基于硅通孔（Through Silicon Via,TSV）转接板技术的三维封装集成电路（以下简称TSV三维封装集成电路）相比平面集成电路缩短了互连长度、降低了信号延迟,同时拥有较高的异质器件集成能力,有效解决了空间飞行器载荷有限带来的存储和计算能力不足的难题。然而,在空间单粒子效应的影响下,航天电子系统会发生随机故障甚至系统崩溃,对器件单粒子效应的研究对保障航天器安全运行具有重要意义。本文基于蒙特卡洛软件包Geant4,搭建了用于研究TSV三维封装集成电路单粒子效应的程序框架,并对一款两层堆叠的TSV三维封装集成SRAM进行了重离子、质子单粒子翻转效应模拟,同时,对重离子在TSV三维封装集成电路中的能量沉积离散和射程歧离特性进行了分析,主要的研究内容及成果如下:（1）基于蒙特卡洛软件包Geant4,搭建了用于研究TSV三维封装集成电路单粒子效应的程序框架,主要包括初始化过程、粒子模拟过程和数据处理及输出过程,并使用平面集成电路对程序框架进行了验证。（2）对TSV三维封装集成电路重离子单粒子翻转效应进行了研究:修正了射程-能量半经验公式,提出了适用于TSV三维封装集成电路辐照考核测试的重离子选择标准;分析了新出现的TSV转接板结构对具有不同线性能量传递（Linear Energy Transfer,LET）值和具有相同LET值但不同种类与能量的重离子单粒子翻转截面和多位翻转率的影响及其内在机理。研究结果表明,低能、低LET值、低原子序数的离子会使下堆叠层单粒子翻转截面降低;低能、高LET值、高原子序数的离子会使下堆叠层单粒子翻转截面和多位翻转率都变大,且TSV填充材料密度越高,影响越明显。同时,具有相同LET值的高能离子会削弱上述影响。（3）对TSV三维封装集成电路质子单粒子翻转效应进行了研究:分析了TSV转接板结构对低能质子和高能质子单粒子翻转截面的影响及其内在机理。研究结果表明,TSV转接板对低能质子具有屏蔽效应,下堆叠层质子单粒子翻转截面峰值会比上堆叠层低几个数量级;而对高能质子引起的单粒子翻转效应影响较小。（4）对重离子在TSV三维封装集成电路中的能量沉积离散和射程歧离特性进行了模拟和分析。介绍了离子能量沉积离散模拟方法,分析了不同灵敏层之间的能量沉积离散变化以及金属互联层和TSV转接板对能量沉积离散变化的影响;验证了离子射程计算程序,并评估了金属互联层和TSV转接板对离子射程歧离的影响。研究结果表明,离子能量沉积离散对单粒子效应的影响将随深度增加逐渐减小,器件中的金属材料会进一步减小离子能量沉积离散,但会增大离子的射程歧离。