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本论文以MEMS谐振式生化传感器为主要研究对象，以谐振结构优化设计和微机械制造工艺为切入点，研究设计了体伸缩模态的谐振结构及其非SOI制造工艺，提高了传感器的检测性能并显著降低了制造成本。主要研究成果与结论如下: 开发设计了电热驱动压阻检测体模态微机械谐振器。该谐振器工作于平面内长度方向伸缩体模态，并拥有对称的音叉式结构。与传统一阶弯曲模态悬臂梁结构相比，显著提高了谐振Q值(11157)和质量灵敏度(10Hz/pg)。论文中同时构建了该谐振器的等效机械模型和等效电路模型，并分别通过有限元软件仿真和质量灵敏度检测实验验证了所建立模型的准确性。 论文中基于(111)硅片开发了MIS(micro-openings，inter-etch&sealing)制造工艺，可以用于微机械谐振式传感器的低成本大规模批量制造。MIS制造工艺无需MEMS特殊加工工艺，可以直接在传统IC模拟电路代工厂加工制作。谐振特性测试和生化传感性能测试都验证了MIS工艺制造的传感器能与SOI工艺制造的相媲美，但是却拥有明显的成本优势，能够满足生化传感器的一次性使用要求。 基于体伸缩模态谐振器开发了可精确定量检测的痕量化学气体传感器，解决了传统痕量化学气体传感器存在线性度低、重复性差的缺点。本论文从谐振式传感器质量灵敏度出发，剖析了传统悬臂梁谐振式气体传感器线性度低和重复性差的本质原因，提出了利用具有统一振幅特性的谐振器来抑制分子吸附不同位置带来的频率漂移的影响，从而实现痕量化学气体精确定量检测。分别以介孔二氧化硅和超支化聚合为敏感材料，实现了1ppm浓度的氨气和DMMP气体的精确定量检测。 开发设计了三梁结构惠斯通电桥检测的体伸缩模态谐振器，抑制了双梁结构谐振器的汇通效应（Feedthrough），提高了谐振器的谐振输出信号。在气相环境中获得了12dB的谐振峰值，Q值同样高达10048，并且能在液相环境中振动，液相Q值为256。基于该三梁结构，结合MIS制造工艺的成本优势，开发设计了与传统PH试纸检测方式类似的MEMS电子“试纸”传统器。本论文中，利用巯基修饰的介孔二氧化硅为敏感材料，设计了能够检测金属汞离子的MEMS“试纸”传感器。通过实验，成功检测出液滴中500ppb浓度的金属汞离子。