(57)【要約】【課題】  窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出されるアンモニアの含有率が低い排ガスから、効率よく容易にアンモニアを回収し再利用することが可能な方法を提供する。【解決手段】  排ガスを、フィルター濾過して該排ガスに含まれる固体化合物を除去した後、加圧処理及びヒートポンプによる冷却処理を行なうことにより、該排ガスに含まれるアンモニアを液化して水素及び窒素と分離し、アンモニアを回収する。また、回収された液体アンモニアを気化し、該アンモニアとは別の粗アンモニアと混合した後、該混合ガスを精製して窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出されるアンモニア、水素、窒素、及び固体化合物を含む排ガスを、フィルター濾過して該排ガスに含まれる固体化合物を除去した後、加圧処理及びヒートポンプによる冷却処理を行なうことにより、該排ガスに含まれるアンモニアを液化して水素及び窒素と分離し、アンモニアを回収することを特徴とするアンモニアの回収方法。
【請求項２】
排ガスに含まれるアンモニアの含有率が、１０〜４０ｖｏｌ％である請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項３】
加圧処理時の排ガスの圧力が、０．５〜２ＭＰａＧである請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項４】
冷却処理時の排ガスの温度が、−３０〜−６０℃である請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項５】
加圧された排ガスを、液体アンモニア中でバブリングする請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項６】
液体アンモニアを撹拌して、該液体アンモニアに含まれる水素及び窒素を除去する請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項７】
気相成長反応時に、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチルアルミニウム、またはトリエチルアルミニウムから選ばれる有機金属原料が分解して発生したメタンまたはエタンを、アンモニアの液化の際に、アンモニアと分離する請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項８】
液体アンモニアを撹拌して、水素及び窒素とともに、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチルアルミニウム、またはトリエチルアルミニウムから選ばれる有機金属原料が分解して発生したメタンまたはエタンを、該液体アンモニアから除去する請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項９】
ヒートポンプによる冷却処理に使用される冷媒が、アンモニアである請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項１０】
窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に使用されるキャリアガスが、水素及び窒素である請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項１１】
窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に使用される有機金属を含む原料ガスが、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチルアルミニウム、またはトリエチルアルミニウムから選ばれる液体原料中で、水素または窒素をバブリングして得られる原料ガスである請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項１２】
液体アンモニアに不純物として含まれる水素及び窒素を１０００ｐｐｍ以下に除去する請求項１に記載のアンモニアの回収方法。
【請求項１３】
請求項１に記載のアンモニアの回収方法により窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から回収された液体アンモニアを気化し、該アンモニアとは別の粗アンモニアと混合した後、該混合ガスを精製して前記の窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に供給することを特徴とするアンモニアの再利用方法。
【請求項１４】
回収されたアンモニアとは別の粗アンモニアの供給量は、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出された後、請求項１に記載のアンモニアの回収方法によって消失するアンモニアの消失量と実質的に等しい量である請求項１３に記載のアンモニアの再利用方法。
【請求項１５】
