JPH02229789A - 砒化シリコンの製造方法 - Google Patents
砒化シリコンの製造方法Info
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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]
本発明は砒化シリコンの製造方法、特にはシリコンと砒
素を直接高温,高圧に熱圧して、光学素子材料として、
またシリコン半導体における砒素拡散剤として有用とさ
れる砒化シリコンを工業的に有利に製造する方法に関す
るものである.[従来の技術] SIAsやSiAs.などで示される砒化シリコンは光
学素子材料として、またシリコン半導体に対する砒素拡
散剤として利用されている.しかして、この砒化シリコ
ンの製造についてはいくつかの方法が公知とされており
、この一つの方法は石英などで作られたアンプルに細か
い粉末状のシリコンと砒素を真空封入し、SiAs結晶
の融点である1,083℃以上の温度に加熱してシリコ
ンと砒素を反応させる方法であり、第2の方法は沃素な
どの化学輸送剤を媒介として長いアンプルの一端にシリ
コンを、他噛に砒素を少量の沃素と共に真空封入し、シ
リコン側を1,000〜1,100℃に、砒素側を50
0〜600℃に加熱して沃化シリコンおよび沃化砒素を
気相生成させ、アンプルの中間点で両者′を反応させて
SiAsを合成する方法である。また、第3の方法とし
ては長いアンプルの一端にシリコンを、他端に砒素を真
空封入し、シリコン側をS+As結晶の融点である1,
083℃以上に、砒素側を砒素の融点である640℃以
上に加熱し、2気圧以上の加圧下の砒素雰囲気で砒化シ
リコンを合成させる方法も知られている. [発明が解決しようとする課題] しかし、この公知の砒化シリコンの製造方法については
、上記した第1の方法には単位砒素の高温での蒸気圧が
高くなるためにアンプルが破裂する危険性があるし、砒
化シリコンを少量しか合成できないという不利があるし
、第2の方法には合成に時間がかかるし、コストが高く
なるという欠点があり、さらに第3の方法には長いアン
プルを必要とするし、これもコストが高くなるという欠
点があるので、この公知の方法にはいずれの方法にして
も工業.的に安価に、かつ大量に砒化シリコンを得るこ
とができないという不利がある.[課題を解決するため
の手段] 本発明はこのような不利、欠点を解決した砒化シリコン
の製造方法に関するもので、これはルツボ内にシリコン
,砒素およびカプセル封止剤を装入し、これを36.5
気圧以上、1,083℃以上で熱圧してシリコンと砒素
を反応させ、生成した溶融状態の砒化シリコンを冷却し
、結晶化させることを特徴とするものである。
素を直接高温,高圧に熱圧して、光学素子材料として、
またシリコン半導体における砒素拡散剤として有用とさ
れる砒化シリコンを工業的に有利に製造する方法に関す
るものである.[従来の技術] SIAsやSiAs.などで示される砒化シリコンは光
学素子材料として、またシリコン半導体に対する砒素拡
散剤として利用されている.しかして、この砒化シリコ
ンの製造についてはいくつかの方法が公知とされており
、この一つの方法は石英などで作られたアンプルに細か
い粉末状のシリコンと砒素を真空封入し、SiAs結晶
の融点である1,083℃以上の温度に加熱してシリコ
ンと砒素を反応させる方法であり、第2の方法は沃素な
どの化学輸送剤を媒介として長いアンプルの一端にシリ
コンを、他噛に砒素を少量の沃素と共に真空封入し、シ
リコン側を1,000〜1,100℃に、砒素側を50
0〜600℃に加熱して沃化シリコンおよび沃化砒素を
気相生成させ、アンプルの中間点で両者′を反応させて
SiAsを合成する方法である。また、第3の方法とし
ては長いアンプルの一端にシリコンを、他端に砒素を真
空封入し、シリコン側をS+As結晶の融点である1,
083℃以上に、砒素側を砒素の融点である640℃以
