JPH01282123A - ガリウム含有化合物から塩化ガリウムを取得する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガリウムの化合物又はこの化合物を含有する
物質殊に半導体工業からのガリウム含有廃棄物（例えば
ＧａＰ　、　ＧａＡｓ　、　ＧａＡｌＡｓ　。

Ｇａ工ｎＡｓＰ　）から、塩素との反応及び得られる反
応生成物の蒸溜により塩化ガリウムを取得する方法堡び
にこの方法を実施する装置に関する。

〔従来の技術〕

ガリウムは、特に、半導体工業において、周期律表第５
Ｂ族の元素との化合物（ＧａＰ　、　ＧａＡＢ、ＧａＡ
ｌＡｓ、Ｇａ工ｎＡｓＰ　）の製造のために必要である
。ガリウムとニッケル、ジルコニウム、バナジウム及び
ニオブとの化合物（ＺｒＧ、ａ３、Ｖ３Ｇａ　。

Ｎｂ３Ｇａ　）は、超伝導特性を示し、ガリウムとリチ
ウム、マグネシウム、鉄又は希土類元素とのスピネルは
、磁気バブル記憶装置又はレーデ−材料として使用され
る。

半導体工業における一連の用途のためには、相応する金
属化合物をｉ造するだめの金属の純度に関する特別高い
要求がある。この場合、平均して９９．９９９９％より
大きい純度が普通である。

このことは、このような純粋な金属を製造するためには
、既に高い純度で提供される出発物質に依存できること
を前提としている。

このような高純度金属の著るしく増大した要求に基づき
、更に、この需要を満たす新しい資源を開拓すべきであ
る。天然資源の開拓と共に、半導体製造時に生じ、ガリ
ウム化合物を含有する廃棄物の後処理も、非常に重要に
なっている。

それというのも、そこでは生産に使用された材料の９０
％までが廃棄物となりうるからである。

この場合ガリウム含有層例えば片状廃棄物、ルツボから
の残分、ウニ・・の切削及び研磨の際に生じ、潤滑油及
び研磨剤で不純化されている多結晶粉末又は物理的測定
により例えば金又はゲルマニウム爬のハンダ又は接触部
により不純化されている半導体プレートは非常に不均一
な組成上方しうる。従って、すべての種類の廃棄物に対
して容易に実施しうる簡単な方法での再生処理は経済的
に非常に重要である。

半導体生産からの廃棄物を後処理するだめの種々の公知
の方法のうち、塩素化及びこの際に生じる塩化物の分離
は特に重要である。

例えば、欧州特許出願公開（ＥＰ−Ｏ８）第２１９２１
３号明細書に記載の方法によれば、ガリウム−砒素−化
合物から成り、レトルト中の火格子上に存在する廃棄物
片金、塩素ガス流で処理している。次いで、粗製塩素化
生成物を、加熱ジャケットを備えている第２のレトルト
中に入れ換えた後に、蒸溜させ、この際、差当シ生じる
塩化砒素及び塩化砒素よりも低い沸点を有する物質を反
応生成物から除去する。引続き、１８０’Ｃ’を越える
温度で溜出し、塩化ガリウムよりなるフラクショ／を別
に収集する。

しかしながら、この操作法及び従来使用されている装置
は、蒸溜装置への必要な入れ換えにより付加的な技術的
安全性に関して経費のかがる方法工程全必要とする欠点
を有する。更に、廃棄物に塩素ガスを単に吹き付けるこ
とにより、相応する装置中での本発明方法の実施の際よ
りも充分に劣悪な変換率が達成される。

ところで、意外にも、ガリウム含有化合吻合、外から熱
交換剤により８０〜２１０℃有利に８５〜２０５℃に保
持される反応器中で、塩素と反応させ、この際、塩素を
上方からこの反応器中に導入し、相応する液状の塩素含
有生成物を、反応器とタンクとを連結している貫通性棚
板を通してタンク中に流下させ、更に、このタンク中に
集められた塩素化生成物を、直接、塩化ガリウム７ラク
シヨンの分離下に精溜する際に、前記の欠点をさけるこ
とができることが判明した。

この方法を実施するためには、特に、１個のタンクより
成り、その上に、 ａ）蒸溜装誼を有する光填体塔及び ｂ）上に塩素ガス導入管を有し、外にジャケット内に存
在する熱交換剤用の流入管及び流出管上方し、下に液状
塩化ガリウムを流過する棚板上方する二重ジャケット反
応器少なくとも１個を備えていて、この際、この流過性
棚板は、二重ジャケット反応器とタンクの内部全問を連
結している、装置が好適である。

この本発明の装置の有利な実施態様は、例えば、このタ
ンクはガラスレトルト（ＧｌａｓｋＯｌｂｏｎ）であり
、二ゑジャケット付反応器は二重ジャケット付石英管で
あり、この二重ジャケット付き反応器の棚板は、目のあ
らいガラスフィルターフリットであることにある。

