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。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。常见的晶向为<100><110><111>，而掺杂类型则为N型与P型。

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。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。

在(100)晶面上，硅原子的排列是四方的，而在(111)晶面上，硅原子的排列是六方的。由于(111)晶面的硅原子更为紧密，其化学反应性相对较低，而(100)晶面则相反，其化学反应性较高。因此，(100)晶面的硅比(111)晶面的硅刻蚀得更快，而(111)晶面的氧化速率通常低于(100)晶面。

硅片常使用<100>晶向的取向，这是因为<100>晶向具有以下优势和适用性：

• 基础晶体结构：硅的晶体结构是面心立方（FCC），其中(100)晶向是最密堆积的晶面。这意味着(100)晶向的硅片在晶格结构上具有较高的平坦度和晶格参数的一致性，使其更适合用作半导体器件的基板材料。

•  制造工艺优势：(100)晶向的硅片在制造工艺上具有优势。由于其表面平整度高，可以更容易地进行刻蚀、沉积和其他加工工艺。此外，(100)晶向硅片也更容易进行物理和化学处理，使其适合于制备集成电路和其他半导体器件。
• 晶体方向的一致性：使用(100)晶向的硅片，可以使晶片在制造过程中具有更高的一致性和可重复性。这对于保证器件的性能一致性和制造过程的可控性非常重要。

• 衬底的方便性：(100)晶向硅片作为衬底材料，具有较好的匹配性和兼容性。它可以与许多常用的半导体材料和层叠结构相匹配，使其更适合用于制备各种类型的半导体器件。