WO2024053092A1 - ｎ型のシリコンのブロック、およびｎ型のシリコンの基板 - Google Patents

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WO2024053092A1
WO2024053092A1 PCT/JP2022/033900 JP2022033900W WO2024053092A1 WO 2024053092 A1 WO2024053092 A1 WO 2024053092A1 JP 2022033900 W JP2022033900 W JP 2022033900W WO 2024053092 A1 WO2024053092 A1 WO 2024053092A1
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silicon
seed crystal
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type silicon
single crystal
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PCT/JP2022/033900
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整 松尾
英義 田辺
Original Assignee
京セラ株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/02—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method without using solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B28/00—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B28/04—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids
    • C30B28/06—Production of homogeneous polycrystalline material with defined structure from liquids by normal freezing or freezing under temperature gradient
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Definitions

  • the present disclosure relates to an n-type silicon block and an n-type silicon substrate.
  • Patent Document 1 describes a technology for manufacturing a p-type silicon ingot by a monolike casting method, and manufacturing a p-type silicon block and a p-type silicon substrate by cutting out the p-type silicon ingot. Are listed.
  • An n-type silicon block and an n-type silicon substrate are disclosed.
  • n-type silicon block contains a donor that is a group 15 element, an acceptor that is a group 13 element, carbon, and oxygen, and the number of carbon atoms per unit volume is The first region has a larger number of oxygen atoms per unit volume.
  • the number of donor atoms per unit volume is greater than the number of acceptor atoms per unit volume.
  • the donor's segregation coefficient for silicon is greater than the acceptor's segregation coefficient for silicon.
  • the n-type silicon substrate contains a donor that is a group 15 element, an acceptor that is a group 13 element, carbon, and oxygen.
  • the number of atoms of the donor per unit volume is greater than the number of atoms of the acceptor per unit volume
  • the number of atoms of carbon per unit volume is greater than the number of atoms of the acceptor per unit volume. is larger than the number of oxygen atoms.
  • the donor's segregation coefficient for silicon is greater than the acceptor's segregation coefficient for silicon.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a virtual cross section of the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a silicon ingot using the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a virtual cross section of the manufacturing apparatus in a state where a mold release material is formed on the inner wall of the mold in the second step.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of a virtual cross section of the manufacturing apparatus in a state where the seed crystal group is arranged on the bottom of the mold in the second step.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of the arrangement of the seed crystal group placed on the bottom of the mold in the second step.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the ⁇ value.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of a method for preparing a seed crystal section.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing an example of a method for preparing a seed crystal section.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a hypothetical example of the manufacturing apparatus in a state where the first crucible is filled with a plurality of raw silicon lumps in the second step.
  • FIG. 10 is a graph schematically showing a reference example of the relationship between the position in the height direction and the resistivity in each of a p-type silicon ingot and an n-type silicon ingot manufactured by a monolike casting method.
  • FIG. 10 is a graph schematically showing a reference example of the relationship between the position in the height direction and the resistivity in each of a p-type silicon ingot and an n-type silicon ingot manufactured by a monolike casting method.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a hypothetical example of the manufacturing apparatus in a state where lifting and rotation of the mold and intake and exhaust of gas have started in the third step.
  • FIG. 12 shows a virtual production apparatus in a state where a silicon melt generated by melting a plurality of raw silicon lumps in the first crucible is poured from the first crucible into the mold in the fourth step.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a typical cross section.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing an example of a virtual cross section of the manufacturing apparatus in a state where the silicon melt is solidifying in one direction within the mold in the fifth step.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cross section of the silicon ingot according to the first embodiment taken along line XIV-XIV in FIG. 15.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cross section of the silicon ingot according to the first embodiment taken along line XV-XV in FIG. 14.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cross section of the n-type silicon block according to the first embodiment taken along line XVI-XVI in FIG. 17.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cross section of the n-type silicon block according to the first embodiment along the line XVII-XVII in FIG. 16.
  • FIG. 18 is a graph showing an example of the relationship between the position in the height direction and the resistivity in a silicon ingot according to one specific example.
  • FIG. 19 is a graph showing an example of the relationship between the position in the height direction and the number of atoms of phosphorus and gallium per unit volume in a silicon ingot according to one specific example.
  • FIG. 20 is a graph showing an example of the relationship between the position in the height direction and the lifetime in an n-type silicon block according to one specific example.
  • FIG. 21 is a graph showing an example of the relationship between the position in the height direction and the number of carbon and oxygen atoms per unit volume in an n-type silicon block according to one specific example.
  • FIG. 22 is a graph showing an example of the relationship between the position in the height direction and the density of etch pits in an n-type silicon block according to one specific example.
  • FIG. 23 is a graph showing an example of the relationship between the position in the height direction and the occupation ratio of dislocation clusters in an n-type silicon block according to one specific example.
  • FIG. 24 is a front view schematically showing an example of an n-type silicon substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 25 is a plan view schematically showing an example of an n-type silicon substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram schematically showing an example of the arrangement of the seed crystal group arranged on the bottom of the mold in the second step according to the second embodiment.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cross section of the silicon ingot according to the second embodiment along line XXVII-XXVII in FIG. 28.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cross section of the silicon ingot according to the second embodiment taken along line XXVIII-XXVIII in FIG. 27.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cross section of the silicon block according to the second embodiment taken along line XXIX-XXIX in FIG. 30.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cross section of the silicon block according to the second embodiment taken along line XXX-XXX in FIG. 29.
  • FIG. 31 is a diagram schematically showing an example of the arrangement of the seed crystal group arranged on the bottom of the mold in the second step according to the third embodiment.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cross section of the silicon ingot according to the third embodiment taken along line XXXII-XXXII in FIG. 33.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cross section of the silicon ingot according to the third embodiment taken along line XXXIII-XXXIII in FIG. 32.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cross section of the n-type silicon block according to the third embodiment taken along line XXXIV-XXXIV in FIG. 35.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view schematically showing an example of the cross section of the n-type silicon block according to the third embodiment taken along line XXXV-XXXV in FIG. 34.
  • FIG. 36 is a plan view schematically showing an example of an n-type silicon substrate according to the third embodiment.
  • Solar cells using polycrystalline silicon substrates have relatively high conversion efficiency and are suitable for mass production. Further, silicon can be obtained, for example, from silicon oxide, which exists in large quantities on the earth. Further, a polycrystalline silicon substrate can be obtained relatively easily, for example, by thinly slicing a p-type silicon block cut from a p-type silicon ingot obtained by a casting method. For this reason, solar cells using polycrystalline silicon substrates have continued to occupy a high share of the total production of solar cells for many years.
