MEMS器件的可靠性是器件设计、制备和性能评价中的一个重要问题,而在所有可控的因素中,残余应力是直接影响器件性能的主要因素。SOI-MEMS器件中的残余应力本质上改变了器件的性能,降低了器件的可靠性和成品率。因此,本文针对SOIMEMS双稳态结构中的残余应力问题,提出了一种表征SOI晶圆结构内部残余应力的方法,并分析了由工作温度引起的热应力。论文主要的工作如下:(1)阐述了SOI-MEMS双稳态结构中残余应力研究的背景和意义,概述了SOIMEMS器件中的残余应力来源及国内外相关研究进展;同时介绍了MEMS双稳态惯性开关结构以及它的工作原理,分析了SOI-MEMS双稳态结构的力学性能,确定了双稳态结构对开关结构功能实现的核心作用。(2)对SOI晶圆结构中残余应力的产生机理进行了深入分析并建立了力学理论模型。通过对制备SOI晶圆的硅片直接键合技术进行研究,确定了SOI结构中残余应力的产生机理以及分布状态;之后对悬臂梁结构和固支梁结构的力学变形进行详细分析,建立了SOI晶圆结构内部残余应力的力学理论模型;最后分析了多种残余应力的表征方法,设计出一种更适用于表征SOI晶圆结构内部残余应力的方法。(3)对SOI晶圆结构中的残余应力进行了实验测试。设计并制备了测试样品,利用激光扫描共聚焦显微镜测试被测样品的3D形貌,获得了两组被测样本的偏转挠度,结合建立的力学模型表征出SOI晶圆结构内部的残余应力值,并验证了本文设计的残余应力表征方法的准确性与可行性;之后通过数值仿真分析,发现双稳态梁结构在残余应力的作用下倾角变小,稳态跳转所需要的阈值力增大。(4)对SOI-MEMS双稳态结构在工作温度区间内的力学性能进行了研究。利用有限元数值仿真双稳态结构在-40℃～80℃的工作温度区间内产生的热应力,分析了热应力对双稳态梁结构力学性能的影响,研究结果表明梁结构的倾角对工作温度的变化比较敏感,同时由于热应力的存在,梁结构稳态切换所需要的阈值力会增大。本文采用力学理论建模和实验测试验证方法,分析和研究SOI晶圆结构内部的残余应力,探究了残余应力和热应力对SOI-MEMS双稳态结构力学性能的影响,为后续完成SOI-MEMS双稳态结构的设计、优化提供了理论参考和数据支持。