获得多晶硅薄膜的力学参数，并探明其与薄膜的微观结构特性的关联对MEMS器件的发展至关重要。在纳米压痕法测量薄膜力学参量的实验中，人们深入研究了表面粗糙度或内应力单一因素对测量结果的影响，但对二者耦合影响的研究甚少;而在多晶硅薄膜微观结构特性研究中，对薄膜无序度涉及的也很少。因此本文针对这两个问题展开了理论与实验的研究，为提高MEMS器件的制造水平提供有力依据。　　 本文利用化学汽相沉积法(LPCVD)，在单晶硅衬底上，制备了三种多晶硅薄膜。用纳米压痕仪测量了多晶硅薄膜的弹性模量和硬度，并分别用原子力显微镜、拉曼光谱、X射线衍射谱以及X射线光电子能谱仪研究了薄膜的表面形貌、微观特性、晶粒生长方向和表面成分。　　 研究了薄膜表面粗糙度和内应力对纳米压痕测试结果的影响。结果表明，所制备多晶硅薄膜的工艺条件中生长温度越高，多晶硅晶粒尺寸越大，薄膜表面也就越粗糙。掺硼未退火的多晶硅薄膜，晶粒大小不均匀，这是由于硼原子以“non-doping”或合金化形式掺入多晶硅薄膜中，硅原子以硼原子为中心形成原子团。在纳米压痕实验中，薄膜表面粗糙度和内应力对压痕测试的影响耦合存在。表面粗糙度越大，弹性模量和硬度的实验值越分散，不确定度越大。薄膜中的拉伸应力有利于金刚石探针的压入，使得所测试弹性模量和硬度比无应力的理想状态下的薄膜的弹性模量和硬度要小。给定载荷时，若探针在粗糙表面上的最大压入深度小于光滑表面上的最大压入深度时，表面粗糙度是影响纳米压痕测试的主要因素。相反，拉伸内应力则是影响纳米压痕测试的主要因素。　　 通过多晶硅薄膜TO模散射峰的展宽和频移确定了薄膜的无序度。研究表明，不同温度下制备的多晶硅薄膜具有不同的微观结构，在拉曼谱中表现为散射峰峰形的变化。退火后发生的相变，可以很好的解释低应力多晶硅薄膜无序度最大的现象。柱状多晶硅薄膜掺硼后，薄膜并未发生相变，模式软化程度相当，掺入的硼原子使得原子间排斥作用的非对称性程度增大，而未掺杂的区域原子间相互作用无明显变化，所以薄膜掺硼后无序度几乎不变，部分区域的无序度甚至减小。　　 多晶硅薄膜中的内应力为拉伸应力，并且在表面及厚度方向是分布不均匀的，而微观结构和表面层是薄膜中产生内应力的两个重要机制。退火后的低应力多晶硅薄膜，微观结构的变化是薄膜应力为拉伸应力的主要因素，表面层的硅碳化物对拉伸应力也有贡献，而硅氧化物可能只起到减小拉伸应力的作用;柱状多晶硅表面层的碳化硅则是薄膜内应力为拉伸应力的主要的因素;掺硼后，薄膜结构的变化以及硅碳化物含量的增加都是拉伸应力进一步增加的原因。