  • a monolike cast method (also called seed cast method) is used to manufacture p-type silicon ingots as a type of cast growth method.
  • molten silicon also referred to as silicon melt
  • a p-type silicon ingot having a pseudo single crystal also referred to as pseudo single crystal or monolike crystal
  • the pseudo single crystal is formed by inheriting the crystal orientation of the seed crystal and growing in one direction. For example, a certain number of dislocations or grain boundaries may exist in this pseudo single crystal.
  • a solar cell using a polycrystalline silicon substrate can be produced. It is expected that the conversion efficiency will be improved.
  • the inventor of the present disclosure has created a technology that can improve the quality of n-type silicon blocks and n-type silicon substrates.
  • FIGS. 1, 3 to 5, 9, 11 to 17, and 24 to 36 A right-handed XYZ coordinate system is attached to FIGS. 1, 3 to 5, 9, 11 to 17, and 24 to 36.
  • this XYZ coordinate system one line is aligned along each of the height direction of the manufacturing equipment 1, the height direction of the silicon ingot 2, the height direction of the n-type silicon block 3, and the thickness direction of the n-type silicon substrate 4.
  • the direction is the +Z direction as the first direction.
  • one direction along the width direction of each of the manufacturing apparatus 1, silicon ingot 2, n-type silicon block 3, and n-type silicon substrate 4 is the +X direction as the second direction.
  • one direction that is orthogonal to both the +X direction and the +Z direction is the +Y direction as the third direction.
  • a direction opposite to the first direction is defined as a -Z direction as a fourth direction.
  • the manufacturing apparatus 1 produces a pseudo single crystal (also called pseudo single crystal or monolike crystal) region (also called pseudo single crystal or monolike crystal) by a monolike casting method (also called seed casting method) in which crystal grains are grown using a silicon seed crystal part as a starting point.
  • the pseudo-single crystal may be a so-called single crystal in which dislocations and grain boundaries do not exist, or it may have a structure close to a single crystal in which a certain number of defects and dislocations exist. , it may have a structure close to a single crystal in which a certain number of grain boundaries exist.
  • CZ Czochralski
  • Bridgman method single crystals produced by the monolike cast method are called pseudo-single crystals. It is called a crystal or monolike crystal.
  • the manufacturing apparatus 1 uses a method (also referred to as a pouring method) in which a molten silicon liquid (also referred to as silicon melt) poured into a mold 141 from a first crucible 131 is solidified within the mold 141 (also referred to as a pouring method). can be manufactured.
  • the silicon ingot 2 consists of a silicon block (also referred to as an n-type silicon block) 3 that uses free electrons as the main carrier for carrying charge and an n-type silicon substrate (an n-type silicon substrate). It is a lump of silicon for manufacturing 4).
  • the manufacturing apparatus 1 includes, for example, a housing 11, a heat insulating material 12, an upper unit 13, a lower unit 14, and a control section 15.
  • the housing 11 houses an upper unit 13 and a lower unit 14.
  • a water cooling jacket is applied to the housing 11.
  • a water cooling jacket has a structure in which a flow path through which a refrigerant such as water flows is formed inside a member made of a highly thermally conductive metal such as stainless steel. This water cooling jacket has the role of cooling the manufacturing apparatus 1 and the role of reducing radiation of heat generated within the manufacturing apparatus 1 to the outside of the manufacturing apparatus 1.
  • the heat insulating material 12 is located in each area between the housing 11 and the upper unit 13 and between the housing 11 and the lower unit 14.
  • the heat insulating material 12 has the role of reducing heat dissipation from the upper unit 13 and the lower unit 14.
  • the heat insulating material 12 may be located in an area between the upper unit 13 and the lower unit 14, avoiding the path through which the silicon melt passes from the upper unit 13 to the lower unit 14.
  • a heat insulating material made of carbon such as carbon fiber is applied as the heat insulating material 12.
  • the upper unit 13 includes, for example, a first crucible 131, a first heater 132, a second heater 133, and a first air supply section 134.
  • the first crucible 131 is a container for melting a silicon lump (also referred to as a raw silicon lump) 71 (see FIG. 9, etc.) that becomes the base material of the silicon ingot 2.
  • the first crucible 131 has, for example, a cylindrical shape with a bottom.
  • the first crucible 131 forms a space (also referred to as a first internal space) 131i surrounded by the first crucible 131.
  • the first crucible 131 has, for example, an upper opening (also referred to as a first upper opening) 131o and a lower opening (also referred to as a first lower opening) 131h.
  • the first upper opening 131o connects the first internal space 131i to the space above the first crucible 131.
  • the first lower opening 131h is located so as to penetrate through the bottom of the first crucible 131.
  • the first lower opening 131h allows the silicon (silicon melt) melted in the first internal space 131i to flow out toward the lower unit 14.
  • the material of the first crucible 131 is, for example, quartz glass.
  • the first crucible 131 may be made of a material other than silica glass, for example, as long as it is resistant to melting, deformation, decomposition, and reaction with silicon at temperatures above the melting point of silicon, and has a low content of impurities. may be applied.
  • the first crucible 131 is fixed to the housing 11 via a heat-resistant member such as a member made of graphite, for example.
  • the first heater 132 can heat the raw silicon lump 71 and the like located in the first internal space 131i from above.
  • the first heater 132 is located above the first internal space 131i.
  • the first heater 132 is located in an annular shape.
  • the second heater 133 can heat the raw silicon lump 71 and the like located in the first internal space 131i from the side.
  • the second heater 133 is located so as to surround the first crucible 131 from the side.
  • the second heater 133 is positioned so as to surround the first crucible 131 in an annular shape when viewed from above in the -Z direction.
  • graphite heaters for performing resistance heating are applied to the first heater 132 and the second heater 133, respectively.
  • a heater made of a material other than graphite for performing resistance heating may be applied to one or more of the first heater 132 and the second heater 133.
  • Each of the first heater 132 and the second heater 133 can generate heat by supplying electric power according to control by the control unit 15, for example.
  • Each of the first heater 132 and the second heater 133 is fixed to the housing 11 via a heat-resistant member such as a member made of graphite, for example.
  • the first air supply section 134 can supply inert gas toward the first internal space 131i through the opening formed by the first upper opening 131o.
  • the first air supply section 134 has a pipe (also referred to as a first supply pipe) that can blow out inert gas from above into the first internal space 131i.
  • a pipe also referred to as a first supply pipe
  • argon (Ar) gas is applied as the inert gas.
  • a rare gas other than argon, nitrogen gas, or the like may be used as the inert gas.
  • FIG. 1 an example of an image of how inert gas blows out from the first air supply part 134 toward the first internal space 131i is shown by a virtual arrow drawn with a thin two-dot chain line.
