CN103035981A

CN103035981A - 一种超薄金属膜太赫兹吸收层及其制备方法

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Publication number: CN103035981A
Application number: CN2012105294498A
Authority: CN
Inventors: 苟君; 王军; 黎威志; 蒋亚东; 吴志明
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: CN103035981B

Abstract

本发明公开了一种超薄金属膜太赫兹吸收层及其制备方法，该吸收层制备在太赫兹探测器敏感单元的顶层。所述超薄金属膜通过刻蚀减薄较大厚度的金属薄膜制备，在刻蚀减薄过程中调节工艺参数与刻蚀剂浓度分布，造成微区刻蚀速率差异，获得粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜。刻蚀的方法有两种：一种是用反应离子刻蚀方法与干法刻蚀的后腐蚀现象将金属薄膜刻蚀为超薄金属膜，具有易控制反应过程与超薄金属膜厚度等优点；另一种是用湿法化学腐蚀方法将金属薄膜腐蚀为超薄金属膜，具有易控制超薄金属膜表面形貌与颜色等优点。粗糙、多孔、黑化的金属薄膜表面结构具有高表体比、低反射率的特点，有效增强太赫兹辐射的吸收性能和效率。

Description

一种超薄金属膜太赫兹吸收层及其制备方法

技术领域

本发明涉及太赫兹探测与成像技术领域，具体涉及一种超薄金属膜太赫兹吸收层及其制备方法。

背景技术

太赫兹（Terahertz， THz）波指频率介于0.1~10THz（波长3mm~30??m）的电磁辐射，其电磁波谱位于微波和红外波段之间，因此，太赫兹系统兼顾电子学和光学系统的优势。长期以来，由于缺乏有效的THz辐射产生和检测方法，人们对于该波段电磁辐射性质的了解非常有限，以至于该波段被称为电磁波谱中的THz空隙。该波段也是电磁波谱中有待进行全面研究的最后一个频率窗口。近年来由于自由电子激光器和超快激光技术的发展，为THz脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源，使THz辐射的产生机理、检测技术和应用技术的研究得到蓬勃发展。

与其它波段的电磁波相比，THz电磁波具有如下独特特点：①THz波的波长处于微波及红外光之间，因此在应用方面相对于其它波段的电磁波，如微波和X射线等，具有非常强的互补特征；②THz波的典型脉宽在亚皮秒量级，不但可以进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究，而且通过取样测量技术，能够有效地防止背景辐射噪音的干扰；③THz波具有很高的时间和空间相干性，这一特点在研究材料的瞬态相干动力学问题时具有极大的优势; ④THz波的光子能量低。频率为1THz的电磁波的光子能量只有大约4meV，因此不会对生物组织产生有害的电离，适合于对生物组织进行活体检查。THz波的这些特点使其在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文、宽带移动通讯、尤其是在卫星通讯和军用雷达等方面具有重大的科学价值和广阔的应用前景。

太赫兹探测器是太赫兹技术应用的关键器件之一。在太赫兹探测器的开发和应用中，检测太赫兹信号具有举足轻重的意义。因为，一方面，与较短波长的光学波段电磁波相比，太赫兹波光子能量低，背景噪声通常占据显著地位;另一方面，随着太赫兹探测技术在各领域特别是军事领域中的应用的深入开展，不断提高接收灵敏度成为必然的要求。由于赫兹探测器探测单元中的热敏感薄膜对太赫兹波吸收很弱，使得太赫兹辐射信号检测的难度较大。传统的红外探测器，如微测辐射热计，对太赫兹的吸收仅为红外吸收的2~5%左右，甚至比器件材料的不均匀度还要低，故极难区分噪音与被检信号。因此，需要增加单独的太赫兹吸收层以增强探测器的吸收性能。要求太赫兹吸收层的反射率低，与下层材料的粘附性要好。目前常用的太赫兹吸收材料为有机黑体、黑金和Ni-Cr等。在这几种物质中，黑金的反射率最低，但它的粘附性不是很好。黑色树脂的反射率也比较低，但比较厚，而且热阻较大，可能会阻碍热量向敏感薄膜的传播。

