别忽视！半导体工厂可燃气体泄漏火灾风险，早期检测为安全 “撑腰”

半导体芯片制造过程非常复杂，其中使用的制造设备精密昂贵，生产环节还会用到大量的化学品，包括有毒易燃的化学品，于是半导体制造工厂火灾爆炸事故容易发生。火灾会带来巨大的损失，工厂停工停产，财产损失，人员伤残，甚至影响到全球半导体部件的走势行情。

半导体生产中常用可燃气体
需严格控制使用、存储和排放

自半导体制造开始使用特殊材料气体以来，已经过去了30年，但这些气体以及具有新功能的元件和物质的生产量和使用量仍在不断增加。

然而，许多进入半导体相关领域的公司对气体和化学品的处理并不熟悉，而且员工大多是经验不足的年轻人，因此，在处理该领域使用的100多种气体的现场中，经验和知识的不足被指出是事故的潜在原因。对这些可燃气体进行有效的检测，是确保

生产安全、保障人员生命财产安全的关键举措。

半导体工厂失火层出不穷，随便输入“半导体 着火”的关键词：

在制作晶圆或半导体器件的过程中，是会用到酒精等易燃易爆化学试剂;晶圆加工的熔炉，温度高达上千度;一点小失误，就会擦枪走火。可见，本行业是“易上火体质”。
设备方面，包括晶圆加工熔炉（通常情况下被加热至 2500 化石摄氏度）、浸没式加热器、加热池与电热板等在内的设备，在过度加热，维护不当，以及接触易燃物质的情况下，均极有可能形成火灾：
|1|韩国海力士半导体位于江苏某厂区发生大火。大火产生的浓烟数十公里外可见，车间气泵爆炸，火苗进入主管道，管道内全是有毒酸性易燃液体，引发大火......
|2|Diodes达尔科技位于美国的KFAB 晶圆厂发生火灾，事故区域为该工厂的湿法刻蚀晶圆制造区。因为这场火灾，位于KFAB工厂的所有产品将全部暂停供给......
|3|三星电子的某半导体厂区发生火灾。区域为废水处理设施区域，该设施主要用于处理半导体生产过程中产生的废水废气......
|4|日本Kioxia的Fab6工厂发生火灾事件，机台设备失火。灭火花了三天。预计半年才能恢复......

电力行业气体检测的核心场景
1.半导体生产制造过程的火灾原因分析
 ●   人为操作失误

违规操作：员工违反安全操作规程，如未经许可擅自进行设备操作或使用不适当的工具；

缺乏培训：员工未接受足够的安全培训，对潜在的危险和应急措施不了解；

疲劳和疏忽：长时间工作导致员工疲劳注意力不集中，从而引发操作失误；

●  设备故障老化
老化和维护不足：设备长时间运行未得到及时维护，导致部件老化、损或失效。

设计和制造缺陷：设备设计不合理或制造缺陷，导致在正常操作条件下发生故障。

超载和过热：设备长时间超负荷运行或散热不良，导致过热引发火灾。

●  可燃气体泄漏
储存和处理不当：化学品储存容器损坏或密封不严，导致漏事故。

化学品性质不稳定：某些化学品在特定条件下发生化学反应，产生易燃易爆气体。

管道和阀门故障：管道、阀门等输送设备出现故障，导致可燃气体泄漏。

其他的一些自然灾害，地震造成设备损坏、化学品泄漏等，引发火灾。雷电击中建筑物或设备，可能引发火灾。极端天气，暴风雨、洪水等极端天气可能导致设备受损、短路等，进而引发火灾。

2.半导体生产中常见的可燃气体
氢气（H₂）：氢气是一种常见的用于某些特殊溅射工艺或设备清洗的气体。它具有极易燃的特性，其燃烧范围很宽，在空气中的体积分数为4.0% - 75.6%时，遇到火源就会发生剧烈燃烧。在半导体制造环境中，即使是一个小的静电火花或者高温表面，都可能引发氢气燃烧，导致火灾甚至爆炸。例如，当氢气泄漏到一个封闭的、有潜在火源的空间（如电气设备附近）时，危险系数会急剧上升。
甲烷：甲烷也是半导体生产中常用的一种可燃气体，主要用于硅片的生长和刻蚀过程。甲烷的燃点较低，且在空气中的浓度达到一定值时，遇明火易发生爆炸。

