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气密性封装工艺在非制冷红外焦平面阵列（IRFPA:Infrared focal plane array）探测器制造技术中非常关键。晶圆级封装具有成本低、尺寸小、可靠性高等优点,有望取代传统的金属管壳封装与陶瓷管壳封装,在IRFPA探测器规模化生产领域受到广泛关注。在IRFPA晶圆级封装工艺中,通常需要制作与探测器芯片晶圆相对准的另一个硅基盖帽（深蚀刻槽）晶圆,在盖帽晶圆内蒸镀吸气剂,然后制备金属过渡层,最后进行真空焊接封装。其中,硅的各向异性腐蚀工艺在硅基盖帽制备中具有均匀性好、操作简单、成本低廉等优点,是制备盖帽结构的首选方法;Zr基薄膜吸气剂具有优异的吸气性能,绿色环保,激活温度低,是红外探测器真空封装工艺的重要材料;金属过渡层选用多层复合材料Cr/Ni/Au,能较好的满足焊接要求。本文对Si的各向异性腐蚀机理、薄膜吸气剂吸气机理和焊接金属过渡层设计进行了深入分析,并以此为基础开展了SiO2/CrAu掩膜层抗腐蚀性、NaOH溶液各向异性腐蚀、ZrCoY以及Cr/Ni/Au薄膜的生长及性能研究,最终实现了IRFPA探测器晶圆级封装并进行了气密性测试。具体研究内容如下:（1）采用NaOH溶液分别以SiO2、CrAu、SiO2/CrAu作为掩膜层对Si（100）单晶进行腐蚀,比较了介质层（SiO2）、金属层（CrAu）和介质-金属复合掩膜层（SiO2/CrAu）的抗腐蚀效果。SiO2+CrAu复合掩膜层在高温高浓度腐蚀液中没有开裂、脱落现象,具有优异的抗腐蚀性。SiO2+CrAu掩膜下获得的腐蚀面具有较小的横向腐蚀,钻孔深度比为0.82:1。以SiO2+CrAu为掩膜层,研究了不同腐蚀液浓度、不同温度、不同IPA添加量的腐蚀速率及腐蚀形貌。研究发现:硅的腐蚀速率随温度增加呈指数增加,在饱和NaOH溶液中腐蚀速率最快,腐蚀速率可达15μm/min;腐蚀速率随温度的增加规律遵循Arrhenius方程,拟合得到随腐蚀液浓度增加激活能从0.23 eV增加到0.49 eV;IPA的添加能提高硅的腐蚀速率,在饱和NaOH溶液中IPA添加量为10 mL时腐蚀速率最快,腐蚀速率为17μm/min;腐蚀形貌随NaOH浓度的增大而趋于光滑;在低浓度腐蚀液中,腐蚀形貌随IPA添加量的增加而变平整,光滑。最终腐蚀出表面平整、界面清晰的硅基盖帽晶圆,盖帽空间面积18.8×17.8 mm,深度超过100μm。利用ANSYS软件对深腐蚀的应力进行了仿真,结果显示:在腐蚀深度为0.05、0.10、0.15 mm对应的最大应力值为51.26、50.74、33.92 MPa,对应的最大应变值为0.3744、0.3867、0.2530 mm。（2）采用电子束蒸发在Si盖帽上制备ZrCoY薄膜吸气剂,研究了沉积速率对薄膜表面形貌、微观结构及吸气性能的影响,研究表明:随着沉积速率从0.540 min进行激活后,ZrCoY薄膜的吸气性能随沉积速率提高而降低,初始吸气速率由33 cm3·s-1·cm-2降低到23.5 cm3·s-1·cm-2。（3）采用直流磁控溅射生长Cr/Ni/Au为金属过渡层,利用ANSYS软件对金属过渡层的应力进行仿真,1 atm下,焊接宽度从100μm增加到1500μm时,最大等效应力从186.52 Pa减小到99.882 Pa,最大变形量从2.7803×10-5μm减小到1.6853×10-5μm;3 atm下,最大等效应力从559.56 Pa减小到298.161 Pa,最大变形量从8.3408×10-5μm减小到5.0552×10-5μm;5 atm下,最大等效应力从932.6 Pa减小到481.23 Pa,最大变形量从13.901×10-5μm减小到8.4255×10-5μm。焊接宽度大于500μm时,最大等效应力和最大变形量随着焊接宽度的增大基本不变,最终选取金属过渡层的宽度为1500μm,Cr/Ni/Au厚度分别为100、400和150 nm。（4）将生长有吸气剂的盖帽晶圆在真空腔内完成吸气剂的激活再与探测器芯片晶圆通过焊料焊接完成。封装后的探测器分别采用He质谱仪和真空热导方法测试漏率和真空度。漏率为10-4 Pa·cm3/s,满足美国军标MIL-STD-883的要求;真空度在15天后变为1.9 Pa,满足IRFPA的使用要求。本文的实验结果对非制冷红外焦平面阵列探测器晶圆级封装具有潜在的应用价值。