目前，超薄金属膜和多层膜在太赫兹波段光子器件和光电子器件中的应用得到了广泛关注，其重要应用之一就是作为THz探测器的吸收层与THz波段抗反射涂层。由于微尺度效应，超薄金属膜的光学/电学特性及其参数（折射率、消光系数、吸收系数、介电常数、电导率等）与块状材料显著不同。厚度低于50nm的金属或金属复合薄膜用作太赫兹吸收层时对探测器的热容影响很小，利于高响应速率探测单元的制作。

N. Oda等报道了将金属薄膜用作太赫兹吸收层进行THz-QVGA探测器制备的研究 (N. Oda, etc, “Development of Bolometer-type Uncooled THz-QVGA Sensor and Camera”, The 34th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, Vol. 1, 2009)，由于热敏薄膜对太赫兹辐射的弱吸收性，太赫兹吸收层是THz-QCGA与非制冷IRFPA在单元结构上的主要区别。通过调整薄膜电阻至适当值，可将太赫兹探测灵敏度提高5~8倍( N. Oda, etc, “Detection of Terahertz Radiation from Quantum Cascade Laser, Using Vanadium Oxide Microbolometer Focal Plane Arrays”, Proc. of SPIE, Vol. 6940, pp. 69402Y-1-69402Y-12, 2008)。C. C. Ling等报道了对铋金属-介质复合膜系结构吸收太赫兹辐射的研究(C. C. Ling, etc, “Large Area Bolometers for THz Power Measurements”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 42, pp. 758-760, 2002)。这种结构中，40~150nm的铋膜被蒸发制备在采用热生长与LPCVD方法制备的三层介质复合薄膜上。测试结果表明，制备有铋金属层的复合薄膜的太赫兹辐射吸收率比无铋金属层的相同介质薄膜提高了60%。C. Bolakis等报道了一种制备在硅衬底上的太赫兹吸收薄膜堆栈结构，由介电布拉格反射镜和薄的铬金属膜组成，应用于双相材料太赫兹传感器（C. Bolakis, etc, “Design and Characterization of Terahertz-Absorbing Nano-Laminates of Dielectric and Metal Thin Films”, Optics Express, Vol. 18, pp. 14488-14495, 2010）。复合薄膜结构吸收了3~5THz内入射太赫兹辐射的20%。通过有限元建模优化铬金属薄膜的厚度，分析结果表明当金属薄膜厚度为9nm时，太赫兹辐射吸收率可达到50%。F. Alves等研究了Ni和Cr金属薄膜在1~10THz内的太赫兹吸收率(F. Alves, etc, “Highly absorbing nano-scale metal films for terahertz applications”, Optical Engineering, Vol. 51, pp. 063801-1-063801-6, 2012)，通过控制金属薄膜厚度(2.5~50 nm)，其太赫兹吸收率可达到47%，结果证明金属薄膜可用于太赫兹探测器的吸收层材料。M. Schossig等报道了NiCr合金薄膜用作热释电太赫兹探测器的吸收层与电极（M. Schossig, etc, “Infrared Responsivity of Pyroelectric Detectors with Nanostructured NiCr Thin-Film Absorber”, IEEE SENSORS JOURNAL, Vol. 10, pp. 1564-1565, 2010）。采用热蒸发方法将吸收层与上电极一步沉积，调整沉积角度形成光学纳米棒结构的NiCr薄膜，制备的NiCr薄膜具有更低的折射率与反射率，获得更高的太赫兹吸收率。在这些文献报道中，太赫兹吸收层都采用蒸发、磁控溅射等传统的方法直接制备在探测单元表面上，制备的金属薄膜表面表体比较低，其太赫兹吸收性能有进一步提升的空间。