  • the upper unit 13 may include a second crucible 135 located along the outer surface of the first crucible 131.
  • the second crucible 135 has a cylindrical shape with a bottom.
  • the second crucible 135 has, for example, a lower opening (also referred to as a second lower opening) 135h.
  • the second lower opening 135h is located so as to penetrate through the bottom of the second crucible 135.
  • the second lower opening 135h is connected to the first lower opening 131h directly below the first lower opening 131h. In other words, the first lower opening 131h and the second lower opening 135h are lined up downward, thereby forming one through hole.
  • the silicon melt flows downward from the first internal space 131i through the first lower opening 131h. , is unlikely to come into contact with the inner wall of the second lower opening 135h.
  • the material of the second crucible 135 is, for example, a material with excellent heat resistance such as graphite.
  • the second crucible 135 may be made of, for example, a material other than graphite as long as it has excellent heat resistance.
  • the second crucible 135 is fixed to the housing 11 via a heat-resistant member such as a member made of graphite, for example.
  • the first crucible 131 is fixed to the housing 11 via the second crucible 135 as the first member having heat resistance and the second member having heat resistance.
  • the first crucible 131 and the second crucible 135 can be reinforced.
  • carbon fiber reinforced carbon composite material (C/C composite) is used as the material of the reinforcing ring.
  • the first internal space 131i of the first crucible 131 is filled with a plurality of raw silicon lumps 71 in the upper unit 13.
  • the plurality of raw silicon lumps 71 may include powdered silicon (also referred to as silicon powder).
  • the plurality of raw silicon lumps 71 filled in the first internal space 131i are melted by heating by the first heater 132 and the second heater 133.
  • the silicon melt 72 (see FIG. 12, etc.) in the first internal space 131i is transferred to the first lower opening. It is poured into the mold 141 of the lower unit 14 through the opening of the portion 131h.
  • the first crucible 131 does not have the first lower opening 131h, and due to the inclination of the first crucible 131, the inside of the first crucible 131 enters the mold 141 of the lower unit 14.
  • the silicon melt 72 may be poured toward the target.
  • the lower unit 14 includes, for example, a mold 141, a holding section 142, a third heater 143, a fourth heater 144, a cooling mechanism 145, a second air supply section 146, and an exhaust section 147.
  • the mold 141 is a mold for producing the silicon ingot 2 by growing crystal grains upward from the silicon seed crystal part using the silicon melt 72.
  • the mold 141 has, for example, a rectangular cylindrical shape with a bottom as a whole.
  • the mold 141 has, for example, a bottom portion 141b and a side wall portion 141s.
  • the bottom portion 141b is, for example, a plate-shaped portion having a rectangular outer shape when viewed from above in the ⁇ Z direction.
  • the side wall portion 141s is, for example, a rectangular tube-shaped portion extending upward from the outer peripheral portion of the bottom portion 141b.
  • the mold 141 forms a space (also referred to as a second internal space) 141i surrounded by the mold 141.
  • the mold 141 has, for example, an upper opening (also referred to as a second upper opening) 141o.
  • the second upper opening 141o connects the second internal space 141i to the space above the mold 141.
  • the second upper opening 141o is open in the +Z direction as the first direction.
  • the second upper opening 141o is located, for example, at the end of the mold 141 in the +Z direction.
  • One side of the bottom portion 141b and the second upper opening 141o is, for example, approximately 300 millimeters (mm) to 800 mm.
  • the second upper opening 141o can receive injection of the silicon melt 72 from the first crucible 131 into the second internal space 141i.
  • silica is used as the material for the mold 141.
  • the mold 141 may be made of a material other than silica, for example, as long as it is resistant to melting, deformation, decomposition, and reaction with silicon at temperatures above the melting point of silicon, and has a low content of impurities
  • the holding part 142 is a part that holds the mold 141.
  • the holding portion 142 has, for example, a portion (also referred to as a first holding portion) 1421 located along the outer surface of the mold 141 on the opposite side from the second internal space 141i.
  • the first holding part 1421 is, for example, located along a plate-shaped part (also referred to as a bottom plate part) that is in close contact with the lower surface of the bottom part 141b of the mold 141 and the outer peripheral surface of the side wall part 141s of the mold 141. It has a cylindrical part (also referred to as a lateral cylindrical part).
  • the side wall portion 141s of the mold 141 can be reinforced by the side cylindrical portion.
  • a carbon fiber-reinforced carbon composite material is applied to the material of the first holding portion 1421.
  • the holding portion 142 may include a portion (also referred to as a second holding portion) 1422 that holds the first holding portion 1421 from below.
  • the second holding part 1422 includes, for example, a plate-shaped part (also referred to as a plate-shaped part) that is in close contact with the lower surface of the first holding part 1421, and a state that projects downward on the lower surface side of this plate-shaped part. It has a certain annular portion (also referred to as an annular protrusion).
  • a material with high heat conductivity such as graphite is applied.
  • annular heat insulating part (also referred to as an annular heat insulating part) 148 may be located around the side cylindrical part of the first holding part 1421, or an annular reinforcing part (also referred to as an annular reinforcing part) ) 149 may be located.
  • a heat insulating material made of graphite is applied to the annular heat insulating portion 148.
  • a carbon fiber-reinforced carbon composite material is applied to the material of the annular reinforcing portion 149.
  • a heat insulating member may be interposed between the bottom portion 141b of the mold 141 and the holding portion 142 in a desired pattern. For example, felt is used as the material for the heat insulating member.
  • the third heater 143 can heat the silicon seed crystal group 6 (see FIGS. 4 and 5, etc.), the silicon melt 72, etc. located in the second internal space 141i from above.
  • the third heater 143 is located above the second internal space 141i of the mold 141, for example.
  • the third heater 143 is located in an annular shape when viewed from above in the -Z direction.
  • the ring shape may be a circular ring, a triangular ring, a quadrangular ring, a polygonal ring, or the like.
  • the fourth heater 144 can heat the silicon seed crystal group 6, silicon melt 72, etc. located in the second internal space 141i from the side.
  • the fourth heater 144 is positioned with the mold 141 sandwiched therebetween. More specifically, for example, the fourth heater 144 is located on both sides of the mold 141 in the X direction.
  • the fourth heater 144 may be positioned to surround the mold 141 from the sides. In other words, the fourth heater 144 may be positioned so as to surround the mold 141 in an annular shape when viewed from above in the ⁇ Z direction.
  • a graphite heater for performing resistance heating is applied to each of the third heater 143 and the fourth heater 144.
  • a heater made of a material other than graphite for performing resistance heating may be applied to one or more of the third heater 143 and the fourth heater 144.
