微小尺度下的材料和器件性能表征是当今科学的重要研究方向。尤其是在微机电系统方面,可靠性已经成为这些微小器件投入批量生产和广泛应用的关键。本文的目标是对基于多晶硅和多晶碳化硅的微机电系统的一些可靠性关键问题进行研究。探讨材料和器件失效机理,并提供解决方案。其中包括:一,采用低压化学气相沉积方法,研究在低温条件(800℃)下沉积多晶碳化硅薄膜。对于非掺杂碳化硅薄膜,论文中研究了沉积气压,沉积温度以及多余硅源对薄膜应力和应变梯度的影响。研究分析表明:SiC薄膜应力受晶粒尺寸,薄膜成份和热应力共同作用。另外,对于n型掺杂多晶SiC薄膜,本文研究了掺杂工艺对薄膜应力和应变梯度的影响。研究分析表明:n型掺杂SiC薄膜机电等性能受N、C原子位置竞争,晶格常数变化和晶界C-C键数量变化影响。优化性能后的多晶碳化硅薄膜可以适用于多种MEMS器件。二,分别对多晶硅电极和多晶碳化硅电极的电化学腐蚀进行研究。其中对于多晶硅电极,本文研究了电极尺寸和表面化学处理对其电化学腐蚀性能的影响。在高湿度环境下(89%相对湿度),当阳极面积比阴极面积值大于1时,除了阳极腐蚀,阴极也出现腐蚀现象。H键截止可以有效提高多晶硅电极抗电化学腐蚀能力,而自组装分子层涂布是一种更加有效的方法。另外对于多晶碳化硅电极,本文研究了薄膜应力对其电化学腐蚀性能的影响。研究表明,薄膜拉应力越大,晶界缺陷越多,则抗电化学腐蚀能力越差。以上研究为多晶硅和多晶碳化硅MEMS电极设计提供了有效根据。三,研究了Ar~+低能离子轰击对多晶碳化硅薄膜应力,应变梯度和电化学腐蚀性能的影响。Ar~+低能离子轰击可以降低n型掺杂多晶碳化硅平均应力并能降低薄膜正应变梯度,并且提高薄膜抗电化学腐蚀性能;而且,该方法几乎不影响薄膜厚度,电阻率和表面形貌。研究分析表明,Ar~+离子轰击重组了薄膜表面化学键并使得薄膜表面形成高密度层,提高了薄膜表面压应力。该表面处理方法为一种迅速有效的提高多晶碳化硅可靠性的方法。四,设计了用于原位无损探测接触界面间的表面形貌,表面电势和化学成份变化的两轴偏移悬臂梁微器件。本文中研究的周期接触的多晶硅界面,在开始的2千万次左右接触作用下,接触电阻降低,随后逐渐升高。随着接触次数的增加,Si的晶粒破裂现象出现,接触表面形成磨损弹坑。分析表明,周期接触的多晶硅粗糙表面的磨损分为三个阶段,分别为高接触点塑性变形,粘附磨损和晶粒折损。该器件为原位研究不同环境下多种材料的接触界面可靠性提供了条件。以上研究对推动多晶硅和多晶碳化硅MEMS器件的商品化和实用化具有重要意义。