JPH0543646B2 - - Google Patents

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、
GaInAsP）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
法並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5B族の元素との化合物（GaP、GaAs、
GaAlAs、GaInAsP）の製造のために必要であ
る。ガリウムとニツケル、ジルコニウム、バナジ
ウム及びニオブとの化合物（ZrGa₃、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ザー材料
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製造するための金属の純度に
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、非常に重要になつている。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
リウム含有屑例えば片状廃棄物、ルツボからの残
分、ウエハ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製のハン
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を有しうる。従つて、
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ための
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−OS）第
219213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を、塩素ガス流で処理してい
る。次いで、粗製塩素化生成物を、加熱ジヤケツ
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、差当り生じる塩素砒素及
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℃を越える温度
で溜出し、塩化ガリウムよりなるフラクシヨンを
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かる方法
工程を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、ガリウム含有化合物を、
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、塩化ガリウムフラクシヨンの分
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) 蒸溜装置を有する充填体塔及び (b) 上に塩素ガス導入管を有し、外にジヤケツト
内に存在する熱交換剤用の流入管及び流出管を
有し、下に液状塩化ガリウムを流過する棚板を
有する二重ジヤケツ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
ジヤケツト反応器とタンクの内部空間を連結し
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（Glaskolben）
であり、二重ジヤケツト付反応器は二重ジヤケツ
ト付石英管であり、この二重ジヤケツト付き反応
器の棚板は、目のあらいガラスフイルターフリツ
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換えを排除
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つ
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。

蒸溜により精製された塩化ガリウムは、非常に
純粋な形で得られる。従つて、本発明方法によ
り、塩化ガリウム中の砒素含分を充分減少させる
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の際に、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219213
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。

従つて、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族のハロゲン化物も、その
純度に基づき、多くの用途例えばCVD−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２Kgを、下端でガラスフイル
ターフリツトを介してその下にあるレトルト（こ
れは蒸溜装置を有する充填体塔を備えている）と
連結している二重ジヤケツト石英管中に入れた。
次いで、上から塩素ガス流を、120／ｈの流速
で８ 1/2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85〜205℃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、
三塩化物を充填体カラムを通して分別させる。こ
うして、AsCl₃2106.7ｇ（理論量の84％）及び
GaCl₃1455.8ｇ（理論量の59.8％）が得られた。
AsCl₃及びGaCl₃の取り出しの間に、484.1ｇの中
間溜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（508.9ｇ）と共に次のバツチ中
で再使用した。GaCl₃中の砒素含分は、6ppmで
あり、他のすべての不純物は＜1ppmであつた。

例 ２ GaAs−屑片1.8Kgを金属砒素片0.2Kgと共に石
英管中に充填した。レトルト中に、更にAsCl₃0.5
Kg及び砒素粉末0.5Kgを装入した。塩素ガス流を
135／ｈの流過速度で８ 1/2時間流過させ、例
１と同様に実施した。蒸溜後にAsCl₃3444.1ｇ
（理論量の87.2％）及びGaCl₃1391.4ｇ（理論量の
63.5％）が得られた。蒸溜の初溜物及び中間溜出
物合計812.6ｇを取り出し、これらを缶出物（307
ｇ）と共に受器としての次のバツチ中で使用す
る。蒸溜されたGaCl₃中の砒素含分は、5ppmで
あり、他のすべての不純物は＜1ppmであつた。

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個の二重ジヤケツト反応器 が取付けられているタンクより成り、この二重ジ
   ヤケツト反応器は、上方に塩素ガス導入管、外側
   にジヤケツ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、二重ジヤケ
   ツ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。