为了获得更好的性能,更低的功耗以及更小的尺寸,三维集成电路被看作是可以继续降低特征尺寸的有效选择。而三维集成电路使用硅通孔技术(TSV)作为不同层之间的互联线,该技术作为三维集成电路中核心的互连技术,发挥着举足轻重的作用。随着TSV性能要求的不断提高,一些新型结构的TSV被陆续开发出来,其电学与热力学性能要好于常规TSV。新型TSV的电容特性对电路的延时与频域特性的影响,就成为TSV研究中十分重要的一项。本文目的是建立常规TSV与新型TSV的通用电容模型,并分析工艺参数对新型TSV寄生电容,延时与频域特性的影响。首先对圆柱形/圆锥形TSV与共轴耦合/air gap TSV相应提出两种电容模型,对于圆柱/圆锥形TSV电容模型分析其电容相关的影响因素,针对TSV高度,半径与倾斜角等参数讨论了其对总电容的影响。对于共轴耦合/air gap TSV电容模型讨论工艺参数对电容特性的影响,其中air gap TSV可以大大降低TSV总电容。在制造过程中,可以根据实际的情况适当调节这些物理参数值,从而得到最优的结果。其次我们分析了TSV延时特性,首先建立TSV的延时模型并通过推导得出其等效电路模型,并使用一阶RC模型计算延时并通过SPICE仿真以验证,接着讨论了三种结构TSV各自的延时特性,并讨论了TSV长度,air gap个数与角度的变化对于TSV延时特性的影响。最后我们研究了air gap TSV的频域特性,使用HFSS分别对air gap TSV,常规TSV与共轴耦合TSV进行建模,并分别讨论了不同结构TSV,不同的air gap角度与个数,不同内轴材料,不同介质层材料对于其频域特性的影响。