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论文充分调研和分析了在MEMS技术发展过程中MEMS加工工艺的重要性，针对在MEMS工艺过程中对各类参数提取的需求，提出了以工艺中典型结构作为敏感核心元件设计MEMS参数提取器件，代替复杂仪器与传统测试手段实现快速、低成本的参数提取的研究思路。并以此思路设计、加工和测试完成了基于双端固支音叉(DETF)谐振器的新型表面台阶形貌仪探针。 论文首先选取了MEMS加工工艺中的典型结构DETF谐振器作为探针的核心敏感元件，从理论上分析和讨论了谐振器的工作原理，明确了其谐振频率与谐振器各个参数之间的确切关系。分析并确定了DETF谐振器在轴向作用力下谐振频率变化的数学表达式。 为提高输入到谐振器上的轴向作用力，论文中采用了MEMS杠杆作为力放大结构。论文中考虑了杠杆中横向作用力对多级杠杆性能的影响，提出了多级杠杆参数优化的思路和方法。同时为解决力在多级杠杆系统间的传递，论文还特别讨论了杠杆连接梁的作用。 结合DETF谐振器和杠杆放大结构，论文中设计了一种谐振式MEMS表面形貌仪探针。该探针具有结构简单，数字输出，对工艺加工和使用环境要求低等特点。论文以理论分析结论做指导，利用有限元模拟软件ANSYSTM对探针结构进行了性能模拟和设计优化。 论文采用北京大学微电子学研究院开发的键合深刻蚀组合工艺加工了三代探针，并搭建了测试平台对探针性能进行了测试。为获得可以突出于整个芯片的探针针尖，论文中开发了一种基于划片工艺的针尖制备方法，并使用该方法成功制备了第三代探针针尖结构。实验结果表明，以验证探针设计思想为目标的第一代探针工作频率约为54.6kHz，频率-台阶位移灵敏度为359.7Hz/μm。在此基础上第二代探针优化了结构设计和电学连接，测试结果表明其工作频率约为27.4kHz，使用单级和两级杠杆放大结构的探针频率-台阶位移灵敏度分别为157.7Hz/μm和257.1Hz/μm。受到处理电路噪声限制，等效最小可探测位移分别为0.063μm和0.039μm。