單位結構

晶體材料可能有兩層原子結構。首先是原子以特定的形狀排列在單個晶胞的特定的點上。另一個用來指代晶體結構的術語是晶格。晶體物質的具體意義是說：首先是這種物質的結構具有特定晶格結構，并且原子位于晶格結構的特定位置點上，這樣才能保證具有非常穩定的結構。原子的數目、原子在單晶胞中的相對位置和原子之間的結合能的大小的不同產生了許多不同的特性的材料。每種晶體材料都有一個獨特的晶胞，這一點是區別與其他晶體結構的主要特性。硅原子有16個原子，這16個原子按照不同的構成方位排列成菱形結構(具體結構如下圖所示)。砷化鎵晶體中有18個原子，構成了一種稱為混合鋅的單胞結構(如下圖結構所示)。

多晶和單晶

晶體結構內部的第二級結構方面與單位單元的組織方式密切相關。在本征半導體中，單位晶胞不是按照相同的一個規則排布。這種情況類似于一堆雜亂的糖立方體，每個立方體代表一個單元的晶體晶格。有這種排列方式所構成的的材料具有一種被稱為多晶結構的構型所組成。

第二級層面的組織方式發生在單位細胞(方糖)全部完成時，相對于其他的排列整齊且有規則的惡方式而言，這種方式具有非常不同的特性(正如下圖所示的)。在這種構型中，結構中的材料排列成單晶(或單晶)結構。單晶材料比多晶材料具有更均勻和更加可預測的性質。這種結構可以在半導體材料中實現一個均勻的和可預測的電子的流動。在晶圓制程的最后階段中，晶體的均勻性至關重要，這一特點對于將晶圓片分離成邊緣干凈、側面尺寸完備的模具具有及其重要的作用。

晶體取向

除了對晶圓片單晶結構的要求外，還有對于特定晶體取向的要求。這個概念可以通過考慮將單晶塊切片來進行深入理解，如下圖所示。把它切成垂直平面將暴露另外的一組平面，同時將其從一個角到另一個角切割會暴露出一個不同的平面。每個平面都是獨一無二的，并且產生不同的原子數和原子間的結合能。每一種都有不同的化學性質，電子性質和賦予晶圓片的物理特性。具體的晶體取向需要滿足不同的晶圓片的需要。

水晶位面由一系列被稱為米勒的三個數字來識別指數。兩個簡單的立方單元格依偎在XYZ坐標的原點上，具體可以從下圖所示的系統來進一步呈現。硅最常用的兩種取向晶圓片是<100>和<111>平面。平面名稱用語言表示為1 - 1 -0平面和1 - 1 - 1平面來表示。括號表示三個數字是米勒指數。

<100>定向晶圓用于制造金屬氧化物硅(MOS)器件和電路，而<111>晶圓是用于雙極器件和電路。砷化鎵晶圓也沿著平面切割晶體。注意下圖中的平面為方形，而另外的平面為三角形的。當晶圓片破裂時，這些取向就會顯露出來如下圖所示。<100>晶圓片分成四等分或直角(90°)斷裂。<111>晶圓片則是碎成三角形。

審核編輯：劉清