  • Each of the third heater 143 and the fourth heater 144 can generate heat by supplying electric power according to control by the control unit 15, for example.
  • the fourth heater 144 may be divided into a plurality of regions in the vertical direction, and the heat generation state of each of the plurality of regions may be controlled independently.
  • Each of the third heater 143 and the fourth heater 144 is fixed to the housing 11 via a heat-resistant member such as a member made of graphite, for example.
  • the cooling mechanism 145 includes, for example, a cooling plate 145b, a rotating shaft 145s, and a drive device 145m.
  • the cooling plate 145b is fixed to the upper end of the rotating shaft 145s.
  • the rotating shaft 145s is located along the vertical direction.
  • the rotating shaft 145s can be moved up and down and rotated by the driving force of the drive device 145m.
  • the rotation shaft 145s may be raised and lowered in the vertical direction along the longitudinal direction of the rotation shaft 145s.
  • the rotation of the rotating shaft 145s may be performed around a virtual axis that passes through the center of the XY cross section of the rotating shaft 145s and extends in the vertical direction.
  • the XY cross section of the rotating shaft 145s is a virtual cross section of the rotating shaft 145s along a horizontal plane that is the XY plane.
  • the drive device 145m may include, for example, a cylinder that raises and lowers the rotating shaft 145s, a motor that rotates the rotating shaft 145s, and the like.
  • the cooling plate 145b can be raised in response to the rise of the rotation shaft 145s, and can be lowered in response to the fall of the rotation shaft 145s.
  • the cooling plate 145b can come into contact with the lower surface of the holding portion 142 by rising in accordance with the rise of the rotating shaft 145s.
  • the cooling plate 145b can separate from the lower surface of the holding part 142 by lowering in accordance with the lowering of the rotating shaft 145s.
  • Each of the cooling plate 145b and the rotating shaft 145s has a structure in which a flow path through which a coolant such as water flows is formed inside a member made of a highly thermally conductive metal such as stainless steel. Therefore, when manufacturing the silicon ingot 2 using the manufacturing apparatus 1, for example, the cooling plate 145b contacts the lower surface of the holding part 142 to cool the silicon melt in the second internal space 141i of the mold 141. 72 may be cooled. At this time, the heat of the silicon melt 72 is transmitted to the cooling plate 145b via, for example, the bottom 141b of the mold 141 and the holding part 142. Therefore, for example, the silicon melt 72 is cooled from the bottom 141b side by the cooling plate 145b. Thereby, the silicon melt 72 can be solidified from the bottom to the top (also referred to as unidirectional solidification) in the second internal space 141i of the mold 141.
  • the cooling plate 145b can lift the mold 141 and the holding part 142 by pushing up the holding part 142 placed on the mounting part 140 in accordance with the rise of the rotating shaft 145s.
  • the placing part 140 is fixed to the housing 11, and is a part on which both ends of the lower surface of the holding part 142 can be placed.
  • the cooling plate 145b can rotate the mold 141 and the holding part 142 about the rotating shaft 145s in response to the rotation of the rotating shaft 145s, with the mold 141 and the holding part 142 lifted up. Therefore, when manufacturing the silicon ingot 2 using the manufacturing apparatus 1, the mold 141 can be rotated about the rotating shaft 145s, for example. Thereby, natural convection occurring in the silicon melt 72 within the second internal space 141i can be reduced.
  • the second air supply section 146 can supply inert gas toward the second internal space 141i through the second upper opening 141o.
  • the second air supply section 146 has a pipe (also referred to as a second supply pipe) that can blow out inert gas from above into the second internal space 141i.
  • a pipe also referred to as a second supply pipe
  • argon (Ar) gas is used as the inert gas.
  • a rare gas other than argon, nitrogen gas, or the like may be used as the inert gas.
  • FIG. 1 an example of an image of how inert gas blows out from the second air supply part 146 toward the second internal space 141i is shown by a virtual arrow drawn with a thin two-dot chain line.
  • the exhaust section 147 can exhaust air from inside the casing 11.
  • exhaust piping is applied to the exhaust section 147.
  • the exhaust pipe connects the internal space and external space of the housing 11.
  • the internal space of the casing 11 has a higher pressure than the external space, and the pressure inside the housing 11 is increased through the exhaust section 147. Evacuation of the space to the outside space may take place. Thereby, for example, the oxygen partial pressure in the internal space of the housing 11 can be reduced.
  • the control unit 15 can control the overall operation of the manufacturing apparatus 1, for example.
  • the control unit 15 includes, for example, a processor, a memory, a storage unit, and the like.
  • the control unit 15 can perform various controls by, for example, executing a program stored in a storage unit using a processor.
  • control unit 15 can control the amount of heat generated in each of the first heater 132, second heater 133, third heater 143, and fourth heater 144.
  • the control section 15 may respond to at least one of the temperature obtained using the one or more temperature measuring sections and the passage of time.
  • the temperature measuring section is configured to be capable of measuring temperature using, for example, a thermocouple covered with a thin tube made of alumina or carbon.
  • one temperature measuring part may be located near the fourth heater 144, or one temperature measuring part may be located near the lower surface of the center part of the bottom 141b of the mold 141. It may be located.
  • control unit 15 can control the elevation and rotation of the rotating shaft 145s by the drive device 145m.
  • the control unit 15 can control the elevation and rotation of the rotating shaft 145s by the drive device 145m depending on the passage of time and the like.
  • control unit 15 can control the timing of starting and stopping the supply of inert gas by the first air supply unit 134 and the amount of inert gas supplied by the first air supply unit 134.
  • the amount of inert gas supplied by the first air supply unit 134 is controlled by, for example, controlling the opening degree of a valve located on the path from the inert gas supply source to the first supply pipe using a signal from the control unit 15. This can be achieved by adjusting accordingly.
  • control unit 15 can control the timing of starting and stopping the supply of inert gas by the second air supply unit 146 and the amount of inert gas supplied by the second air supply unit 146.
  • the amount of inert gas supplied by the second air supply unit 146 is controlled by, for example, controlling the opening degree of a valve located on the path from the inert gas supply source to the second supply pipe using a signal from the control unit 15. This can be achieved by adjusting accordingly.
  • Silicon ingot manufacturing method> A method for manufacturing silicon ingot 2 using manufacturing apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 13.
  • a first process of step Sp1, a second process of step Sp2, a third process of step Sp3, and a step Sp4 are performed.
  • the fourth step, the fifth step Sp5, and the sixth step Sp6 are performed in the order described.
