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基于声波技术的器件已经在射频领域和传感领域得到了广泛的应用。薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator,FBAR)是其中一种依托于MEMS(Micro-electromechanical Systems)技术与薄膜技术的体声波压电器件，在近二十年来得到广泛的研究关注与迅速的应用发展。薄膜体声波谐振器具有功耗低，插入损耗低，尺寸小，工作频率高，所用MEMS工艺与CMOS工艺兼容等优点，可以与外围电路构成单芯片系统，是微机电系统与微电子两大领域交叉融合的一个发展趋势。基于薄膜体声波谐振器的传感器可以应用于温度检测，光照检测，质量检测，压力与形变检测，加速度与惯性检测等领域。本论文在详细调研了FBAR传感器的研究现状的基础上，开展了对基于ZnO-FBAR的传感器及系统的研究，主要包括传感器性能优化与芯片结构设计，MEMS工艺加工，系统电路设计与功能实现，以及传感器系统检测性能的测试。 针对气体检测应用，利用ZnO多晶薄膜对多种气体敏感的特性，在FBAR的上电极中制作微孔阵列，提供气体分子到达并吸附到ZnO薄膜表面的路径，增强吸附作用。使ZnO薄膜兼具压电层和敏感层的作用，提高灵敏度的同时简化传感器结构。进行湿度检测测试其增敏效果，响应频移相对上电极完整的传感器样品提高3.4倍。同时结合对乙醇的检测试验说明该设计有效增强了传感器检测与ZnO反应的气体的能力。 针对压力检测应用，将FBAR芯片结构中谐振区域的支撑薄膜去除，通过减小薄膜整体厚度提高相同压力载荷下该区域分布的应力，提高灵敏度，同时在有效传感的谐振区域仅保留对压力线性响应的ZnO晶体薄膜，去除非晶支撑薄膜的干扰，提高线性度。对制成FBAR差压传感器的测试结果表明，相比支撑层完整的传感器样品，其灵敏度提高了19％，线性度误差减小了一个量级，该线性度高于现有文献中的其它声波压力传感器。 在FBAR芯片上集成测温Pt电阻与加热Pt电阻，并通过分布设计与退火处理优化其性能。结合外接温度控制电路与PID算法程序，对FBAR工作温度进行准确监测与高效控制。升温温差100℃以内，控温精度±0.015℃，功耗小于40mW。在湿度检测应用中，利用传感器芯片集成的加热电阻进行热脱附操作，使恢复时间缩短70％。在压力检测中，利用整体控温系统将FBAR温度控制在75℃，抑制环境中水分子在传感器表面的吸附，消除湿度造成的误差。 设计并制作了与FBAR匹配的Pierce振荡电路，分析了振荡电路对FBAR提供的振动强度对其表面吸附作用的影响，并结合集成的温度控制系统分离整体FBAR系统中电路模块和FBAR模块的温度响应。