JPH042618A

JPH042618A - 弗化タンタルカリウムの精製方法

Info

Publication number: JPH042618A
Application number: JP10279090A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Shindo; 裕一朗新藤; Eiji Nishimura; 栄二西村; Masami Kuroki; 黒木　正美
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd; Nikko Kyodo Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1992-01-07

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】本発明は、高純度弗化タンタルカリウムの製造方法に関
するものであり、特には半導体デバイス用のタンタル酸
化膜の形成に用いられる高純度タンタルの原料の製造方
法に関する。本発明の弗化タンタルカリウムは半導体デ
バイスに有害な作用を与える不純物が極微量にまで低減
されており、半導体デバイスにおける絶縁膜として用い
られる高純度タンタル製造のための原料として非常に好
適である。更に本発明の弗化タンタルカリウムはＬＳＩ
電極膜用として用いられる高純度タンタル製造のための
原料としても好適である。

ｌ玉立亘米韮皿従来、半導体デバイスにおける電極配線層間の絶縁膜と
してはシリコン酸化膜が用いられてきたが、ＬＳＩの高
集積化に伴う絶縁膜の薄膜化のためにはシリコン酸化膜
では性能不足となり、もっと誘電率の高いタンタル酸化
膜を用いようとする試みが盛んに行なわている。また、
大容量ＭＯ３ＤＲＡＭのキャパシタ用誘電体として高誘
電率のＴａ、Ｏｌに現在大きな注目が集められている。

こうしたＴａオＯ１膜は代表的にタンタル製ターゲット
をアルゴン−酸素混合ガス中でスパッタすることにより
形成されるが、スパッタＴａ、Ｏ，薄膜は膜中に多くの
トラップ中心を含むためリーク電流が流れやすい。リー
ク電流の原因としては、残留不純物がその主たるものと
して考えられている。

更に、半導体デバイス素子の性能の信頼性を向上するた
めには１）Ｎａ、に、Ｌｊ等のアルカリ金属２）Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素３）Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ等の遷移金属４）Ｎｂ、Ｗ
、Ｍｏ、Ｚ　ｒ等の高融点金属のような不純物の低減化
が必要である。上記（１）（３）は後のＴａ処理工程で
除去可能であるため問題はないが、上記（２）、（４）
は除くことができないため、予め除去しておくことが望
ましい。Ｎａ等のアルカリ金属は、ゲート絶縁膜中を容
易に移動し界面特性を劣化させ、またＵ等の放射性元素
は、該元素より放出するα線によって素子の動作信頼性
に致命的影響を与える。Ｆｅ等の遷移金属は、動作の信
頼性を阻害する。Ｗ等の高融点金属は、リーク電流の増
大をもたらす。これらの理由からアルカリ金属及び放射
性元素ならびに遷移金属、高融点金属等の不純物の低減
化か〜′ＬＳＩ構成材料としての使用における基本であ
る。

しかし、このタンタルあるいはタンタル酸化物製造のた
めの原料として用いられる市販の弗化タンタルカリウム
の純度は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ等の不純物が数十ｐｐ
ｍ以上あり、好ましいものではなかった。さらに、弗化
タンタルカリウムの原料として通常用いられるＴａ、Ｏ
，の純度に大きく影響されてしまい、最終的なタンタル
あるいはタンタル酸化物の純度の保証及び向上は望めな
かった。

このため、純度のよい高純度タンタルおるいはタンタル
酸化物を製造するための原料、特に弗化タンタルカリウ
ムを高純度化する方法が要望されていた。

そこで、本発明者等が鋭意検討した結果、以下の発明が
なされた。

１里し！疾即ち、本発明は、１）粗部化タンタルカリウムを弗化水素酸或いは弗化水
素酸を含む混酸に投入し、該溶液を５０〜９５℃に昇温
し、ついでカリウムイオンを含む液を添加後冷却し、固
液分離することを特徴とする弗化タンタルカリウムの精
製方法。

２）弗化水素酸濃度が２５ｗし％以上であることを特徴
とする第１項記載の方法。

３）カリウムイオンを理論値の０．５〜１．２当量加え
る事を特徴とする第１項記載の方法。

である。

の本発明の対象となる粗部化タンタルカリウムは、高融点
金属特にＮｂが５〜６０ｐｐｍＷが２〜４０ｐｐｍ、Ｍ
ｏが２〜ｌＯｐｐｍ、Ｚｒが１〜１ｏｐｐｍ＋放射性元
素においては、Ｕが１〜２０ｐｐｂ、Ｔｈが１〜１０ｐ
ｐｂ含有されている。

これら高融点金属及び放射性金属の除去には、湿式精製
を実施しなければならない。まず、粗部化タンタルカリ
ウムを溶解する手段として、鋭意探索した結果、弗化水
素酸あるいはその混酸が有効であることを見い出した。