硅烷（SiH₄）：硅烷常用于化学气相沉积（CVD）工艺，该工艺有时与溅射工艺协同用于半导体制造。硅烷也是高度易燃气体，它在空气中能自燃，因为它与空气中的氧气反应活性很高。其自燃温度相对较低，大约在420℃左右，一旦泄漏，很容易被周围环境中的热源（如设备运行产生的热量）点燃，引发火灾。

乙炔（C₂H₂）：在一些特殊的半导体表面处理工艺中可能会用到乙炔。乙炔属于易燃易爆气体，它的爆炸极限范围比较宽，在空气中体积分数为2.5% - 82%时都可能发生爆炸。在含有乙炔的系统中，如果气体压力过高、温度异常或者遇到强烈的震动等情况，都可能引发爆炸。特别是在半导体制造车间这种存在大量电气设备和精密仪器的场所，乙炔爆炸可能会造成严重的设备损坏和人员伤亡。

某些混合气体：例如，当氢气与氧气按照一定比例混合时，形成的混合气体具有极高的爆炸危险性。这种混合气体在遇到火源、静电放电或者能量冲击时，会瞬间发生剧烈爆炸。
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3.在芯片制造过程中，我们常见的容易发生火灾爆炸的制造设备如下： 
● 化学气相沉积：关键设备为CVD机；

● 扩散：该工艺过程对温度和时间依赖性很强。关键设备为炉管；

● 光刻：关键设备为光刻机，使用易燃的光阻剂，对振动非常敏感；

● 蚀刻：关键设备为蚀刻机。分干蚀刻及湿蚀刻两类；

● 离子植入：关键设备为离子植入机；

● 化学机械研磨：关键设备为 CMP 机；

● 物理气相沉积：关键设备为 PVD 机；

● 清洗：关键设备为清洗机；

芯片产业气体安全不容有失从“救火”到“防火”防范措施
为确保半导体生产过程中的安全稳定，应采取以下防范措施：
1. 严格控制可燃气体的使用量：根据生产工艺需求，精确计算所需的可燃气体量，避免过量使用导致安全风险增加；

2. 加强可燃气体存储和输送设备的管理：定期对存储和输送设备进行检查和维护，确保其密封性和安全性。同时，设置专门的存放区域，避免与其他物品混放；

3. 建立应急预案：制定针对可燃气体泄漏、火灾等突发事件的应急预案，明确应急处置程序和责任人，确保在事故发生时能够迅速有效地应对；

最重要的一点：
定期进行可燃气体泄漏检测，使用专业的检测设备对生产现场的可燃气体进行定期检测，及时发现泄漏问题并进行处理。
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在规划可燃气体报警器的安装位置时，我们需要综合考虑多个因素：
考虑因素

① 首先，气体源附近是必不可少的监测点，如气体罐、管道接口以及反应炉等设备附近，应直接安装报警器；

② 其次，生产线上的关键区域，如蚀刻、CVD/PVD室等工艺区域，也是我们需要重点关注的监测对象；

③ 此外，通风系统也是一个不可忽视的环节，报警器可以安装在通风口或排风管道附近，但需注意避免直接位于气流冲击处。

④ 同时，人员活动区如员工休息室、餐厅以及主控室等地方，即使距离直接操作区较远，也建议安装报警器以确保员工的安全。

⑤ 对于特殊环境，如地下室、密闭空间等难以直接进入的区域，我们需要特别设计安装方案，可能涉及远距离监控或随身便携式检测设备的运用。

理研计器作为行业内专业的气体检测仪生产制造厂商，一直关注半导体制造行业的安全发展，以“为人们营造安全的工作环境”为使命，潜心开发适用于半导体行业与光伏行业的气体传感器，针对用户遇到的各种问题，提供合理的解决方案，不断升级产品功能:

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