湿度传感器在生产与生活各方面都有广泛的应用。为了将传感器与控制电路集成，需要研制硅衬底薄膜型湿敏元件。本文从这一目的出发，研制了硅衬底氧化锆薄膜湿敏元件，研究包括设计元件电极结构，实验寻找并优化氧化锆薄膜及过渡层薄膜的制备工艺，薄膜特性表征，湿敏元件制作及湿敏特性测量，敏感机理分析等。用ANSYS软件电场防真设计了电极的尺寸，并通过溅射、光刻、剥离等半导体平面工艺在硅衬底上制作了Pt电极。研究了用溶胶-凝胶法制备氧化锆敏感薄膜及过渡层氧化钛薄膜的制备工艺，通过反复大量实验，并结合示差热扫描-热重分析，优化并确定了溶胶配置（浓度比例、混合速率、加热温度、放置时间等）、甩胶速率、湿膜前烘温度和时间、退火温度和时间等工艺的最佳条件。通过X射线衍射仪、台阶仪、原子力显微镜、光电子能谱仪等测试手段对制备的氧化锆、氧化钛及氧化锆／氧化钛双层薄膜进行了表征及分析。制成了具有ZrO₂／TiO₂／Pt／SiO₂／Si结构的湿敏元件。测试了制得的硅基氧化锆薄膜湿敏元件的特征参数，在11％-98％RH范围内，元件阻抗变化了4个数量级，说明元件具有很高的灵敏度并且可用于全湿度范围；元件的湿滞约为10％RH；响应时间为15 s，恢复时间为25 s；频率对元件的感湿特性影响较小。本文通过单层氧化锆薄膜和双层氧化锆／氧化钛薄膜的XPS的O 1s谱分析了双层膜比单层膜感湿特性好的原因。利用测试的湿敏元件的复阻抗谱得到了元件的感湿等效电路，分析了湿敏元件的感湿机理。