試料中のｐ型ドーパント層は、前記多重量子井戸構造中の前記ｐ型ドーパント層として、対応する周期性を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記井戸材料の前記バルク試料中のｎ型ドープ層は、前記多重量子井戸構造中の前記ｎ型ドープ層として、対応する周期性を有することを特徴とする請求項５又は請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記量子井戸材料はＧａＡｓであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
ｎ型ドーパントがＳｉを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記障壁材料はＡｌＧａＡｓであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
ｐ型ドーパントがＣであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
前記量子井戸材料及び前記障壁材料は、III族〜V族の化合物から選択されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
前記ｎ型ドーパント及び前記ｐ型ドーパントの同等の所定濃度を選択することを特徴とする請求項３乃至請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロセスパラメータはドーパントフラックスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記関係は較正曲線により表されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
較正曲線が、自由キャリア濃度とドーパントのフラックスとの間の前記関係を表すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも２つのデルタドーピング層を含む多層半導体構造を生成する方法であって、
対応する少なくとも２つのデルタドーピング層を有し且つ均一な組成を有する複数のバルク試料に基づき、プロセスパラメータと前記少なくとも２つのデルタドーピング層に対するドーピングレベルとの間の関係を判定すること（Ｓ１）と、
前記多層半導体構造中の前記少なくとも２つのデルタドーピング層に対する所定のドーピングレベルを選択すること（Ｓ２）と、
少なくとも前記選択された所定のドーピングレベル及び前記プロセスパラメータと前記ドーピングレベルとの間の前記判定された関係に基づき、前記多層半導体構造及び前記少なくとも２つのデルタドーピング層を生成すること（Ｓ３）と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記プロセスパラメータと前記ドーピングレベルとの間の前記関係を判定すること（Ｓ１）は、
前記少なくとも２つのデルタドーピング層の前記ドーピングレベルが異なるように、異なるプロセスパラメータを用いて前記複数のバルク試料を生成することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも２つのデルタドーピング層を含む多層半導体構造であって、前記少なくとも２つのデルタドーピング層のドーパントレベルは、請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載の方法に従って較正されることを特徴とする多層半導体構造。
【請求項２１】
前記少なくとも２つのデルタドーピング層のドーパントレベルは、請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載の方法に従って較正されることを特徴とするｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を含む多重量子井戸構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体に関し、特に、多重量子井戸構造中のｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子のドーパントレベルの較正に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低電圧で動作する外部振幅変調器がマルチテラビット通信において要求されている。III族〜V族の半導体多重量子井戸（ＭＱＷ）システムにおける量子封じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）に基づく振幅変調器は、これらの技術的要求を満たすのに適しており、その発展には多くの注目が寄せられている。高速ビットレートでの効果的な変調に対する極めて重要な条件の１つは、印加電圧当りの吸収の変化が可能な限り大きいことである。換言すれば、シュタルクシフトは最大化される必要がある。量子井戸が大きくなるほど、シュタルクシフトは大きくなる。しかしながら、量子井戸幅を増大すると、吸収に対する発振器強度は減少する。従って、これらの妥協点が必要となる。
