半導(dǎo)體行業(yè)如何利用可燃?xì)怏w檢測儀防范高危氣體泄漏？

一、半導(dǎo)體芯片工廠為何頻發(fā)火災(zāi)？

半導(dǎo)體制造工藝涉及硅烷（SiH?）、氫氣（H?）、乙炔（C?H?）等上百種危險(xiǎn)氣體，其爆炸下限（LEL）普遍低于5%，例如氫氣在空氣中濃度達(dá)4%即達(dá)到爆炸臨界值。晶圓加工熔爐等核心設(shè)備運(yùn)行溫度常超1000℃，一旦與可燃?xì)怏w接觸，極易引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。近年來，半導(dǎo)體產(chǎn)能擴(kuò)張加速，但新入行企業(yè)因缺乏化學(xué)品管理經(jīng)驗(yàn)，疊加員工年輕化帶來的操作不規(guī)范問題，導(dǎo)致安全隱患劇增。

以下是這幾年發(fā)生的火宅事故案例：

案例一：　韓國海力士江蘇工廠連環(huán)爆炸（2021年）

氣泵故障引發(fā)硅烷泄漏，高溫設(shè)備觸發(fā)爆燃，火勢沿廢氣管道蔓延，造成12小時(shí)全廠斷電。事故暴露傳統(tǒng)點(diǎn)式探測器在管道內(nèi)部監(jiān)測的盲區(qū)，直接推動行業(yè)引入管道內(nèi)嵌式光纖傳感技術(shù)。

案例二：　美國KFAB晶圓廠濕法刻蝕區(qū)火災(zāi)（2022年）

甲烷輸送閥密封失效，泄漏氣體遇刻蝕機(jī)靜電火花爆炸，導(dǎo)致價(jià)值2億美元的極紫外光刻機(jī)損毀。事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域未安裝防爆型紅外氣體成像儀，錯(cuò)過早期泄漏預(yù)警時(shí)機(jī)。

案例三：　日本Kioxia Fab6工廠三天三夜大火（2023年）

氫氣純化裝置壓力傳感器失靈，超壓泄漏引發(fā)立體火災(zāi)，3000平方米潔凈車間化為廢墟。該事件促使日本修訂《高壓氣體安全法》，要求關(guān)鍵設(shè)備配置三重冗余監(jiān)測模塊。

二、半導(dǎo)體芯片工廠的政策與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

我國《半導(dǎo)體行業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)范（2023版）》將氣體監(jiān)測系統(tǒng)納入強(qiáng)制性設(shè)備清單，要求晶圓廠在工藝設(shè)備3米范圍內(nèi)部署多級報(bào)警裝置。

國際SEMI S6標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化了對硅烷等自燃性氣體的雙層防護(hù)要求，規(guī)定泄漏監(jiān)測響應(yīng)時(shí)間需≤3秒。

歐盟《工業(yè)排放指令（IED）》修訂案提出，2026年起新建半導(dǎo)體廠必須配備AI驅(qū)動的氣體擴(kuò)散預(yù)測系統(tǒng)。

三、半導(dǎo)體芯片工藝中常見的可燃?xì)怏w

半導(dǎo)體生產(chǎn)中常見的可燃?xì)怏w主要包括以下幾類：

氫氣（H?）：氫氣在半導(dǎo)體制造中具有重要用途，例如在光刻階段與化學(xué)錫反應(yīng)生成氫化錫，也用于摻雜階段。氫氣極易燃，燃燒范圍廣，在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為4.0%-75.6%時(shí)，遇到火源就會發(fā)生劇烈燃燒。

硅烷（SiH?）：硅烷是一種高度易燃的氣體，用于化學(xué)氣相沉積（CVD）工藝。硅烷在空氣中能自燃，自燃溫度約為420℃，一旦泄漏，容易被周圍環(huán)境中的熱源點(diǎn)燃，引發(fā)火災(zāi)。

甲烷（CH?）：甲烷用于硅片的生長和刻蝕過程，其燃點(diǎn)較低，在空氣中的濃度達(dá)到一定值時(shí)，遇明火易發(fā)生爆炸。

乙炔（C?H?）：乙炔在一些特殊的半導(dǎo)體表面處理工藝中使用，屬于易燃易爆氣體，爆炸極限范圍較寬，在空氣中體積分?jǐn)?shù)為2.5%-82%時(shí)都可能發(fā)生爆炸。

磷烷（PH?）：磷烷是一種劇毒且易燃的氣體，主要用于硅烷外延的摻雜劑和磷擴(kuò)散的雜質(zhì)源。它與空氣混合可形成易燃的混合物，具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

（B?H?）：是一種窒息臭味的劇毒氣體，極易燃，常溫下為無色氣體，可用作半導(dǎo)體工業(yè)的摻雜源。

四、半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)過程中如何防控可燃?xì)怏w

為確保半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)過程中的安全穩(wěn)定，應(yīng)采取以下防范措施：

1、嚴(yán)格控制可燃?xì)怏w的使用量：根據(jù)生產(chǎn)工藝需求，精確計(jì)算所需的可燃?xì)怏w量，避免過量使用導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)增加；

2、加強(qiáng)可燃?xì)怏w存儲和輸送設(shè)備的管理：定期對存儲和輸送設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保其密封性和安全性。同時(shí)，設(shè)置專門的存放區(qū)域，避免與其他物品混放；

3、建立應(yīng)急預(yù)案：制定針對可燃?xì)怏w泄漏、火災(zāi)等突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案，明確應(yīng)急處置程序和責(zé)任人，確保在事故發(fā)生時(shí)能夠迅速有效地應(yīng)對。

當(dāng)然，最重要的一點(diǎn)：定期進(jìn)行可燃?xì)怏w泄漏檢測，使用專業(yè)的檢測設(shè)備對生產(chǎn)現(xiàn)場的可燃?xì)怏w進(jìn)行定期檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏問題并進(jìn)行處理。

在半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)中湖南希思智能可以根據(jù)現(xiàn)場的具體情況來提供相應(yīng)的氣體檢測方案。

①固定式可燃?xì)怏w檢測儀

采用工業(yè)級鑄鋁隔爆外殼，堅(jiān)固耐用；模塊化設(shè)計(jì)，主體部分采用塑膠外殼安裝，2.4英寸TFT高清彩屏，可以顯示目標(biāo)氣體、濃度、單位、工作狀態(tài)等各項(xiàng)參數(shù)；中英文操作界面，可自由切換；強(qiáng)大聲光報(bào)警功能，三級報(bào)警點(diǎn)自由設(shè)置。標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU通信協(xié)議和三線制4~20mA輸出，可以與我司的氣體報(bào)警控制器或PLC、DCS等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

②便攜式可燃?xì)怏w檢測儀

XS-2000是一款高精度智能氣體檢測儀，適用于各種工業(yè)環(huán)境等場所的氣體濃度檢測，采用進(jìn)口電化學(xué)紅外氣體等傳感器和微控制器技術(shù)，具有響應(yīng)速度快，測量精度高，穩(wěn)定性和重復(fù)性好的特點(diǎn)。當(dāng)濃度超標(biāo)時(shí)能發(fā)出聲光報(bào)警提示，為人員安全保駕護(hù)航。