国内关于太赫兹探测技术与太赫兹吸收层的研究与处于起步阶段。专利200910216064.4公开了一种太赫兹波平面吸收材料，先在衬底表面制备连续金属反射层，然后制备介质层，再在介质层上制备人工电磁媒质层。人工电磁媒质层由周期性排列的人工电磁媒质单元构成，每个单元为一个线宽为ｔ的金属薄膜线条形成的中心对称图形，包括中间由两个单开口金属环相向连接的电开口环共振器；还包括两个与电开口环共振器两侧长边背向连接的单开口金属环。该发明所提出的太赫兹波平面吸收材料具有两个强吸收频段，可以提供不同频段的选择性吸收和探测。同时可以吸收更大频谱范围的太赫兹辐射，提高了太赫兹波平面吸收材料的性能和效率。这种太赫兹波平面吸收材料需要制备多层结构并图形化，制备工艺较为复杂。

本研究小组在专利201110434601中公开了一种增强太赫兹辐射吸收率的膜系结构及其制备方法，该膜系结构包括介质薄膜及位于其上的太赫兹吸收层。制备方法为：先采用PECVD混频技术制备的低应力氮化硅或氧化硅薄膜，该介质薄膜被反应离子刻蚀为微纳米量级的粗糙表面，然后由磁控溅射法制备在表面粗糙的介质薄膜上制备金属薄膜，获得高体表比的介质与金属薄膜膜系结构以增强太赫兹吸收率。这种方法需要先通过刻蚀介质薄膜获得粗糙的表面结构，然后制备金属太赫兹吸收层形成高表体比的介质-金属膜系结构。

专利200510026024.5公开了一种室温铁电薄膜红外焦平面探测器的吸收层及制备方法，该吸收层是置在焦平面探测器的上电极层上的，或者是置在焦平面探测器的铁电薄膜上的钛与二氧化钛混合的多孔薄层。制备方法首先采用直流磁控溅射方法将金属Ti溅射铁电薄膜上或上电极层上，然后利用化学腐蚀的方法，将钛膜腐蚀成多孔态，目的是为了降低薄膜中自由电子密度，将其等离子吸收边调节到探测器应用的红外波长。薄膜多孔结构中高密度的表面态对入射进来的电磁波进一步吸收使之不同于通常金属。该发明的优点是与常规的金黑吸收层工艺相比，吸收层制备工艺简单，可以通过光刻以及腐蚀或干法刻蚀等途径制备成分立灵敏元结构。这种方法主要应用与红外焦平面探测器吸收层的制备，由于用于吸收太赫兹辐射的金属膜厚度很小，难以采用化学方法腐蚀继续腐蚀形成多孔结构，因此无法应用于太赫兹探测器中吸收层的制备。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种超薄金属膜太赫兹吸收层的制备方法，该制备方法能有效增强超薄金属膜太赫兹吸收层的太赫兹辐射吸收率，为高性能太赫兹探测器的研制提供有力支持。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：一种超薄金属膜太赫兹吸收层，其特征在于：

所述太赫兹吸收层为表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜；

②所述太赫兹吸收层的厚度为20nm～300nm；

③所述超薄金属膜吸收层位于太赫兹探测器敏感单元的顶层。

进一步地，太赫兹吸收层材料为金、铋、铝、钛、NiCr或者上述金属中的任何具有合适性质的合金。

本发明还提供了一种超薄金属膜太赫兹吸收层的制备方法，其特征在于：通过刻蚀减薄较大厚度的金属薄膜制备表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜。

进一步地，在刻蚀减薄过程中调节工艺参数与刻蚀剂浓度分布，造成微区刻蚀速率差异，刻蚀减薄金属薄膜至所需厚度后获得粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜。

