JP2835143B2 - 高純度Ｉｎの製造方法 - Google Patents
高純度Ｉｎの製造方法Info
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- JP2835143B2 JP2835143B2 JP13104390A JP13104390A JP2835143B2 JP 2835143 B2 JP2835143 B2 JP 2835143B2 JP 13104390 A JP13104390 A JP 13104390A JP 13104390 A JP13104390 A JP 13104390A JP 2835143 B2 JP2835143 B2 JP 2835143B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は化合物半導体結晶成長に用いる原料の純化処
理方法に関するものであり、高純度化Inの製造方法に関
するものである。
理方法に関するものであり、高純度化Inの製造方法に関
するものである。
（従来の技術） 高純度InPの結晶成長のために原料として、純度99.99
99％のInとＰが通常用いられている。さらに原料Inの純
度を高めるために、前処理として、真空ベーキング、あ
るいは水素雰囲気中でのベーキングが行なわれてきた。
その真空ベーキングの場合、通常１×10-6Torr以上の真
空度において、850℃以下のベーキング温度で、１〜５
時間程度のベーキングが行なわれている。このベーキン
グ処理は、酸化物や揮発性の元素を除去するのに有効で
あるといわれている。
99％のInとＰが通常用いられている。さらに原料Inの純
度を高めるために、前処理として、真空ベーキング、あ
るいは水素雰囲気中でのベーキングが行なわれてきた。
その真空ベーキングの場合、通常１×10-6Torr以上の真
空度において、850℃以下のベーキング温度で、１〜５
時間程度のベーキングが行なわれている。このベーキン
グ処理は、酸化物や揮発性の元素を除去するのに有効で
あるといわれている。
（発明が解決しようとする課題） しかし従来の真空ベーキング法では、Si,Fe,Cr,Al等
の揮発しにくい元素の除去法については解明されていな
かった。さらに、これらの不純物はベーキング処理だけ
では、除去しきれていなかった。本発明は、このような
従来の真空ベーキング法の欠点を克服し高純度In中に含
まれるSi,Fe,Cr,Al等の揮発しにくい元素を除去する方
法を提供することを目的とする。
の揮発しにくい元素の除去法については解明されていな
かった。さらに、これらの不純物はベーキング処理だけ
では、除去しきれていなかった。本発明は、このような
従来の真空ベーキング法の欠点を克服し高純度In中に含
まれるSi,Fe,Cr,Al等の揮発しにくい元素を除去する方
法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、Inを真空ベーキングした後、該In
を収納したボートの上下方向に10℃/cm以上の温度差を
つけて冷却速度５〜150℃/hrで250℃まで冷却し、さら
に、この温度からは、横方向の均熱を保ちつつ、ボート
の上下方向において上部より下部が温度が低くなるよう
にして、徐冷して、Inを底部より上部方向へと徐々に固
化させ、In中に含まれる不純物をInの表面近傍に偏析さ
せ、次いで偏析した不純物を化学エッチングによって除
去することを特徴とする高純度Inの製造方法を提供する
ものである。
を収納したボートの上下方向に10℃/cm以上の温度差を
つけて冷却速度５〜150℃/hrで250℃まで冷却し、さら
に、この温度からは、横方向の均熱を保ちつつ、ボート
の上下方向において上部より下部が温度が低くなるよう
にして、徐冷して、Inを底部より上部方向へと徐々に固
化させ、In中に含まれる不純物をInの表面近傍に偏析さ
せ、次いで偏析した不純物を化学エッチングによって除
去することを特徴とする高純度Inの製造方法を提供する
ものである。
次に本発明の実施態様を図面に従って説明する。
本発明におけるInの真空ベーキングは第１図及び第２
図に示す装置により行なうことができる。
図に示す装置により行なうことができる。
第１図は真空ベーキングを行なう装置の側面図（一部
断面図）であり、図中１は真空装置であり、この上部側
面には石英管２の一端が連結されている。この石英管２
の内部にはPBNボート３が所定の位置に設置されてお
