单晶SiC具有优异的物理化学性能被广泛应用于5G通讯、军工国防、新能源车、LED照明和消费电子产品等领域。作为外延衬底材料需要单晶SiC晶片具有原子级超光滑表面且无亚表面加工损伤和残余应力,但由于其硬度高、强度大、化学性质稳定等性能,高效超精密平坦化加工难度大、成本高等限制了其应用。化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing,CMP）是目前普遍采用的半导体晶片全局平坦化抛光方法,其中化学反应过程是实现化学机械抛光的关键。基于具有强氧化性的羟基自由基（·OH）能对单晶SiC材料产生有效的氧化腐蚀作用,本文提出电芬顿化学机械抛光（Electro-Fenton Chemical Mechanical Polishing,EF-CMP）工艺方法,利用电芬顿反应的电场参数控制CMP中·OH的生成速率和总浓度,实现·OH的持续、稳定、可控生成,加速SiC晶片的氧化腐蚀作用达到与磨粒去除过程的协同效应,进而提高抛光过程中SiC晶片的材料去除率（Material removal rate,MRR）和平坦化加工效果,探索一种高效率、高精度的超光滑表面平坦化加工技术。首先,通过正交实验和单因素实验对电芬顿反应条件进行优化及反应机理研究。发现H2O2初始浓度、Fe3O4浓度和电压对抛光液生成·OH的影响最为显著;随H2O2初始浓度、Fe3O4浓度和电压的增大,电芬顿反应生成的·OH浓度最大值和总浓度先增大后减小。在电芬顿反应中,控制电场参数一方面可以提高抛光液中Fe2+浓度（增长率约为97.49%）,增强反应的催化作用,另一方面在阴极表面原位生成H2O2（生成浓度约为初始浓度的42.84%）,弥补反应过程中H2O2的消耗,此外,在Pt阳极的作用下,水被氧化产生部分·OH（生成浓度占比约为13.75%）,多重因素共同促进·OH生成,使得电芬顿中·OH总浓度较芬顿反应提高48.69%。其次,通过对单晶SiC试件进行浸泡氧化实验及表面摩擦磨损实验、抛光实验等系统研究抛光液氧化活性、摩擦系数、氧化层厚度和抛光效果间的关系,揭示电芬顿化学机械抛光加工机理。发现在芬顿反应中增加外场电压,能显著增强抛光液的氧化活性,电压越大、H2O2初始浓度越高、抛光液的氧化活性越强,SiC表面的化学反应越强,抛光效果越好。在H2O2浓度为5.0 wt%时,外加电压从0增加到1.5 V、3.0 V时,抛光液的氧化活性分别增强133.47%和196.24%,摩擦系数增大9.05%和13.36%,MRR提高35.00%和54.23%。在高电压（3.0 V）和高H2O2浓度（7.5 wt%）时,抛光液有最强的氧化活性,氧化后的SiC表面最粗糙,摩擦系数最大,MRR最大,抛光效果最好。相比于无电场、低H2O2浓度（5.0 wt%）时,氧化活性、摩擦系数和MRR分别提高256.92%、18.53%和72.31%。再次,以改进的Preston方程为基础,通过析因分析法研究工艺参数对单晶SiC电芬顿化学机械抛光过程中的MRR和加工表面粗糙度的影响规律,并采用Adam优化算法,构建基于BP神经网络的抛光工艺参数与MRR、加工表面粗糙度Ra间的预测模型。结果表明:随着外加电压、H2O2初始浓度的增大,MRR逐渐增大,Ra逐渐减小;随着Fe3O4浓度的增大,MRR先增大后减小,Ra先减小后增大;随着磨料粒径、磨料浓度、抛光压力和抛光转速的增大,MRR持续增大,但Ra先减小后增大。根据实验结果建立的预测模型,能预测抛光中工艺参数与MRR和加工表面粗糙度Ra间的规律（预测误差小于12%）,解决了传统理论模型难以精确描述工艺参数与实验目标之间复杂的非线性映射关系的问题,解决了多工艺参数对单一评价指标（MRR或表面粗糙度Ra）间的非线性映射关系的预测问题。最后,为优化单晶SiC的电芬顿化学机械抛光加工工艺,利用正交实验研究电芬顿外加电压（A）、H2O2初始浓度（B）、磨料浓度（C）、抛光压力（D）及其交互作用对材料去除率MRR、加工表面粗糙度Ra、最大峰-谷粗糙度Rt、总厚度变化TTV的影响规律,并构建回归方程模型;采用熵值法对各评价指标进行赋权,利用灰色关联分析将多指标优化问题转化为关于灰色关联度的单指标优化问题,最终实现利用所建立的回归方程模型解决多工艺参数与多评价指标间的线性映射关系问题,获得综合性能好的抛光加工工艺。结果表明:抛光压力（D）、H2O2初始浓度（B）、外加电压（A）及（A×D）、（A×B）这几个因素对MRR的贡献率高达99.84%;外加电压（A）、H2O2初始浓度（B）、磨料浓度（C）、抛光压力（D）这四个因素对Ra的贡献率高达90.74%;外加电压（A）、H2O2初始浓度（B）、抛光压力（D）这三个因素对Rt的贡献率高达63.93%;磨料浓度（C）、外加电压（A）这两个因素对TTV的影响最为显著,贡献率高达74.71%。采用灰度关联分析得到的最优工艺条件,获得了MRR2357.740 nm/h、Ra 0.372 nm、Rt 6.346 nm、TTV 3μm的光滑表面,比单指标条件下分析得到的综合性能分别好9.27%、9.17%、20.90%和31.14%。