JPS60250618A - リン酸ガリウムの製造方法 - Google Patents

リン酸ガリウムの製造方法

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JPS60250618A
JPS60250618A JP59106462A JP10646284A JPS60250618A JP S60250618 A JPS60250618 A JP S60250618A JP 59106462 A JP59106462 A JP 59106462A JP 10646284 A JP10646284 A JP 10646284A JP S60250618 A JPS60250618 A JP S60250618A
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gallium
solvent
reaction
phosphoric acid
aqueous solution
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JP59106462A
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Akihiko Nakamura
明彦 中村
Shinji Iino
飯野 信二
Kensaku Maruyama
丸山 謙作
Yukio Takahashi
幸男 高橋
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
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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】 〔技術分野〕 本発明はオルソリン酸ガリウム(Ga’P 04 ) 
の新規な製造方法に関するものである。
〔背景技術〕
結晶性リン酸ガリウムは、低温型の結晶構造であるα−
クォーツ型G a P 04と高温型のクリストバライ
ト型G aP 04及び結晶水を含有したG a P 
04・2H20の結晶構造を持つことが知られており、
これらは何れもシリカ(S102)と同じ構造をとる所
から多くの分野で注目されている。その中で常温・常圧
でGaP0.の単結晶は、水晶より電気−機械的な結合
定数が大きく、水晶と同様に遅延時間の温度係数が零と
なるカット方向を持っているL r T a Oaや、
水晶と同様に表面弾性波素子の圧電材料(振動子材料)
として有望視されている。
他方、最近の電子材料分野の発達に伴い金属ケイ素(S
i)にかわる高効率の半導体素子としてリン化ガリウム
(GaP )が注目され、その原料としてG a P 
04が利用されている。(特公昭58−43323)。
従来のG a PO2の製造方法はElena C,5
haferらにより発表されている文献(5tudie
s ofSilica−8tructure Phas
es、 I、ジャーナルオプザアメリカンセラミノクン
サイエティ (J。
Am、 Ceram、 Soc、’ ) Vol、 3
9、/l610.330(1956))等に詳細に記載
されているが、一般的には次の方法で行なわれている。
(1)酸化ガリウムとオルソリン酸を混合し、焼成して
得る方法(乾式法)。
(2)水溶性ガリウム塩と水溶性リン酸塩を反応させ、
リン酸ガリウムを沈殿物として得る方法(湿式法)。
しかしながら(1)の方法では、一般に反応に高温(6
00℃〜800℃)を要し、さらに24時間焼成する必
要があるので製造時間が長く、しかも多くの熱エネルギ
ーを消費する。かつ反応装置も高温度のリン酸に対して
耐食性のある高価な材質を必要とし、また得られる粉末
には副生成物が入りやすいので、高純度のGaP0.を
得るには煩雑な反応制御を必要とするなど多くの問題点
がある。(2)の方法は例えばナトリウム、アンモニウ
ム、カリウム等の水溶性リン酸塩と塩化ガリウム、硝酸
ガリウム等の水溶性ガリウム塩を反応させ、無完形のG
aPO4を沈殿物として得る方法であるが、この方法で
得られたG a P 04は不純物の混入が避けがたく
、高純度を要求される電子工業分野への用途を満足し得
るものではない。
本発明はかかる状況に鑑みて研究を重ね到達したもので
ある。
〔発明の開示〕
即ち本発明は、リン酸水溶液とガリウムの水酸化物又は
/及びガリウムの酸化物(以下これらを単にガリウム原
料と略す)とを、有機溶媒中で反応させることを特徴と
する結晶性オルソリン酸ガリウムの製造方法であって、
本発明は比較的低温度で、純度に優れた結晶性オルソリ
ン酸ガリウムを得ることを可能にしたものである。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明において使用可能なガリウム原料としてバイアラ
イト型、ダイアスポアー型等の水酸化ガリウム、α−1
β−δ−型の各種酸化ガリウム等があげられる。
使用するガリウム原料及びリン酸水溶液共、高純度程、
高い純度の製品が得やす(、電子工業分野等では特に高
純度品を使用することが好ましい。
然し常に超高純度の原料を要求されるものではな(、G
 a P 04に?いて要求される純度に応じた程度の
純度の原料を選択すればよい。
本発明におけるリン酸とガリウム原料との反応モ/l/
比はP2O5/Ga2O,として0.8ないし1.8の
範囲、好ましくは0.9及至1.3の範囲である。
G a PO4を得るにはP205 / Ga2O3の
モル比は理論的には1.0であるから、リン酸とガリウ
