传统的等离子体加工技术需要通过掩膜板来实现,这个过程不仅周期长,而且加工成本高昂。为了实现无掩膜等离子体刻蚀加工,课题组之前提出了一种基于扫描探针的微等离子体刻蚀方法,即将微放电器集成在悬臂梁探针的空心针尖上,以实现对样品高精度的无掩模刻蚀加工。然而,集成微放电器的悬臂梁探针加工工艺复杂,且探针结构十分脆弱,容易损坏。因此,课题组提出了无悬臂梁结构的微放电器针尖阵列的无掩模刻蚀加工方法。和悬臂梁探针结构相比,微放电器针尖阵列结构更加坚固,加工工艺更为简单,且能够实现更高的阵列密度和更大的加工面积,因此,可用于高精度,高效率,大面积的刻蚀加工。本文主要研究了微放电器针尖阵列无掩模刻蚀方法中的核心器件微放电器阵列的结构设计,器件加工及微放电器阵列的性能表征。在结构设计方面,针对针尖阵列微放电器放电过程中微放电器单元之间出现的热耦合效应,我们对微放电器阵列的单元之间的间距做了优化。运用Comsol Multiphysics进行热效应仿真,对阵列单元的排布加以优化使得热耦合效应对器件本身的影响达到最小。在器件制备方面,本文介绍了用于无掩膜刻蚀的针尖阵列微放电器的加工制备过程,并对其中的部分工艺参数做出优化。对用于刻蚀掩膜的氧化硅薄膜工艺进行优化,使得整个工艺过程更加简单实用。在优化工艺参数的基础上,制备出质量良好的微放电器阵列。对于最终要用于无掩膜刻蚀的针尖阵列微放电器,本文最后对微放电器阵列的放电性能做了详细的测试表征,对影响微放电器阵列稳定放电的若干因素分别做了实验测试和结果对比。这些因素包括不同限流电阻阻值、微放电器阵列数、微放电器单元尺寸、环境气体气压和气体类型。通过合理优化电学测量中的各种参数达到微放电器阵列稳定放电的目的,从而为后续的基于微放电器针尖阵列无掩膜加工奠定坚实的基础。