1、少子寿命
（1）小注入寿命
小注入寿命τL既与复合中心能级的位置有关，又与复合中心的载流子浓度和俘获截面有关。
（2）大注入寿命
大注入寿命仅取决于复合中心的浓度及其俘获截面，而与复合中心能级的位置无关。
（3）空间电荷区的寿命
当复合中心位于禁带中央（即ET≈Ei）时，τn0≈τp0，空间电荷区载流子的产生寿命τSC最低。
（4）少子寿命对器件特性的影响
少子寿命对器件特性的影响主要体现在两个方面：一是为了获得良好的通态特性，需提高少子寿命，故在器件制造工艺中需预防或去除使少子寿命减少的缺陷或复合中心；二是为了缩短器件的关断时间或减小其恢复电荷，提高开关速度，需降低少子寿命，故向器件内部引入适当的复合中心。
少子寿命对器件特性的影响可通过器件的工作状态来理解。在导通期间，器件内部存在的大量的非平衡少子，此时载流子的寿命为大注入寿命τH，它决定了器件的通态特性，τH越高，则器件的通态压降就越小。在关断期间，随着器件内部载流子的不断被抽取，少子数目不断减少，此时少子的寿命为小注入寿命τL，它决定了器件的关断特性，τL越小，则器件的关断时间toff就越短。在阻断期间，器件耗尽区内的载流子产生寿命τSC决定了器件的漏电流IR，τSC越大，漏电流越小。
为了使器件同时具有通态压降低、高温漏电流小及开关时间短等良好性能，要求τH和 τSC要高，τL要低，即τH/ τL和τSC /τL越高越好。所以，为了使器件在很宽的温度范围内能稳定工作，防止其漏电流过大，要求引入的复合中心能级位置远离禁带中央。在实际制作工艺中，不仅要防止有害的重金属杂质引入的复合中心导致载流子寿命降低，而且要避免为改善器件开关速度而引入的低寿命区位于pn结空间电荷区，导致漏电流增大。
2、吸杂技术
2.1 预防措施
（1）硅片清洗方法
自动化RCA标准清洗工艺：首先用H2SO4、H2O2及H2O混合液（SPM）去除硅片表面的有机玷污，因为有机物会遮盖硅片部分表面，从而使氧化膜和与之相关的玷污难以去除；然后用HF、H2O2及H2O混合液（DFH）溶解表面氧化膜，同时除去金属玷污，因为氧化层通常是“玷污陷阱”，也会引入外延缺陷；再用NH4OH、H2O2及H2O混合液（APM）去除颗粒、部分有机物和金属等玷污，同时使硅片表面钝化；最后用HCl、H2O2及H2O混合液（HPM）去除硅片表面的钠、铁、镁等金属玷污。
（2）扩散工具
采用不同材料制成的高温扩散管、扩散舟、铲等，会直接影响器件的少子寿命。由于碳化硅材料的杂质含量明显高于多晶硅和石英材料，因此扩散用的碳化硅铲需经过特殊涂层处理。此外，多晶硅材料因其特殊的分子结构，容易吸收杂质，且用氯离子清洗效果不佳。所以，为了保证高的少子寿命，扩散时应尽量选用高纯石英材料用具。但石英材料的耐高温特性相对较差，高温长时间扩散容易变形，故要定期检查更换。
（3）材料缺陷
原始硅材料中存在的D缺陷（即空位团）会影响其中的载流子寿命分布。D缺陷源于扩散时混入不洁净的空气，或用KOH腐蚀硅片时在表面薄层内产生的重金属污染，在高温过程中会在硅中引入D缺陷，形成的空位能级位于导带下方0.45eV处，成为重金属杂质的复合-产生中心，使硅中载流子寿命存在严重的横向分布，这种非均匀的寿命分布会导致器件的漏电流很大。为了消除原始衬底材料中的D缺陷，需注入间隙原子。具体方法是，采用湿氧氧化或POCl3扩散，在1150℃下预处理3h，间隙原子会扩入整个硅片。然后，腐蚀掉表面氧化层和磷掺杂层，在1240℃下推进5h。预处理后的寿命分布趋于均匀，同时寿命也有所提高，在500～1500μs 之间。
2.2 吸杂方法
在工艺过程中，要加强表面清洁处理，防止高温掺杂时有害杂质，如铜（Cu）、铁（Fe）等，从表面扩入硅片，并尽量采用低温工艺或闭管扩散及慢降温等。此外，还可以采用特殊的吸收工艺来消除芯片中的杂质或微缺陷，如采用掺氯氧化、阳极的硼硅玻璃（BSG）吸收工艺、阴极的磷硅玻璃（PSG）吸收工艺等。
表1比较了采用不同的吸收方法处理后少子寿命和pn结漏电流的变化。相比较而言，采用双面磷吸收工艺可显著提高少子寿命，降低pn结反向漏电流。为了了解器件中的少子寿命分布，可以在n+阴极区的POCl3扩散后，通过测试n基区少子扩散长度的横向分布来观察少子寿命情况。吸收后的寿命可采用光致发光成像（Photoluminescence Imaging，PL）技术来测量。
表1 采用不同的吸收方法处理后少子寿命和pn结漏电流的变化
3、辐照技术