上に加熱し、2気圧以上の加圧下の砒素雰囲気で砒化シ
リコンを合成させる方法も知られている. [発明が解決しようとする課題] しかし、この公知の砒化シリコンの製造方法については
、上記した第1の方法には単位砒素の高温での蒸気圧が
高くなるためにアンプルが破裂する危険性があるし、砒
化シリコンを少量しか合成できないという不利があるし
、第2の方法には合成に時間がかかるし、コストが高く
なるという欠点があり、さらに第3の方法には長いアン
プルを必要とするし、これもコストが高くなるという欠
点があるので、この公知の方法にはいずれの方法にして
も工業.的に安価に、かつ大量に砒化シリコンを得るこ
とができないという不利がある.[課題を解決するため
の手段] 本発明はこのような不利、欠点を解決した砒化シリコン
の製造方法に関するもので、これはルツボ内にシリコン
,砒素およびカプセル封止剤を装入し、これを36.5
気圧以上、1,083℃以上で熱圧してシリコンと砒素
を反応させ、生成した溶融状態の砒化シリコンを冷却し
、結晶化させることを特徴とするものである。
すなわち、本発明者らは砒化シリコンを工業的に容易に
、かつ大量に生産する方法について種々検討した結果、
砒化シリコンの合成にはシリコンと砒素およびカプセル
封止剤としての例えばB203,CaCIL 2をルツ
ボに収納し、このルツボ中でこれらを高温、高圧下に直
接反応させることがよく、これによれば目的とする砒化
シリコンを容易にかつ大量に生産することができること
を見出すと共に、この反応条件としての温度については
砒化シリコン結晶の融点である1,083℃以上とする
必要があり、この反応圧力については36.5気圧以上
とすることがよいということを確認して本発明を完成さ
せた. 以下にさらにこれを詳述する. [作用] 本発明の方法は前記したように、シリコンと砒素をカプ
セル封止剤と共にルツボ内に装入し、ここで高温,加圧
下に反応させて砒化シリコンとするものであるが、本発
明の方法においてはこの反応をルツボ内で行なわせるこ
とが必要とされる.これは従来法では石英などで作られ
たアンプル中で反応が行なわれているので反応効率がわ
るいし、アンプルが破裂するおそれがあるのであるが、
これを例えば石英製のルツポ内で行えばシリコンと砒素
の反応を一挙に大量に反応させることができるし、これ
にはルツボが破裂するということもないので、これによ
れば砒化シリコンを容易にかつ大量に生産することがで
きるという有利性が与えられるし、この場合には不純物
の生成も少量に抑えることができる. 本発明の方法はシリコンと砒素をルツボ内で直接反応さ
せるのであるが、この場合にはこの反応圏が後記するよ
うに1,083℃以上という高温で行なわれるので、こ
の温度では気化してしまう砒素の大気中への拡散を防止
するためにルツボの上部に浮いて砒素の拡散を防ぐ作用
をするカプセル封止剤を存在させておく必要があるが、
このカブセル封止剤と゛しては蒸気圧が低く、しかもシ
リコンよりも軽いものであることが必要とされることか
ら、B,0.,CaCf ,などがカプセル封止剤とし
て添加される. また、このシリコンと砒素との反応は加熱により進行す
るが、目的とする砒化シリコンSIAsの融点が1,0
83℃であり、反応生成物としての砒化シリコンは溶融
体として得ることが好ましいので、この反応温度は1,
083℃以上とすることが必要とされるし、この反応圧
力は36.5気圧以下では砒素が気化するので、36.
5気圧とする必要がある.本発明の方法を行なう場合の
シリコンと砒素との配合比は目的とする砒化シリコンが
S1^Sで示されるものであることから、通常は等モル
量とすればよいが、この反応はSIAsのほか、SiA
s2. SiAsとStとの共晶体、SIAs.とAs
との共晶体、さらにはこれらの複数の混合物も得られる
ので、これについては目的とする砒化シリコンの種類に
よってシリコンと砒素との配合比を変えることがよい.
