微电子机械系统(MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems),是在微电子技术基础上发展而来,集传感、信息处理和执行为一体的集成微系统。薄膜是MEMS技术中应用最广泛的材料形态,构成了MEMS器件中众多的微机械结构。薄膜材料的力学特性,例如残余应力、杨氏模量、泊松比等,是决定微结构、特别是可动微结构性能的重要因素,也是进行微系统设计的重要参数。由于尺寸效应以及制作工艺的限制,MEMS中薄膜材料的力学特性与体材料相比有很大差别,并且相同的薄膜材料在不同的生长工艺或者环境下,其材料性能也会有很大差异,这决定了我们需要采用不同于传统的宏观力学分析与测试方法的新技术,研究薄膜力学参数具有重要的意义。本文的研究内容为MEMS多层薄膜力学特性的研究和测试结构设计,针对实际存在的多层薄膜结构,建立理论模型分析其力学特性的表征,以及力学参数的提取方法。主要的研究工作和取得的成果如下：1. 本文建立多层薄膜曲率半径模型,利用有限元分析软件验证了模型的可行性。在此基础上,探究了薄膜厚度与曲率半径的依赖关系,以此对实际中薄膜厚度的设计给出指导。针对模型在大宽度条件下出现的误差给出修正公式,并用仿真软件验证。2. 本文对静电驱动的多层薄膜进行了研究,提出了多层静电横拉结构提取等效弯曲刚度的模型,利用不同厚度的结构计算各层材料杨氏模量,同时,针对结构参数对理论误差的影响进行了分析,用有限元软件仿真验证了模型的可行性。3. 针对提出的模型设计了合理的测试结构,用于双层薄膜残余应力和等效弯曲刚度的测试,对结构进行加工并给出了测试结果,对加工出现的问题给出了分析。本文不仅研究了MEMS多层薄膜的力学特性,并且给出了相关的测试结构,经过ANSYS有限元软件的验证了模型的可行性。本文对于结构参数对模型误差的影响也有慎重考虑,对测试结构参数的设计给出了指导,具有实际的应用价值。