SiC单晶具有大禁带宽度、高击穿电场强度、高饱和电子漂移速度、高热导率、强抗辐射能力和低介电常数等优良的电学和物理化学特性,成为高密度集成电子器件及短波长光电子器件在高温、高频、抗辐射、大功率等场合下的理想半导体材料之一。但与其他半导体材料如单晶硅相比,SiC单晶的超硬、超脆特性,使其可加工性成为器件制造的主要瓶颈,特别是晶片切割过程中容易产生的裂纹和表面粗糙度及平面度等缺陷,在后续工序中难以消除,影响SiC单晶的广泛应用。本文采用理论分析和实验研究相结合的方法研究SiC单晶片切割机理及工艺效果,为实际应用提供参数依据,具有重要的理论意义和实用价值。提出了一种超声辅助金刚石线锯切割SiC单晶片的复合加工方法,该方法在传统线锯切割的基础上,给线锯横向施加一种超声波振动,从而形成线锯纵向运动与横向振动相结合的复合切削运动。以此为基础建立了SiC单晶复合切割过程的物理模型,并进行了运动和动力特性分析。依据磨粒的运动关系,对切割中切屑形成过程进行了数学描述,通过微观形貌观察和分析,对超声辅助切割机理进行了研究,实验和仿真结果表明:超声辅助线锯切割SiC单晶的切割方法可有效改善切割表面质量、降低切割力。建立了基于单颗磨粒的切割过程分析模型,研究了线锯不同部位磨粒的切屑去除过程及工艺参数对切削深度的影响规律,获得了材料去除率的理论计算公式。通过单点金刚石刀具的划痕实验,研究了SiC单晶的切割机理,验证了切割过程中存在脆塑断裂及塑性犁削的材料去除方式,分析了脆塑转化的条件及工艺因素,这为消除切割缺陷,提高切割表面质量提供了重要的参数依据。建立SiC单晶片锯切力数学模型,研究了工艺参数及振动参数对锯切力的影响规律。通过单因素及多因素正交试验方法对锯切力进行了系统实验,获得了锯切力经验方程及影响锯切力的主要因素。与理论分析结果对比发现,理论分析与实验结果具有较好的一致性,验证了理论模型的有效性。研究了SiC单晶片切割过程表面形成及超声条件下晶片表面改善的作用机理,通过切割表面粗糙度及微观形貌的单因素及多因素实验,采用曲面响应分析方法,获得了影响表面质量的主要因素及最佳工艺参数组合。同时对线锯失效及磨粒破坏形式进行了研究。建立了基于ABAQUS的单颗磨粒切割SiC单晶片的仿真模型,并对磨粒的角度、线锯速度、工件进给速率等不同参数条件下的切割过程进行了仿真研究。仿真结果从不同侧面验证了本文所提理论分析方法和实验结果的正确性和有效性。