り、これにIn4が収納されている。
断面図）であり、図中１は真空装置であり、この上部側
面には石英管２の一端が連結されている。この石英管２
の内部にはPBNボート３が所定の位置に設置されてお
り、これにIn4が収納されている。
次に５は電気炉であり、これは架台６上に設置され、
架台に設けたキャスター８、８によって移動可能であ
り、これを移動することにより石英管２を電気炉内部へ
挿入することが可能である。電気炉５は第２図にその断
面図を示すように、その中央部には炉芯管が貫通してお
り、その上下にはヒーター９が設けられている。このヒ
ーター９は炉芯管の貫通方向に多分割されている。
架台に設けたキャスター８、８によって移動可能であ
り、これを移動することにより石英管２を電気炉内部へ
挿入することが可能である。電気炉５は第２図にその断
面図を示すように、その中央部には炉芯管が貫通してお
り、その上下にはヒーター９が設けられている。このヒ
ーター９は炉芯管の貫通方向に多分割されている。
以上の装置を用いたInの純化方法を説明する。
まず真空装置１の内部を真空（例えば真空度１×10-7
Torr）にしたのち、電気炉５をキャスター８、８により
左に移動し、この電気炉の炉芯管10の所定の場所にボー
ト３が位置するまで電気炉を移動する。所定の位置にボ
ートが位置したところで、昇温を開始する。
Torr）にしたのち、電気炉５をキャスター８、８により
左に移動し、この電気炉の炉芯管10の所定の場所にボー
ト３が位置するまで電気炉を移動する。所定の位置にボ
ートが位置したところで、昇温を開始する。
第３図はこの真空ベーキングの温度グラフの１例であ
る。第３図に示すように先ず、４時間程で、目標温度10
00℃まで温度を上げ、１時間この温度で保持する。
る。第３図に示すように先ず、４時間程で、目標温度10
00℃まで温度を上げ、１時間この温度で保持する。
上記例では1000℃、１時間としているが、本発明では
ベーキング温度としては850〜1000℃が好ましく、その
保持時間は30分間〜３時間が好ましい。
ベーキング温度としては850〜1000℃が好ましく、その
保持時間は30分間〜３時間が好ましい。
電気炉５は、ボート３の長さより長く横方向に均熱を
とることができる。
とることができる。
第４図は真空ベーキング保持時のInの入ったボート部
の温度分布を示す図である。真空ベーキング保持時、ボ
ートの底部と上部の温度T1、T2は、等しい状態にある。
次いで所定時間後Inを一定の冷却速度で250℃（本発明
ではこの温度は厳密ではなく250℃付近をいう）で冷却
する。250℃付近とするのはInの融点が156℃であるた
め、この温度に到達する前に不純物を偏析させるためで
ある。
の温度分布を示す図である。真空ベーキング保持時、ボ
ートの底部と上部の温度T1、T2は、等しい状態にある。
次いで所定時間後Inを一定の冷却速度で250℃（本発明
ではこの温度は厳密ではなく250℃付近をいう）で冷却
する。250℃付近とするのはInの融点が156℃であるた
め、この温度に到達する前に不純物を偏析させるためで
ある。
この時ボート部の上下で10℃/cm以上の温度勾配とな
るように上下分割ヒーターのパワーを調製する。
るように上下分割ヒーターのパワーを調製する。
第５図は冷却開始後のボートの上下部の温度勾配を示
す図である。このようにボートの上下方向で温度勾配が
ついた状態において、冷却を開始する。
す図である。このようにボートの上下方向で温度勾配が
ついた状態において、冷却を開始する。
第６図は250℃近傍（ボート底部）付近からの冷却プ
ロセスを示す図である。
ロセスを示す図である。
まず、ボート部の温度が少なくとも250℃になるまで
は、比較的速い冷却で、通常５℃/hr〜150℃/hrで行な
う。冷却速度が速すぎると不純物がIn内部もしくは底部
に残ってしまい、その後の冷却ステップの効果が弱まっ
てしまうためである。上記温度からは横方向の均熱を保
ちつつ、かつボートの上下方向で一定の温度差を保ちな
がら一定の固化速度通常３〜6mm/hr、好ましくは２〜3m
m/hrの固化速度でInをボート底部より上部方向へと徐々
に固化させていく。このような固化法によって揮発しに
くい不純物をInの表面付近に析出させていくことができ
る。固化速度が小さい方が不純物を十分表面に偏析でき
ると考えられる（In中に含まれる不純物はZn、Si、Fe、
Cu、Ｓ等でありこれらはIn中では偏析係数が１より小さ
いためInが固化するとき外へはき出されるようにな
