Hesperian Health Guides

在圆晶上制作芯片

a round silicon wafer covered with rows of square chips.

为了在硅晶圆上制造单个芯片,工人要给晶圆涂上化学品并照射紫外线 (UV),整个过程需要使用不同的机器。利用化学品和光,可以把每个芯片的 设计图刻画到晶圆上。涂上多层化学品并曝光的工 序叫做“光刻”,去除不需要的化学品以完成设 计的工序叫做“蚀刻” 。

虽然光刻和蚀刻都在封闭的机器内完成, 但工人仍有可能在下列情况下接触化学品:

  • 机器、管道和通风口有泄漏或运转不正常。定期检查所有设备,检查并 更换空气质量监测器,便可发现泄漏。一旦发现就可以立即修复。对于 工人、生产和社区来说,有计划的日常维护比出现故障再做反应更安 全。相比那些有时间维修机器而不影响生产的工厂来说,24小时不间断 运作的工厂可能无法对泄漏做出及时或快速的反应。
  • 工人打开机器、管道和通风口进行清洁和维修。需要打开机器并直接接 触化学品的维护工人或工程师面临的危险最大。但如果化学品进入空 气,所有工人都会受到影响。

为保护所有工人,维护工人应:

光刻的危害:光刻胶化学品

工人、劳工活跃分子和卫生专业人士都认为,光刻胶是电子产品制造中最 有毒的化学混合物之一。生产光刻胶的公司通常拒绝透露其中的化学成分以 及每种成分的含量,称这是“商业秘密”。然而,它们对健康构成的危害并非秘 密。

光刻胶包含4个基本类别的化学品:敏化剂(对热或光有反应的化学品)、 溶剂、聚合物和添加剂。当暴露在光下时,光刻胶中的一些化学品会分解成其 他化学品,也就是副产品。这些副产品对工人的健康也有很大危害。

光刻胶会快速被皮肤吸收。工人应穿戴正确的防化手套、防护服和呼吸 器,以防受到光刻胶及其副产品的伤害(详见第18章:个人防护装备)。

光刻的危害:紫外线

工人打开光刻机装卸晶片时,机内的紫外线灯应该关闭。即使是在封闭的 机器内,紫外线也会迅速损害眼睛。光刻车间的工人需要防紫外线的聚碳酸酯 护目镜、丁腈手套和面罩(见第18章)。衣物必须覆盖全身,尤其是手腕。即使 衬衫袖口和手套之间有一个小间隙,也会让紫外线灼伤暴露的皮肤。

紫外线灯泡容易损坏。由于其中含有水银,破损的紫外线灯不仅带来割伤 的风险,还会使工人接触到水银。

当紫外线灯破损时,一小片水银就会散出。紧凑型荧光灯(CFLs)也是如 此,但其中含有的水银要少得多。如果水银泄漏,应关闭所有机器、加热器、风 扇和空调。所有人应离开泄漏区域,并在确保所有工人离开后关闭门窗。应通 知主管,以便维修人员前来清理泄漏。

清理泄漏的水银

如果必须去清理泄漏的水银,你需要手套、滴管、2张硬纸或纸板、2个塑 料袋、胶带、手电筒以及一个盛有水的有盖玻璃容器。

  1. 不要触碰水银。
  2. illustration of the items described above.
  3. 摘掉手表和首饰,因为水银会粘在其他金属上。
  4. 即使在白天,也应打开手电筒照亮泄漏区域,以便 看清水银在哪里。
  5. 如果可能,应戴防化手套。如果只有乳胶 手套,应戴两副。
  6. 用小片的硬纸或纸板将水银和碎玻璃聚集成 一小堆。
  7. 用小片的硬纸或纸板将水银和碎玻璃聚集成 一小堆。
  8. 滴管吸不起来的水银可以用胶带去粘。
  9. 将使用过的胶带、吸管、手套和纸板都放入塑料袋中。
  10. 将袋子标记为“水银废物”,然后将袋子也放入盛有水的玻璃容器 中。
  11. 密封容器并贴上标签。再将其放入另一个塑料袋中。
  12. 将整件物品作为有毒废物处理。

蚀刻的危害:湿蚀刻

为了去除光刻胶,晶圆要经过几道水浴。浴液中含有硝酸、乙酸和氢氟酸 (HF),因此该车间必须封闭,还要有强力的局部通风

酸会迅速烧伤皮肤、眼睛和内脏。因此,如果通风不良或需要在工位之间 移动物料,工人需要佩戴耐酸的防护装备,包括呼吸器。工位附近必须有淋浴和 洗眼器(请参阅第8章“皮肤或眼睛接触化学品的急救”一节)。

蚀刻的危害:干蚀刻

干蚀刻需要在晶圆上喷上氟化烃,并用射频(RF)辐射加热。辐射产生的 热量会使气体移动,“攻击”并去除光刻胶化学品。射频辐射会损害神经系统 并引起生殖问题。保护自己免受辐射伤害的最佳方法是限制暴露时间,并使用 屏障和个人防护装备阻挡辐射(参见附录B“辐射”一节)。

