本发明公开一种高灵敏度电容式微机械温度传感器，包括半导体衬底、梳齿状多层膜悬臂梁结构和绝缘介质层。梳齿状多层膜悬臂梁结构由半导体薄膜、绝缘介质膜和金属膜组成，梳齿状多层膜悬臂梁结构的可动端高于固定端呈上翘形状，其金属膜通过引线键合区引出，半导体薄膜通过引线键合区引出。本发明的温度传感器结构中的金属膜与半导体薄膜形成平行平板电容，金属膜与衬底形成了梳齿电容。平行平板电容加上金属膜与梳齿电容组成本发明温度传感器的温度敏感电容，因此较传统电容式微机械温度传感器的温度敏感电容大，故传感器的灵敏度高。同时由于电容不存在直流功耗，且电容测量时只需要使用交流小信号，因此传感器功耗极低、且没有自加热效应。