单晶硅片是集成电路产业最重要的衬底材料,为了满足硅片大直径化和芯片超薄化的要求,硅片加工中需要快速去除加工余量。随着集成电路特征线宽的减小,对硅片的表面/亚表面质量也提出了更高的要求。但是传统的硅片加工工艺存在加工效率低、加工成本高、加工精度差、自动控制难和环境污染重等缺点,因此有必要探索研究新的硅片高效低损伤加工工艺。本文以提高硅片表面质量和加工效率为目的,提出金刚石砂轮磨削和软磨料砂轮机械化学磨削相结合的硅片磨削工艺,分别研究了金刚石砂轮磨削和软磨料砂轮机械化学磨削时磨削条件对表面/亚表面质量的影响机制以及采用软磨料砂轮的机械化学磨削新工艺。论文的主要研究内容和结论如下：首先,分析了金刚石砂轮磨削硅片的磨粒切深模型,通过模型和磨削试验分析研究了磨削参数对硅片表面/亚表面质量的影响规律,在此基础上提出了控制硅片表面/亚表面质量的工艺策略。研究结果表明,金刚石砂轮磨削硅片的表面粗糙度和亚表面损伤随着砂轮粒度、砂轮进给速度和硅片转速的减小而减小,随着砂轮转速的增大而减小然后,优化了机械化学磨削使用的软磨料砂轮的组织成分,制造了软磨料砂轮。通过硅片磨削试验研究了软磨料砂轮的加工性能,使用扫描电子显微镜、三维表面轮廓仪、透射电子显微镜等分析了软磨料砂轮磨削硅片的表面形貌、表面粗糙度和亚表面损伤。试验结果表明,机械化学磨削后的硅片表面光滑,表面粗糙度达到Ra0.4nm,亚表面仅有13nm的非晶层。试验还研究了磨削参数对硅片材料去除率的影响,并优化了软磨料砂轮磨削参数,硅片材料去除率达到3.93mm3/min。最后,以提高硅片加工效率和降低硅片表面/亚表面损伤为主要目标,提出依次采用#600金刚石砂轮、#3000金刚石砂轮和软磨料砂轮机械化学磨削相结合的硅片高效低损伤磨削工艺。采用新的工艺方案进行了硅片磨削试验,与传统的硅片加工工艺相比,实现了硅片的高效低损伤磨削加工,加工效率提高了近一倍,同时硅片表面粗糙度小于Ra1nm。