三维堆叠集成为半导体工业带来了一种新的范式,其中硅通孔(Through-Silicon Via,TSV)作为一种新型互连技术,使三维集成电路(3D IC)具有高带宽、低功耗、短延时、小体积和异质集成等优势。然而,目前TSV工艺技术复杂且不成熟,在制造的过程中容易出现各种故障,这会影响3D IC的成品率和可靠性。因此对TSV进行故障建模和测试技术研究很有必要。随着TSVs的直径和间距持续缩小,传统的探针检测技术很难适用,本文提出了一种基于复合激励的非接触式测试方案,主要研究工作如下:1.以信号-地TSVs(Signal-Ground TSV pair,SG-TSV)为研究对象,基于电容耦合设计非接触式测试结构,并在HFSS中通过S参数来分析设计参数的改变对耦合到SG-TSV信号的影响,再对带有非接触式探头的SG-TSV进行电气建模及验证。2.针对空洞和针孔故障,分析其产生机理并建立相应的故障物理模型,通过S参数和群延迟分析得出故障的特征参数变化对SG-TSV信号完整性的影响规律。再分别对这两种故障进行等效电路建模,并推导相应的故障参数解析方程,最后通过电路仿真和全波仿真的S参数对比验证其是否正确。3.基于群延迟设计了复合测试激励,并重点研究了复合测试激励中的主体--多音信号的各参数选取规律,通过仿真得出TSV参数故障在复合测试激励下的响应特征及规律。4.提出一种基于复合激励的非接触式测试方法,并以波峰因数(CF)为测试指标。具体是将专门设计的复合测试激励通过非接触式探头施加到待测TSV上,然后通过检波器得输出响应,测量并计算CF值,并根据无故障时CF值与其之差值来进行故障诊断。以空洞故障为例进行相应测试,并得出了故障函数。最后还通过改变多音信号的调制方式提高了故障测试分辨率。