別忽視！半導體工廠可燃氣體泄漏火災風險，早期檢測為安全 “撐腰”

半導體芯片制造過程非常復雜，其中使用的制造設備精密昂貴，生產環(huán)節(jié)還會用到大量的化學品，包括有毒易燃的化學品，于是半導體制造工廠火災爆炸事故容易發(fā)生?；馂臅砭薮蟮膿p失，工廠停工停產，財產損失，人員傷殘，甚至影響到全球半導體部件的走勢行情。

半導體生產中常用可燃氣體
需嚴格控制使用、存儲和排放

自半導體制造開始使用特殊材料氣體以來，已經過去了30年，但這些氣體以及具有新功能的元件和物質的生產量和使用量仍在不斷增加。

然而，許多進入半導體相關領域的公司對氣體和化學品的處理并不熟悉，而且員工大多是經驗不足的年輕人，因此，在處理該領域使用的100多種氣體的現場中，經驗和知識的不足被指出是事故的潛在原因。對這些可燃氣體進行有效的檢測，是確保

生產安全、保障人員生命財產安全的關鍵舉措。

半導體工廠失火層出不窮，隨便輸入“半導體 著火”的關鍵詞：

在制作晶圓或半導體器件的過程中，是會用到酒精等易燃易爆化學試劑;晶圓加工的熔爐，溫度高達上千度;一點小失誤，就會擦槍走火?？梢?，本行業(yè)是“易上火體質”。
設備方面，包括晶圓加工熔爐（通常情況下被加熱至 2500 化石攝氏度）、浸沒式加熱器、加熱池與電熱板等在內的設備，在過度加熱，維護不當，以及接觸易燃物質的情況下，均極有可能形成火災：
|1|韓國海力士半導體位于江蘇某廠區(qū)發(fā)生大火。大火產生的濃煙數十公里外可見，車間氣泵爆炸，火苗進入主管道，管道內全是有毒酸性易燃液體，引發(fā)大火......
|2|Diodes達爾科技位于美國的KFAB 晶圓廠發(fā)生火災，事故區(qū)域為該工廠的濕法刻蝕晶圓制造區(qū)。因為這場火災，位于KFAB工廠的所有產品將全部暫停供給......
|3|三星電子的某半導體廠區(qū)發(fā)生火災。區(qū)域為廢水處理設施區(qū)域，該設施主要用于處理半導體生產過程中產生的廢水廢氣......
|4|日本Kioxia的Fab6工廠發(fā)生火災事件，機臺設備失火。滅火花了三天。預計半年才能恢復......

電力行業(yè)氣體檢測的核心場景
1.半導體生產制造過程的火災原因分析
 ●   人為操作失誤

違規(guī)操作：員工違反安全操作規(guī)程，如未經許可擅自進行設備操作或使用不適當的工具；

缺乏培訓：員工未接受足夠的安全培訓，對潛在的危險和應急措施不了解；

疲勞和疏忽：長時間工作導致員工疲勞注意力不集中，從而引發(fā)操作失誤；

●  設備故障老化
老化和維護不足：設備長時間運行未得到及時維護，導致部件老化、損或失效。

設計和制造缺陷：設備設計不合理或制造缺陷，導致在正常操作條件下發(fā)生故障。

超載和過熱：設備長時間超負荷運行或散熱不良，導致過熱引發(fā)火災。

●  可燃氣體泄漏
儲存和處理不當：化學品儲存容器損壞或密封不嚴，導致漏事故。

化學品性質不穩(wěn)定：某些化學品在特定條件下發(fā)生化學反應，產生易燃易爆氣體。

管道和閥門故障：管道、閥門等輸送設備出現故障，導致可燃氣體泄漏。

其他的一些自然災害，地震造成設備損壞、化學品泄漏等，引發(fā)火災。雷電擊中建筑物或設備，可能引發(fā)火災。極端天氣，暴風雨、洪水等極端天氣可能導致設備受損、短路等，進而引發(fā)火災。

2.半導體生產中常見的可燃氣體
氫氣（H?）：氫氣是一種常見的用于某些特殊濺射工藝或設備清洗的氣體。它具有極易燃的特性，其燃燒范圍很寬，在空氣中的體積分數為4.0% - 75.6%時，遇到火源就會發(fā)生劇烈燃燒。在半導體制造環(huán)境中，即使是一個小的靜電火花或者高溫表面，都可能引發(fā)氫氣燃燒，導致火災甚至爆炸。例如，當氫氣泄漏到一個封閉的、有潛在火源的空間（如電氣設備附近）時，危險系數會急劇上升。
甲烷：甲烷也是半導體生產中常用的一種可燃氣體，主要用于硅片的生長和刻蝕過程。甲烷的燃點較低，且在空氣中的濃度達到一定值時，遇明火易發(fā)生爆炸。