【０００３】
シュタルクシフトの増加に対する代替案が、Batty及びAllsop［１］により提案されている。量子井戸がｎ型デルタドープされ且つ障壁がｐ型デルタドープされたＭＱＷ構造中に、いわゆるｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を導入することで、シュタルクシフトが２倍になる可能性があることが理論的に示されている。
【０００４】
デルタドーピングは、半導体のエピタキシャル成長中に、１つ以上の原子層にドーパント不純物を空間的に封じ込めようとするドーピング技術である。デルタドーピング超格子の基本概念は、半導体の化学組成を変化することなく、周期的なバンド端変調を実空間に作り出すことである。バンド端変調を作り出すいくつかの層構成が可能である。１例としてｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子があり、これは、真性層により離間したｎ型デルタドーピング層とｐ型デルタドーピング層とを交互に配置した一連の層から成る。この種の超格子により、ＭＱＷ構造中に鋸歯状のポテンシャルプロファイルが形成される。デルタドーピング層は等距離で離間し、ドーピング平面間の障壁が十分に薄い場合には、隣接するデルタドーピング層の電子波機能間で相互作用が発生可能となる。
【０００５】
ｎｉｐｉ型ＭＱＷ構造が振幅変調器において使用される場合、いくつかの条件を満たす必要がある。ｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子が存在する場合、禁制ギャップにエネルギー準位を導入してはならない。導入した場合には、デバイスがオン状態において、光が吸収され、それにより挿入損失が著しく増加する。ＭＱＷ構造がデバイスの活性領域を構成する用途に対しては、正味のドーピング量が非ドープ構造に対応し、印加電界がＭＱＷ領域全体にわたって均一に分配されることが極めて重要である。そのため、デルタ層中の電子濃度と正孔濃度とを均衡することが不可欠である。しかしながら、捕獲数が量子井戸ドーピング濃度に依存する界面正孔捕獲が存在するため、ｎ型ドーピングレベルとｐ型ドーピングレベルとの間で必要な均衡を達成することは、重要な問題である。
【０００６】
従来技術による半導体振幅変調器は、２．５ＧＨｚ又は１０ＧＨｚに適合する。より高い周波数を得る（より低い交流電流を使用する）ためには、シュタルクシフトの増加が必須であり、従って、吸収の変化が増加する必要がある。
【発明の開示】
【０００７】
概要
本発明の目的は、多層半導体構造中のデルタドーピング層のドーパントレベルを較正可能にすることである。
【０００８】
本発明の特定の目的は、多重量子井戸構造中のｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子のドーパントレベルを較正可能にすることである。
【０００９】
本発明の別の特定の目的は、ｎ型ドーパント濃度とｐ型ドーパント濃度とが均衡するｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を有する多重量子井戸構造を構成可能にすることである。
【００１０】
更に特定の目的は、改善された光振幅変調器を構成可能にすることである。
【００１１】
別の特定の目的は、改善されたシュタルクシフトを有する振幅変調器を構成可能にすることである。
【００１２】
上記の目的及びその他の目的は、添付の請求の範囲に従って達成される。
【００１３】
簡潔に述べると、本発明は、対応するデルタドーピング層をデルタドーピング層が設けられる材料の複数のバルク試料に導入することにより、多層半導体構造中のデルタドーピング層のドーパント濃度を較正することを含み、バルク試料中のデルタドーピング層は、所望の多層半導体構造中のデルタドーピング層の周期性に対応する周期性を有する。バルク試料に基づき、所定のドーピング濃度を達成するプロセスパラメータは判定され、所定のドーピングレベルを有する半導体構造は、プロセスパラメータと所定のドーピング濃度との間の関係に基づき生成できる。
【００１４】
特に、本発明は、対応するｎ型デルタドーピング層を有する量子井戸材料のバルク試料と対応するｐ型デルタドーピング層を有する障壁材料のバルク試料とに基づき、ｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を有するＭＱＷ構造中のｎ型デルタドーピング層及びｐ型デルタドーピング層を較正することを含み、プロセスパラメータとドーパントレベルとの間の関係が判定される。従って、所定のドーパントレベルを有するＭＱＷ構造は、判定された関係に基づき生成できる。
