太赫兹波与其它波段的电磁辐射相比具有瞬态性、宽带性、低能性、穿透性等很多独特的性质。太赫兹探测技术在爆炸物探测、军用通信等军事领域以及安全检查、医学人体成像等民用领域都有着广阔的应用前景。本论文基于氧化钒(VOx)微测辐射热计开展室温太赫兹探测器的研究,以探测单元结构设计与仿真、微桥结构制备、太赫兹波吸收薄膜及探测单元性能测试等为主要研究内容,突破了NiCr薄膜与VOx薄膜的干法刻蚀、光敏聚酰亚胺(PSPI)牺牲层的图形化、NiCr薄膜的增强吸收等关键技术,制作出室温太赫兹探测单元与80×60探测阵列器件,探测单元在太赫兹辐射源的激励下实现太赫兹波的室温探测。本文的主要研究内容和成果分为以下几个方面:　　1.太赫兹微测辐射热计的结构设计与仿真　　优化设计太赫兹微测辐射热计的微桥结构,提高太赫兹辐射吸收率。相较于传统微测辐射热计,在微桥结构顶层增加一层NiCr薄膜用作太赫兹辐射吸收层,利用其电阻损耗吸收太赫兹辐射。同时,增大像元尺寸,提高占空比以增大太赫兹辐射的吸收量。　　设计了10种不同像元尺寸、不同桥腿宽度的探测单元微桥结构,建立其有限元分析模型进行力学与热学仿真,研究了桥面厚度与残余应力对力学性能的影响。仿真结果表明:像元尺寸75×75μm2,桥腿宽度1.3μm,氮化硅、金属电极、氧化钒层应力值分别为250 MPa、150 MPa、150 MPa的微桥结构具有较好的力学与热学性能,适合用作太赫兹微测辐射热计的探测单元结构。对探测单元膜系结构的光学仿真表明,调节金属吸收薄膜的方阻(厚度)与电导率等参数可以将太赫兹辐射吸收最大化。　　2.太赫兹微测辐射热计的结构制备　　设计了微桥结构的制备工艺路线并采用L-edit软件完成各层的版图设计,然后采用微机械加工技术进行太赫兹微测辐射热计探测单元与80×60探测阵列的制备,并研究了主要功能薄膜的图形化工艺。　　(1)提出一种基于氯基与氟基混合气体的NiCr薄膜反应离子刻蚀工艺。将少量SF6气体引入Cl2和BCl3组成的混合刻蚀剂,通过SF6对等离子体能量的吸收及其与光刻胶反应产生的聚合物沉积,大大减小了光刻胶的刻蚀速率,将对光刻胶的刻蚀选择比提高了4.4~8.3倍。优化后的工艺可以提供9.45 nm/min的NiCr刻蚀速率与5.8％的刻蚀非均匀性,对光刻胶的刻蚀选择比为0.3。　　(2)提出一种高选择比的VOx薄膜图形化技术,采用光刻胶作为掩膜,用基于Cl/N的刻蚀剂进行反应离子刻蚀。采用正交实验法进行工艺设计与参数优化。研究表明射频功率是影响 VOx刻蚀速率、刻蚀均匀性与对光刻胶的选择比的最主要参数。引入少量氮气可提高刻蚀均匀性与对光刻胶的选择比。通过优化设计,得到VOx刻蚀速率为74 nm/min、刻蚀非均匀性为2.4％、对光刻胶的选择比为0.96、对SiNx的选择比为5、对SiO2的选择比为10的反应离子刻蚀工艺。　　(3)基于光学放射频谱分析(OES)研究了反应离子刻蚀的终点监测技术。通过监测反应室内特定波段的光谱强度变化,实时、在线监测薄膜的刻蚀状态并有效地探测刻蚀终点。研究确立了适用于不同薄膜的终点监测波长区域:VOx薄膜:328~347nm,Al薄膜:395~400 nm。　　(4)开发了基于多次掩膜曝光技术的牺牲层图形化技术,使PSPI图案断面呈现正梯形形状,将侧面倾斜角度控制在恰当的范围(30°~50°),有利于金属引线爬坡和桥腿机械支撑。　　3.太赫兹波吸收薄膜研究　　采用NiCr薄膜作为太赫兹辐射吸收层,通过优化NiCr薄膜厚度实现不同频率下太赫兹辐射吸收的最大化。采用基于RIE的衬底表面粗糙工艺使NiCr薄膜形成表面微结构,增大有效吸收面积。采用 RIE减薄的方法制备较小厚度的高表体比NiCr吸收薄膜。这些研究为室温太赫兹探测器的研制提供了简单有效的、与MEMS制备工艺兼容的增强吸收的方法。　　4.太赫兹微测辐射热计探测单元性能测试　　对制备的太赫兹微测辐射热计探测单元器件进行杜瓦封装,采用高功率太赫兹激光器为辐射源,完成2.56 THz辐射下探测单元的性能测试。测试表明探测单元噪声等效功率(NEP)优于298 pw/Hz1/2,平均响应时间达到11.2 ms。