硅烷（SiH?）：硅烷常用于化學氣相沉積（CVD）工藝，該工藝有時與濺射工藝協同用于半導體制造。硅烷也是高度易燃氣體，它在空氣中能自燃，因為它與空氣中的氧氣反應活性很高。其自燃溫度相對較低，大約在420℃左右，一旦泄漏，很容易被周圍環(huán)境中的熱源（如設備運行產生的熱量）點燃，引發(fā)火災。

乙炔（C?H?）：在一些特殊的半導體表面處理工藝中可能會用到乙炔。乙炔屬于易燃易爆氣體，它的爆炸極限范圍比較寬，在空氣中體積分數為2.5% - 82%時都可能發(fā)生爆炸。在含有乙炔的系統(tǒng)中，如果氣體壓力過高、溫度異?；蛘哂龅綇娏业恼饎拥惹闆r，都可能引發(fā)爆炸。特別是在半導體制造車間這種存在大量電氣設備和精密儀器的場所，乙炔爆炸可能會造成嚴重的設備損壞和人員傷亡。

某些混合氣體：例如，當氫氣與氧氣按照一定比例混合時，形成的混合氣體具有極高的爆炸危險性。這種混合氣體在遇到火源、靜電放電或者能量沖擊時，會瞬間發(fā)生劇烈爆炸。
圖片
3.在芯片制造過程中，我們常見的容易發(fā)生火災爆炸的制造設備如下： 
● 化學氣相沉積：關鍵設備為CVD機；

● 擴散：該工藝過程對溫度和時間依賴性很強。關鍵設備為爐管；

● 光刻：關鍵設備為光刻機，使用易燃的光阻劑，對振動非常敏感；

● 蝕刻：關鍵設備為蝕刻機。分干蝕刻及濕蝕刻兩類；

● 離子植入：關鍵設備為離子植入機；

● 化學機械研磨：關鍵設備為 CMP 機；

● 物理氣相沉積：關鍵設備為 PVD 機；

● 清洗：關鍵設備為清洗機；

芯片產業(yè)氣體安全不容有失從“救火”到“防火”防范措施
為確保半導體生產過程中的安全穩(wěn)定，應采取以下防范措施：
1. 嚴格控制可燃氣體的使用量：根據生產工藝需求，精確計算所需的可燃氣體量，避免過量使用導致安全風險增加；

2. 加強可燃氣體存儲和輸送設備的管理：定期對存儲和輸送設備進行檢查和維護，確保其密封性和安全性。同時，設置專門的存放區(qū)域，避免與其他物品混放；

3. 建立應急預案：制定針對可燃氣體泄漏、火災等突發(fā)事件的應急預案，明確應急處置程序和責任人，確保在事故發(fā)生時能夠迅速有效地應對；

最重要的一點：
定期進行可燃氣體泄漏檢測，使用專業(yè)的檢測設備對生產現場的可燃氣體進行定期檢測，及時發(fā)現泄漏問題并進行處理。
圖片
在規(guī)劃可燃氣體報警器的安裝位置時，我們需要綜合考慮多個因素：
考慮因素

① 首先，氣體源附近是必不可少的監(jiān)測點，如氣體罐、管道接口以及反應爐等設備附近，應直接安裝報警器；

② 其次，生產線上的關鍵區(qū)域，如蝕刻、CVD/PVD室等工藝區(qū)域，也是我們需要重點關注的監(jiān)測對象；

③ 此外，通風系統(tǒng)也是一個不可忽視的環(huán)節(jié)，報警器可以安裝在通風口或排風管道附近，但需注意避免直接位于氣流沖擊處。

④ 同時，人員活動區(qū)如員工休息室、餐廳以及主控室等地方，即使距離直接操作區(qū)較遠，也建議安裝報警器以確保員工的安全。

⑤ 對于特殊環(huán)境，如地下室、密閉空間等難以直接進入的區(qū)域，我們需要特別設計安裝方案，可能涉及遠距離監(jiān)控或隨身便攜式檢測設備的運用。

理研計器作為行業(yè)內專業(yè)的氣體檢測儀生產制造廠商，一直關注半導體制造行業(yè)的安全發(fā)展，以“為人們營造安全的工作環(huán)境”為使命，潛心開發(fā)適用于半導體行業(yè)與光伏行業(yè)的氣體傳感器，針對用戶遇到的各種問題，提供合理的解決方案，不斷升級產品功能:

用戶可以根據現場的具體情況選擇理研計器通過先進技術和設備精準布局，

整合出適合半導體芯片制造行業(yè)的氣體探測解決方案，在各個階段都可以提供出色保護