单晶硅片是制造集成电路必需的衬底材料，为了适应IC制造的要求，对单晶硅片的加工精度和表面质量要求越来越高。延性域磨削是近十几年发展起来的新技术，硅片的延性域磨削被认为是硅片平整化和硅片薄化最有前途的加工技术，但由于其前提条件是磨粒的切削深度小于临界切削深度，因此实现起来比较困难。目前，人们对硅片磨削过程中单晶硅的脆性—延性转变的特征和条件、临界切削深度、延性域磨削的材料去除机理以及表面形成机理的研究非常有限，这严重阻碍了硅片延性域磨削技术的进一步发展和推广应用。 单颗磨粒磨削作为磨削的一种简化模式，已经成为研究延性域磨削机理的一种重要方法。本文针对现有单颗磨粒磨削方法的缺点，结合本实验室现有条件设计了低速划痕试验方案，并提出了一个新的单颗磨粒磨削试验方案。通过分析对比各种硅片加工表面层损伤检测方法的优缺点及其可行性，结合硅片加工表面层损伤形式和大量试验，确定了硅片延性域磨削实现的判定方法：采用SEM对硅片磨削表面形貌和表面缺陷进行检测；提出了一种改进的角度抛光法，可以准确的测量硅片由磨削引起的亚表面裂纹，从而判断是否实现了延性域磨削；采用基于扫描白光干涉原理的轮廓仪法，能够检测到硅片的亚表面裂纹是否存在的信息，进而根据此信息可以定性地判断是否实现了延性域磨削；采用TEM和显微Raman光谱分析法检测硅片磨削表面层损伤的微观结构。通过单颗金刚石磨削试验，研究了金刚石磨粒切削单晶硅时的脆性—延性转变过程，分析了磨粒刃尖形状、晶体方向对单晶硅脆、延性转变的影响；对单晶硅的临界切削深度进行了研究，得出了单晶硅临界切削深度。通过自旋转磨削试验得出了3000#砂轮磨削硅片时磨粒的临界切削深度。