近年来,基于硅通孔（Through-Silicon Vias,TSV）的三维封装已成为微电子封装的主流技术之一。硅通孔将堆叠芯片垂直互连,从而有效的降低了互连功耗和时延,继而得到了业界的广泛关注。然而,三维封装TSV技术的高密度集成导致TSV面临严重的信号串扰问题,尤其是在高频段。因此,TSV的信号串扰问题是制约该技术发展的关键问题之一。本文针对上述TSV面临的问题展开研究。首先,针对TSV所面临的问题,利用碳纳米材料优良的电、热、机械等性能,在传统TSV结构的基础上提出一种新型TSV结构,并对该结构进行了制备研究和实验,主要包括硅孔刻蚀、功能层沉积、生长碳纳米材料和电镀铜。证明提出的TSV新结构在当前工艺技术上是可行的。其次,建立新型TSV结构的等效电路模型,研究新型TSV结构的寄生参数的提取,并与仿真结果比较,验证所提出的模型及参数提取公式的正确性。采用电磁仿真软件分析新型TSV结构在不同尺寸和工作频率两种情况下的寄生效应。与传统TSV结构比较,新型TSV结构可以有效改善寄生效应。分析新型TSV结构在高频下的传输性能,且与传统模型进行了对比,验证了新型TSV结构的传输性能优于传统模型。最后,利用传输线理论分析了新型TSV阵列的电磁特性。以两根TSV为例,建立等效电路模型并分析了TSV间的互电感和互电容,以此来研究新模型对降低TSV之间信号干扰的效果。仿真结果表明,传统TSV结构的回波损耗S₁₁优于新型TSV结构,信号频率超过30GHz后两者的回波损耗基本一致;对于插入损耗S₂₁,新型TSV结构明显优于传统结构,且随频率的升高这种差值在逐渐扩大。因此,TSV新型模型传输特性远优于传统模型。该模型可以有效的解决TSV技术发展的关键难题。