【００１５】
本発明の利点は、以下のものを含む。
【００１６】
多層半導体構造中のデルタドーピング層のドーパントレベルの改善された較正。
【００１７】
改善された振幅変調器。
【００１８】
向上されたシュタルク効果を有するＭＱＷ構造。
【００１９】
均衡するドーパントレベルを有するＭＱＷ構造。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、その更なる目的及び利点と共に、添付の図面と関連して、以下の説明を参照することにより十分に理解される。
【００２１】
詳細な説明
従来技術に関する問題の１つは、本発明者により認識されたように、リピーター（repeaters）間の速度及び距離の双方において、光通信システムにおける振幅変調器の改善された性能のための多層半導体構造を最適化することである。そのようなデバイスの性能を改善するための異なる構造が、デルタドーピング超格子の導入を含めて、従来技術において提案されている。
【００２２】
より大きなシュタルクシフトを得るためには、Batty及びAllsopp［１］により予測されたように、ｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を多重量子井戸構造（ＭＱＷ）に導入する必要がある。しかしながら、振幅変調器構造のＭＱＷ領域はほぼ真性でなければならないため、ｎ型ドーピングレベルとｐ型ドーピングレベルとは可能な限り近接したレベルを有する必要がある。レベル差がある場合、残留電界が発生してシュタルクシフトの観察を妨げる。残留電界は、残されたイオン化電荷により発生する。これは、ドーピング不純物は余分なキャリアを伝導帯及び価電子帯に残し、残されたキャリアはそこで可動自由キャリア（mobile free carriers）として振舞うからである。従って、これらのイオン化不純物の濃度を均衡する必要がある。
【００２３】
本発明は、ｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を含む多重量子井戸構造において説明される。この場合、各量子井戸はＳｉのｎ型デルタドーピング層が中央配置されたＧａＡｓを含み、各障壁はＣで形成されたｐ型デルタドーピング層が中央配置されたＡｌＧａＡｓを含む。しかしながら、本発明はこの種類の構造に限定されるものではなく、デルタドーピング層を有する任意の多層半導体構造に対して実現可能である；材料は、III族〜V族の化合物から選択されるのが好ましい。
【００２４】
しかしながら、本発明は、均衡したドーパント量を達成するという問題に限定されるものではなく、所定のドーパント（ｎ型及びｐ型の少なくとも１つ）量が必要な状況に対して同様に適用できる。
【００２５】
本発明者は、本発明に従って、デルタドーピング超格子を導入することにより、シュタルクシフトがほぼ２倍になる（１．８倍の改善が観察された）ことを例示した。これは、デバイスのコントラスト比の改善を意味する。原則的には、これは、より高い周波数に到達可能であることを意味する。また、得られたチャープ（chirp）はゼロに近く、これは、より長い距離に到達可能であることを意味する。
【００２６】
これらの結果がこれまで得られなかった理由は、効果の観察にはドーピングレベルの徹底した較正が必要とされるからである。デバイスの真性領域にはｎ型ドーピング層とｐ型ドーピング層とが交互に存在するため、この領域の総電荷量はゼロになるべきであり、換言すれば、ｎとｐとは等しい必要がある。これを達成することは、重要な問題であり、そのためには、従来技術において一般に行われていたように領域内の自由キャリア濃度を較正するのではなく、固定電荷濃度を較正する必要がある。
【００２７】
ドーピングレベルの較正に関する問題は、従来技術による典型的な方法が、ｎ型デルタドープ量子井戸のみを有するＭＱＷ構造に対する自由電子の濃度と、ｐ型デルタドープ障壁のみを有するＭＱＷ構造に対する自由正孔の濃度とを較正することである。この較正により、原則的には、井戸（ｎ型）及び障壁（ｐ型）におけるドーピングレベルが等しいＭＱＷ構造を成長することができ、それにより、ほぼ真性な構造が得られる。しかしながら、発明者［２］に認識されたように、正孔及び電子は自由キャリアの測定値に関係しない界面で捕獲される可能性がある。これに対し、電荷キャリアを失った不純物はイオン化状態を維持し、残留電界に貢献する。従って、ＭＱＷ構造中のドーピングレベルを較正することは、最適な較正法ではない。この議論については、［３］においてより詳細に説明される。
【００２８】
ｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を含むＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓで形成された多重量子井戸構造を有するサンプルのシュタルク効果の向上を観察するには、ドーピング均衡が必要である。ＧａＡｓ量子井戸はＳｉ不純物の「平面」を用いて中央でドープされ、ｎ型の層になる。
