[发明专利]氨气的回收方法以及使用其的氨气的再利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过对氮化镓类化合物半导体的制造工序中排出的包含氨气的废气进行加压处理和冷却处理，以将前述废气中所含的氨气液化而回收的氨气的回收方法；以及以被回收的氨气为原料，供给于氮化镓类化合物半导体的制造工序的氨气的再利用方法。

背景技术

氮化镓类化合物半导体经常被用作发光二极管、激光二极管等的元件。该氮化镓类化合物半导体的制造工序(氮化镓类化合物半导体工艺)通常通过利用MOCVD法将氮化镓类化合物气相沉积于蓝宝石等基板而进行。作为该制造工序中使用的原料气体，除了使用了例如III族的三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝之外，还使用了V族的氨气。

氨气的分解效率差，因而与III族的三甲基镓等气体相比需要量极大。另外，氮化镓类化合物半导体的制造工序中使用的氨气是将工业用的氨气进行蒸馏或精馏而得到的高纯度的氨气、或将其进一步精制的昂贵的氨气。然而其大部分的氨气在氮化镓类化合物半导体的制造工序中未被使用，在未反应的状态下大量地被废弃。因此，期望着通过对氮化镓类化合物半导体的制造工序中排出的包含氨气的废气进行加压处理和冷却处理，从而将该废气中所含的氨气液化而回收并且再利用。

因此有如下提案：例如，一种氨气的回收方法(专利文献1)，其具有如下工序：将氮化镓类化合物半导体的制造工序等处理工序中排出的废气中的氨气溶解于水的溶解工序，将溶解氨气而得到的氨水进行蒸馏从而使水与氨气分离的蒸馏工序，将所分离的氨气液化的液化工序。另外提出了如下的回收方法(专利文献2)：将氮化镓类化合物半导体的制造工序等中排出的包含氨气的废气，在填充有氨气吸附剂的多管式吸附器一中边冷却一边通气，从而从废气中吸附捕取氨气，然后将多管式吸附器一边加热一边在减压下使氨气脱附而回收。

专利文献1：日本特开2008-7378号公报

专利文献2：日本特开2000-317246号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1中记载的氨气的回收方法中，需要反复进行氨气的溶解步骤以提高氨气浓度。另外，在专利文献1中记载的氨气的回收方法中，对于氮化镓类化合物半导体的制造工序中使用的原料气体要求极其低的水分浓度，因而需要对达到规定浓度的、通过对氨水蒸馏而获得的氨气进行高度除湿。另外，专利文献2中记载的氨气的回收装置存在有可吸附捕取并且回收的氨气的量少这样的不良情况。

因此，本发明要解决的课题在于提供一种方法，该方法可对氮化镓类化合物半导体的制造工序中排出的氨气含有率低的废气进行高效且容易地氨气回收并且再利用。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决这些课题进行了深入研究，结果发现了如下内容等，从而完成了本发明的氨气的回收方法以及氨气的再利用方法。将废气进行过滤器过滤，从而去除该废气中所含的固体化合物，然后通过进行加压处理以及基于热泵的冷却处理，从而将该废气中所含的氨气高浓度且高效地液化，进而可将氨气、氢气和氮气容易地分离，以及，通过该回收方法而回收了的氨气的杂质的主要成分是不对氮化镓类化合物半导体的制造工序带来不良影响的氢气和氮气。

即，本发明是一种氨气的回收方法，其特征在于，通过将氮化镓类化合物半导体的制造工序中排出的包含氨气、氢气、氮气以及固体化合物的废气进行过滤器过滤，去除该废气中所含的固体化合物，然后通过对去除后的废气进行加压处理以及基于热泵的冷却处理，将所处理的废气中所含的氨气液化而与氢气和氮气分离，将液化的氨气回收。

另外，本发明是一种氨气的再利用方法，其特征在于，将通过前述的氨气的回收方法从氮化镓类化合物半导体的制造工序中回收的液氨气化，与和该氨气不同的粗氨气混合而获得混合气体，然后将该混合气体精制，供给于前述的氮化镓类化合物半导体的制造工序。

发明的效果

通过本发明的氨气的回收方法，可从由氮化镓类化合物半导体的制造工序中排出的包含氨气、氢气、氮气以及固体化合物的废气中，高效且容易地将氨气回收。另外，所回收的氨气的杂质的主要成分是不对氮化镓类化合物半导体的制造工序带来不良影响的氢气和氮气，因而可在进行容易的精制处理之后，供给于氮化镓类化合物半导体的制造工序以进行再利用。

附图说明

图1所示为与本发明有关联的一个装置的一个例子的结构图；

图2所示为本发明中使用的氨气回收装置的一个例子的结构图；

图3所示为本发明中使用的除了图2以外的氨气回收装置的一个例子的结构图；

图4所示为本发明中可适用的气相沉积装置的一个例子的结构图；