碳化硅是一种优异的第三代半导体材料,具有带隙宽、漂移速度大、击穿电压高、热导率高和耐高温性能强的优良特点,常作为高频、高功率器件的衬底材料应用在电子通讯、工业设备、航空航天等领域。碳化硅作为优良的衬底材料,需要对晶片表面进行超精密加工,使表面粗糙度低于0.5nm。目前碳化硅晶片的超精密加工主要是采用研磨和化学机械抛光（CMP,Chemical Mechanical Polishing）工艺,还存在二次损伤和效率低的问题,导致碳化硅衬底的制造成本高。工业级超快激光具有极高的峰值功率密度(>10¹⁴W/cm²)、极短的脉宽（几十fs～10ps）和极高的重复频率（～MHz）,加工过程具有材料损伤极小、热影响区极小等特点,如果能够在碳化硅切割片表面形成易于去除的改性层,就可以替代研磨工艺,为后续CMP提供无二次损伤、易抛光的改性衬底,解决抛光效率低的难题。因此本文提出超快激光诱导碳化硅表面改性与化学机械抛光结合的新工艺,研究超快激光与碳化硅材料的作用机理和表面改性工艺,结合化学机械抛光,最终实现提高碳化硅抛光效率的目标,主要的研究方法和结论如下:（1）飞秒激光分别以单脉冲和多脉冲的方式辐照碳化硅晶片,研究在不同能量和脉冲数时材料表面发生的形貌、结构和成分等变化,分析飞秒激光与碳化硅材料的作用规律。结果表明,当激光以单脉冲的方式作用时,不会形成周期性结构,辐照区域的材料气化形核及等离子体化,而后在较短时间内冷却回到表面凝结成纳米小球和片状结构,烧蚀区域从中心逐渐向边缘延伸;当激光以多脉冲的方式作用时,在光斑作用的位置激光诱导出表面周期性条纹结构（LIPSS,Laser Induced Periodic Surface Structure）,脉冲数越多,出现周期性条纹所需的能量越小;激光能量密度越大,出现周期性条纹所需的脉冲数也越少;周期性条纹在光斑中心和边缘区域呈现两种不同的状态,一般中心条纹周期为200nm～250nm,边缘条纹周期为80nm;在两个区域都能检测到氧元素的存在,边缘高频细条纹区域氧含量更高。当入射激光能量密度达到1.23J/cm²、脉冲数为50时,中心条纹开始逐渐消失并烧蚀出孔洞结构,孔洞的直径和深度随激光能量密度的增大而增加。在入射能量为1.23J/cm²,等效脉冲数为10-～30时,能够在光斑作用区域形成较为均匀、平整的结构化表面。（2）根据飞秒激光与碳化硅材料的作用规律,选择恰当的激光加工工艺参数窗口以扫描搭接的方式完成大面积的表面改性,调整激光加工参数和加工环境,考察不同参量对碳化硅表面改性的影响。结果表明,优化激光加工参数可以一定程度地改善表面粗糙度,扫描速度较大、能量较低时形成的表面粗糙度较低,但此时的材料去除量较少,不利于碳化硅亚表面缺陷的去除,而在相同的参数下,真空和富氧环境中加工可以进一步提高表面粗糙度和材料去除量,并且表面形成的周期性条纹结构连续更好。（3）选择上述飞秒激光改性碳化硅的典型表面,以化学机械抛光效率和抛光表面的质量作为评价标准,分析改性表面对抛光的影响。结果表明,相比于原始的碳化硅切割片,激光改性表面的CMP去除速率从0.62μm/h提升到1.73μm/h,抛光效率提高约3倍,同时抛光表面的缺陷也得到显著改性。但并不是所有的表面改性都对CMP有增益,一些起伏较大的微柱和微沟槽结构可能还会增加CMP的抛光时间。整体来说,具有均匀周期性条纹结构的改性表面可以很好地促进CMP,平整度越好的改性表面经过CMP后的表面质量越好,起伏高度大于2μm的表面在CMP后仍会保留一定的起伏性,不利于碳化硅的全局平坦化。