る）。固化速度が大きすぎるとIn内部に不純物がとり残
されて表面まで拡散しにくくなる。
は、比較的速い冷却で、通常５℃/hr〜150℃/hrで行な
う。冷却速度が速すぎると不純物がIn内部もしくは底部
に残ってしまい、その後の冷却ステップの効果が弱まっ
てしまうためである。上記温度からは横方向の均熱を保
ちつつ、かつボートの上下方向で一定の温度差を保ちな
がら一定の固化速度通常３〜6mm/hr、好ましくは２〜3m
m/hrの固化速度でInをボート底部より上部方向へと徐々
に固化させていく。このような固化法によって揮発しに
くい不純物をInの表面付近に析出させていくことができ
る。固化速度が小さい方が不純物を十分表面に偏析でき
ると考えられる（In中に含まれる不純物はZn、Si、Fe、
Cu、Ｓ等でありこれらはIn中では偏析係数が１より小さ
いためInが固化するとき外へはき出されるようにな
る）。固化速度が大きすぎるとIn内部に不純物がとり残
されて表面まで拡散しにくくなる。
In中の不純物は、上記真空ベーキング処理によってIn
の表面付近に析出する。ベーキング終了後に、Inの入っ
たボートをそのまま化学エッチングを加えて、Inの表面
に付着した不純物を除去する。化学エッチングは常法に
より行なうことができる。エッチング液は特に制限はな
いが、例えば塩酸、過酸化水素、水をそれぞれ1:1:3の
比で混合し、この液の入った容器の中にボートごと浸
す。エッチング時間はボートのサイズなどにより異な
り、特に制限はないが、通常約30分以上である。エッチ
ング終了後は脱イオン水で超音波洗浄を加えながら、約
２時間程度時間をかけて水置換を行なうのが好ましい。
の表面付近に析出する。ベーキング終了後に、Inの入っ
たボートをそのまま化学エッチングを加えて、Inの表面
に付着した不純物を除去する。化学エッチングは常法に
より行なうことができる。エッチング液は特に制限はな
いが、例えば塩酸、過酸化水素、水をそれぞれ1:1:3の
比で混合し、この液の入った容器の中にボートごと浸
す。エッチング時間はボートのサイズなどにより異な
り、特に制限はないが、通常約30分以上である。エッチ
ング終了後は脱イオン水で超音波洗浄を加えながら、約
２時間程度時間をかけて水置換を行なうのが好ましい。
なお、エッチング液は限定するものではなく、塩酸系
液の他、硝酸、王水、硫酸系液等を用いることができ
る。
液の他、硝酸、王水、硫酸系液等を用いることができ
る。
このようにして純度を高めたInは従来のものと同様に
InP結晶成分に使用される。In結晶を石英アンプルの中
に赤燐（純度99.9999％）とともに装入し、温度勾配凝
固法によりInP結晶を成長させる。
InP結晶成分に使用される。In結晶を石英アンプルの中
に赤燐（純度99.9999％）とともに装入し、温度勾配凝
固法によりInP結晶を成長させる。
第７図は上記石英アンプルを用いた温度勾配凝固法に
よりInPの結晶成長を行なうための温度分布を示す図で
ある。
よりInPの結晶成長を行なうための温度分布を示す図で
ある。
すなわち、ボート部３の温度を融液温度1062℃赤燐の
温度545℃とし、InPの融液を合成した後、ボートの端部
より一定の温度勾配（４〜10℃/cm）を与えて、この温
度勾配を電気炉のヒータパワーの調整により、電気的に
ボート端部より他端部まで温度を移動して結晶を固化さ
せる。
温度545℃とし、InPの融液を合成した後、ボートの端部
より一定の温度勾配（４〜10℃/cm）を与えて、この温
度勾配を電気炉のヒータパワーの調整により、電気的に
ボート端部より他端部まで温度を移動して結晶を固化さ
せる。
InP結晶の成長のボートは特に制限はなく、PBNボート
の他、石英ボート（Inがボートにぬれないような粗面化
処理を施したもの）を用いることができる。
の他、石英ボート（Inがボートにぬれないような粗面化
処理を施したもの）を用いることができる。
本発明方法はInについて好適であるが、他の金属例え
ばZn,Sn等の純化にも応用可能である。
ばZn,Sn等の純化にも応用可能である。
（実施例） 次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明す
る。
る。
実施例１ 第１図及び第２図に示す装置を用い原料In（6N）（純
度99.9999％で不純物としてMg,Al,Si,Fe,Cu,Znを含む）
高純化処理を行なった。
度99.9999％で不純物としてMg,Al,Si,Fe,Cu,Znを含む）