溶液中の弗化水素酸の濃度としては、第１図に示す如（
２５ｗ　ｔ％以上が好ましい。これは、溶液中の弗化水
素酸の濃度が２５％より少い場合は溶液の濃度が室温以
下ではほとんど弗化タンタルカリウムが溶解せずさらに
温度を上げた場合でも溶解量が少ないためである。また
、溶解温度も５０℃〜９５℃が好ましいく、より好まし
い温度は７０℃〜９５℃度である。

溶解温度が上記の温度より低い場合は、粗部化タンタル
カリウムの溶解性が劣り、収率に影響する。

溶解温度が９５℃より高い場合は、弗化水素酸溶液の蒸
発が激しくなり、最終的には粗部化タンタルカリウムの
溶解性が悪くなる。次に、この合邦化タンタル水溶液は
、カリウムイオンを含む溶液中に添加する。カリウムイ
オン源としては、ＫＦ。

ＫＣＩ、ＫＯＨ等が上げられる。純度は、例えば、塩化
カリウムの場合、ｐｂが５ｐｐｍ以下、Ｆｅが２ｐｐｍ
以下、Ｎａが０．　１％以下である。

弗化タンタルカリウム再結晶時の塩化カリウム使用量は
、第２図に示すごとく理論値の０．５〜１．２当量であ
る。これは、塩化カリウムの使用量が０．５当量より少
ないと、弗化タンタルカリラムの結晶化率が極端に落ち
てしまうからである。

１．２当量より多いと生成に寄与しない過剰の塩化カリ
ウムが多くなり、コスト高になってしまうからである。

含カリウム水溶液の温度は、４０℃〜８０℃がよく、好
ましくは５０℃〜７０℃である。温度が上記より高い場
合は、得られる弗化タンタルカリウム再結晶が粗大とな
り、後工程で持ちいると予想される金属ナトリウムとの
還元性が悪くなる。

また、低い場合は極微細となり、濾過性及び洗浄性の悪
化を−招くからである。

弗化タンタルカリウム再結晶を濾過後、好ましくはアル
カリ性溶液例えばｐＨ９以上である溶液で、ｐＨが５〜
６になるまで充分に洗浄する。これは、乾燥工程で使用
される乾燥機の腐食を防止するためである。次いで１４
０〜３００℃で弗化タンタルカリウム再結晶を乾燥する
。

更に精製が切望される場合は、上記の方法を繰り返す。

［実施例］市販の粗部化タンタルカリウム１０ｋｇ（表１に示す。

）を採取し、高純度の５０％弗化水素酸２５．４ｋｇと
共に、テフロン製反応層内で温度９０℃でｌｈｒ撹拌し
つつ溶解して、含タンタル水溶液を得た。

次に、特級塩化カリウム３．８ｋｇを超純水２０Ｑで溶
解し、６０℃に加熱した後宮タンタル水溶液を添加し、
弗化タンタルカリウムを再結晶させた。その後、テフロ
ン製炉布を用い炉別分離し、弗化タンタルカリウム結晶
を弗化カリウム濃度１００　ｇ／Ｑの水溶液で洗浄した
。ついで、弗化タンタルカリウムを１６０℃で乾燥させ
た。こうして得られた高純度弗化タンタルカリウムは、
表１に示すごとく高融点金属含有量がｌｐｐｍ以下、放
射性元素含有量が１ｐｐｂ以下の高品位のものである。

この弗化タンタルカリウムを用いてタンタルあるいは五
酸化タンタルを製造するならば、有害不純物を含まない
ので使用される半導体デバイスの高い性能及び動作信頼
性を保証することができる。

表−１（ｐｐｍ）！監（１）高融点金属、放射性元素の少ない高純度の弗化タ
ンタルカリウムが、容易に得られる。

（２）仮に、高純度のタンタル粉を得ようとする場合、
得られるタンタル粉の粒度が細かいためナトリウム等の
反応がスムーズにいき、還元処理が好適に行われる。

４、　　　　の　　　な第一図は本発明における弗化水素酸濃度変化と各温度に
よる弗化タンタルカリウムの溶解量である。

第２図は、塩化カリウムの添加量と弗化タンタルカリウ
ムの生成量である。

昇化水素酸濃度（ｗｔ”ム）第１図にＣ１添加門−（当普）第２図

Claims

【特許請求の範囲】１）粗弗化タンタルカリウムを弗化水素酸或いは弗化水
素酸を含む混酸に投入し、該溶液を５０〜９５℃に昇温
し、ついでカリウムイオンを含む液を添加後冷却し、固
液分離することを特徴とする弗化タンタルカリウムの精
製方法。２）弗化水素酸濃度が２５ｗｔ％以上であることを特徴
とする第１項記載の方法。３）カリウムイオンを理論値の０．５〜１．２当量加え
る事を特徴とする第１項記載の方法。