本论文开展了利用聚酰亚胺作为牺牲层制备双材料微悬臂梁式非制冷红外焦平面阵列(focal plane array,FPA)的技术研究,并对其性能进行了分析。　　 FPA中的微悬臂梁像元由两种热膨胀系数相差很大的材料组成,红外吸收面在吸收红外辐射后温度升高,双材料效应会引起悬臂梁弯曲,该弯曲量可引起悬臂梁上的上电极板位置发生改变,从而导致电容的变化,通过测量电容的方式读出红外信号,形成红外成像。与传统的热成像系统相比,这种基于微机电系统(Micro-electromechanical systems,MEMS)技术的微悬臂梁式红外成像系统具有不需制冷、易于集成、体积小、价格便宜、系统分辨率易于提高等优点。　　 本论文首先从理论上对双材料微悬臂梁结构进行了分析,并设计了五种微悬臂梁像元结构:折线式支腿结构、直线式支腿结构、热补偿型、无上极板引线式结构和双折线式支腿结构。为了验证和优化所设计的结构,我们从理论和有限元仿真对红外焦平面器件性能进行了分析,对结构参数进行了优化。　　 之后,本论文对利用聚酰亚胺作牺牲层制备微悬臂梁焦平面阵列的加工技术进行了深入研究。首先仔细研究了聚酰亚胺的化学性质,之后系统研究了聚酰亚胺薄膜的制备方法和图形化方法-氧等离子干法刻蚀技术。在各向同性氧等离子体刻蚀聚酰亚胺的过程中,我们发现聚酰亚胺会有发生一定的横钻,为此我们在锚点开口设计上做了2微米的修正,得到了预期的锚点尺寸。氧等离子体刻蚀聚酰亚胺造成的侧壁形状对之后的上极板引线极为重要,因为悬崖式侧壁很难保证溅射较薄的Al跨过台阶,相反,斜坡式侧壁可以很好地保证较薄的Al跨过台阶,形成电互联。　　 利用聚酰亚胺作为牺牲层,我们提出了一套与IC兼容的FPA制备工艺。PECVD SiNx材料的制备条件以及它的图形化方法都能与聚酰亚胺很好地兼容,选为基本的结构材料。Al是良导体并具有高热膨胀系数,所以选择Al作为上下电极板材料和双材料支腿中高热膨胀系数的材料。为了解决Al下电极板与SiO2硬掩膜不兼容性问题,我们使用NH4F:HAC进行硬掩膜剥离,得到了理想效果。对工艺过程中发现的问题我们提出了改进办法,制备出小阵列形式的FPA结构,验证了本工艺的可行性。　　 最后我们研究了FPA的真空封装方法,对光学读出的FPA芯片进行了真空封装,封装后的芯片满足红外成像的要求。封装的玻璃窗口和锗片窗口都进行了双面增透,光通过率超过95％。封装漏气率小于5×10-3 pa.cm3/s。