【００２９】
不純物は１ｎｍのオーダー幅で分配される。また、ＡｌＧａＡｓ内部障壁はＣ不純物の「平面」を用いて中央でドープされ、ｐ型の層になる。不純物であるＳｉ及びＣは、室温でイオン化される。これは、それらがそれぞれ電子又は正孔を失い、正又は負に帯電した状態を維持することを意味する。従って、固定負電荷の平面及び固定正電荷の平面は、ｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を有する量子井戸及び障壁に導入される。固定正電荷の濃度は、固定負電荷の濃度に等しいか又は可能な限り近い必要がある。
【００３０】
また、従来技術によると、これらの電荷濃度を較正するためには、自由電子濃度はイオン化Ｓｉ原子の濃度に等しくなると想定し、最初に、量子井戸中央のＳｉデルタドーピング層及び非ドープ障壁を含むＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＭＱＷ構造のサンプルにおけるホール効果測定値を使用して、自由電子の濃度が測定される。これは、各Ｓｉ不純物が自由電子になり、イオン化ドナーに変わることを意味する。異なるドーピングレベルを有するサンプルの１組を用いて、所望の自由電子濃度に対する成長条件を判定する。
【００３１】
従来技術によると、ＣをドープされたＡｌＧａＡｓに対して、同様の手順が利用される。ホール効果測定値を使用する自由正孔の濃度は、障壁中央のＣデルタドーピング層と非ドープ量子井戸とを含むＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸のサンプルに対して判定される。これは、各Ｃ不純物が自由正孔になり、イオン化アクセプタに変わることを意味する。異なるドーピングレベルを有するサンプルの１組を用いて、同一の所望の自由正孔濃度に対する成長条件を判定する。これら既知の成長条件を用いることにより、全く同一の電子濃度及び正孔濃度を含むＳｉデルタドープＧａＡｓ量子井戸及びＣデルタドープＡｌＧａＡｓ障壁を有するＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸を成長することができる。尚、外部障壁のドーピング濃度は内部障壁のドーピング濃度の半分である必要がある。しかしながら、界面捕獲又は任意の他の種類の自由キャリア捕獲がある場合、自由電荷の濃度はイオン化不純物の濃度より小さくなり、自由電荷の均衡は固定電荷の均衡に対応しなくなる。
【００３２】
本発明者は、捕獲自由キャリアの大部分が界面状態に位置すること、すなわち、量子井戸層と障壁層との間の界面に位置することを認識した。従って、界面の影響が制限され、可能であれば排除される別の較正法を試すことが決定された。
【００３３】
図１を参照して、本発明による方法の基本的な実施形態を説明する。
【００３４】
本発明の基本的な実施形態は、デルタドーピング層が設けられる層の材料の組成がほぼ均一であるバルク試料に基づき、多層半導体構造中の少なくとも２つの中央配置されたデルタドーピング層に対してデルタドーピングレベルを較正することを含む。問題となっている材料で形成された一連のバルク試料が生成されるが、これらの試料はデルタドーピング層を含む。試料は、異なるプロセスパラメータを用いて生成されるため、ドーパントの濃度が異なる。これにより、プロセスパラメータ間、すなわち、ドーパントフラックス（dopant flux）とドーパント濃度との間の関係が判定される（Ｓ１）。その後、多層半導体構造のデルタドーピング層に対する所望のドーパント濃度が選択される（Ｓ２）。最後に、選択されたドーパント濃度及びドーパント濃度とプロセスパラメータとの間の判定された関係に基づき、デルタドーピング層を含む多層半導体構造が生成される（Ｓ３）。
【００３５】
図２は、上記の方法に従って生成されたこのような多層半導体構造を示す。構造は、異なる材料Ａ、Ｂの層を交互に含む。また、デルタドーピング層ａは、いくつかの層Ａに中央配置される。それぞれのデルタドーピング層の間の距離はＤａである。
【００３６】
図３は、図２の多層構造のドーパントレベルを較正するために生成された複数のバルク試料の１つを示す。各バルク試料は、デルタドーピング層ａが存在する多層構造の層の材料を含み、この場合では材料Ａを含む。また、バルク試料は、所望の多層構造として、対応する周期性又は距離Ｄａを有するデルタドーピング層ａを含む。
【００３７】
対応するという用語は、バルク試料中のデルタドーピング層の周期性又は距離が、多層構造中のデルタドーピング層の周期性と同一の桁を有するという意味で使用される。
【００３８】