高純化処理を行なった。
第１図に示すPBNボートに上記In原料を約1.5kg装入
し、真空装置１の真空度が真空装置の真空度が１×10-7
Torrに到達したのち、電気炉５を移動し、ボートの真空
ベーキングを行なう。加熱は第３図に示すように、先
ず、４時間程で目標温度1000℃まで温度を上げ、１時間
この温度で保持した。１時間後に冷却を始めたが、この
時第５図の如くボート部の上下で10℃/cm以上の温度勾
配がつくように上下分割ヒーターのパワーを調整した。
このようにボートの上下方向で温度勾配がついた状態に
おいて、冷却を開始した。ボート部の温度が250℃にな
るまでは、冷却速度125℃/hrで冷却を行なった。250℃
付近からは横方向の均熱を保ちつつ、かつボートの上下
方向で一定の温度差を保ちながら３〜6mm/hrの固化速度
でInをボート底部より上部方向へと徐々に固化させてい
った。このような固化法によって揮発しにくい不純物を
Inの表面付近に析出させていった。ベーキング終了後
に、Inの入ったボートをそのまま化学エッチングを加え
て、Inの表面に付着した不純物を除去する。エッチング
液は塩酸、過酸化水素、水をそれぞれ1:1:3の比で混合
し、この液の入った容器の中にボートごと浸す。エッチ
ング時間は約30分である。エッチング終了後は脱イオン
水で超音波洗浄を加えながら、約２時間程度時間をかけ
て水置換を行った。水置換後は、純化した窒素を流通さ
せたクリーンボックスの中で水を乾燥させる。
し、真空装置１の真空度が真空装置の真空度が１×10-7
Torrに到達したのち、電気炉５を移動し、ボートの真空
ベーキングを行なう。加熱は第３図に示すように、先
ず、４時間程で目標温度1000℃まで温度を上げ、１時間
この温度で保持した。１時間後に冷却を始めたが、この
時第５図の如くボート部の上下で10℃/cm以上の温度勾
配がつくように上下分割ヒーターのパワーを調整した。
このようにボートの上下方向で温度勾配がついた状態に
おいて、冷却を開始した。ボート部の温度が250℃にな
るまでは、冷却速度125℃/hrで冷却を行なった。250℃
付近からは横方向の均熱を保ちつつ、かつボートの上下
方向で一定の温度差を保ちながら３〜6mm/hrの固化速度
でInをボート底部より上部方向へと徐々に固化させてい
った。このような固化法によって揮発しにくい不純物を
Inの表面付近に析出させていった。ベーキング終了後
に、Inの入ったボートをそのまま化学エッチングを加え
て、Inの表面に付着した不純物を除去する。エッチング
液は塩酸、過酸化水素、水をそれぞれ1:1:3の比で混合
し、この液の入った容器の中にボートごと浸す。エッチ
ング時間は約30分である。エッチング終了後は脱イオン
水で超音波洗浄を加えながら、約２時間程度時間をかけ
て水置換を行った。水置換後は、純化した窒素を流通さ
せたクリーンボックスの中で水を乾燥させる。
十分乾燥した後成長用の石英アンプルの中に入れて、
200℃程度の温度で真空ベーキングを30分程度行なっ
た。その後第７図に示すようにこの石英アンプルの中に
赤リン（純度99.9999％）を入れて、１×10-7Torrの真
空度で、封じ切った。この石英アンプルを用いて、第７
図に示すように温度勾配凝固法によりInP結晶を成長さ
せた。
200℃程度の温度で真空ベーキングを30分程度行なっ
た。その後第７図に示すようにこの石英アンプルの中に
赤リン（純度99.9999％）を入れて、１×10-7Torrの真
空度で、封じ切った。この石英アンプルを用いて、第７
図に示すように温度勾配凝固法によりInP結晶を成長さ
せた。
成長したInP結晶のインゴットの中央部よりウエハー
を切り出し、そのウエハーの質量分析（SSMS測定）の結
果を第１表に示す。この結果原料In中に含まれていた不
純物元素の濃度が著しく減少しその効果が認められた。
を切り出し、そのウエハーの質量分析（SSMS測定）の結
果を第１表に示す。この結果原料In中に含まれていた不
純物元素の濃度が著しく減少しその効果が認められた。
（発明の効果） 本発明によって、市販のIn（純度99.9999％）の純度
を高めることができ、高純度のInP結晶成長を行なうた
めに極めて有効である。
を高めることができ、高純度のInP結晶成長を行なうた
めに極めて有効である。
第１図はInの真空ベーキングを行なうための一装置を示
す側面（一部断面）図、第２図はその電気炉を示す拡大
断面図、第３図は真空ベーキングを行なう時の温度プロ
