随着半导体产业的发展,以摩尔定律为代表的平面集成方法不能很好的满足短开发周期、功能多、成本低的需求。为了进一步满足多功能化和高密度集成的要求,突破芯片尺寸的瓶颈,各种先进封装技术应运而生。其中TSV三维集成是通过TSV实现垂直方向多芯片互连的一种封装技术,具有互连线短、集成密度高、功耗低等优点,是实现“超越摩尔”战略关键使能技术,是半导体领域的研究热点之一。目前,TSV三维集成技术已在包括微机电系统、CMOS图像传感器、IR FPA、FPGA、存储器等领域实现工程化商业化应用,并且仍呈现出应用加速渗透扩张趋势,伴随着5G等下一代移动通信网络以及先进电子信息武器装备发展,其在射频领域应用是一个重要发展方向。当前,不论是在先进电子信息武器装备还是移动通讯领域,系统级集成封装技术是实现射频系统主要的集成封装方式,采用高性能封装载板作为公共互连衬底,射频微波微电子芯片/元器件以多芯片组件形式在衬底表面贴装,根据应用场景设计电磁屏蔽结构以及塑封。高阻硅TSV转接板可以实现高精度的布线、具有与集成微电子芯片低热膨胀系数适配、以及可用MEMS工艺制作高品质无源元件等优点,是射频系统集成封装衬底的有利竞争者。随着对射频系统的小型化、集成度、综合性能表现的要求越来越高,TSV转接板将向更高频率、更高互连密度、高性能、高可靠性的方向发展。基于此,本文针对应用于三维射频集成的高阻硅TSV转接板开展了新型三维互连结构设计、工艺以及应用验证研究,旨在降低高频损耗、提高射频可靠性。论文主要包括以下几个方面:基于TSV的三维射频集成文献综述。从TSV三维射频集成技术的研究现状总结了未来的几个发展方向:（1）高的工作频率;（2）低损耗;（3）实现多层布线,提高集成度;（4）IPD技术。归纳整理了针对未来发展趋势,已发表基于TSV的新型三维互连结构设计以及硅基IPD元件,并分析了其优点及不足。基于TSV的新型三维射频互连设计及优化。提出了类同轴TSV设计,在射频TSV周围设计环形接地TSV阵列,接地TSV阵列可减少传输信号的泄露及屏蔽外界干扰,从而降低高频损耗。提出了冗余射频TSV设计,在个别TSV失效的情况下,仍可保持优良的射频性能。建立了考虑邻近效应的冗余TSV等效电路模型,对其高频性能的变化规律进行了分析。提出基于TSV的垂直贯穿衬底波导的射频结构,将矩形波导、基片集成波导及共面波导连接形成三维堆叠结构,根据应用场景需要,完成尺寸参数优化。基于TSV的三维射频互连制造、测试分析及优化。在课题组的高阻硅TSV转接板工艺研究基础上,完成样品制造,并进行测试,研究分析了制造过程导致的金属电阻率及表面粗糙度等对电学特性影响。探索研究了通过对样品进行表面处理、退火处理等改善优化电学特性的可行性。在基于TSV的三维射频互连研究基础上,开展了基于高阻硅TSV转接板的三维集成6-10GHz信道化变频接收机的设计、装配及测试分析,包括评估高阻硅TSV转接板上射频信号传输通道的高频损耗及隔离度分析、集成滤波器设计分析、制造高阻硅TSV转接板后处理优化以实现电气性能提升验证、高阻硅TSV转接板上射频芯片集成与装配,以及样机的变频功能、通道增益、通道隔离度、传输损耗、功耗等测试分析。最后,总结与展望,具体包括工作总结、创新点以及下一步工作建议。