矽晶棒是切成晶圓之前的圓柱狀單晶矽塊。以高純度多晶矽為原料，透過 CZ 法或 FZ 法成長而成；300mm 晶圓用的晶棒直徑約 300mm、長度約 2m、重量達數百kg。1 根晶棒可切出數百片到上千片規模的晶圓，因此其品質與良率是晶圓價格的起點。
在 CZ 法中，將晶種浸入在石英坩堝內加熱至約 1,420℃ 熔化的矽熔液中，一邊旋轉一邊以每分鐘約 1mm 的速度拉起。製程依序為：①植晶，②縮頸（拉細以消除差排），③放肩（加粗到目標直徑），④等徑（以固定直徑拉起），⑤收尾（逐漸變細後脫離熔液），而這種形狀控制直接決定晶體的均勻性。
晶棒內的特性會沿成長方向變化。摻雜物容易留在熔液中（偏析），因此拉晶越往後，熔液中的濃度越高，晶體的電阻率從頭部往尾部逐漸下降。從坩堝溶入的氧濃度也會隨熔液減少而變化。由於存在這種軸向分布，即使是同 1 根晶棒切出的晶圓，也會產生符合規格與不符合規格的區域。
成長後的晶棒首先量測電阻率、氧濃度、缺陷密度與少數載子壽命，依規格分類。接著研削外周使直徑精確一致，加工出表示結晶方位的缺口，切成規定長度的晶塊後送往切片製程。頭部與尾部的規格外區域會被切除，作為原料重新熔化。
大尺寸化可增加每 1 片晶圓的晶片產出數，但隨著晶棒重量增加，坩堝強度、熔液對流控制、拉晶機構剛性等設備端的難度也會提高。從 300mm 轉換到 450mm 多年來一直未能實現，是因為業界判斷這種技術負擔與設備投資金額，與所能獲得的成本降低並不相稱。