セスを示すグラフ、第４図は真空ベーキング保持時のIn
の入ったボート部の温度分布を示す図、第５図は冷却開
始後のボートの上下部の温度勾配を示す図、第６図は25
0℃近傍（ボート底部）付近からの冷却プロセスを示す
図、第７図は温度勾配凝固法によりInPの結晶成長を行
なうための温度分布を示す図である。 １…真空装置、２…石英管、３…PBNボート、４…In、
５…電気炉、７…赤リン、８…キャスター、９…多分割
ヒーター
す側面（一部断面）図、第２図はその電気炉を示す拡大
断面図、第３図は真空ベーキングを行なう時の温度プロ
セスを示すグラフ、第４図は真空ベーキング保持時のIn
の入ったボート部の温度分布を示す図、第５図は冷却開
始後のボートの上下部の温度勾配を示す図、第６図は25
0℃近傍（ボート底部）付近からの冷却プロセスを示す
図、第７図は温度勾配凝固法によりInPの結晶成長を行
なうための温度分布を示す図である。 １…真空装置、２…石英管、３…PBNボート、４…In、
５…電気炉、７…赤リン、８…キャスター、９…多分割
ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22B 1/00 - 61/00
Claims (1)
- 【請求項１】Inを真空ベーキングした後、該Inを収納し
たボートの上下方向に10℃/cm以上の温度差をつけて冷
却速度５〜150℃/hrで250℃まで冷却し、さらに、この
温度からは、横方向の均熱を保ちつつ、ボートの上下方
向において上部より下部が温度が低くなるようにして、
徐冷して、Inを底部より上部方向へと徐々に固化させ、
In中に含まれる不純物をInの表面近傍に偏析させ、次い
で偏析した不純物を化学エッチングによって除去するこ
とを特徴とする高純度Inの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13104390A JP2835143B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 高純度Ｉｎの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13104390A JP2835143B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 高純度Ｉｎの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0426728A JPH0426728A (ja) | 1992-01-29 |
| JP2835143B2 true JP2835143B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=15048685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13104390A Expired - Lifetime JP2835143B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 高純度Ｉｎの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2835143B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4544414B2 (ja) * | 2003-11-28 | 2010-09-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 高純度金属インジウムとその製造方法および用途 |
| JP5996797B2 (ja) | 2013-09-27 | 2016-09-21 | Ｊｘ金属株式会社 | 高純度Ｉｎ及びその製造方法 |
| JP6318049B2 (ja) * | 2014-08-20 | 2018-04-25 | Ｊｘ金属株式会社 | 高純度Ｉｎ及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP13104390A patent/JP2835143B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0426728A (ja) | 1992-01-29 |
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