进一步地，所述刻蚀的方法为反应离子刻蚀法或湿法化学腐蚀法。

进一步地，反应离子刻蚀法的步骤为：

在太赫兹探测敏感单元的顶层制备较大厚度的金属薄膜；

反应离子刻蚀金属薄膜为表面粗糙的超薄金属膜；

③利用干法刻蚀的后腐蚀现象使超薄金属膜表面被进一步腐蚀与粗糙化；

清洗去除刻蚀后残留物。

进一步地，反应离子刻蚀法的具体步骤为：

在制备金属薄膜前，先清洗敏感单元顶层表面，去除表面沾污，并对衬底进行200℃下烘烤，除去表面的水汽；

采用蒸发或磁控溅射法制备金属薄膜，调节工艺参数，控制薄膜膜厚为20nm~300nm；

③采用反应离子刻蚀法刻蚀金属薄膜为表面粗糙的超薄金属膜，刻蚀气体为BCl₂，Cl₂等氯基金属刻蚀剂和N₂、CH₄等中性气体，设置BCl₂和Cl₂的流量比为10:30~90：10，射频功率为200~800W，反应室压力为2~10Pa，金属的刻蚀速率30~300nm/min，根据金属薄膜厚度和刻蚀工艺参数控制刻蚀时间，刻蚀后剩下的金属薄膜厚度在10nm~60 nm内，形成表面粗糙的超薄金属膜；

将反应离子刻蚀后的金属薄膜放置于具有一定湿度的环境中，控制湿度为50%~90%，放置时间为4~48小时，金属薄膜表面残留的氯化物与水汽发生自循环反应生成盐酸（HCl），由此产生的后腐蚀现象对铝膜表面进一步粗糙化，形成具有高表体比的超薄金属膜太赫兹吸收层；

⑤清洗金属薄膜，去除刻蚀后残留物。

进一步地，所述湿法化学腐蚀法的步骤为：

在太赫兹探测敏感单元的顶层制备较大厚度的金属薄膜；

湿法化学腐蚀金属薄膜为多孔、黑化的超薄金属膜；

③清洗去除刻蚀残留物。

进一步地，所述湿法化学腐蚀法的具体步骤为：

采用蒸发、磁控溅射法等方法制备金属薄膜，调节工艺参数，控制薄膜膜厚为20nm~300nm；

③采用湿法化学腐蚀法腐蚀金属薄膜至表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜，腐蚀液为磷酸、硝酸、氢氟酸、硝酸铈铵等与醋酸、双氧水、水等中的一种或几种试剂配制的金属腐蚀液，金属薄膜的腐蚀速率10~200nm/min，刻蚀片内非均匀性低于10%，根据薄膜厚度和腐蚀工艺参数控刻蚀时间制，同时观察金属薄膜表面颜色与形貌，使腐蚀剩下的金属薄膜厚度在10nm~60 nm内，形成表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜太赫兹吸收层；

④清洗金属薄膜，去除腐蚀后残留物。

我们在研究中发现相比与直接制备超薄金属膜，先制备较厚的金属薄膜然后将其刻蚀减薄为超薄金属膜可使金属薄膜表面粗糙、多孔、黑化，更加有利于太赫兹辐射的吸收。刻蚀的方法分为两种：一种是用湿法化学腐蚀方法将金属薄膜腐蚀为超薄金属膜，腐蚀时可观察反应过程，具有易控制超薄金属膜表面形貌与颜色等优点；另一种是用反应离子刻蚀方法将金属薄膜刻蚀为粗糙的超薄金属膜，提高表体比。由于铝等金属薄膜采用氯基气体进行干法刻蚀，在刻蚀过程中，刻蚀气体中的氯与金属反应生成氯化物吸附在硅片表面，当硅片取出反应室后，氯化物与大气中的水汽发生自循环反应，反应后生成的盐酸（HCl）进一步腐蚀金属，产生后腐蚀现象。在半导体工艺中，当铝等材料用作金属互联线等时，后腐蚀现象需要采取一系列工艺方法进行抑制，以免因侵蚀造成线宽损失。但是，当铝薄膜用作太赫兹吸收层时，我们可一定程度地利用后腐蚀现象对铝薄膜表面进行进一步的腐蚀与粗糙化，形成具有更高表体比的金属太赫兹吸收层。采用反应离子刻蚀方法将金属薄膜刻蚀为粗糙的超薄金属膜具有易控制反应过程与超薄金属膜厚度等优点。