本発明によれば、安全の観点から非常に考慮を要する塩
化砒素含有反応生成物の入れ撓えを排除でき、かつ高い
変換率及び強い発熱反応の良好なコントロールも可能で
あることが明らかとなった。

塩素ガスが管の全長を流れることにより、廃棄物の単な
る表面吹き付けによるよりも大きい接触面が得られ、こ
れは、変換率の増大をもたらす。

蒸溜によジＮ製された塩化ガリウムは、非常に純粋な形
で得られる。従って、本発明方法により、塩化ガリウム
中の砒素含分全充分減少させることができ、公知方法で
引続く電解液のガリウム金属の電気分解回収Ｑ際に、そ
の非常に低い砒素含分に基づき、もはや更に廃棄物処理
する必要はない。これに反して、欧州特許出願公開第２
１９２１３号公報によれば、塩化ガリウム中の砒素含分
は約１．６％であり、これから製造される電解質を電気
分解の後に付加的に砒素除去処理しなければならない程
度に高い。

従って、本発明は、公知方法に比べて安全性及び工業的
使用性の利点により優れている。

更に、生じる第５Ｂ族のノ・ロゲン化物も、その純度に
基づき、多くの用途例えば０ＶＤ−法（化学的蒸着）で
又は高純度元素の製造のための出発物質として好適であ
る。

〔実施例〕

例１ ＧａＡｓ−廃棄物片２　ｋｇ　ｋ　、下端でガラスフィ
ルターフリットを介してその下にあるレトルト（これは
魚油装置を有する充填体塔を備えている）と連結してい
る二Ｍゾヤケット石英管中に入れた。次いで、上から塩
素ガス流’ｅ、１２０１／ｈの流速で８Ｔ時間導入し、
熱交換剤としてのシリコン油を用いて、この石英管を８
５〜２０５℃の温度に保持した。この際、生じた三塩化
物を直接、レトルト中に滴下し、引続き、蒸発分離させ
、この際、三塩化物を充填体力ラム全通して分別させる
。こうして、Ａｓ０１３２１０６．７ｇ（理論量の８４
％）及びＧａＣｌ３１４５５．８ｇ（理論１の５９．８
％）が得られた。

ＡｓＣｌ３及びＧａ０１３の取り出しの間に、４８４．
１ｙの中間側出物が得られるから、これは、レトルト中
に存在する缶出物（５０８，９，９）と共に次のバッチ
中で再使用した。ＧａＣｌ３中の砒素含分は、６　ｐｐ
ｍであり、他のすべての不純物は＜　’ｔ　ｐｐｍであ
った。

例２ ＧａＡｓ−屑片１．８ｋｌ−金属砒素片０．２ｋｇと共
に石英管中に充填した。レトルト中に、更にＡｓＣ７！
３０．５ｋｌ？及び砒素粉末［１，５に５１装入した。

塩素ガス流ｅ１３５１／ｈの流過速度で８沓時間流過さ
せ、例１と同様に実施した。魚油後にＡｓ　Ｏｌ　３３
４４４．１ｇ（理論量の８７．２％）及びＧａＣｌ３１
４５５．４．９（理論１の６６．５％）が得られた。

蒸溜の初溜物及び中間油出物合計８１２．６１取り出し
、これらを缶出物（３０７ｇ）と共に受器としての次の
バッチ中で使用する。蒸溜されたＧａＣｌ３中の砒素含
分は、５ｐｐｍであり、他のすべでの不純物は＜　ｌｐ
ｐｍであった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガリウム含有化合物と塩素との反応及び得られる反
   応生成物の蒸溜によりガリウム含有化合物から塩化ガリ
   ウムを取得する方法において、外から熱交換剤で８０〜
   ２１０℃の温度に保持される反応器中で、ガリウム含有
   化合物を塩素と反応させ、この際、塩素を上からこの反
   応器中に導入し、生じる液状塩素化生成物を、この反応
   器とタンクを連結してしいる貫通性棚板を通してこのタ
   ンク中に流下させ、更にこのタンク中に集められた塩素
   化生成物を、直接、塩化ガリウムフラクシヨンの分離下
   に精溜することを特徴とする、ガリウム含有化合物から
   塩化ガリウムを取得する方法。 ２、上に、 ａ）蒸溜装置を有する充填体塔及び ｂ）少なくとも１個の二重ジャケット反応器が取付けら
   れているタンクより成り、この二重ジャケット反応器は
   、上方に塩素ガス導入管、外側にジャケット中に存在す
   る熱交換剤の流入管及び流出管及び下方に液状塩化ガリ
   ウムを流過する棚板を備えていて、この流過性棚板は、
   二重ジャケット反応器とタンクとの内部空間を連結して
   いることを特徴とする、請求項１記載のガリウム含有化
   合物から塩化ガリウムを取得するための装置。