近年来,随着三维集成电路的发展,硅通孔（Through Silicon Via,TSV）作为三维集成电路的互连线逐渐进入人们的视野。在微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）迅猛发展的今天,基于电容式检测原理的压力传感器由于精度高、温度稳定性好、易于同接口电路集成,得到了广泛的研究。本文针对基于TSV互连的MEMS电容式传感器集成进行研究,重点分析基于TSV技术实现MEMS传感器与接口电路集成后,传感器的性能变化特性,主要研究内容包括:首先,针对MEMS传感器集成用硅通孔特点,提取了硅通孔寄生电容,并分析了影响硅通孔寄生电容的因素。研究结果表明,硅通孔的深度、半径、绝缘层厚度以及硅通孔的形状、倾角等物理结构尺寸均会对TSV的寄生电容值产生影响,从而可以根据调整硅通孔物理结构的尺寸来减小其寄生电容的大小,从而减小其对电容式传感器的影响。同时为了尽量减小TSV在加工过程当中所受到的热机械应力,运用仿真软件对硅通孔的热机械应力进行了仿真,结果表明,TSV所填充的金属材料种类、物理结构的参数尺寸以及不同的硅通孔形状都会对其热应力产生影响。其中钨填充材料导致的TSV热应力最小,圆环形TSV的热机械稳定性能最好。其次,设计了一种低量程的MEMS电容式压力传感器,基于压敏极板的小挠度形变理论确定了传感器的结构、选材与尺寸。基于COMSOL有限元分析软件,对所设计的传感器进行仿真,获得了传感器压敏膜片的力学性能、频率模态以及电容变化,验证了所设计传感器的合理性,并结合TSV与MEMS传感器的工艺特点,设计了含有TSV互连的MEMS电容式压力传感器制造工艺流程。最后,研究了TSV互连对MEMS电容式压力传感器性能的影响,通过大量理论分析并计算了激励信号对基于TSV集成技术的电容式传感器可靠工作范围的影响,准静态信号激励下,TSV导致传感器可靠工作范围缩短了12%;阶跃信号激励下,TSV导致可靠工作范围缩短了24%;脉冲信号激励下,TSV导致可靠工作范围缩短了16.5%。采用COMSOL仿真软件对所设计的基于TSV集成技术的电容式传感器进行仿真,结果表明TSV导致0.79%的初始电容变化、传感器相对灵敏度误差达到4.49%。偏置电压激励下TSV导致传感器初始电容10%误差。因而集成时对TSV高度、绝缘层厚度、TSV倾角进行优化,选择合适的偏置电压,可以减小其对传感器性能的影响。