回収されたアンモニアとは別の粗アンモニアが、不純物として水素及び窒素を含む工業用アンモニアである請求項１３に記載のアンモニアの再利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出されるアンモニアを含む排ガスを、加圧処理及び冷却処理することにより、該排ガスに含まれるアンモニアを液化して回収するアンモニアの回収方法、及び該回収されたアンモニアを原料として、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に供給するアンモニアの再利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム系化合物半導体が、発光ダイオードやレーザーダイオード等の素子として多用されている。この窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程（窒化ガリウム系化合物半導体プロセス）は、通常はＭＯＣＶＤ法によってサファイア等の基板に窒化ガリウム系化合物を気相成長させることにより行なわれており、これに用いられる原料ガスとしては、例えばIII族のトリメチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアルミニウムのほか、Ｖ族のアンモニアが使用されている。
【０００３】
アンモニアは、分解効率が悪いため、III族のトリメチルガリウム等のガスに比べて極めて大量に必要とされる。また、前記半導体の製造工程に使用されるアンモニアは、工業用のアンモニアを蒸留あるいは精留した高純度のアンモニア、またはこれをさらに精製した高価なアンモニアである。しかもその大部分は半導体プロセスで使用されることなく、未反応のまま大量に廃棄されている。そのため、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出されるアンモニアを含む排ガスを、加圧処理及び冷却処理することにより、該排ガスに含まれるアンモニアを液化して回収し、再利用することが望まれている。
【０００４】
そのため、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程等の処理工程から排出された排出ガス中のアンモニアガスを、水に溶解させる溶解工程と、アンモニアガスを溶解させたアンモニア水を蒸留して水とアンモニアガスとを分離する蒸留工程と、分離したアンモニアガスを液化する液化工程とを有するアンモニアガスの回収方法（特許文献１）が提案されている。また、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程等から排出されるアンモニアを含む排ガスを、アンモニアの吸着剤を充填した多管式吸着器に冷却しながら通気し、アンモニアを吸着捕取した後、多管式吸着器を加熱しながら減圧下にアンモニアを脱離させて回収する方法（特許文献２）が提案されている。
【特許文献１】特開２００８−７３７８号公報
【特許文献２】特開２０００−３１７２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたアンモニアの回収方法では、アンモニアの溶解ステップを反復させてアンモニア濃度を高める必要があり、また窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に使用される原料ガスは、水分が極めて低濃度であることが要求されており、所定濃度に達したアンモニア水を蒸留して得られるアンモニアを高度に除湿する必要があった。また、特許文献２に記載されたアンモニアガスの回収装置は、吸着捕取し回収できるアンモニアの量が少ないという不都合があった。
従って、本発明が解決しようとする課題は、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出されるアンモニアの含有率が低い排ガスから、効率よく容易にアンモニアを回収し再利用することが可能な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、排ガスをフィルター濾過して該排ガスに含まれる固体化合物を除去した後、加圧処理及びヒートポンプによる冷却処理を行なうことにより、該排ガスに含まれるアンモニアを高濃度で効率よく液化し、容易にアンモニアと、水素及び窒素を分離できること、及び、該回収方法により回収されたアンモニアの不純物の主要成分は、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に悪影響を及ぼさない水素及び窒素であること等を見出し、本発明のアンモニアの回収方法及びアンモニアの再利用方法に到達した。
【０００７】
すなわち本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出されるアンモニア、水素、窒素、及び固体化合物を含む排ガスを、フィルター濾過して該排ガスに含まれる固体化合物を除去した後、加圧処理及びヒートポンプによる冷却処理を行なうことにより、該排ガスに含まれるアンモニアを液化して水素及び窒素と分離し、アンモニアを回収することを特徴とするアンモニアの回収方法である。
