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半導體行業(yè)如何利用可燃氣體檢測儀防范高危氣體泄漏？
日期：2025-06-02 20:26
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摘要：一、半導體芯片工廠為何頻發(fā)火災(zāi)？
半導體制造工藝涉及硅烷（SiH?）、氫氣（H?）、乙炔（C?H?）等上百種危險氣體，其爆炸下限（LEL）普遍低于5%，例如氫氣在空氣中濃度達4%即達到爆炸臨界值。晶圓加工熔爐等核心設(shè)備運行溫度常超1000℃，一旦與可燃氣體接觸，極易引發(fā)鏈式反應(yīng)。近年來，全球半導體產(chǎn)能擴張加速，但新入行企業(yè)因缺乏化學品管理經(jīng)驗，疊加員工年輕化帶來的操作不規(guī)范問題，導致**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，...
一、半導體芯片工廠為何頻發(fā)火災(zāi)？
半導體制造工藝涉及硅烷（SiH?）、氫氣（H?）、乙炔（C?H?）等上百種危險氣體，其爆炸下限（LEL）普遍低于5%，例如氫氣在空氣中濃度達4%即達到爆炸臨界值。晶圓加工熔爐等核心設(shè)備運行溫度常超1000℃，一旦與可燃氣體接觸，極易引發(fā)鏈式反應(yīng)。近年來，全球半導體產(chǎn)能擴張加速，但新入行企業(yè)因缺乏化學品管理經(jīng)驗，疊加員工年輕化帶來的操作不規(guī)范問題，導致**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小時全廠斷電。事故暴露傳統(tǒng)點式探測器在管道內(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，泄漏氣體遇刻蝕機靜電火花爆炸，導致價值2億美元的極紫外光刻機損毀。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，錯過早期泄漏預(yù)警時機。
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**法》，要求關(guān)鍵設(shè)備配置三重冗余監(jiān)測模塊。
二、半導體芯片工廠的政策與技術(shù)標準
我國《半導體行業(yè)**生產(chǎn)規(guī)范（2023版）》**將氣體監(jiān)測系統(tǒng)納入強制性設(shè)備清單，要求晶圓廠在工藝設(shè)備3米范圍內(nèi)部署多級報警裝置。
國際SEMI S6標準強化了對硅烷等自燃性氣體的雙層防護要求，規(guī)定泄漏監(jiān)測響應(yīng)時間需≤3秒。
三、半導體芯片工藝中常見的可燃氣體
半導體生產(chǎn)中常見的可燃氣體主要包括以下幾類：
氫氣（H?）：氫氣在半導體制造中具有重要用途，例如在光刻階段與化學錫反應(yīng)生成氫化錫，也用于摻雜階段。氫氣極易燃，燃燒范圍廣，在空氣中的體積分數(shù)為4.0%-75.6%時，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，其燃點較低，在空氣中的濃度達到一定值時，遇明火易發(fā)生爆炸。
乙炔（C?H?）：乙炔在一些特殊的半導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，在空氣中體積分數(shù)為2.5%-82%時都可能發(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，具有爆炸風險。
四、半導體芯片生產(chǎn)過程中如何防控可燃氣體
為確保半導體芯片生產(chǎn)過程中的**穩(wěn)定，應(yīng)采取以下防范措施：
1、嚴格控制可燃氣體的使用量：根據(jù)生產(chǎn)工藝需求，**計算所需的可燃氣體量，避免過量使用導致**風險增加；
2、加強可燃氣體存儲和輸送設(shè)備的管理：定期對存儲和輸送設(shè)備進行檢查和維護，確保其密封性和**性。同時，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：制定針對可燃氣體泄漏、火災(zāi)等突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案，明確應(yīng)急處置程序和責任人，確保在事故發(fā)生時能夠迅速有效地應(yīng)對。
當然，*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(shè)備對生產(chǎn)現(xiàn)場的可燃氣體進行定期檢測，及時發(fā)現(xiàn)泄漏問題并進行處理。
在半導體芯片生產(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固定式可燃氣體檢測儀