  • 3, 4, 9, and 11 to 13 show the states of the first crucible 131, the mold 141, the holding part 142, the cooling plate 145b, and the rotating shaft 145s, the first air supply part 134, and the rotating shaft 145s for each process.
  • the state of supply of inert gas by the second air supply unit 146 and the state of heating by the first heater 132, second heater 133, third heater 143, and fourth heater 144 are schematically shown.
  • step Sp1 the manufacturing apparatus 1 described above is prepared.
  • This manufacturing apparatus 1 includes, for example, a mold 141 having a second upper opening 141o that opens in the +Z direction.
  • step Sp2 In the second step of step Sp2, for example, three steps of step Sp21, step Sp22, and step Sp23 are performed in the order described.
  • step Sp21 for example, as shown in FIG. 3, a layer of mold release material (also referred to as mold release material layer) 5 is formed on the inner wall surface of the mold 141.
  • the release material layer 5 makes it difficult for the silicon ingot 2 to be fused to the inner wall surface of the mold 141, for example, when the silicon melt 72 solidifies within the mold 141.
  • the release material layer 5 reduces the mixing of oxygen (O) from the mold 141 into the silicon melt 72.
  • silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxide (SiO 2 ), and a binder are used as the material for the mold release material layer 5 .
  • the mold release material layer 5 can be formed by applying or spraying a slurry containing silicon nitride and silicon oxide onto the inner wall surface of the mold 141.
  • the slurry was produced, for example, by adding powder of a mixture of silicon nitride and silicon oxide into a solution mainly containing an organic binder such as polyvinyl alcohol (PVA) or an inorganic binder such as colloidal silica and a solvent. It is produced by stirring a solution.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • colloidal silica colloidal silica and a solvent.
  • the mold release material layer 5 can be made denser. Thereby, when the silicon melt 72 exists in the mold 141, the mixing of oxygen (O) from the mold 141 into the silicon melt 72 is further reduced.
  • the material for the mold release material layer 5 is not limited to a material that is a mixture of silicon nitride and silicon oxide, and for example, one or more of silicon nitride, silicon carbide, silicon oxide, etc. may be used.
  • step Sp22 As shown in FIGS. 4 and 5, a silicon seed crystal group 6 is placed on the bottom 141b in the mold 141. More specifically, a silicon seed crystal group 6 is placed on the release material layer 5 formed on the inner wall surface of the bottom portion 141b.
  • the seed crystal group 6 can be easily manufactured. . Further, for example, the speed of crystal growth during unidirectional solidification of the silicon melt 72 described below can be improved.
  • the upper surface of the seed crystal group 6 has a rectangular or square outer shape when viewed from above in the -Z direction.
  • the thickness of the seed crystal group 6 is set, for example, to such a thickness that the seed crystal group 6 does not melt to the bottom 141b when the silicon melt 72 is injected from the first crucible 131 into the mold 141. Ru.
  • the thickness of the seed crystal group 6 is set to, for example, about 5 mm to 70 mm. Further, the thickness of the seed crystal group 6 may be, for example, about 10 mm to 30 mm.
  • the seed crystal part group 6 includes a main seed crystal part (also referred to as main seed crystal part) 61 and a plurality of elongated rod-shaped rods arranged in the gap between the main seed crystal part 61 and the side wall part 141s.
  • a seed crystal portion (also referred to as a long seed crystal portion) 62 is included. Thereby, defects in the silicon ingot 2 can be reduced.
  • the same material of single crystal silicon also referred to as single crystal silicon is applied to each of the main seed crystal part 61 and the plurality of elongated seed crystal parts 62.
  • the main seed crystal portion 61 has a rectangular shape having a pair of sides along the X direction and a pair of sides along the Y direction, when viewed in plan facing the -Z direction. It has a shape.
  • the front and back surfaces of the main seed crystal portion 61 have a rectangular shape.
  • Each side of the front and back surfaces of the main seed crystal portion 61 is, for example, about 200 mm to 320 mm.
  • the shapes of the front and back surfaces of the main seed crystal portion 61 are not limited to a rectangular shape, and may be other shapes such as a polygonal shape.
  • Each of the plurality of elongated seed crystal parts 62 has an elongated rectangular shape having a pair of sides respectively along the X direction and a pair of sides respectively along the Y direction when viewed in plan facing the ⁇ Z direction. It has a shape. In other words, the front and back surfaces of each of the plurality of elongated seed crystal portions 62 have an elongated rectangular shape.
  • a first predetermined number of elongated seed crystal parts 62 are located in the gap between the main seed crystal part 61 and the side wall part 141s on the -X direction side as the second direction of the main seed crystal part 61, and A second predetermined number of elongated seed crystal portions 62 are located in the gap between the main seed crystal portion 61 and the side wall portion 141s on the side of the portion 61 in the +X direction.
  • the first predetermined number of elongated seed crystal portions 62, the main seed crystal portion 61, and the second predetermined number of elongated seed crystal portions 62 are arranged in this order. They are lined up.
  • the first predetermined number of elongated seed crystal portions 62 and the second predetermined number of elongated seed crystal portions 62 each have a longitudinal direction along the +Y direction as the third direction.
  • the length in the longitudinal direction along the +Y direction is, for example, approximately 200 mm to 400 mm.
  • the length (also referred to as width) in the lateral direction along the +X direction is set to, for example, about 5 mm to 20 mm.
  • the first predetermined number of elongated seed crystal portions 62 and the second predetermined number of elongated seed crystal portions 62 may each be made of one single crystal silicon, or two elongated seed crystal portions arranged in the +Y direction. It may be composed of two or more single crystal silicons. Here, the interval between two or more single crystal silicons may be, for example, about 0 mm to 3 mm, or about 0 mm to 1 mm.
  • a third predetermined number of elongated seed crystal parts 62 are located in the gap between the main seed crystal part 61 and the side wall part 141s on the ⁇ Y direction side of the main seed crystal part 61, and A fourth predetermined number of elongated seed crystal portions 62 are located in the gap between the main seed crystal portion 61 and the side wall portion 141s on the side.
  • the third predetermined number of elongated seed crystal portions 62, the main seed crystal portion 61, and the fourth predetermined number of elongated seed crystal portions 62 are arranged in this order. They are lined up.
  • the third predetermined number of elongated seed crystal portions 62 and the fourth predetermined number of elongated seed crystal portions 62 each have a longitudinal direction along the +X direction.
  • the length in the longitudinal direction along the +X direction is, for example, approximately 200 mm to 400 mm.
  • the length (also referred to as width) in the lateral direction along the +Y direction is set to, for example, about 5 mm to 20 mm.