ム原料の比は1.0で反応が完結するはずであるが、実
際の反応に際してはGa2O3に対してP2O,を過剰
に加える方が反応の進行は容易である。
しかしP20s / Ga 203のモル比が1.8を
越える場合は、GaP0.の結晶化度が低下して好まし
くない。
一方P、 0. / Ga2O3が1.0未満の場合は
、P2O,の不足分に応じて反応生成物中に未反応のガ
リウム原料の混入がありうるので好ましくないが、目的
用途に応じてはP20s / Ga2 o3が0.8以
上であれば実用上問題のない品質の結晶性G a PO
4が得られる。
本発明において使用するリン酸水溶液の濃度は、P2O
,として64重量%以下(以下特に明記しない限り%は
全重量%を示す)が好適である。本来リン酸とガリウム
原料の反応は、例えば。
Ga0OH+ H,PO,−+ GaP0t + 2H
,0より明らかなように脱水反応であるので、一般的に
はリン酸水溶液は高濃度リン酸が速やかで望ましい。し
かし本発明においては、P2O,濃度として64%を越
える高濃度リン酸を使用すると、反応時にブロック状の
凝集物が発生しやすくなり反応時の攪拌が困難となるの
で好ましくな(・0一方リン酸濃度の適正値下限につい
ても特に限定するものではないが、極度に低濃度のリン
酸を用いると、反応速度が低下し、反応装置の容量も大
きくせざるを得ないので実用上は自ずと制限される。
しかしながら、その濃度はP2O,として5%以上もあ
れば本発明は実施可能である。
本発明で使用する有機溶媒としては、以下に述べるごと
き種々の容量があげられる。
すなわち、n−ブタノール、1so−ブタノール、2−
ブタノール、tert−ブタノール、n−アミルアルコ
ール、I SO−7ミルアルコール、2−ペンタノール
、3−ペンタノール、ter t−アミルアルコール、
n−ヘキシルアルコール、メチルアミルアルコール、エ
チルブチルアルコール、ヘフチルアルコール、メチルア
ミルカルビノール、3−ヘプタツール、ジメチルペンタ
ノール、n−オクチルアルコール、2−オクチルアルコ
ール、エチルヘキシルアルコール、エチレングリコール
、プロピレングリコール、2−メチル−2,4−ベンタ
ンジオール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサ
ノール、トリメチルシクロヘキサノール、フルフリルア
ルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール等のアル
コール類;ヘキサン、1so−ヘキサン、メチルペンタ
ン、3−メチルペンタン、シ ルシクロ゛ペンタン、シクロヘキサン、メチルXクロヘ
キサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、アミルベンゼ
ン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、クメン、2−
ブチルベンゼン、各種工業ガソリン、各種石油ナフサ等
の脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素類; 1so−プ
ロピルエーテル、ブチルエチルエーテル、ブチルエーテ
ルアミルエーテル、メチルセロソルブ、セロソルブ、ジ
エチルセロソルブ、プチルセロノルブ、メチルカルピト
ール、アニソール、アセタール等のエーテル類;メチル
エチルケトン、メチルアミルケトン、ジエチルケトンメ
チルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルブ
チルケトンブチロン、メチルアミルケトン、メチルへキ
シルケトン、ガソリン、メシチルオキサイド、ジアセト
ンアルコール、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサ
ノン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン等のケト
ン類;ギ酸ブチル、ギ酸アミル、酢酸エチル、酢酸プロ
ピル、酢酸インプロピル、酢酸ブチル、酢酸−2−ブチ
ル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢
酸メチルアミル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−ヘキ
シル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、
酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸フェニル、メチルセロ
ソルブアセテート、セロソルブアセテート、メトキシブ
チルアセテート、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エ
チル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、プ
ロピオン酸イソブチル等のエステル類;トリエチルアミ
ン、ブチルアミン、イソブチルアミン、2−ブチルアミ
ン、ジブチルアミン、アミルアミン、2−アミノペンタ
ン、エチレンジアミン、フロピレンジアミン、アニリン
、ジメチルアニリン、トルイジン、シクロヘキシルアミ
ン、ピリジン、エタノールアミン等のアミン類;及びN
、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセト
アミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド等の相