本发明的有益效果：

提供了一种超薄金属膜太赫兹吸收层的制备方法，它通过刻蚀减薄较大厚度的金属薄膜至所需厚度制备超薄金属膜吸收层，在刻蚀减薄过程中调节工艺参数与刻蚀剂浓度分布，造成微区刻蚀速率差异，获得表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜。刻蚀的方法有两种：一种是用反应离子刻蚀方法与干法刻蚀的后腐蚀现象将金属薄膜刻蚀为超薄金属膜，具有易控制反应过程与超薄金属膜厚度等优点；另一种是用湿法化学腐蚀方法将金属薄膜腐蚀为超薄金属膜，具有易控制超薄金属膜表面形貌与颜色等优点。表面粗糙、多孔、黑化的金属薄膜表面结构具有高表体比、低反射率的特点，有效增强太赫兹辐射的吸收性能和效率，并且制备工艺简单合理，易大面积制备与集成，与MEMS工艺兼容，可广泛应用于各种太赫兹探测与成像技术领域。

附图说明

图1为本发明的超薄金属膜的简易制备流程；

图2为本发明的实施例1的简易制备流程；

图3为本发明的实施例2的简易制备流程；

其中，1、衬底，2、金属薄膜，3、底层读出电路，4、电路接口，5、牺牲层，6、支撑层，7、金属电极与引线，8、敏感薄膜，9、铝薄膜吸收层10、硅衬底，11、二氧化硅绝缘层，12、下电极，13、钽酸锂热释电薄膜，14、上电极，15、氮化硅介质层，16、NiCr合金薄膜。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明作进一步描述：

本发明提供一种超薄金属膜太赫兹吸收层。该超薄金属膜吸收层的制备流程如图1所示。包括：准备衬底1，并清洗表面，如图1-a所示；制备金属薄膜2，如图1-b所示；刻蚀减薄金属薄膜至所需厚度的超薄金属膜，刻蚀的方法有两种，一种是采用反应离子刻蚀方法制备超薄金属膜，如图1-c1所示；利用干法刻蚀的后腐蚀现象进一步腐蚀金属以增大其表面粗糙度，形成具有高表体比的超薄金属膜太赫兹吸收层结构，如图1-d1所示；另一种方法是采用湿法化学腐蚀方法刻蚀减薄金属薄膜为表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜，如图1-c2所示。

金属薄膜采用蒸发、磁控溅射等方法制备。调节工艺参数，控制薄膜膜厚为20nm~300nm。

采用反应离子刻蚀方法刻蚀减薄金属薄膜，刻蚀气体为BCl₂，Cl₂等氯基活性刻蚀剂和N₂、CH₄等中性气体。设置BCl₂和Cl₂的流量比为10:30~90：10，射频功率为200~800W，反应室压力为2~10Pa，金属的刻蚀速率约30~300nm/min。根据金属薄膜厚度和刻蚀工艺参数控制刻蚀时间，刻蚀后剩下的金属薄膜厚度在10nm~60 nm内，形成表面粗糙的超薄金属膜。

将反应离子刻蚀后的金属薄膜放置于具有一定湿度的环境中，湿度为50%~90%，放置时间为4~48小时，金属薄膜表面残留的氯化物与水汽发生自循环反应生成盐酸（HCl），由此产生的后腐蚀现象将对铝膜表面进一步粗糙化，形成具有高表体比的超薄金属膜太赫兹吸收层。