3.1 辐照技术原理
辐照技术是利用高能粒子轰击硅片，在其内部引入感生缺陷（即空位和间隙原子）作为复合中心，达到控制少子寿命的目的。辐照技术包括电子（β射线）辐照、质子（α射线）辐照或轻离子（H+、He ++）辐照及其复合技术等。
（1）电子辐照
辐照前后寿命变化关系：
式中，Φ为辐照剂量；K为辐照损伤系数，与辐照类型、能量、硅片电阻率及温度有关。电子辐照的能量选择在0.5～15MeV之间，在此范围内，电子束完全可以贯穿器件，在整个器件内部形成分布均匀的感生缺陷，所以电子辐照得到的少子寿命为均匀分布。
电子辐照很容易控制，重复性也很好。通过控制辐照剂量可以精确地控制感生的缺陷浓度。但由于电子辐照感生的缺陷不稳定，在较低温度下退火就会消失，因此用电子辐照制成的器件长期稳定性不好。
（2）质子或轻离子辐照
若质子注入射程小于器件厚度，就会在射程末端形成缺陷浓度比其他位置高得多的缺陷峰（即高浓度复合中心区）。辐照表面与缺陷峰之间的缺陷密度只是缺陷峰处的10%～20%，称为缺陷拖尾。缺陷峰的位置可通过辐照能量来调节，使质子在硅中的穿入深度控制在硅片厚度范围内，如3MeV的质子在硅中的穿入深度约为100μm，而相同能量的电子穿入深度为 6000μm。质子辐照产生的缺陷峰纵向宽度最小值可控制在10μm以内。所以，质子辐照能在器件内很窄的范围内进行局部少子寿命控制，于是在不牺牲其他特性参数（如通态压降和漏电流）的情况下，可以提高器件的开关速度。质子辐照也可离线进行，但需要在真空条件下进行，导致工艺成本增加。
在现有可用的离子注入能量下，只有 H+与He++这两种轻离子的射程可达几十至几百微米，符合功率器件轴向尺寸的使用要求。比如，利用低能量（50～80keV）、高剂量（1×1016～6 ×1016cm- 2）的He++注入形成IGBT的nFS层，在900℃下退火1h，产生的空位缺陷可控制在小于100nm厚的范围内。
表2 H+注入射程和能量的大致关系
H+注入的功能随退火温度不同而起不同的作用。当在350℃以下退火时，起复合中心的作用，可以减小少子寿命；当在450℃～550℃退火时，起施主的作用，可形成n型掺杂区。
3.2 复合中心能级位置
图1 各种技术在硅中产生的复合中心能级位置
图1给出了各种少子寿命控制技术在硅中产生的复合中心能级位置。图中VO（-/0）表示空位-氧复合体形成的缺陷能级，V2（-/0）表示双空位形成的缺陷能级，这些能级在硅中起复合中心的作用。可见，掺金（Au）引入的复合中心能级接近禁带中央，导致其τL和τsc较低；掺铂（Pt）、钯（Pd）和铱（Ir）引入的复合中心能级位置远离禁带中央，其τsc较高，而τH较低，故掺铂、钯及铱的器件漏电流较小，高温稳定性好；掺金器件漏电流较大，在 100℃下比掺铂器件高1～2数量级，且高温稳定性差。相比较而言，掺铱引入的能级位于铂和金之间，故掺铱器件的特性介于掺金器件与掺铂、掺钯器件之间，并且由于铱的扩散系数比金和铂低，在850～950℃就可形成铱的深能级。
电子辐照在硅中引入的主要电活性缺陷是氧-空位对和双空位，前者能级位置靠近导带，决定了大注入少子寿命τH，而后者能级位置靠近禁带中央，决定了小注入少子寿命τL和耗尽区内的载流子产生寿命τsc。H+或He++注入在禁带中央引入两个确定的陷阱能级，与电子辐照的感生能级相同。可见，辐照引入的感生缺陷的能级位置介于金和铂能级之间，所以，辐照也会导致器件的漏电流偏大，稳定性较差。并且，H +或He ++辐照会感生浅施主杂质，其掺杂浓度随辐照剂量增加而增大，导致n-基区的掺杂浓度增大，引起器件的击穿电压下降。所以，选择合适的剂量和退火温度非常关键。
为了形成任意可控的复合中心浓度分布，可在器件与辐照源之间使用掩模进行阻挡，掩模厚度会影响离子穿过的能量，从而控制注入的深度。
3.3缺陷浓度分布
图2 不同寿命控制技术产生缺陷浓度分布
图2给出了各种少子寿命控制技术在硅中产生缺陷浓度分布示意图。其中掺金、掺铂形成的缺陷浓度为U型分布，这是因为金、铂原子在硅中扩散系数大，在高温下向表面扩散所致。由于金、铂在硅中的实际扩散有许多复杂的行为特性，很难精确地控制整个扩散过程和由此形成的缺陷浓度，故目前较少使用。电子辐照形成了均匀的缺陷浓度分布，如图中虚线所示；质子辐照或H+、He++辐照在射程末端形成了缺陷浓度比其他位置高得多的缺陷峰。因此，电子辐照在硅中产生的寿命是均匀分布的，而质子辐照或H+、He++辐照产生的少子寿命是非均匀分布的。