红外探测器是应用于热成像的主要探测技术,在国防、航天领域具有重要的战略意义。作为当今非制冷热成像的主流技术,氧化钒（VO_x）微测辐射热计焦平面成像阵列具有重量轻、成本低,且符合单兵作战装备要求等优点,成为世界各国许多商业机构和研究单位竞相开发的目标。但是,焦平面阵列制备涉及集成电路设计、红外光学、薄膜生长、MEMS工艺等众多技术,是一项复杂的系统工程。本文针对红外微测辐射热计器件结构优化设计、薄膜生长以及器件制备工艺进行研究,成功地制备出具有微桥结构的、热敏材料为VO_x的微测辐射热计像元,桥面为SiN_x/VO_x/SiN_x三明治结构,由被SiO₂包裹的AL微柱所支撑。器件具有红外响应特性。本文主要工作如下:1.为提高器件的红外吸收率及其响应度,本文对器件结构进行优化设计。以光学导纳矩阵原理为理论基础,采用从头算的方式获得器件的红外吸收特性,结果表明当反射层与吸收层间距取2.5μm时器件的平均吸收率最大;采用ANSYS有限元软件定量分析桥臂宽度及引线材料对器件热学及热形变特性的影响,表明减小桥臂宽度、降低材料热导率是提高器件红外响应特性、获得平整桥面结构的重要途径。2.薄膜生长技术是微测辐射热计的关键技术,本文以制备高电阻温度系数（TCR）的热敏VO_x为研究目标,采用反应电子束蒸发工艺,通过退火提高薄膜晶体质量。由此获得的薄膜其TCR可达-3%/K,并且在55℃附近电阻率跃迁超过2个量级。为避免残余应力过大导致SiN_x吸收层龟裂,本文采用PECVD沉积SiN_x薄膜,通过调整衬底温度、反应气体流量比,以及结合应力释放槽工艺制备符合要求的SiN_x薄膜。3.为优化器件工艺,降低成本,本文对AZ5214E图像反转光刻以及PI牺牲层工艺进行详细研究。当反转烘温度为96～98℃,掩模曝光、泛曝光时间分别为8.1s和8.4s时可以获得清晰的光刻胶掩模图形,并以此为基础采用剥离技术制备高2μm、宽度3 gm且有SiO₂薄膜包裹的AL桥墩;利用PI在碱性溶液中的可溶性,采用先在122℃预固化PI后湿法腐蚀工艺来制备PI图形,有效简化工序、降低成本。4.对真空封装后的器件进行红外响应和TCR测试,表明器件具有红外响应特性,并对影响器件TCR的衬底材料及多层薄膜应力等因素进行分析。本文的主要创新点有:1.采用基于AZ5214E图像反转光刻工艺的剥离技术制备AL/SiO₂桥墩,具有可靠性高、成本低、操作简单的优点,解决了基于一般正胶光刻工艺剥离大高宽比薄膜图形时存在的光刻分辨率低、剥离难的问题。2.采用PI作为器件的牺牲层,并采用湿法腐蚀工艺来制备PI图形。与传统的等离子各向异性刻蚀工艺相比,采用湿法腐蚀工艺制备的PI图形,其台阶较为光滑,从而可以获得相对平整的器件桥面结构,同时具有工序少、操作简单等优点。