  • the third predetermined number of elongated seed crystal portions 62 and the fourth predetermined number of elongated seed crystal portions 62 may each be made of one single crystal silicon, or two elongated seed crystal portions arranged in the +X direction. It may be composed of two or more single crystal silicons. Here, the interval between two or more single crystal silicons may be, for example, about 0 mm to 3 mm, or about 0 mm to 1 mm.
  • the first predetermined number is 7, the second predetermined number is 7, the third predetermined number is 3, and the fourth predetermined number is 3. It's a book.
  • Each of the first predetermined number and the second predetermined number is not limited to seven, and may be one or any number of two or more.
  • Each of the third predetermined number and the fourth predetermined number is not limited to three, and may be one or any number of two or more.
  • the direction of rotation of the single crystal silicon around the virtual axis along the +Z direction is Let the angular relationship be a first rotation angle relationship.
  • the direction of rotation of the single crystal silicon around the virtual axis along the +Z direction between the two elongated seed crystal parts 62 that are adjacent to each other among the first predetermined number of elongated seed crystal parts 62 Let the angular relationship be the second rotation angle relationship.
  • the direction of rotation of the single crystal silicon around the virtual axis along the +Z direction between the two elongated seed crystal parts 62 that are adjacent to each other among the second predetermined number of elongated seed crystal parts 62 Let the angular relationship be the third rotation angle relationship.
  • Let the angular relationship be the fourth rotation angle relationship.
  • the direction of rotation of single crystal silicon around the virtual axis along the +Z direction between two mutually adjacent elongated seed crystal parts 62 of the fourth predetermined number of elongated seed crystal parts 62 Let the angular relationship be the fifth rotation angle relationship.
  • each of the first rotation angle relationship, the second rotation angle relationship, the third rotation angle relationship, the fourth rotation angle relationship, and the fifth rotation angle relationship corresponds to the corresponding grain boundary.
  • the seed crystal portion group 6 is arranged in an angular relationship with respect to the rotation direction of single crystal silicon.
  • a "corresponding grain boundary" is a case where two adjacent crystal grains having the same crystal lattice with a grain boundary in between have a relationship in which they are relatively rotated around a common crystal orientation as a rotation axis. This refers to a grain boundary where the positions of the crystal lattice common to these two crystal grains form regularly arranged lattice points.
  • N is a natural number of 2 or more. If each lattice point is common to the lattice point of the crystal lattice of the second crystal grain, the numerical value N indicating the period of appearance of this lattice point is called the " ⁇ value" of the corresponding grain boundary.
  • the position of the lattice point Lp1 on the (100) plane of the Miller index of the simple cubic lattice is indicated by the intersection of a plurality of vertical lines drawn with a solid line La1 and a plurality of horizontal lines that are perpendicular to each other.
  • the unit cell (also referred to as the first unit cell) Uc1 of the simple cubic lattice is a square portion surrounded by thick solid lines.
  • Figure 6 shows a mirror of the simple cubic lattice after the simple cubic lattice has been rotated clockwise by 36.52 degrees (36.52°) with the crystal axis along the [100] direction in the Miller index as the rotation axis.
  • the position of the lattice point Lp2 on the (100) plane of the index is indicated by the intersection of a plurality of mutually orthogonal straight lines drawn by broken lines La2.
  • a point Lp12 also referred to as a corresponding lattice point
  • black circles are attached to the positions of a plurality of periodic corresponding grid points Lp12.
  • FIG. 6 black circles are attached to the positions of a plurality of periodic corresponding grid points Lp12.
  • a unit lattice (also referred to as a corresponding unit lattice) Uc12 in a lattice (also referred to as a corresponding lattice) composed of a plurality of corresponding lattice points Lp12 is a square portion surrounded by thick broken lines.
  • the simple cubic lattice before rotation also referred to as the first lattice
  • the simple cubic lattice after rotation in which the position of lattice point Lp2 is shown at the intersection of broken line La2.
  • the ⁇ value is used as an index indicating the degree of correspondence (density of corresponding lattice points) between the cubic lattice (also referred to as the second lattice).
  • the ⁇ value can be calculated, for example, by dividing the area S12 of the corresponding unit cell Uc12 shown in FIG. 6 by the area S1 of the first unit cell Uc1.
  • This ⁇ value can be used as an index indicating the degree of correspondence between a first grating and a second grating that are adjacent to each other across a grain boundary and have a predetermined angular relationship in the rotation direction.
  • the ⁇ value is the degree of correspondence between two crystal grains that are adjacent to each other across a grain boundary, have a predetermined angular relationship in the rotation direction, and have the same crystal lattice. can be used as an indicator.
  • an error of about 1 to 3 degrees can be allowed in the angular relationship of the rotation direction of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundaries.
  • This error occurs, for example, in cutting when preparing the main seed crystal part 61 and the elongated seed crystal part 62, and in arranging the main seed crystal part 61 and the plurality of elongated seed crystal parts 62. Including errors, etc. These errors can be reduced, for example, when the silicon melt 72 is unidirectionally solidified, which will be described later.
  • the plane orientation of the upper surface facing the +Z direction of each of the main seed crystal part 61 and the plurality of elongated seed crystal parts 62 is (100) in Miller index.
  • the crystal orientation along the +Z direction in each of the main seed crystal portion 61 and the plurality of elongated seed crystal portions 62 is ⁇ 100> in terms of Miller index.
  • the corresponding grain boundaries include a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 5, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 13, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 17, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 25, and a corresponding grain boundary with a ⁇ value of Any one of the 29 corresponding grain boundaries is applied.
  • the angular relationship of the rotation direction of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary with a ⁇ value of 5 is, for example, about 36 degrees to 37 degrees, or may be about 35 degrees to 38 degrees.
  • the angular relationship in the rotation direction of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary with a ⁇ value of 13 is, for example, about 22 degrees to 23 degrees, or may be about 21 degrees to 24 degrees.
  • the angular relationship in the rotation direction of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary with a ⁇ value of 17 is, for example, about 26 degrees to 27 degrees, or may be about 25 degrees to 28 degrees.
  • the angular relationship in the rotation direction of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary with a ⁇ value of 25 is, for example, about 16 degrees to 17 degrees, or may be about 15 degrees to 18 degrees.
  • the angular relationship of the rotation direction of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary (also called random grain boundary) with a ⁇ value of 29 is, for example, about 43 degrees to 44 degrees, even if it is about 42 degrees to 45 degrees. good.
  • the crystal orientation in each of the main seed crystal portion 61 and the plurality of elongated seed crystal portions 62 can be confirmed by measurement using an X-ray diffraction method, an electron back scatter diffraction pattern (EBSD) method, or the like.
