集成电路制造企业安全风险分析与对策措施研究

蔡方平

摘 要：集成电路制造过程中，会使用到大量危险化学品，具有易燃易爆、中毒、窒息、腐蚀性等安全风险。由于洁净厂房空间相对密闭，设备价值昂贵，一旦发生火灾、爆炸、中毒等安全生产事故，可能会造成重大人员伤亡和财产损失，后果不堪设想。为了加强安全风险管控，提升集成电路制造企业安全管理水平，本文对集成电路制造过程中的危险有害因素进行分析，并提出了有针对性的安全控制措施。

关键词：集成电路制造;危险化学品;危险有害因素;安全对策措施

Abstract： in the process of integrated circuit manufacturing， a lot of dangerous chemicals are used， which have the safety risks of flammable and explosive， poisoning， suffocation， corrosion and so on. Because the clean room is relatively closed and the equipment is expensive， once there are fire， explosion， poisoning and other safety production accidents， it may cause heavy casualties and property losses， and the consequences are unimaginable. In order to strengthen the safety risk control and improve the safety management level of IC manufacturing enterprises， this paper analyzes the dangerous and harmful factors in the process of IC manufacturing， and puts forward the targeted safety control measures.

Key words： Integrated circuit manufacturing; hazardous chemicals; hazardous factors; safety countermeasures

引言

集成电路产业是国家战略性行业，是国民经济重要支柱。近年来，在市场拉动和政策支持下，我国集成电路产业快速发展，整体实力显著提升，集成电路设计、制造能力与国际先进水平差距不断缩小。其中集成电路制造业，是我国集成电路产业的核心基础。2020年的新冠疫情及自然灾害等多方原因造成的半导体产能不足，导致了全球芯片供应紧缺。各集成电路制造企业生产线24小时连轴转，基本满负荷运行，扩大产能已经成为企业的首要任务。在此背景下，若设备不能及时维护保养，人员不能及时补充等安全风险存在，可能会导致安全事故的发生。2021年3月19日、4月21日，日本Naka工厂连续发生2起火灾，停产1个月，受损设备需数月更换[1] [2]。2021年3月29日，强茂电子台湾高雄工厂顶楼机电室机电设备故障起火，出动20辆消防车，火势约1个小时扑灭，造成短暂停产维修[3]。连续几起安全事故的发生，也给各集成电路制造企业敲响了警钟。因此，对集成电路制造过程的危险性进行分析，采取有效的控制措施，就显得尤为必要。

1.危险有害因素分析

集成电路制造过程包括清洗、热氧化、气相沉积、光刻、刻蚀、去胶、扩散、离子注入、化学机械抛光等工艺，这些工序反复交叉。在此过程需要使用到多种化学品，按照《企业职工伤亡事故分类标准》（GB 6441—1986）综合分析，其主要存在的危险有害因素包括：火灾、爆炸、中毒和窒息、腐蚀、灼烫、触电等。

1.1火灾、爆炸

1.1.1 化学品火灾风险

集成电路制造过程使用到氢气、甲烷、乙烯、硅烷等特种气体。这些气体爆炸极限低，爆炸范圍宽，尤其硅烷具有自燃特性，有着较高的火灾、爆炸危险性[4]。若设备腔体密封不好、管道遭外力损坏、或因设备、管道、阀门制造缺陷以及容器破损等，将会造成气体泄漏，产生的蒸汽与空气易形成的爆炸性混合物，一旦接触火源，很容易引起火灾，甚至发生爆炸等事故。同时生产过程中，还使用多种氧化剂，如双氧水、硝酸、硫酸等。其中双氧水，为爆炸性强氧化剂，虽然其本身不燃，但能与可燃物反应放出大量热量和氧气而引起着火爆炸;硝酸、硫酸，这些酸本身具有较强的氧化性，它们与易燃物和有机物接触会发生剧烈反应，甚至引起燃烧。与可燃物（如包装材料、纸张等）接触或遇高温时，存在火灾或爆炸风险。

同样具有火灾风险的还有排气系统。排气系统中可能含有易燃易爆、有毒有害的生产废气，包括氢气、氨气、有机废气等，如果排风系统失效，或排风量不足，不能及时将易燃易爆、有毒有害的废气排出，则可能发生火灾事故。一旦发生火灾，可引发整个排气系统火灾，甚至整个洁净厂房火灾，造成重大人员伤亡和财产损失。

1.1.2 电气火灾风险

集成电路制造工艺当中，设备电气化程度很高，用电设备、用电线路众多，如在运行过程中，缺乏必要的检修维护，安全保护装置失效，使设备、线路出现过热、短路等情况，也存在发生电气火灾的可能性。由于这些设备昂贵且发生火灾易蔓延，会造成人员伤亡和较大财产损失。

1.2中毒、窒息

生产过程的光刻、刻蚀、离子注入、研磨等工艺过程中使用有机溶剂、氨、三氟化氮、氮气等，易发生中毒和窒息，会造成人员伤亡。芯片生产车间为洁净厂房，相对密闭，其送风系统负责输送洁净新鲜空气，若进风系统内混入大量有毒有害气体，则可引发大面积中毒;其排气系统中输送大量有毒有害的生产废气，包括氨气、有机废气等，一旦发生泄漏，也可引发大面积中毒。由于氮气具有窒息性，如氮气管道或设施在封闭性空间发生泄漏，人员进入其内可能会因缺氧而造成窒息伤亡。