碳化硅（SiC）晶片作为第三代半导体材料,具有高击穿电场强度、高饱和电子漂移速度、宽带隙、低介电常数、高热导率等特性,在航天探测、核能开发、通信等领域具有重要应用。然而,SiC晶片硬度高,脆性大,化学惰性强,加工难度大。化学机械抛光（CMP）是目前唯一能够同时满足SiC晶片平整度和均匀性的加工方法。氧化铈（CeO2）是一种常用的抛光磨粒,CeO2磨粒对SiC晶片的化学机械抛光性能受CeO2形貌、大小、粒度分布情况的影响,形貌规则、粒度分布均匀的CeO2磨粒有利于提高SiC晶片的抛光性能。然而,市售CeO2磨粒往往形貌不规则,粒度分布不均匀,难以得到较好的抛光性能。因此,本文采用溶剂热法制备了粒度分布均匀的八面体CeO2磨粒和类球形CeO2磨粒,研究了不同类型的表面活性剂对两种CeO2磨粒分散稳定性、抛光性能的影响,通过有限元模拟、摩擦磨损试验、材料去除模型分析了CeO2磨粒对SiC晶片的材料去除机理。首先,采用溶剂热法合成CeO2磨粒,通过改变反应参数实现了CeO2磨粒形貌的可控制备。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外可见光谱对合成CeO2磨粒进行表征。研究发现,通过改变Ce3+浓度可以控制CeO2粒子的形貌。随着Ce3+浓度的增大,CeO2粒子的形貌可由类球形转变为八面体。Ce3+浓度为0.05 mol/L,醇-水体积比为3:1,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入量为1 g时,可以得到粒径约150nm的类球形CeO2磨粒。Ce3+浓度为0.10 mol/L,醇-水体积比为3:1,PVP加入量为2 g时,可以得到棱长约150 nm的八面体CeO2磨粒。八面体CeO2磨粒表面Ce3+和氧空位含量比类球形CeO2磨粒多,表面化学活性更强。其次,通过紫外可见光谱研究了不同物理分散方式、p H值、不同类型的表面活性剂及其浓度对两种CeO2磨粒分散稳定性的影响。用添加不同类型表面活性剂的抛光液,对6H-SiC晶片Si面进行了化学机械抛光试验。研究发现,p H值为2,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）浓度为0.015wt%、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）浓度为0.005wt%、聚乙二醇（PEG-2000）浓度为0.010wt%时,两种CeO2磨粒的分散稳定性均较好。八面体CeO2作为磨粒时,添加浓度为0.015wt%的CTAB的抛光液抛光性能更好。而类球形CeO2作为磨粒时,添加浓度为0.010wt%的PEG-2000的抛光液抛光效果更好。与八面体CeO2磨粒相比,类球形CeO2磨粒的抛光效率较低,但能获得更好的表面质量。然后,通过有限元模拟、接触力学理论,研究了CeO2磨粒和抛光垫对SiC晶片化学机械抛光的机械作用机理。通过有限元模拟发现,八面体CeO2磨粒与SiC晶片在点接触状态下,产生的应力、应变最大,晶片的最大形变量为5.2330nm。球形CeO2磨粒与SiC晶片接触时,晶片的最大形变量为3.7205 nm。通过接触力学理论,发现在本文的抛光试验条件下,磨粒与抛光垫、磨粒与晶片之间的变形形式均为弹性变形。抛光垫与晶片间存在非接触、部分接触、完全接触三种状态,分别对三种接触状态进行分析,得到了在不同接触状态下,磨粒嵌入晶片压痕深度的影响因素。最后,通过销-盘摩擦磨损试验,研究了6H-SiC晶片的摩擦学行为受CeO2磨粒形貌、表面活性剂类型的影响。研究发现,在以八面体CeO2为磨粒的抛光液中,添加浓度为0.015wt%的CTAB,可以提高摩擦系数。以类球形CeO2为磨粒的抛光液中,不添加表面活性剂时,摩擦系数最大。分析了软质层的形成过程及其对抛光性能的影响。发现软质层主要是由KMn O4对晶片表面的化学腐蚀作用产生的,CeO2磨粒在晶片表面的压痕深度等于或接近于软质层的厚度时,可获得优异的抛光性能。