また、この反応系に添加されるカプセル封止剤の量は通
常、シリコンと砒素との合計量に対し半量程度とすれば
よいが、これはここに通用される反応温度、反応圧に応
じて任意に増減するようにすればよい。
、かつ大量に生産する方法について種々検討した結果、
砒化シリコンの合成にはシリコンと砒素およびカプセル
封止剤としての例えばB203,CaCIL 2をルツ
ボに収納し、このルツボ中でこれらを高温、高圧下に直
接反応させることがよく、これによれば目的とする砒化
シリコンを容易にかつ大量に生産することができること
を見出すと共に、この反応条件としての温度については
砒化シリコン結晶の融点である1,083℃以上とする
必要があり、この反応圧力については36.5気圧以上
とすることがよいということを確認して本発明を完成さ
せた. 以下にさらにこれを詳述する. [作用] 本発明の方法は前記したように、シリコンと砒素をカプ
セル封止剤と共にルツボ内に装入し、ここで高温,加圧
下に反応させて砒化シリコンとするものであるが、本発
明の方法においてはこの反応をルツボ内で行なわせるこ
とが必要とされる.これは従来法では石英などで作られ
たアンプル中で反応が行なわれているので反応効率がわ
るいし、アンプルが破裂するおそれがあるのであるが、
これを例えば石英製のルツポ内で行えばシリコンと砒素
の反応を一挙に大量に反応させることができるし、これ
にはルツボが破裂するということもないので、これによ
れば砒化シリコンを容易にかつ大量に生産することがで
きるという有利性が与えられるし、この場合には不純物
の生成も少量に抑えることができる. 本発明の方法はシリコンと砒素をルツボ内で直接反応さ
せるのであるが、この場合にはこの反応圏が後記するよ
うに1,083℃以上という高温で行なわれるので、こ
の温度では気化してしまう砒素の大気中への拡散を防止
するためにルツボの上部に浮いて砒素の拡散を防ぐ作用
をするカプセル封止剤を存在させておく必要があるが、
このカブセル封止剤と゛しては蒸気圧が低く、しかもシ
リコンよりも軽いものであることが必要とされることか
ら、B,0.,CaCf ,などがカプセル封止剤とし
て添加される. また、このシリコンと砒素との反応は加熱により進行す
るが、目的とする砒化シリコンSIAsの融点が1,0
83℃であり、反応生成物としての砒化シリコンは溶融
体として得ることが好ましいので、この反応温度は1,
083℃以上とすることが必要とされるし、この反応圧
力は36.5気圧以下では砒素が気化するので、36.
5気圧とする必要がある.本発明の方法を行なう場合の
シリコンと砒素との配合比は目的とする砒化シリコンが
S1^Sで示されるものであることから、通常は等モル
量とすればよいが、この反応はSIAsのほか、SiA
s2. SiAsとStとの共晶体、SIAs.とAs
との共晶体、さらにはこれらの複数の混合物も得られる
ので、これについては目的とする砒化シリコンの種類に
よってシリコンと砒素との配合比を変えることがよい.
また、この反応系に添加されるカプセル封止剤の量は通
常、シリコンと砒素との合計量に対し半量程度とすれば
よいが、これはここに通用される反応温度、反応圧に応
じて任意に増減するようにすればよい。
なお、第1図は本発明による砒化シリコン合成用反応装
置の一実施態様を示す縦断面図であるが、本発明による
砒化シリコンの合成は第1図におけるステンレス製の高
圧容器1に収容されており、サセブタ3で保護するよう
にされている石英ガラス製ルツボ2の中に砒素4とシリ
コン5およびカプセル封止剤としてのBzOs 6を装
入レ、ヒーター7で加熱し、系内を加圧することによっ
て砒素とシリコンを反応させればよいが、この場合、反
応は1,083℃以上、36.5気圧以上の条件で行な
われるので砒素は液状となってシリコンと反応し、砒化
シリコンとされるが、砒化シリコンは溶融状態とされて
いるので、反応終了後は加圧のままで常温まで冷却する
と、この砒化シリコンは結晶体となるので、これを取出
せばよい.[実施例] つぎに本発明の実施例をあげる。
置の一実施態様を示す縦断面図であるが、本発明による
砒化シリコンの合成は第1図におけるステンレス製の高
圧容器1に収容されており、サセブタ3で保護するよう
にされている石英ガラス製ルツボ2の中に砒素4とシリ
コン5およびカプセル封止剤としてのBzOs 6を装
入レ、ヒーター7で加熱し、系内を加圧することによっ
て砒素とシリコンを反応させればよいが、この場合、反
応は1,083℃以上、36.5気圧以上の条件で行な
われるので砒素は液状となってシリコンと反応し、砒化
シリコンとされるが、砒化シリコンは溶融状態とされて
いるので、反応終了後は加圧のままで常温まで冷却する
と、この砒化シリコンは結晶体となるので、これを取出
せばよい.[実施例] つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例1
ステンレス製の高圧容器に収容されている内径76mL
a、高さ2501+101の石英ルツボ中に、シリコン
110g,砒素300g,カプセル封止剤としての82
03 200gを装入し、1,250℃,80気圧の条
件で3時間反応させたのち、圧力を保ちながら室温まで
冷却したところ、ルツボ上部にわずかに未反応のシリコ
ンがUめられたが、約400 gの砒化シリコンSiA
sを得ることができた. 実施例2 実施例1で使用したものと同じ石英ルツボにシリコン3