間移動溶媒類が好ましいものとしてあげられる。これら
のうち沸点の範囲が60〜200’Cの範囲にあるもの
が特に望ましい。
有機溶媒の添加量はその種類、リン酸水溶液の濃度及び
反応時の攪拌条件などによってそれぞれ適正値が異なる
が、いずれの条件においてもガリウム原料のGa2O3
換算量に対して重量比で2倍量以上を使用する事が好ま
しい。
また反応温度は特に制限はなく室温から使用溶媒の沸点
において実施できる。なお、溶媒の沸点で還流下に実施
する場合は、反応系内の水分を溶媒と共に留出させる操
作を併用できるので好まし既述の様に従来の結晶性G 
a P 04の製造方法が高温度での長時間焼成を必要
とするのに対し、本発明はリン酸とガリウム原料を有機
溶媒中で低温で反応させ、生成した結晶をP別乾燥する
方法であるので、熱エネルギーの消費も極めて少なく、
また製造装置も通常のガラスまたはステンレス製の材質
で充分である。
以上の様に従来法では簡便には困難であった結晶性G 
a P 04を本発明は安価に製造する事を可能にした
ものである。
以下実施例により本発明をより明8Vこ説明するが、本
発明はその要旨に変更がない限りこれにより限定される
ものではない。
実施例−1 水酸化ガリウム(ダイアスボアー型)1o、6g、リン
酸水溶液(P205濃度54%) 13.3 f、te
rt−ブチノール100gをフラスコ内に仕込み、攪拌
しながら昇温させ、還流温度(80℃)以下で約1時間
加熱した後、反応系内の水分をtert−ブブタノール
と共に除去し、留出したtert−ブタノールと水に相
当する容量のte、rt−ブタノールを系内に加えなが
ら反応を行った。反応が進行するに従い内温か上昇し、
内温か83℃を越えた時点で加熱を中止して冷却後生成
物を溶媒より戸別し、これを乾燥して白色の粉末を得た
。この粉末のX線回折図を第1図に示す。
第1図より明らかなように回折角度2θ=26.4°、
20.9°、389°に主ピークを有し、ASTMカー
ド8−4°97の記載のオルソリン酸ガリウムα−クォ
ーツ型の特性回折ピークと一致した。
実施例2〜4 水酸化ガリウム(ダイアスポアー型)、酸化ガリウム(
α−型)リン酸水溶液(P2O,54%)有機溶媒をそ
れぞれ第1表に示した条件で仕込み、第1表に示した以
外の条件については実施例−1と同様な操作で行い、結
晶性のGaP0.を得た。
−第1表からも明らかなように、本発明によりいずれも
200℃以下の比較的低温、度で結晶性GaPO4が得
られた。
参考例 従来一般的に行なわれているE Iena C,5ha
ferらの方法(5tudies of 5ilica
 5tructurePhases I、ジャーナルオ
ブアメリカンセラミツクンサイエティ (J、Am、C
eram、Soc、)、Vol、39.410.330
(1956))に従ってオルソリン酸ガリウムを合成し
た。
酸化ガリウム9.4gとリン酸(P20554%)13
.1fを白金ルツボに入れ、よく混合した後、電気炉中
600℃、24時間加熱し白包カ塊秋物を得た。
このX線回折図を第2図に示す。
第2図からも明らかな様に、α−クォーツ型のGaP0
40回折ピークの他に2θ−16,0°、16.9°、
23.0°、23.4°等に副生成物のピークを有し、
単−相のα−クォーツ型GaPO4得るには、非常に困
難を要する事が推察される。
第1表 * グリコソルプDIPとは、セロソルブ系溶媒(三井
東圧化学■製)である。
** は1反応源度を示す。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ実施例−1および参考例
によって得られたリン酸ガリウムのX線回折図である。 特許出願人 、 、 三井東圧化学株式会社 手 続 補 正 書(1%) 昭和59年 8月 8日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第106462号 2、発明の名称 リン酸ガリウムの製造方法 3、補正をする者 4、補正の対象 (])明細書3頁14行目に「・・・・無完形の」とあ
るを「・・・・無定形の」と訂正する。 (2)同7頁下から1行目〜2行目に1・・・ブチルエ
ーテルアミルエーテル、・・・」とあるを「+111・
ブチルエーテル、アミルエーテル、・・・」と訂正する
。 (3)同8頁3行目〜4行目に「・・・、ジエチルケト
ンメチルブチルケトン・・・」とあるを「・・・・、ジ
エチルケトン、メチルブチルケトン・・ン・・・」とあ
るを1・・φエチルブチルケト・・」とあるを「・・・
酢酸第2ヘキシル・・・」と訂正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) IJン酸水溶液とガリウムの水酸化物又は/及
    び酸化物とを、有機溶媒中で反応させることを特徴とす
    る結晶性オルソリン酸ガリウムの製造方法。
  2. (2)リンとガリウムのモル比がP20!l/ Ga2
    0gとして0.8ないし1.8の範囲である特許請求の
    範囲第1項に記載の方法。
JP59106462A 1984-05-28 1984-05-28 リン酸ガリウムの製造方法 Pending JPS60250618A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103173715A (zh) * 2012-12-19 2013-06-26 常州星海电子有限公司 一种制备GaP薄膜材料的方法

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