硅晶体，由于其优异的各项性能，以及其易于加工的各向参数，被称作是21世纪最为重要的材料之一，硅的物理性能如表1所示。

表1

影响硅的重要因素之一是硅的半导体性质。硅，按分类来说，是一种元素半导体；硅有四个价电子，与其它元素一起位于周期表中的ⅣA，其价层电子的数目使它正好位于优质导体(1个价电子)和绝缘体(8个价电子)的中间，故是良好的半导体。

晶硅的晶体结构与金刚石相同，是典型的面心立方晶胞结构，其最小单元是由五个原子构成的一个正四面体(见图1右)。正四面体的每个顶角原子,又为相邻四个四面体所共有,这样由许多个结构最小单元构成单位晶胞。这里，每个硅原子均有4个等距离（0.117nm）的最近邻原子，全部按共价键结合，符合 8-N规则（N为原子的价电子数）。由于位于不同面心立方晶格上相邻原子在空间取向方位不同，所以这些原子的物理特性各不相同。其晶体结构属于复杂的面心立方结构。晶体的物理性质随方向不同而有所不同，此即晶体的各向异性（anisotropy）；单晶硅也是如此，整个晶体可以看成是以晶胞为单位，沿立方体三个边的方向周期重复排列构成。

图1

由于晶体的微观各向异性，故硅晶体中不同晶面上原子的分布情况是不相同的。图2分别为单晶硅各常见晶面的原子排列示意图和单晶硅各常见晶面的成键情况。

图2

其中，单晶硅中（111）晶面的硅原子密度最大，而且（111）晶面上的一个硅原子与次表面的三个硅原子形成三个共价键，（100）晶面的硅原子密度次之，而且（100）晶面上的一个硅原子与次表面的两个硅原子形成两个共价键；（110）晶面的原子密度最小，而且（110）晶面上的一个硅原子与其次表面上的一个硅原子形成一个共价键，同时与表面原子形成两个共价键。

    除了我们经常关注的三个主要面外，硅晶体中还有一些晶面，如图3所示，例如，（112）、（311）、（114）等。其中，晶面的 Miller指数往往也会对硅晶体的加工产生影响。其中高指数面根据晶体的晶面间距来进行定义，低指数的面间距大，高指数的晶面间距则较小；晶面间距越大，则该晶面上原子排列越紧密，而晶面间距较小的晶面，原子排列越稀疏，晶面间距的计算公式如下式：

图3

除了考虑不同晶面的情况外，往往还需要考虑晶面间夹角，例如，硅的倒金子塔腐蚀，则是利用（111）面与（100）面的54.74°晶面夹角，下面给出了晶面间夹角的计算公式为：

硅的晶体结构是影响加工的物理基础，对于硅晶体结构的深入理解将会对生产有促进作用。