氟化烃很危险,因为它们会在人体内积累。即使是少量摄入,日久天长积 累起来也会致病。吸入或接触氟化烃可能会导致呼吸困难和皮肤刺激。有些还 会引起心脏问题、生殖问题和癌症。

保护工人免受蚀刻化学品伤害:

  • 定期检查机器是否完全密封。如有泄漏立即修复。
  • 通风必须够强,以清除所有化学烟雾。应有紧急备用通风系统,以应对 泄漏。
  • 所有工人都应有个人防护装备。维护人员需要有特殊的个人防护装备。 职业安全与健康专业人士可以帮你确定所需的个人防护装备。
  • 蚀刻后的晶圆应在通风的“等候区”放置一段时间再移走,以减少进入 机器外空气中的烟雾量。
  • 孕妇不应从事需要使用氟化烃的工作,因为这些化学品会伤害子宫内的 胎儿。
a man speaking.
我在位于印度尼西亚巴淡岛的爱立信工厂工作。工厂中从事干蚀刻 的工人最容易感冒。当工人生病时,工厂会给他们“排班”去别的 岗位;来顶替的新工人进入蚀刻室后,也是干到生病再转岗。工厂 没有告诉我们为什么会生病,只是让我们轮换。

给晶圆增加更多层膜和特殊品质

晶圆接下来还要经过几道加工,为的是:

  • 给晶圆上已经设计好的芯片添加更多层膜(氧化)。
  • 增加某些膜的导电性(离子注入)。

掺杂气体的危害

砷化氢、磷化氢、乙硼烷等掺杂气体和硼都可以通过射频辐射加热在晶 圆表面形成具有不同导电特性的薄膜。装卸晶圆、更换气瓶以及修理清洁机器 的工人都会接触到掺杂剂气体。

掺杂气体可能会使人感到虚弱、疲倦、瞌睡或神志不清,还可能导致头痛 或肌肉抽搐。它们还会导致呼吸困难、晕厥或麻痹。如果出现任何这些症状, 你应该:

  • 立即离开工作区域。
  • 脱下防护装备和衣物,然后用水和肥皂清洗全身。


不要等到生病了再穿上防护装备或停产修理机器。

另请参阅第8章“吸入化学品的急救”一节。有关掺杂气体 的信息,请参阅附录B。

我们注意到有怪味,就去投诉。测试显示砷化氢浓度 很高——原来晶圆从机器里出来时会释放气体。这之 后厂方给我们发了很高级的呼吸器。但是,如果砷 化氢没有气味,我们怎么才能发现问题呢?

a woman speaking the words above.
砷化氢闻起来像大蒜。如果 闻到它的气味,说明暴露量 已经足以造成伤害。有关砷 化氢的更多信息,参见附录 B

高温和火灾的危险

掺杂气体易燃,有些还会在遇热或浓度过高时爆炸,因此必须按照维护计 划经常清洁通风口和机器。有些机器部件必须经常清洁,比如气泵;因为其中 的润滑油会吸收掺杂气体,进而伤害接触润滑油的工人。另外,有些机器温度 很高,附近工人如果不小心触摸就会烫伤。详见“烧伤急救”

X射线的危害

射频辐射接触掺杂气体会产生X射线。X射线是一种辐射,可导致癌症,也 会对男女生殖系统造成严重损害。检查晶圆时也会使用X射线,以查看是否含 有足够的金属。更多有关X射线和其他辐射对健康影响的 信息,可参阅附录

给晶圆添加金属的危险

为了使芯片不同部分的电路连通,需要将金属添加到晶圆上。最常用的是 铝,其他金属包括铬、铜、锡、铅、镍、金、银、钛和铂。不同金属的危害不同,但 气体或蒸气中的金属更容易被人吸入或误食。有关金属的更多信息,可参阅附 录B。

如何保护工人:

  • 掺杂剂:打开机器内部之前,要确保所有掺杂剂都已抽出。清洁或维修 机器的维护人员应配备自供空气式呼吸器和防化耐热的个人防护装备 (请参阅第18章:个人防护装备)。
  • X射线:机器应安装X射线屏障。存在X射线的车间,所有工人都应佩戴 检测X射线剂量的徽章仪器。必须定期检查屏障和徽章。如果徽章显示 高剂量的X射线暴露,工厂需要将工人调离该车间并提供医疗服务。
    禁止铅和有毒化学品 Wgthas black-eu.png

欧盟限制有害物质指令(RoHS)禁止在欧洲销售的电子产品中使用 以下6种最有害的材料:

  • 汞(水银)
  • 六价铬
  • 多溴联苯
  • 多溴二苯醚


在生产中禁止使用这些化学品有助于保护工人、社区和环境。尽管 RoHS禁令只涵盖欧盟国家,但知道某种化学品在他国被禁,对争取本 国禁止使用该化学品也有帮助。RoHS已经对一些国家的立法产生了影 响——包括中国、日本、泰国、澳大利亚、韩国和美国。


这页已被更新: 12 1月 2021