【０００８】
また、本発明は、前記のアンモニアの回収方法により窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から回収された液体アンモニアを気化し、該アンモニアとは別の粗アンモニアと混合した後、該混合ガスを精製して前記の窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に供給することを特徴とするアンモニアの再利用方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアンモニアの回収方法により、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出されるアンモニア、水素、窒素、及び固体化合物を含む排ガスから、効率よく容易にアンモニアを回収することができる。また、回収されたアンモニアの不純物の主要成分は、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に悪影響を及ぼさない水素及び窒素なので、容易な精製処理を行なった後に、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に供給して再利用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出されるアンモニアを含む排ガスを、加圧処理及び冷却処理することにより、該排ガスに含まれるアンモニアを液化して回収するアンモニアの回収方法、及び該回収されたアンモニアを原料として、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に供給するアンモニアの再利用方法に適用される。本発明における窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程は、ガリウム、インジウム、アルミニウムから選ばれる１種または２種以上の金属と、窒素との化合物からなる窒化物半導体の結晶成長を行なうための製造工程である。
【００１１】
以下、本発明のアンモニアの回収方法及びそれを用いたアンモニアの再利用方法について、図１〜図４に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
尚、図１は、本発明のアンモニアの回収方法及びそれを用いたアンモニアの再利用方法に関連する装置一式の一例を示す構成図である。図２、図３は、本発明に使用するアンモニア回収装置の一例を示す構成図である。図４は、本発明に適用できる気相成長装置の一例を示す構成図である。
【００１２】
本発明のアンモニアの回収方法は、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出されるアンモニア、水素、窒素、及び固体化合物を含む排ガスを、フィルター濾過して該排ガスに含まれる固体化合物を除去した後、加圧処理及びヒートポンプによる冷却処理を行なうことにより、該排ガスに含まれるアンモニアを液化して水素及び窒素と分離し、アンモニアを回収する方法である。
具体的には、図１に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置９から排出されるアンモニア、水素、窒素、及び固体化合物を含む排ガスを、フィルター１０で濾過して該排ガスに含まれる固体化合物を除去した後、ガス圧縮機１１により加圧し、ヒートポンプ式冷却機１２により排ガスに含まれるアンモニアを液化して水素及び窒素と分離し、アンモニアを液体として回収する方法である。
【００１３】
本発明に使用されるヒートポンプは、冷媒が減圧して気化する際に排ガスから気化熱を奪い、排ガスを冷却する原理を用いたものである。本発明に使用されるヒートポンプ式冷却機１２としては、例えば図２に示すように、冷媒送液器１７、膨張弁１８、凝縮弁１９、熱交換器２０、液体アンモニア槽２１からなる冷却機を用いることができる。この冷却機においては、冷媒送液器１７により膨張弁１８に送られた液体冷媒が、膨張弁１８において蒸発するとともに熱交換器２０においてアンモニアを含む排ガスから熱を奪い、該排ガスが冷却されてアンモニアが液化する。その後、気体冷媒は凝縮弁１９により加圧され液体となって冷媒送液器１７に送られ循環する。
【００１４】
本発明においては、このような原理を利用して排ガスを冷却するので、排ガスと冷媒を単に熱交換する方法と比較してアンモニアを冷却する効果が優れている。そのため、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出される排ガスのように、アンモニアの含有率が１０〜４０ｖｏｌ％程度のガスであっても、予め排ガスを水にバブリングしてアンモニアを水に溶解する等、水素及び窒素を除去する操作、あるいは水素及び窒素の含有率を大幅に低下させる操作を行なう必要がなく、排ガス中のアンモニアを効率よく液化することができる。
【００１５】