上述の実施形態により、デルタドーピング層ａのドーピングレベルの正確な較正が可能になる。しかしながら、シュタルク効果を可能にするという問題を解決するためには、多層構造中の層の大部分にデルタドーピング層が導入されなければならない。これには、背景において説明されたように、ｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を有するＭＱＷ構造が必要である。以下に、この構造の実施形態を説明する。
【００３９】
図４を参照して、本発明による方法の別の特定の実施形態を以下に説明する。
【００４０】
図４を参照すると、本発明による方法の実施形態は、いくつかの点を除いて図１の実施形態と同一である。基本的には、本実施形態によると、１つのステップの代わりに２つの判定ステップＳ１０、Ｓ１１が実行される。そのため、この２つのステップにより、プロセスパラメータとｎ型ドーパント濃度との間の関係の判定（Ｓ１０）及びプロセスパラメータとｐ型ドーパント濃度との間の関係の判定（Ｓ１１）がそれぞれ可能になる。ｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントに対する所望の濃度が選択される（Ｓ２０、Ｓ２１）。最後に、判定された関係と選択された濃度とに基づき、多層構造が生成される。
【００４１】
図５を参照する。本実施形態の別の特定の方法によると、ドーパントレベルを較正する構造は、ｎ型デルタドーピング層とｐ型デルタドーピング層とを交互に含むデルタドーピング超格子を有する多重量子井戸構造からなる。基本的には、本実施形態において、ｎ型ドーピングレベル及びｐ型ドーピングレベルはバルク材料中で較正され、ＭＱＷ構造中では較正されない。この場合、界面は存在せず、自由電荷はイオン化不純物の濃度にほぼ等しい。そのため、量子井戸材料、例えばＧａＡｓ中のｎ型ドーピングと障壁材料、例えばＡｌＧａＡｓ中のｐ型ドーピングとを較正することで、最終ＭＱＷ構造においてイオン化ドナーとイオン化アクセプタとの間の非常に良好な均衡を達成できる。残留自由キャリアは全て、直流プレバイアスを印加することにより、ＭＱＷ領域から一掃可能である。
【００４２】
図５の構造は、ＭＱＷの活性領域の一部を形成しない層を更に含む。これらは本発明を限定するものではなく、単に本発明を十分且つ明らかな方法で説明することを目的とする。ＭＱＷ構造が複数の異なる層により包囲可能であることは、当業者には明らかである。また、本発明の範囲を変更することなく、層の実際の数を変更できることは明らかである。
【００４３】
図４及び図６を参照する。本実施形態によると、Ｓｉ不純物（異なるシランフラックス）のデルタドーピング平面を有する一連のＧａＡｓバルクサンプル（量子井戸又は障壁を含まない）は、多重量子井戸構造の周期と同一の周期で成長され、自由電子濃度が測定される。界面が存在しない場合、キャリアが捕獲されるとしても、より少数のキャリアしか捕獲されない。この場合、自由電子濃度はイオン化Ｓｉ原子の濃度に非常に近い。異なるＳｉ濃度を用いて成長された１組のサンプルを用いることで、ある自由電子濃度、すなわち固定負電荷濃度（Ｓｉイオン）を達成するための成長条件、すなわちプロセスパラメータを判定できる（Ｓ１０）。
【００４４】
プロセスパラメータ、例えば、ＳｉＨ４フラックスとドーパント濃度（ホール測定値により表される）との間の関係は図７の較正曲線により示されるが、これに限定されない。
【００４５】
図４及び図８を参照すると、同一の手順がｐ型材料の較正に対して使用される。これに対応して、多重量子井戸構造の周期と同一の周期を有するＣ不純物（異なるＣＢｒ４フラックス）の平面を含む一連のバルクＡｌＧａＡｓサンプル（量子井戸又は障壁を含まない）が成長され、自由正孔濃度が測定された。界面が存在しない場合、キャリアが捕獲されるとしても、より少数のキャリアしか捕獲されない。この場合、自由正孔の濃度は、イオン化Ｃ原子の濃度に非常に近い。異なるＣ濃度を用いて成長された１組のサンプルを用いることで、ある所定の自由正孔濃度、すなわち固定正電荷濃度（Ｃイオン）を達成するための成長条件、すなわちプロセスパラメータを判定することができた（Ｓ１１）。
【００４６】
プロセスパラメータ、例えば、ＣＢＲ４フラックスとドーパント濃度（ホール測定値により表される）との間の関係は図９の較正曲線により示されるが、これに限定されない。
【００４７】
図４及び図５を再度参照すると、ｐ型ドーピング及びｎ型ドーピングに対する特定の（Ｓ２０、Ｓ２１）正の固定電荷濃度及び負の固定電荷濃度を達成するための既知の成長条件を用いて、ｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を含む多重量子井戸構造が成長される（Ｓ３０）。この構造においては、残留電界の存在を回避する必要があるため、固定正電荷濃度と固定負電荷濃度とはほぼ等しく、これは、総固定電荷濃度がほぼゼロであることを意味する。一般に、２つの外部障壁の電荷濃度は内部障壁の電荷濃度の半分である。尚、自由電子濃度と自由正孔濃度とは等しくなく、余分な自由キャリアは捕獲されるが、余分な電子は余分な正孔とは異なるため、自由電荷濃度はゼロではない。外部から印加される直流電界を使用することにより、過剰な自由キャリア濃度は多重量子井戸領域から一掃されるため、自由電荷濃度がゼロではないことは問題ではない。
