随着集成电路器件特征尺寸的不断减小,微纳电子材料的力学性能越来越显著地对器件乃至整个电路的可靠性产生重要影响。因此需要一种行之有效的评价方法来表征这些材料在纳米尺度上的力学性能。本文采用纳米压入实验的方法,分别对集成电路工艺中常用的二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和铜互连布线中常用的Cu/Ta/SiO₂/Si结构的多层薄膜进行了研究。使用纳米硬度仪分别测量了这三种样品的硬度和弹性模量,并对硬度和弹性模量与压入深度、载荷的关系作了分析,讨论了材料在压入过程中的纳米力学行为与材料性能间的关系。此外,对Cu/Ta/SiO₂/Si多层薄膜样品,还利用FIB加工了残留压痕的剖面样品,进行了TEM观察和EDX能谱分析,观察到了Ta/SiO₂界面在载荷作用下的分层现象,并讨论了引起这一现象的可能原因。通过对二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和Cu/Ta/SiO₂/Si多层薄膜的研究,评估了纳米压入实验方法作为集成电路制造过程中的在线监测手段的可行性,测试结果在集成电路结构中常见的硬膜硬衬底和软膜硬衬底条件下的可靠性,以及实验中现存的问题和改进的可能性。