本発明において、アンモニアを液化する際、ヒートポンプ式冷却機に用いられる冷媒としては、特に制限されることはないが、液化対象と同一のアンモニアを冷媒とすることが、熱特性が同一である点で好ましい。
また、図３に示すように、加圧された排ガスを液体アンモニア槽２１に供給する際には、排ガスの供給管が液体アンモニアに浸かり、排ガスが液体アンモニア中でバブリングされることが冷却効果の点で好ましい。このような操作により排ガス中のアンモニアが液化しやすくなる。
【００１６】
さらに、液体アンモニアを撹拌して、該液体アンモニアに含まれる水素及び窒素を除去することが好ましい。このような操作により、液体アンモニアに不純物として含まれる水素及び窒素を１０００ｐｐｍ以下に除去することが可能である。また、有機金属の液体原料として、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチルアルミニウム、またはトリエチルアルミニウムから選ばれる液体原料を用いることができるが、このような場合、気相成長反応の際に、メタンまたはエタンが発生し排ガスに含まれて排出される。しかし、本発明においては、アンモニアを液化する時点でこれらを除去することができる。前記の液体原料を用いる場合にも、液体アンモニアを撹拌することにより、液体アンモニア（沸点：−３３℃）に含まれるメタン（沸点：−１６１℃）またはエタン（沸点：−８９℃）を効率よく除去することができる。尚、メタン、エタンが含まれているアンモニアを使用した場合、気相成長に悪影響が生じ、基板の特性が劣化する。
【００１７】
窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程は、例えば図１に示すように、各原料の供給源、各原料ガスの精製装置、及び気相成長装置等からなる。本発明においては、有機金属の液体原料（トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチルアルミニウム、またはトリエチルアルミニウムから選ばれる液体原料）は、該製造工程のキャリアガスとして使用される水素または窒素を、該液体原料中でバブリングして気体原料とすることが好ましい。有機金属はＴＨＦ等の有機溶媒に溶解して気化することも考えられるが、有機溶媒を使用するとアンモニアを液化して回収する際に、有機溶媒がアンモニアに混合する不都合が生じる。
【００１８】
本発明のアンモニアの回収方法においては、前気のような構成の窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出される排ガスが、フィルター１０を通過して基板に堆積しなかった窒化ガリウム等の金属化合物が濾過された後、アンモニアを液化しやすくするためにガス圧縮機１１により０．５〜２ＭＰａＧに加圧され、前述のヒートポンプ式冷却機１２において−３０〜−６０℃に冷却される。尚、ガス圧縮機１１により加圧された際に、排ガス中の一部のアンモニアが液化されてもよい。液体アンモニアは液体アンモニア貯蔵槽１４に移送され、気体として残存したアンモニアと、液化されない水素及び窒素は、圧力調整装置１３を通過して排ガス浄化装置に送られ処理される。
【００１９】
本発明のアンモニアの再利用方法は、前記のアンモニアの回収方法により窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から回収された液体アンモニアを気化し、該アンモニアとは別の粗アンモニアと混合した後、該混合ガスを精製して前記の窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に供給する方法である。
具体的には、図１に示すように、液体アンモニア貯蔵槽１４の液体アンモニアを気化器４により気化し、ガス混合器１５により、アンモニア供給源から供給されるアンモニアと混合し精製して、窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置９に供給する方法である。
【００２０】
本発明のアンモニアの再利用方法おいては、前述のアンモニアの回収方法によって回収されたアンモニアが一定の量に達した後、この回収されたアンモニアのみを再利用することもできるが、回収されたアンモニアに、新規のアンモニア（回収されたアンモニアとは別の粗アンモニア）を追加して連続的に気相成長装置に供給することができる。その場合、新規のアンモニア（回収されたアンモニアとは別の粗アンモニア）の供給量は、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出された後、前述のアンモニアの回収方法によって消失するアンモニアの消失量と実質的に等しい量となる。
【００２１】
