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摘要：随着半导体行业的发展，半导体制造环节对于起各类气体的用量需求日益增加，不但所用气体品种多样化，而且纯度更高，部分气体存在毒害性，因此对于人员安全可能产生影响，需要在半导体制造过程关注气体安全管理。下文对半导体制造过程使用的气体特点进行介绍，并提出具体的安全管理措施。
关键词：半导体；制造；气体；安全管理
引言：在半导体制造过程，使用的气体存在较高危险性，因此，为保证操作过程的安全性，需要了解气体特点，做好安全管理，才能预防安全事故的发生，或者事故发生之初采取紧急措施。所以，研究气体操作过程的安全管理十分必要。
一、半导体制造用气体性质分析
半导体制造所用气体具有如下几点性质：第一，燃烧性，像硅烷能够在空气当中自燃，砷烷、氢化硒可在空气中燃烧等；第二，分解性，砷烷受热即可分解，硅烷在400℃环境下开始分解，温度超过600℃分解的速度加快；第三，反应性，砷烷可与氯气反应，生成具有毒性的氯化氢、砷等，还可与硫酸铜、硝酸银等溶液反应，生成砷化物、析出银。第四，毒性，像氢化砷，可与人体血红蛋白相结合，导致人出现中毒现象，使用时环境当中此气体的最高允许浓度为0.05ppm。
二、半导体制造用气体安全管理措施
（一）做好设备选择
半导体制造期间，为保证气体使用的安全性，需要注意设备的制造和设计，保证气体使用过程不存在“漏”、“跑”等问题，严格按照各类气体安全使用标准对于配管材料、阀门、接头材料、设计标准进行考虑。同时，将排气系统考虑其中，特别是有害气体以及真空泵等，应该保证装置排气管道不集中设置，具备单独的排气管道，还应具备除害设备，利用不锈钢管道将有害气体导出，让气体能够处于安全状态之下排入大气。
（二）容器和调节器的使用
半导体制造使用的气体通常需要置于容器收藏柜内，才可正常为制造装置提供气体。并且收藏柜当中还需安装调节器，用于调节压力，安装清洗阀、断气阀和其他阀门、接头。上述部件材料的选择，应该按照气体性质综合确认。特别是清洗阀部件，应该选择高压密封型，在收藏柜的使用方面，应保证其最高排气量7m3/min，并使用气流缓冲器[1]。
在容器的使用方面，需要严格按照高压气体的管理办法，并且选择过程符合容器的保安规则。所有容器只有阀门位置是漏气的，其他部位不可出现漏气情况，重点对于阀门出气口、密封处、安全阀、连接处全面检查，保证容器没有漏气问题。对于调节器的使用，由于其主要负责压力调节，因此需要明确及其性质和状态，合理选择，重点需要关注腐蚀性气体和液化气体。比如：当空气当中混入硅烷气体，就会产生二氧化硅，堵塞调节器阀片，进而出现“流出”问题。而腐蚀性气体若和氧气、水分等接触，就可对半导体材料造成腐蚀，因此，还需对此类气体抽真空、提纯，以免气体当中混入水分和氧气。
（三）设置报警设备
半导体制造环节使用气体种类多，因此对于可燃性和毒性气体需要设置报警器，还需设计氧浓度计，以防缺氧问题发生。报警设备使用主要目的就是保证制造环境安全性。设备的选择需要充分考虑其工作原理，将其设置在适宜的场所当中。因为报警设备种类多，且原理不同，故此要灵活选择。
因为半导体主要是在洁净室当中进行制造，要保证环境安全，除了设置报警器以外，还需使用烟感探测器与火灾报警器。与此同时，还需使用排气系统、压力系统异常检测装置，组建安全的设备保护系统，对于设备实施集中化管理。
（四）设置排气系统
在半导体制造过程由于气体原因导致的事故大多和排气系统相关，所以，应该按照气体性质，使用排气系统，保证管道材料、排气方法和真空泵等选择的合理性。