XS-FX80采用工業(yè)級鑄鋁隔爆外殼，堅固耐用；模塊化設(shè)計，主體部分采用塑膠外殼安裝，2.4英寸TFT高清彩屏，可以顯示目標氣體、濃度、單位、工作狀態(tài)等各項參數(shù)；中英文操作界面，可自由切換；強大聲光報警功能，三級報警點自由設(shè)置。標準Modbus-RTU通信協(xié)議和三線制4~20mA輸出，可以與我司的氣體報警控制器或PLC、DCS等設(shè)備進行實時通信。
②便攜式可燃氣體檢測儀
半導體制造工藝涉及硅烷（SiH?）、氫氣（H?）、乙炔（C?H?）等上百種危險氣體，其爆炸下限（LEL）普遍低于5%，例如氫氣在空氣中濃度達4%即達到爆炸臨界值。晶圓加工熔爐等核心設(shè)備運行溫度常超1000℃，一旦與可燃氣體接觸，極易引發(fā)鏈式反應(yīng)。近年來，全球半導體產(chǎn)能擴張加速，但新入行企業(yè)因缺乏化學品管理經(jīng)驗，疊加員工年輕化帶來的操作不規(guī)范問題，導致**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小時全廠斷電。事故暴露傳統(tǒng)點式探測器在管道內(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，泄漏氣體遇刻蝕機靜電火花爆炸，導致價值2億美元的極紫外光刻機損毀。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，錯過早期泄漏預(yù)警時機。
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**法》，要求關(guān)鍵設(shè)備配置三重冗余監(jiān)測模塊。
我國《半導體行業(yè)**生產(chǎn)規(guī)范（2023版）》**將氣體監(jiān)測系統(tǒng)納入強制性設(shè)備清單，要求晶圓廠在工藝設(shè)備3米范圍內(nèi)部署多級報警裝置。
國際SEMI S6標準強化了對硅烷等自燃性氣體的雙層防護要求，規(guī)定泄漏監(jiān)測響應(yīng)時間需≤3秒。
歐盟《工業(yè)排放指令（IED）》修訂案提出，2026年起新建半導體廠必須配備AI驅(qū)動的氣體擴散預(yù)測系統(tǒng)。
三、半導體芯片工藝中常見的可燃氣體
半導體生產(chǎn)中常見的可燃氣體主要包括以下幾類：
氫氣（H?）：氫氣在半導體制造中具有重要用途，例如在光刻階段與化學錫反應(yīng)生成氫化錫，也用于摻雜階段。氫氣極易燃，燃燒范圍廣，在空氣中的體積分數(shù)為4.0%-75.6%時，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，其燃點較低，在空氣中的濃度達到一定值時，遇明火易發(fā)生爆炸。
乙炔（C?H?）：乙炔在一些特殊的半導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，在空氣中體積分數(shù)為2.5%-82%時都可能發(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，具有爆炸風險。
乙硼烷（B?H?）：乙硼烷是一種窒息臭味的劇毒氣體，極易燃，常溫下為無色氣體，可用作半導體工業(yè)的摻雜源。
四、半導體芯片生產(chǎn)過程中如何防控可燃氣體
為確保半導體芯片生產(chǎn)過程中的**穩(wěn)定，應(yīng)采取以下防范措施：
1、嚴格控制可燃氣體的使用量：根據(jù)生產(chǎn)工藝需求，**計算所需的可燃氣體量，避免過量使用導致**風險增加；
2、加強可燃氣體存儲和輸送設(shè)備的管理：定期對存儲和輸送設(shè)備進行檢查和維護，確保其密封性和**性。同時，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：制定針對可燃氣體泄漏、火災(zāi)等突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案，明確應(yīng)急處置程序和責任人，確保在事故發(fā)生時能夠迅速有效地應(yīng)對。
當然，*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(shè)備對生產(chǎn)現(xiàn)場的可燃氣體進行定期檢測，及時發(fā)現(xiàn)泄漏問題并進行處理。
在半導體芯片生產(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固定式可燃氣體檢測儀
XS-FX80采用工業(yè)級鑄鋁隔爆外殼，堅固耐用；模塊化設(shè)計，主體部分采用塑膠外殼安裝，2.4英寸TFT高清彩屏，可以顯示目標氣體、濃度、單位、工作狀態(tài)等各項參數(shù)；中英文操作界面，可自由切換；強大聲光報警功能，三級報警點自由設(shè)置。標準Modbus-RTU通信協(xié)議和三線制4~20mA輸出，可以與我司的氣體報警控制器或PLC、DCS等設(shè)備進行實時通信。
②便攜式可燃氣體檢測儀
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，采用進口電化學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。當濃度超標時能發(fā)出聲光報警提示，為人員**保駕護航。