尚、本発明においては、新規のアンモニアとして、例えば不純物として水素及び窒素のほか、酸素、二酸化炭素、及び水から選ばれる一種以上の不純物を含む工業用アンモニアを使用することができる。また、回収されたアンモニアと新規のアンモニアの混合ガスを精製する方法としては、例えばこの混合粗アンモニアガスを、酸化マンガンを有効成分とする触媒、またはニッケルを有効成分とする触媒と接触させた後、細孔径が４〜１０Å相当の合成ゼオライトと接触させて、酸素、二酸化炭素、及び水から選ばれる一種以上の不純物を除去する方法（特許第４６４０８８２号）を挙げることができる。また、気相成長装置としては、窒化ガリウム系化合物半導体の製造が可能であれば、特に制限されることはないが、例えば、特開２００７−９６２８０、特開２０１０−２３２６２４、特開２０１１−１８８９５に記載されたような装置を使用することができる。
【実施例】
【００２２】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００２３】
［実施例１］
（気相成長装置の製作）
ステンレス製の反応容器の内部に、円板状のサセプタ（ＳｉＣコートカーボン製、直径６００ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、３インチの基板を５枚保持可能）、冷媒を流通する構成を備えたサセプタの対面（カーボン製）、ヒータ、原料ガスの導入部（カーボン製）、反応ガス排出部等を設けて、図４に示すような気相成長装置を製作した。また、３インチサイズのサファイアよりなる基板を５枚気相成長装置にセットした。尚、冷媒を流通する構成として、配管１本を中心部から周辺部に向かって渦巻き状に配置した。
【００２４】
原料ガスの導入部は、直径２００ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状の仕切り（カーボン製）２個により上下方向に仕切られた３個のガス噴出口を形成し、上層の噴出口からアンモニア、中層の噴出口からＴＭＧを含むガス、下層の噴出口から窒素を供給できるような構成とした。
また、ガスの噴出口の先端と基板との水平面の距離は３２．４ｍｍであった。さらに、原料ガス導入部の各々のガス流路に、マスフローコントローラー等を介して、所望の流量及び濃度の各ガスが供給できるように配管を接続した。
【００２５】
（アンモニア回収装置等の製作）
気相成長装置の排出配管に、フィルター１０及びガス圧縮機１１を設置した。また、これらと、冷媒（アンモニア）送液器１７、膨張弁１８、凝縮弁１９、熱交換器２０、液体アンモニア槽２１からなるヒートポンプ式冷却機１２を配管等で接続し、図３に示すようなアンモニア回収装置を製作した。さらに、圧力調整装置１３、液体アンモニア貯槽（円柱形）２１、アンモニアの気化器５等を設けて配管等で接続し、図１に示すような装置一式を製作した。
【００２６】
（アンモニア回収実験）
原料ガスを、各原料の供給源から精製装置を経由して、前述の気相成長装置に供給し、基板の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）の成長を行なった。尚、粗アンモニアの精製剤として、ニッケルを有効成分とする触媒及び細孔径が４〜１０Å相当の合成ゼオライトを使用した。気相成長は、バッファー層成長後に、基板温度を１０５０℃まで上昇させ、上層の噴出口からアンモニア（流量：３０Ｌ／ｍｉｎ）、中層の噴出口からＴＭＧ（流量：６０ｃｃ／ｍｉｎ）と水素（流量：３０Ｌ／ｍｉｎ）、下層の噴出口から窒素（流量：４０Ｌ／ｍｉｎ）を供給して、窒化ガリウム膜を２時間成長させた。
【００２７】
この間、気相成長装置から排出される排ガスの一部をサンプリングするとともに、ガス圧縮機１１、ヒートポンプ式冷却機１２、撹拌器等を稼動させて、排ガス中のアンモニアを液化し、液体アンモニア貯槽１４に回収した。尚、ガス圧縮機により、排ガスは常圧から１ＭＰａＧに加圧され、ヒートポンプ式冷却機により−４０〜−４５℃に冷却された。
測定の結果、気相成長装置から排出される排ガスの成分は、アンモニア３０％、水素３０％、窒素４０％であった。また、液体アンモニア槽２１におけるアンモニアの回収率は７９％、液体アンモニアに含まれる水素の含有率は２３ｐｐｍ、窒素の含有率は１４０ｐｐｍであった。
【００２８】
［実施例２］
（アンモニアの再利用実験）
前記のようにして回収された液体アンモニアを、液体アンモニア貯蔵槽１４に送液した。前述と同様に気相成長の準備を行なった後、回収された液体アンモニアを気化器５により気化して、ガス混合器１５に供給するとともに、アンモニアの供給源からは、前記のアンモニアの回収によって消失した量と同量の工業用アンモニアを加えて混合した後、精製装置を経由して気相成長に供給した。尚、回収された液体アンモニアと工業用アンモニアの供給量比は７９：２１であった。
【００２９】
窒化ガリウムの気相成長は、実施例１と同様に、バッファー層成長後に、基板温度を１０５０℃まで上昇させ、上層の噴出口からアンモニア（流量：３０Ｌ／ｍｉｎ）、中層の噴出口からＴＭＧ（流量：６０ｃｃ／ｍｉｎ）と水素（流量：３０Ｌ／ｍｉｎ）、下層の噴出口から窒素（流量：４０Ｌ／ｍｉｎ）を供給して２時間行なった。この間、アンモニアの回収も行なった。実験終了後、気相成長装置から基板を取出し検査した結果、実施例１の基板と同等の性能を有する基板が得られたことが確認された。また、液体アンモニア槽２１におけるアンモニアの回収率は８０％、液体アンモニアに含まれる水素の含有率は２５ｐｐｍ、窒素の含有率は１５０ｐｐｍであった。
【００３０】