管道材料的选择方面应该按照流通排气系统的气体性质进行确认，使用单独排气的形式。因为，从不同制造装置内部排出的气体也各不相同，若以集中排气的方式设置管道，极易导致化学反应，混合气体还可能存在爆炸的可能性，不利于半导体制造环境安全性的保障。同时，制造半导体使用的装置相关操作都是分批进行，若集中排气，可能导致空气流入排气系统，所以，应该使用单独排气方式。否则应该考虑及其混合没有危险性的前提之下，才可混合排气，选择不锈钢材质的管道作为排气管。
（五）对于毒性气体进行除害
有毒气体的管理，除害为必要工作之一，主要有如下几种方法：第一，燃烧法；第二，化学反应法，第三，水洗法。如果使用燃烧法，主要是将氧气、空气等向系统当中通入，让有毒气体能够以燃烧的形式消耗；还可以利用高温加热的方法，让气体和金属媒介物相接触，使有害气体产生热分解，进而将其消除。若使用化学反应法，主要是利用吸收塔、碱反应塔完成，上述方法能够将制造半导体使用的有毒气体浓度降至允许范围之内；还可通过氧化吸收液处理方式，将高锰酸钾的氧化能力提高，与气体进行充分接触，将有毒气体除去。水洗法适合用于大多数有毒气体的除害，但是需要注意，氢化砷、硅烷、乙硼烷和氢化磷等几类氢化物由于和水不反应，因此，在使用水洗方式对气体除害的时候，应该注意上述物质难以消除。
（六）设置紧急处置预案
1.火灾处置预案
如果气体使用阶段出现火灾，需要对环境周围情况以及火灾发生严重程度进行确认，快速找出火源，还需判断有毒气体是否流出，容器是否破裂，可燃气体流出能否引起爆炸等。上述信息确认之后，采取应急措施，预防人身安全事故，在现场的人员还需确认自身火灾发生之时能否安全撤离现场。火灾发生后，立即向消防部门与上级管理人员上报，上报的同时明确现场可燃气体、毒性气体、容器破裂等问题情况。如果因火灾发生导致现场有毒物质出现泄漏并且扩散，包括氨气、氯化氢、氢化砷等，需要现场人员立即向保健所、警察局等进行上报[2]。
2.中毒处置预案
半导体制造使用气体在安全管理时，若出现人员中毒问题，需要采取以下措施：第一，将中毒者从有毒环境当中转移，使其在床上静卧，佩戴呼吸器，当中毒者身处密闭空间之内，需要救援人员佩戴呼吸器才能进入搭救；第二，保证中毒者呼吸的空气新鲜，及时就医。
3.泄漏处置预案
若容器、设备或者管道等出现泄漏情况，应该按照泄露量的大小做好处置措施：一方面，若属于轻微泄漏，应该判断泄漏气体是否为有毒气体，如果存在毒性，需要人员佩戴呼吸器等防护器具，将容器的主阀门拧紧。如果漏气现象还存在，需要戴安全帽、佩戴防护工具根据管理人员指示，转移容器，置于安全场所内，向管理员上报。如果是管道或者设备存在气体泄漏问题，同样应该带好保护器具，将气体供给源切断，按照指示排查泄漏位置。另一方面，若气体泄漏量相对较大，应该要求周围人员撤离现场，指挥处置过程应该佩戴防护器具，禁止无关人员靠近，并将现场火源切断。
结论：总之，半导体制造业的发展离不开制造用气体安全管理工作，只有秉承“安全第一”的管理原则，才能按照气体具体特点，采取完善的管理措施，保证气体使用环境安全性，为半导体制造顺利进行提供保障。
参考文献：
[1]GB/T 34971-2017，半导体制造用气体处理指南[S].
[2]林德与中国半导体厂商合作扩大业务[J].中国集成电路，2008，（02）：6.
[3]西川幸伸.半导体制造用气供给系统及过滤器[J].低温与特气，1996，（03）：24-27+29.
[4]童.半导体制造用氟化物特殊气体[J].浙江化工，1990，（02）：13.
[5]《半导体制造中气体的使用》即将出版[J].低温与特气，1987，（01）：78.
[6]白井俊昭，何恩生.半导体制造用气体的安全管理[J].半导体情报，1984，（03）：75-84.