00g.砒素300g , B203を200g装入し
、1,450℃, 80気圧の条件でlθ時間保持した
のち、 900℃まで急玲し、ついで室温まで徐冷した
ところ、ルツボ上部にシリコン層5mm、下部に砒化シ
リコンのみの部分が5Il層程存在することが認められ
たが、4ha程度の高さでSIAsとStの共晶体が得
られ、この共晶体は分析の結果、重量比で51.3%の
磁素を含有するものであった.[発明の効果] 本発明の方法は前記したようにシリコンと砒素をカプセ
ル封止剤の存在下にルッポ中で36.5気圧以上、1,
083℃以上で反応させて砒化シリコンを製造するとい
うものであるが、これによればルッポでのシリコンと砒
素の直接反応で砒化シリコンが製造されるものであるこ
とから、目的とする砒化シリコンを容易に、しかも大量
に得ることができるという工業的な有利性が与えられる
.
a、高さ2501+101の石英ルツボ中に、シリコン
110g,砒素300g,カプセル封止剤としての82
03 200gを装入し、1,250℃,80気圧の条
件で3時間反応させたのち、圧力を保ちながら室温まで
冷却したところ、ルツボ上部にわずかに未反応のシリコ
ンがUめられたが、約400 gの砒化シリコンSiA
sを得ることができた. 実施例2 実施例1で使用したものと同じ石英ルツボにシリコン3
00g.砒素300g , B203を200g装入し
、1,450℃, 80気圧の条件でlθ時間保持した
のち、 900℃まで急玲し、ついで室温まで徐冷した
ところ、ルツボ上部にシリコン層5mm、下部に砒化シ
リコンのみの部分が5Il層程存在することが認められ
たが、4ha程度の高さでSIAsとStの共晶体が得
られ、この共晶体は分析の結果、重量比で51.3%の
磁素を含有するものであった.[発明の効果] 本発明の方法は前記したようにシリコンと砒素をカプセ
ル封止剤の存在下にルッポ中で36.5気圧以上、1,
083℃以上で反応させて砒化シリコンを製造するとい
うものであるが、これによればルッポでのシリコンと砒
素の直接反応で砒化シリコンが製造されるものであるこ
とから、目的とする砒化シリコンを容易に、しかも大量
に得ることができるという工業的な有利性が与えられる
.
第1図は木発明による砒化シリコン合成用反応装置の一
実施態様を示す縦断面図である。
実施態様を示す縦断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ルツボ内にシリコン、砒素およびカプセル封止剤を
装入し、これを36.5気圧以上、1,083℃以上で
熱圧してシリコンと砒素を反応させ、生成した溶融状態
の砒化シリコンを冷却し結晶化させることを特徴とする
砒化シリコンの製造方法。 2、砒化シリコンがSiAs、SiAs_2、SiAs
とSiとの共晶体またはSiAs_2とAsとの共晶体
のいずれか、またはこれらの2種または2種以上の混合
物である請求項1に記載の砒化シリコンの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4950389A JPH02229789A (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 砒化シリコンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4950389A JPH02229789A (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 砒化シリコンの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02229789A true JPH02229789A (ja) | 1990-09-12 |
Family
ID=12832938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4950389A Pending JPH02229789A (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 砒化シリコンの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02229789A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5408951A (en) * | 1993-07-21 | 1995-04-25 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for growing silicon crystal |
-
1989
- 1989-03-01 JP JP4950389A patent/JPH02229789A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5408951A (en) * | 1993-07-21 | 1995-04-25 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for growing silicon crystal |
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