采用湿法化学腐蚀方法刻蚀减薄金属薄膜，腐蚀液为磷酸、硝酸、氢氟酸、硝酸铈铵等与醋酸、双氧水、水等中的一种或几种试剂配制的金属腐蚀液，金属薄膜的腐蚀速率约10~200nm/min，刻蚀片内非均匀性低于10%。根据NiCr薄膜厚度和腐蚀工艺参数控刻蚀时间制，同时观察金属薄膜表面颜色与形貌，使腐蚀剩下的金属薄膜厚度在10nm~60 nm内，形成表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜太赫兹吸收层。

获得粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜太赫兹吸收层后，清洗金属薄膜，去除刻蚀后残留物。

以下通过实施例对本发明做进一步说明：

实施例1

一种超薄金属膜太赫兹吸收层，该吸收层制备在太赫兹微阵列探测器探测单元的顶层上，如图2所示。

太赫兹微阵列探测器的探测单元如图2-a所示。阵列单元制备在具有底层读出电路3的硅片上，其中读出电路留有与后续加工的MEMS器件的接口4，然后生长牺牲层5、支撑层6、金属电极与引线7与敏感薄膜8等并分别图形化。牺牲层材料可以为氧化硅薄膜，也可以为光敏聚酰亚胺(PSPI)材料；支撑层材料由氮化硅、氧化硅或多层复合薄膜构成；金属电极为铝、钛、镍铬合金等；敏感薄膜为氧化钒薄膜、非晶硅薄膜等。

采用磁控溅射法制备铝金属薄膜9。调节工艺参数，控制薄膜膜厚为200nm，如图2-b所示。

反应离子刻蚀铝薄膜进行表面粗糙化。刻蚀气体为BCl₂，Cl₂和N₂。设置BCl₂、Cl₂和N₂的流量比为20:20:5，射频功率为250W，反应室压力为4Pa，铝的刻蚀速率约100nm/min，刻蚀片内非均匀性低于10%。根据铝薄膜厚度和刻蚀工艺参数控制刻蚀时间为100s左右，刻蚀后剩下的铝薄膜厚度在30nm左右，形成表面粗糙的金属薄膜，同时使薄膜表面富集氯离子，如图2-c所示。

将反应离子刻蚀后的铝薄膜放置于潮湿环境中，湿度为70%，放置时间为24小时，铝薄膜表面残留的氯化物（AlCl₃）与水汽发生自循环反应，生成盐酸（HCl），进一步腐蚀Al。由此产生的后腐蚀现象将对铝膜表面进一步粗糙化，形成具有高表体比的超薄金属膜太赫兹吸收层。完成表面粗糙化后，采用去离子水冲洗金属薄膜，去除刻蚀后残留物。如图2-d所示。

最后进行牺牲层材料的释放，形成MEMS结构的微桥探测器单元。释放牺牲层后的图形如图2-e所示。

实施例2

一种超薄金属膜太赫兹吸收层，该吸收层制备在热释电太赫兹探测单元的顶层上，如图3所示。

热释电太赫兹探测单元如图3-a所示。探测单元的制备工艺为：利用化学腐蚀去掉硅衬底10的一部分，然后制备二氧化硅绝缘层11、下电极12、钽酸锂热释电薄膜13、上电极14与氮化硅介质层15。

清洗探测单元顶层表面，去除表面沾污，并对衬底进行200℃下烘烤，除去表面的水汽，增强介质薄膜的粘附性能。

采用磁控溅射法制备NiCr合金薄膜16。调节工艺参数，控制薄膜膜厚为100nm，如图3-b所示。

采用湿法化学腐蚀方法刻蚀减薄NiCr合金薄膜，腐蚀液为硝酸铈铵、醋酸与水配置的混合溶液，硝酸铈铵、醋酸与水的比例为5:1:10。NiCr合金薄膜的腐蚀速率约50nm/min，刻蚀片内非均匀性低于10%。根据NiCr薄膜厚度和腐蚀工艺参数控刻蚀时间为80s左右，同时观察金属薄膜表面颜色与形貌，使腐蚀剩下的金属薄膜厚度在30nm左右，形成表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜太赫兹吸收层。