【００４８】
同一の量又は均衡する量のドーパントを用いて実施形態を説明したが、他の用途において必要であれば、不均衡なドーパントレベルを用いて多層構造を生成することも、同様に可能である。
【００４９】
この較正法が使用されるサンプルに対してのみ、シュタルクシフトが観察可能である。
【００５０】
図１０は、ｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子（ＤＭＱＷ）を含むサンプルに対する光電流スペクトルとリファレンスサンプル（同一の多重量子井戸構造であるが、ドーピング層を含まない）に対する光電流スペクトルとを示す。逆電圧が増加するにつれて、曲線は低エネルギーへシフトされる。このシフトは、いわゆるシュタルクシフトであり、ドーピングの良好な均衡が達成された場合にＤＭＱＷに対して観察される。ドーピングの良好な均衡が達成されない場合、シフトは観察されない。
【００５１】
図１１に示すデータは図１０から取得され、ｎｉｐｉ型デルタドーピング超格子を含む構造とリファレンスサンプルとに対するシュタルクシフト、すなわち、より低いエネルギーへ向かう吸収のシフトを印加逆電界の関数として示す。
【００５２】
電荷の良好な均衡が初めて達成され、この種類の構造に対するシュタルクシフトが初めて報告された。更に、これらの構造は０〜−１のチャープを有し、これは、５を超える値に到達する可能性がある非ドープ構造のチャープよりも好都合であることが示された。更に最近では、より注意深いドーピング制御により、Batty及びAllsopp［１］により当初予測されたように、シュタルクシフトが非ドープ構造のほぼ２倍の大きさであることを示す結果が得られた。
【００５３】
添付の請求の範囲に規定される本発明の趣旨の範囲から逸脱することなく、種々の変更及び変形が本発明に行われてもよいことは、当業者により理解されるであろう。
参考文献
［１］Batty and D.W.E.Allsopp:Electron. Lett., 29, 2066 (１９９３年).
［２］C.V.-B. Tribuzy, S.M.Lansi,M.P.Pires, R.Butendeich, P.L.Souza: nipi Delta-Doping Superlattices forAmplitude Modulation, Braz. J.Phys. v.32.n.2a, ２００２年６月
［３］C.V.-B. Tribuzy, P.L.Souza,S.M.Landi, M.P.Pires, R.Butendeich: Delta-doping superlattices in multiplequantum wells, Physica E, 11, ２６１〜２６７ページ, ２００１年
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明による方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】図２は、デルタドーピング層を有する多層半導体構造の一実施形態を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明によるデルタドーピング層を有するバルク試料の一実施形態を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明による方法の別の実施形態を概略的に示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明によるデルタドーピング層を有する多層半導体構造の特定の実施形態を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明によるデルタドーピング層を有するバルク試料の特定の実施形態を示す概略図である。
【図７】図７は、図６のバルク試料に対する較正曲線を示す図である。
【図８】図８は、本発明によるデルタドーピング層を有する較正バルク試料の別の特定の実施形態を示す概略図である。
【図９】図９は、図８のバルク試料に対する較正曲線を示す図である。
【図１０】図１０は、従来技術と本発明による一実施形態との間の光電流の比較を示す図である。
【図１１】図１１は、従来技術と図１０に示す実施形態との間のシュタルク効果の他の比較を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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