  • the main seed crystal portion 61 and the plurality of elongated seed crystal portions 62 are positioned with the top surface of the silicon crystal having a (100) plane orientation in the Miller index facing the +Z direction. Place each one. This can improve the speed of crystal growth when, for example, unidirectional solidification of the silicon melt 72 is performed, which will be described later. As a result, a pseudo single crystal (pseudo single crystal) is easily formed by crystal grains growing upward from the main seed crystal part 61 and the plurality of elongated seed crystal parts 62, respectively. can get. Therefore, the quality of the silicon ingot 2 can be easily improved.
  • the first rotation angle relationship between the main seed crystal part 61 and the elongated seed crystal part 62 adjacent to this main seed crystal part 61 is set to the corresponding grain boundary with a ⁇ value of 29.
  • the corresponding 45 degrees can be set.
  • the crystal orientation of the main seed crystal portion 61 along the +X direction is ⁇ 100> in the Miller index
  • the crystal orientation of the elongated seed crystal portion 62 adjacent to the main seed crystal portion 61 is An embodiment may be adopted in which the crystal orientation along the mirror index is ⁇ 110>.
  • the first predetermined number of elongated seed crystal parts 62 located on the -X direction side of the main seed crystal part 61 two elongated seeds of all combinations adjacent in the -X direction
  • the second rotation angle relationship between the crystal portions 62 can be set to 45 degrees, which corresponds to the corresponding grain boundary with a ⁇ value of 29.
  • the long seed crystal portions 62 which are odd numbered in the order in which they are lined up in the ⁇ X direction from the main seed crystal portion 61 side are selected as the first long seed crystal portions 62. This is referred to as a seed crystal portion 621.
  • the elongated seed crystal portions 62 that are even-numbered in the order in which they are lined up in the ⁇ X direction from the main seed crystal portion 61 side are used as a second elongated seed crystal portion. 622.
  • the crystal orientation of the first elongated seed crystal part 621 along the -X direction is ⁇ 110> in the Miller index
  • the crystal orientation of the second elongated seed crystal part 622 along the -X direction is ⁇ 110> in the Miller index.
  • An embodiment in which the Miller index is ⁇ 100> may be adopted.
  • the third rotation angle relationship between 62 and 62 can be set to 45 degrees, which corresponds to a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 29.
  • the elongated seed crystal portions 62 that are odd-numbered in the order in which they are lined up in the +X direction from the main seed crystal portion 61 side are selected as the first elongated seed crystal portions.
  • a crystal part 621 is used.
  • the elongated seed crystal portions 62 that are even numbered in the order in which they are lined up in the +X direction from the main seed crystal portion 61 side are selected as the second elongated seed crystal portion 622.
  • the crystal orientation of the first elongated seed crystal portion 621 along the +X direction is ⁇ 110> in the Miller index
  • the crystal orientation of the second elongated seed crystal portion 622 along the +X direction is the Miller index.
  • An embodiment in which ⁇ 100> in ⁇ 100> may be adopted.
  • the fourth rotational angle relationship between the crystal parts 62 can be set to 45 degrees, which corresponds to the corresponding grain boundary with a ⁇ value of 29.
  • the elongated seed crystal portions 62 that are odd-numbered in the order in which they are lined up in the -Y direction from the main seed crystal portion 61 side are selected as the third elongated seed crystal portions 62. This is referred to as a seed crystal portion 623.
  • the elongated seed crystal portions 62 that are even-numbered in the order in which they are lined up in the -Y direction from the main seed crystal portion 61 side are used as a fourth elongated seed crystal portion. 624.
  • the crystal orientation of the third elongated seed crystal part 623 along the -Y direction is ⁇ 110> in the Miller index
  • the crystal orientation of the fourth elongated seed crystal part 624 along the -Y direction is ⁇ 110> in the Miller index.
  • An embodiment in which the Miller index is ⁇ 100> may be adopted.
  • the fourth predetermined number of long seed crystal parts 62 located on the +Y direction side of the main seed crystal part 61 all the combinations of two long seed crystal parts adjacent in the +Y direction
  • the fifth rotational angle relationship between 62 and 62 can be set to 45 degrees, which corresponds to a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 29.
  • the elongated seed crystal portions 62 that are odd-numbered in the order in which they are lined up in the +Y direction from the main seed crystal portion 61 side are used as the third elongated seed crystal portions.
  • a crystal part 623 is used.
  • the elongated seed crystal portions 62 that are even numbered in the order in which they are lined up in the +Y direction from the main seed crystal portion 61 side are selected as the fourth elongated seed crystal portion 624.
  • the crystal orientation of the third elongated seed crystal portion 623 along the +Y direction is ⁇ 110> in the Miller index
  • the crystal orientation of the fourth elongated seed crystal portion 624 along the +Y direction is the Miller index.
  • An embodiment in which ⁇ 100> in ⁇ 100> may be adopted.
  • the main seed crystal portion 61 and the plurality of elongated seed crystal portions 62 may be prepared, for example, in the next step.
  • a lump (also called a single crystal silicon lump) Mc0 is obtained.
  • the single crystal silicon lump Mc0 has an upper surface Pu0 whose plane orientation is (100) in Miller index, and an outer circumferential surface Pp0 where a specific linear region Ln0 whose plane orientation is (110) in Miller index exists. Assume that we have the following. In this case, next, as shown in FIG.
  • the single crystal silicon lump Mc0 is cut using the linear region Ln0 existing on the outer peripheral surface Pp0 of the single crystal silicon lump Mc0 as a reference.
  • an example of a position where the single crystal silicon lump Mc0 is cut (also referred to as a position to be cut) is virtually drawn with a thin two-dot chain line Ln1.
  • a plurality of single-crystal silicon plates (single-crystal Bd0 (also called silicon plate) can be cut out.
  • the plurality of single crystal silicon plates Bd0 may be used as the main seed crystal section 61, for example.
  • one or more raw silicon chunks 71 are placed on the silicon seed crystal group 6 disposed on the bottom 141b in the mold 141. May be placed.
  • a relatively fine block-shaped silicon lump is applied to the one or more raw silicon lumps 71.
  • a plurality of raw silicon chunks 71 are introduced into the first internal space 131i of the first crucible 131.
  • a plurality of raw silicon lumps 71 are filled in the first crucible 131 from the lower region to the upper region.
  • an element that becomes a dopant in the silicon ingot 2 is added to the plurality of raw silicon lumps 71.
  • a polysilicon lump as a raw material for the silicon ingot 2 is applied to each of the plurality of raw silicon lumps 71.
  • a relatively fine block-shaped silicon mass is applied to the polysilicon mass.
  • a group 15 element as an n-type dopant is added to the plurality of raw silicon lumps 71.