完成表面粗糙化后，采用去离子水冲洗金属薄膜，去除刻蚀后残留物。

Claims

1.一种超薄金属膜太赫兹吸收层，其特征在于：

所述太赫兹吸收层为表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜；

②所述太赫兹吸收层的厚度为20nm～300nm；

2.根据权利要求1所述的超薄金属膜太赫兹吸收层，其特征在于：太赫兹吸收层材料为金、铋、铝、钛、NiCr或者上述金属中的任何具有合适性质的合金。

3.一种超薄金属膜太赫兹吸收层的制备方法，其特征在于：通过刻蚀减薄较大厚度的金属薄膜，制备出表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜太赫兹吸收层。

4.根据权利要求3所述的超薄金属膜太赫兹吸收层的制备方法，其特征在于：在刻蚀减薄过程中调节工艺参数与刻蚀剂浓度分布，造成微区刻蚀速率差异，刻蚀减薄金属薄膜至所需厚度后获得粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜。

5.根据权利要求3所述的超薄金属膜太赫兹吸收层的制备方法，其特征在于：所述刻蚀的方法为反应离子刻蚀法或湿法化学腐蚀法。

6.根据权利要求5所述的超薄金属膜太赫兹吸收层的制备方法，其特征在于：反应离子刻蚀法的步骤为：

在太赫兹探测敏感单元的顶层制备较大厚度的金属薄膜；

反应离子刻蚀金属薄膜为表面粗糙的超薄金属膜；

清洗去除刻蚀后残留物。

7.根据权利要求6所述的超薄金属膜太赫兹吸收层的制备方法，其特征在于：反应离子刻蚀法的具体步骤为：

③采用反应离子刻蚀法刻蚀金属薄膜为表面粗糙的超薄金属膜，刻蚀气体中刻蚀剂为BCl₂和Cl₂；中性气体N₂或CH₄，设置BCl₂和Cl₂的流量比为10:30~90：10，射频功率为200~800W，反应室压力为2~10Pa，金属的刻蚀速率30~300nm/min，根据金属薄膜厚度和刻蚀工艺参数控制刻蚀时间，刻蚀后剩下的金属薄膜厚度在10nm~60 nm内，形成表面粗糙的超薄金属膜；

⑤清洗金属薄膜，去除刻蚀后残留物。

8.根据权利要求5所述的超薄金属膜太赫兹吸收层的制备方法，其特征在于：所述湿法化学腐蚀法的步骤为：

在太赫兹探测敏感单元的顶层制备较大厚度的金属薄膜；

湿法化学腐蚀金属薄膜为多孔、黑化的超薄金属膜；

③清洗去除刻蚀残留物。

9.根据权利要求8所述的超薄金属膜太赫兹吸收层的制备方法，其特征在于：所述湿法化学腐蚀法的具体步骤为：

③采用湿法化学腐蚀法腐蚀金属薄膜至表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜，腐蚀液为磷酸、硝酸、氢氟酸或硝酸铈铵中的一种或多种与醋酸、双氧水或水中的一种或几种配制的金属腐蚀液，金属薄膜的腐蚀速率10~200nm/min，刻蚀片内非均匀性低于10%，根据薄膜厚度和腐蚀工艺参数控刻蚀时间制，同时观察金属薄膜表面颜色与形貌，使腐蚀剩下的金属薄膜厚度在10nm~60 nm内，形成表面粗糙、多孔、黑化的超薄金属膜太赫兹吸收层；

④清洗金属薄膜，去除腐蚀后残留物。