半导体行业如何利用可燃气体检测仪防范高危气体泄漏？

半导体行业如何利用可燃气体检测仪防范高危气体泄漏？

一、半导体芯片工厂为何频发火灾？

半导体制造工艺涉及硅烷（SiH₄）、氢气（H₂）、乙炔（C₂H₂）等上百种危险气体，其爆炸下限（LEL）普遍低于5%，例如氢气在空气中浓度达4%即达到爆炸临界值。晶圆加工熔炉等核心设备运行温度常超1000℃，一旦与可燃气体接触，极易引发链式反应。近年来，半导体产能扩张加速，但新入行企业因缺乏化学品管理经验，叠加员工年轻化带来的操作不规范问题，导致安全隐患剧增。

以下是这几年发生的火宅事故案例：

案例一：　韩国海力士江苏工厂连环爆炸（2021年）

气泵故障引发硅烷泄漏，高温设备触发爆燃，火势沿废气管道蔓延，造成12小时全厂断电。事故暴露传统点式探测器在管道内部监测的盲区，直接推动行业引入管道内嵌式光纤传感技术。

案例二：　美国KFAB晶圆厂湿法刻蚀区火灾（2022年）

甲烷输送阀密封失效，泄漏气体遇刻蚀机静电火花爆炸，导致价值2亿美元的极紫外光刻机损毁。事后调查发现，该区域未安装防爆型红外气体成像仪，错过早期泄漏预警时机。

案例三：　日本Kioxia Fab6工厂三天三夜大火（2023年）

氢气纯化装置压力传感器失灵，超压泄漏引发立体火灾，3000平方米洁净车间化为废墟。该事件促使日本修订《高压气体安全法》，要求关键设备配置三重冗余监测模块。

二、半导体芯片工厂的政策与技术标准

我国《半导体行业安全生产规范（2023版）》将气体监测系统纳入强制性设备清单，要求晶圆厂在工艺设备3米范围内部署多级报警装置。

国际SEMI S6标准强化了对硅烷等自燃性气体的双层防护要求，规定泄漏监测响应时间需≤3秒。

欧盟《工业排放指令（IED）》修订案提出，2026年起新建半导体厂必须配备AI驱动的气体扩散预测系统。

三、半导体芯片工艺中常见的可燃气体

半导体生产中常见的可燃气体主要包括以下几类：

氢气（H₂）：氢气在半导体制造中具有重要用途，例如在光刻阶段与化学锡反应生成氢化锡，也用于掺杂阶段。氢气极易燃，燃烧范围广，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。

硅烷（SiH₄）：硅烷是一种高度易燃的气体，用于化学气相沉积（CVD）工艺。硅烷在空气中能自燃，自燃温度约为420℃，一旦泄漏，容易被周围环境中的热源点燃，引发火灾。

甲烷（CH₄）：甲烷用于硅片的生长和刻蚀过程，其燃点较低，在空气中的浓度达到一定值时，遇明火易发生爆炸。

乙炔（C₂H₂）：乙炔在一些特殊的半导体表面处理工艺中使用，属于易燃易爆气体，爆炸极限范围较宽，在空气中体积分数为2.5%-82%时都可能发生爆炸。

磷烷（PH₃）：磷烷是一种剧毒且易燃的气体，主要用于硅烷外延的掺杂剂和磷扩散的杂质源。它与空气混合可形成易燃的混合物，具有爆炸风险。

（B₂H₆）：是一种窒息臭味的剧毒气体，极易燃，常温下为无色气体，可用作半导体工业的掺杂源。

四、半导体芯片生产过程中如何防控可燃气体

为确保半导体芯片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。

当然，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。

在半导体芯片生产中湖南希思智能可以根据现场的具体情况来提供相应的气体检测方案。

①固定式可燃气体检测仪

采用工业级铸铝隔爆外壳，坚固耐用；模块化设计，主体部分采用塑胶外壳安装，2.4英寸TFT高清彩屏，可以显示目标气体、浓度、单位、工作状态等各项参数；中英文操作界面，可自由切换；强大声光报警功能，三级报警点自由设置。标准Modbus-RTU通信协议和三线制4~20mA输出，可以与我司的气体报警控制器或PLC、DCS等设备进行实时通信。

②便携式可燃气体检测仪

XS-2000是一款高精度智能气体检测仪，适用于各种工业环境等场所的气体浓度检测，采用进口电化学红外气体等传感器和微控制器技术，具有响应速度快，测量精度高，稳定性和重复性好的特点。当浓度超标时能发出声光报警提示，为人员安全保驾护航。