当前主要微型功能器件中的芯片和微型传感器都采用半导体材料制造,其中单晶硅的使用最为广泛,其加工技术的不断提升和改善,推动了集成电路各项性能及指标的显著提高,轻薄短小已经成为半导体制造产业的代名词。针对单晶硅的精密、微细加工,由于材料的固有物理属性和接触应力等加工局限,传统的加工方式已经无法满足要求,而基于超短脉冲激光的复合加工方法正在成为单晶硅加工技术的研究热点。皮秒脉冲激光的脉冲宽度为10^-12s,光束能量作用时间极短,与单晶硅电子晶格热传导的时间相近,可以有效减少加工的热影响范围,提高加工精度、获得较好的加工质量。本文利用所构建的复合加工系统,通过工艺试验研究了皮秒激光刻蚀加工微孔、皮秒激光与化学腐蚀复合加工微孔以及皮秒激光与电化学复合加工微槽,并对这三种方法的加工效果进行了分析和比较。主要内容如下:（1）理论研究:介绍了单晶硅材料的基本性质和电化学特性;分析了硅与氢氧化钠溶液的化学反应和电化学反应的机理;根据超短脉冲激光对材料的作用规律,探讨了皮秒激光与单晶硅的热作用机理;并进一步分析了皮秒激光辐照与电化学反应相复合,对单晶硅的精密、微细加工机理,从而为之后的加工试验提供了理论指导。（2）试验平台搭建:首先以激光与电化学加工系统为例,深入分析了激光与电化学复合加工的特点,详细阐述了平台搭建的四大试验系统,构建了复合刻蚀加工系统的试验装置。其次介绍了振镜式激光扫描系统,利用其扫描速度快和精度高的特点,为高效率和高质量加工提供了有利条件。最后,根据单晶硅精密、微细加工的质量要求,以及激光与电化学复合加工的特点,选用了相关的检测设备,为试验研究的过程检测、结果分析和工艺优化提供了必要的条件。（3）试验研究:在激光直刻试验中和在激光与化学腐蚀复合加工试验中,分析激光功率对微孔特征的影响,以及对这两种加工方法作了对比分析,这种特征包括微孔入口直径,出口直径,锥度以及形貌等;在激光与电化学复合加工试验中,对试验现象进行了阐释,研究了溶液层厚度对微孔深度的影响,激光功率对微槽加工质量的影响。通过以上理论分析、试验平台搭建和试验研究。在微孔加工方面,复合加工技术克服了激光直刻的缺点,获得了较好的加工形貌,表明了复合加工技术加工的优越性;在微槽加工方面,复合加工获得了较好的内壁形貌,但微槽底部的加工效果还有待提高,说明复合加工技术还需要进一步深入探究。综上,超短脉冲激光及其复合加工技术为高硬脆材料的微细加工提供了新的技术途径。