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MEMS气敏传感器在工业生产、安全监控、医药检测、产品分析等领域发挥着不可替代的作用，而光谱检测技术正是化学分析的终极手段。本文针对光谱式MEMS气敏传感器的结构设计和关键结构的制作技术开展了研究工作，研究内容主要包括两个部分：其一是将光谱检测技术、光子晶体理论和MEMS技术三者有机结合起来，设计出了新结构的光谱式MEMS气敏传感器。对该传感器的主要结构进行了仿真并确定其工艺流程，提出新的色散结构，以并行滤波通道代替传统色散结构将光谱在空间展开，同时建立了新的模板式设计方法。其二是重点研究了传感器制作过程中的关键技术并设计了相关工艺设备，同时开展了一系列实验并取得了一定成果。主要成果如下：
(1)设计出新结构的光谱式MEMS气敏传感器，将光谱检测技术与MEMS气敏传感器有机结合，构建片上光谱检测系统，利用气体红外吸收的特点对气体的种类和含量进行检测：通过吸收峰的位置识别待测气体种类，检测特征波长红外光的衰减量确定目标气体浓度。利用红外光的特征吸收进行气体检测，既降低了气敏传感器对于敏感材料的依赖性，又提高了传感器的选择性。为了消除温度、杂散光等共模干扰，传感器采用双气室(测量气室和标准气室)差分检测结构，在提高分析精度的同时增强了抗干扰能力。
(2)提出新的光谱展开技术，利用多路并行滤波通道将入射光在空间按波长展开。该技术与现有光谱展开技术相比，具有结构简单、设计灵活的优点，并且可以通过简单调整器件的几何参数，将工作频段进行扩展和推移。该传感器不仅可以只对单一气体进行检测，而且根据需要可以通过扩展滤波通道的数目实现多组分气体同时检测。
(3)将光子晶体理论与 MEMS气敏传感器技术结合起来，利用光子晶体的禁带特性构建合适的滤波器对光路进行处理，既克服了基于棱镜或光栅等几何分光系统光路复杂、分辨率低的困难，又避免了调谐式光谱检测系统中可动结构的出现，大大减少了系统复杂性和设计制作的难度，对新型光MEMS系统设计进行了有益的尝试。
(4)提出新的光谱色散系统设计模式，利用光子晶体的几何尺寸与频带特性之间的比例关系，通过按比例缩放模板单元，得到针对不同波长的光子晶体虑波器设计参数，大大简化了设计仿真工作。按照该设计模式，在前期可以只针对模板单元进行设计和制作，验证通过后，可以很容易地将模板单元的特性推广至远红外、中红外、近红外甚至可见光波段。
(5)设计出单面湿法腐蚀设备。与传统湿法腐蚀工具相比，具有腐蚀结果均匀、重复性好等优点，适合于高精度化学腐蚀控制，并且可以根据需要灵活选择不同的喷嘴、托盘以及电极，以适于不同的工艺需要。
(6)详细研究了光谱式MEMS气敏传感器的关键结构(亦即光子晶体)的制作技术，实验比较了包括BOSCH工艺和反应平衡刻蚀工艺在内的干法刻蚀技术以及各向异性湿法腐蚀技术制作的光子晶体结构，确定了高质量光子晶体的锋作技术。
(7)以单面湿法腐蚀设备为平台，开展了包括去胶、清洗、电化学腐蚀等一系列扩展应用研究，并进行了强场辅助电化学刻蚀的相关实验，对无损伤刻蚀技术及新型湿法腐蚀设备进行了尝试。