［実施例３］        
（アンモニアの再々利用実験）
前記のようにして回収された液体アンモニアを、実施例１、実施例２と同様にして、液体アンモニア貯蔵槽１４に送液した。実施例２と同様にして気相成長の準備を行なった後、回収された液体アンモニアを気化器５により気化して、ガス混合器１５に供給するとともに、アンモニアの供給源から工業用アンモニアを加えて混合した後、精製装置を経由して気相成長に供給した。尚、回収された液体アンモニアと工業用アンモニアの供給量比は９０：１０であった。
【００３１】
窒化ガリウムの気相成長は、実施例１、２と同様に、バッファー層成長後に、基板温度を１０５０℃まで上昇させ、上層の噴出口からアンモニア（流量：３０Ｌ／ｍｉｎ）、中層の噴出口からＴＭＧ（流量：６０ｃｃ／ｍｉｎ）と水素（流量：３０Ｌ／ｍｉｎ）、下層の噴出口から窒素（流量：４０Ｌ／ｍｉｎ）を供給して２時間行なった。この間、アンモニアの回収も行なった。実験終了後、気相成長装置から基板を取出し検査した結果、実施例１の基板と同等の性能を有する基板が得られたことが確認された。また、液体アンモニア槽２１におけるアンモニアの回収率は７８％、液体アンモニアに含まれる水素の含有率は２１ｐｐｍ、窒素の含有率は１４０ｐｐｍであった。
【００３２】
［実施例４］    
（アンモニア回収実験）
実施例１のアンモニア回収装置等の製作において、図３に示すようなアンモニア回収装置の代わりに図２に示すようなアンモニア回収装置を用いたほかは実施例１と同様にして図１に示すような装置一式を製作した。続いて、実施例１のアンモニア回収実験において、前記の装置を用いたほかは実施例１と同様にしてアンモニア回収実験を行なった。その結果、液体アンモニア槽２１におけるアンモニアの回収率は７５％、液体アンモニアに含まれる水素の含有率は４０ｐｐｍ、窒素の含有率は１８０ｐｐｍであった。
【００３３】
［実施例５］
（アンモニアの再利用実験）
前記のようにして回収された液体アンモニアを、実施例２と同様に、液体アンモニア貯蔵槽１４に送液した。実施例２と同様に気相成長の準備を行なった後、回収された液体アンモニアを気化器５により気化して、ガス混合器１５に供給するとともに、アンモニアの供給源からは、前記のアンモニアの回収によって消失した量と同量の工業用アンモニアを加えて混合した後、精製装置を経由して気相成長に供給した。尚、回収された液体アンモニアと工業用アンモニアの供給量比は７５：２５であった。
【００３４】
窒化ガリウムの気相成長は、実施例１、２と同様に、バッファー層成長後に、基板温度を１０５０℃まで上昇させ、上層の噴出口からアンモニア（流量：３０Ｌ／ｍｉｎ）、中層の噴出口からＴＭＧ（流量：６０ｃｃ／ｍｉｎ）と水素（流量：３０Ｌ／ｍｉｎ）、下層の噴出口から窒素（流量：４０Ｌ／ｍｉｎ）を供給して２時間行なった。この間、アンモニアの回収も行なった。実験終了後、気相成長装置から基板を取出し検査した結果、実施例１の基板と同等の性能を有する基板が得られたことが確認された。また、液体アンモニア槽２１におけるアンモニアの回収率は７６％、液体アンモニアに含まれる水素の含有率は３８ｐｐｍ、窒素の含有率は１９０ｐｐｍであった。
【００３５】
以上の通り、本発明のアンモニアの回収方法は、窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程から排出される排ガスから、効率よく容易にアンモニアを回収することができる。また、本発明のアンモニアの再利用方法は、気相成長に悪影響を及ぼすことなく、回収されたアンモニアを容易に窒化ガリウム系化合物半導体の製造工程に供給して再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に関連する装置一式の一例を示す構成図
【図２】本発明に使用するアンモニア回収装置の一例を示す構成図
【図３】本発明に使用する図２以外のアンモニア回収装置の一例を示す構成図
【図４】本発明に適用できる気相成長装置の一例を示す構成図
【符号の説明】
【００３７】
１  有機金属化合物の供給源
２  窒素の供給源
３  水素の供給源
４  アンモニアの供給源
５  気化器
６  窒素精製装置
７  水素精製装置
８  アンモニア精製装置
９  気相成長装置
１０  フィルター
１１  ガス圧縮機
１２  ヒートポンプ式冷却機
１３  圧力調整装置
１４  液体アンモニア貯蔵槽
１５  ガス混合器
１６  外部へのガス放出ライン
１７  冷媒送液器
１８  膨張弁
１９  凝縮弁
２０  熱交換器
２１  液体アンモニア槽
２２  液体アンモニア
２３  基板ホルダー
２４  サセプタ
２５  サセプタの対面
２６  ヒータ
２７  反応炉
２８  原料ガス導入部
２９  反応ガス排出部
３０  原料ガス配管
３１  冷媒を流通する流路
３２  サセプタ回転板
【図１】
2013245131.tif 000003
【図２】
2013245131.tif 000004
【図３】
2013245131.tif 000005
【図４】
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