碳化硅是一种具有代表性的第三代半导体材料,在现代电子信息产业中占有重要的地位。但是碳化硅硬度大、脆性高、具有化学惰性等特点,导致碳化硅加工难度大、加工成本高,阻碍了碳化硅更广泛的应用。化学机械抛光是目前唯一能够实现碳化硅表面全局化抛光的方法,目前对于碳化硅化学机械抛光技术的研究仅存在于实验阶段,缺少对其摩擦去除过程中去除机理和化学反应过程的深层次的研究,本文使用Reax FF反应力场分子动力学模拟的方法,模拟了碳化硅化学机械抛光过程,根据化学机械抛光的原理,从抛光液、磨粒、以及其他的一些相关因素入手对碳化硅化学机械抛光机理进行了全面的探索研究。分子模拟方法是研究微观系统的有效方法,由于经典分子动力学模拟方法不能模拟化学反应,量子力学计算只能适用于小体系的模拟,所以本文采用了新型的、基于键级变化Reax FF的模拟方法。这种方法既可以模拟较大的体系也可以模拟化学反应,适合用于碳化硅化学机械抛光去除机理的研究。Reax FF反应立场的模拟需要对应模拟体系的参数,本研究中碳化硅化学机械抛光模拟系统包括Si、C、H、O等元素,由于缺少适用于该模拟系统参数集,本文先利用退火算法针对本次模拟需要的参数进行了训练拟合,并使用DFT计算方法对拟合参数的状态能、电荷、表面结合能进行了对比,完美符合我们的模拟要求。本文基于Reax FF反应力场分子动力学模拟方法,设计了磨粒-溶液-SiC的化学机械抛光模型,探究了碳化硅表面的Si、C原子在过氧化氢溶液的反应产物,追踪了Si、C原子在化学机械抛光中的去除过程。结果显示,碳化硅表面的Si原子在过氧化氢溶液中会产生化学反应生大量的成Si-OH键,Si-OH键在摩擦的过程中会与Si O2磨粒中的Si原子行成Si-O键,Si-O拥有较高的键能,不容易断开,在抛光的过程中会对碳化硅表面的原子产生较强的拖拽,并且在不断成键断键的过程中使碳化硅表面的Si原子去除。碳化硅中的C原子不容易被氧化,当C原子周围的Si原子去除时会导致C原子的位置结构发生改变,C原子失去原有的稳定性,最终被去除。本文把碳化硅表面的所有Si原子使用-OH终端,验证了Si-OH在抛光中的作用,此外以纯水为抛光液作为对比研究,发现H2O2的氧化作用会提升碳化硅的化学机械抛光的效率,以及去除率和压力正相关。磨粒在化学机械抛光中扮演着重要的作用,本文以二氧化硅磨粒、金刚石磨粒为例,分析了柔性磨粒和硬质磨粒对碳化硅不同的抛光机制,发现二氧化硅磨粒中的O、Si原子在摩擦的过程中分别会与碳化硅表面的Si原子和Si-OH生成化学键,对碳化硅表面的Si原子产生拖拽效果,在不断的成键断键过程中实现原子的去除;而金刚石磨粒中的C原子极少与碳化硅表面产生化学反应,但是金刚石的磨粒的硬度较大,在压力和摩擦力的作用下会导致碳化硅的表层原子的结构变形,而且产生的形变与磨粒的运动方向有关,当键的方向与磨粒运动方向一致或成锐角时,平均键长会被拉长,成钝角时平均键长被压缩。根据不同的磨粒的去除机制,本文还提出了使用二氧化硅磨粒来提升金刚石磨粒抛光后的碳化硅表面质量的工艺方法,该方法可以大幅提升金刚石磨粒抛光后的碳化硅材料的表面质量。温度也是影响碳化硅化学机械抛光的一种重要因素,为了研究温度对于抛光的影响。抛光温度分别为300K、1000K、2000K,压力为低压1Gpa。结果显示,不同温度下的碳化硅抛光效果差距明显。在300K温度下,由于抛光压力较低,基本没有原子被去除;当温度升高到1000K时,抛光500ps后碳化硅有34个原子被去除,远高于300K下4Gpa压力时的去除数目;当在2000K温度下抛光时,碳化硅表面大量原子被去除,原子去除数目成倍提升（270个）,占碳化硅基板总数的十分之一。根据此现象,本文推测,高温会改变碳化硅的化学反应能力。为了验证这一推测,本文设计了碳化硅与水的不同温度下化学反应的模拟实验,研究了高温对碳化硅化学反应能力的影响。结果显示碳化硅材料与H2O在不同温度下的反应现象差别很大:在300K常温下,碳化硅表面仅存于表面不饱和原子的终端,当温度达到1000K时,碳化硅表面开始有原子被氧化,有Si-O-C键生成。当2000K时碳化硅表面的氧化反应明显增多,O原子开始侵入到SiC内部;3000K下本来具有化学惰性的碳化硅与能水发生剧烈的化学反应。碳化硅被深度侵蚀,整体结构受到严重破坏。此外随着温度的升高,O、H原子对碳化硅基板的侵蚀深度增加,说明温度的提升会促进碳化硅发生化学反应。