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作为第三代半导体材料的SiC因具有导热能力强、介电常数小、抗辐射能力强以及良好的化学稳定性等特点,在LED照明、宇航、汽车电子、计算机芯片等方面具有良好的应用前景。对于SiC晶片而言,要求其表面超光滑、无缺陷,但由于单晶SiC硬度高,化学稳定性强,导致SiC晶片的高效超精密平坦化加工难度大、效率低、成本高。因此研究针对SiC晶片超精密抛光加工工艺,降低SiC晶片加工成本,实现SiC晶片原子级超光滑表面加工是SiC半导体器件应用急需解决的关键技术问题。本文采用集群磁流变化学复合抛光(Chemical Cluster Magnetorheological Finishing, CMRF)方法进行单晶SiC的超光滑平坦化加工。由于集群磁流变柔性抛光垫的“容没”效应,磨粒对晶片表面的机械损伤大大降低,可以获得较低的表面粗糙度；抛光液中羟基自由基(·OH)的氧化腐蚀作用,可以有效提高材料去除效率,使表面粗糙度快速下降。首先针对单晶SiC,研究了催化剂及化学反应条件对芬顿反应速率的影响。通过对单晶SiC的化学腐蚀、化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP),以及催化剂亚铁离子(Fe2+)浓度检测研究分析,比对了几种固相催化剂及液相催化剂对芬顿反应的催化效果,结果表明含Fe3O4和H202组分的腐蚀液对单晶SiC具有高效化学作用。研究了固相催化剂作用原理,发现抛光液中Fe2+离子浓度和稳定性是决定芬顿反应速率和稳定性的重要因素,而固相催化剂电离自由Fe2+能力的差异直接影响了化学抛光液中的Fe2+浓度。对影响芬顿反应速率的重要因素,如催化剂浓度、氧化剂浓度、抛光液pH值、抛光液温度等进行了单因素实验,分析了化学作用与机械去除的协调性。对单晶SiC的CMRF工艺进行了研究。围绕影响抛光压力的因素,以正交试验的形式研究了磁性粒子浓度、催化剂Fe3O4浓度、磁性粒子粒径、加工间隙等对单晶SiC复合抛光时材料去除率和表面粗糙度的影响。以单因素实验研究了磨料种类、磨料粒径、抛光液流量、加工时间对材料去除率对抛光效果的影响规律。发现氧化铈对SiC进行CMRF抛光时的材料去除率最高；50nm和W0.5的磨料对单晶SiC进行CMRF加工时的去除效率较低；加工表面粗糙度在加工时间60min内下降较快,120min可以降到Ra0.16nm。将单晶SiC抛光划分成了粗抛和精抛两个阶段,比较了CMP、集群磁流变抛光(Magnetorheological Finishing, MRF)、CMRF三种抛光在粗抛和精抛时的特点。粗抛时CMP的材料去除率远高于MRF和CMRF,抛光后晶片表面各区域表面粗糙度也比MRF和CMRF组均匀。精抛时以W0.5金刚石磨料抛光120min, CMRF组和MRF组由于集群磁流变柔性抛光垫作用表面质量明显好于CMP,其中CMRF组得到划痕很浅甚至局部无划痕的SiC超光滑表面,获得了原子级表面粗糙度(Ra0.16nm),实现了单晶SiC材料表面的超光滑平坦化。