  • dopant segregation with respect to silicon means that there is no change in the movement of impurities into and out of the silicon melt 72 due to evaporation, etc., and even in an ideal state where the silicon melt 72 is very well stirred, the silicon melt 72 is not melted. This is a phenomenon in which when the silicon melt 72 in a state of solidification solidifies, the dopant distribution becomes non-uniform in the solidified silicon ingot 2.
  • the segregation coefficient is known as an index indicating the ease with which this segregation occurs.
  • the segregation coefficient is also referred to as the equilibrium distribution coefficient K0.
  • a p-type silicon block and a p-type silicon substrate are manufactured from a silicon ingot manufactured by a casting method using boron (B), a group 13 element, as a p-type dopant.
  • the segregation coefficient of boron (B) with respect to silicon is about 0.8.
  • Figure 10 an example of the relationship between the position in the height direction and the resistivity ( ⁇ b) in a silicon ingot manufactured by a casting method by adding boron (B) as a p-type dopant to silicon is shown in a black square. shown in the plot.
  • boron (B) was added to silicon in an amount such that the resistivity ( ⁇ b) at the bottom of the silicon ingot was 2 ohm centimeters ( ⁇ cm).
  • the position of the silicon ingot in the height direction is set to 0 at the bottom and 1 at the top.
  • the resistivity ( ⁇ b) varies from 1 ⁇ cm to 2 ⁇ in a region of about 97% from the bottom. - Included in the cm range. Therefore, using a silicon ingot produced by the casting method or monolike casting method, it is possible to produce a p-type silicon block and a p-type silicon substrate having a desired resistivity ( ⁇ b) over a wide area. be.
  • an n-type silicon block and an n-type silicon substrate are manufactured from a silicon ingot manufactured by a casting method using phosphorus (P), a group 15 element, as an n-type dopant.
  • P phosphorus
  • the segregation coefficient of phosphorus (P) with respect to silicon is approximately 0.35.
  • Figure 10 an example of the relationship between the position in the height direction and the resistivity ( ⁇ b) in a silicon ingot manufactured by a casting method by adding phosphorus (P) to silicon as an n-type dopant is shown by a plot of black circles. has been done.
  • phosphorus (P) was added to silicon in an amount such that the resistivity ( ⁇ b) at the bottom of the silicon ingot was 2 ohm centimeters ( ⁇ cm).
  • the resistivity ( ⁇ b) decreases from 1 ⁇ cm to 2 ⁇ in a region of about 65% from the bottom. - Included in the cm range.
  • n-type silicon blocks and n-type silicon substrates having the desired resistivity ( ⁇ b) can only be produced in a narrow region. . That is, it can be said that the productivity of n-type silicon blocks and n-type silicon substrates using silicon ingots manufactured by the casting method or monolike casting method is low.
  • step Sp23 a group 15 element as an n-type dopant is added to the plurality of raw silicon lumps 71, and a group 13 element as a p-type dopant is also added.
  • a group 13 element having a smaller segregation coefficient with respect to silicon than a segregation coefficient of a group 15 element with respect to silicon is used.
  • the silicon melt 72 solidifies in one direction, the concentration of the n-type dopant and the concentration of the p-type dopant in the silicon melt 72 increase. Then, the silicon melt 72 can be sequentially solidified while the excess charge of a portion of the n-type dopant is canceled out by the charge of the p-type dopant.
  • n-type silicon having a desired resistivity ( ⁇ b) can be realized over a wider area.
  • ⁇ b desired resistivity
  • the Group 15 element added to the plurality of raw material silicon lumps 71 one or more elements of phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb) are adopted.
  • the Group 13 element added to the plurality of raw material silicon lumps 71 one or more of aluminum (Al), gallium (Ga), and indium (In) is adopted.
  • the segregation coefficient of arsenic (As) with respect to silicon is about 0.3.
  • the segregation coefficient of antimony (Sb) with respect to silicon is about 0.023.
  • the segregation coefficient of aluminum (Al) with respect to silicon is 0.002.
  • the segregation coefficient of gallium (Ga) with respect to silicon is 0.008.
  • the segregation coefficient of indium (In) with respect to silicon is 0.0004.
  • phosphorus (P), aluminum (Al), and gallium (Ga) are easily available. Elements other than arsenic (As) and indium (In) are difficult to evaporate from the silicon melt 72 and are easy to manage. Indium (In) is expensive to obtain. Phosphorus (P) and arsenic (As) have larger segregation coefficients than antimony (Sb). Therefore, by employing phosphorus (P) and arsenic (As) as group 15 elements added to silicon, the amount of group 15 elements added to silicon can be reduced. If an element other than aluminum (Al) is used as the Group 13 element added to silicon, the quality of the n-type silicon block 3 and the n-type silicon substrate 4 can be improved. Therefore, by employing phosphorus (P) as the Group 15 element and gallium (Ga) as the Group 13 element, it is possible to easily manufacture high-quality n-type silicon blocks 3 and n-type silicon substrates 4. becomes.
  • group 15 elements and group 13 elements are added to silicon at a ratio that provides the target silicon resistivity ( ⁇ b).
  • the amount (number of moles) of the group 13 element added to the plurality of raw material silicon lumps 71 is 1/2 to 1/2 to the amount (number of moles) of the group 15 element added to the plurality of raw silicon lumps 71.
  • /3 is set.
  • the target resistivity ( ⁇ b) of silicon is set, for example, in the range of 1 ⁇ cm to 3 ⁇ cm.
  • a mode can be considered in which a silicon lump to which a group 15 element is added at a high concentration and a group 13 element are arranged on the top of the plurality of raw silicon lumps 71.
  • a silicon lump for occlusion (also referred to as a silicon lump for occlusion) 71o is filled so as to close the opening of the first lower opening 131h of the first crucible 131 from above. Thereby, for example, the path from the first internal space 131i to the first lower opening 131h is blocked.
  • step Sp3 In the third step of step Sp3, for example, as shown in FIG. 11, by raising the cooling plate 145b, the upper surface of the cooling plate 145b is pressed against the lower surface of the holding part 142, and the holding part 142 is pushed upward. . As a result, the mold 141 and the holding part 142 are lifted up by the cooling plate 145b. Then, the mold 141 and the holding part 142 begin to rotate around the rotating shaft 145s. The mold 141 and the holding part 142 are rotated, for example, by rotating the cooling plate 145b in accordance with the rotation of the rotating shaft 145s. In addition, in the third process of step Sp3, for example, as shown in FIG. 2. The supply of inert gas toward the internal space 141i is started.
  • FIG. 11 shows thin solid line arrows schematically showing the rise and rotation of the rotating shaft 145s and the cooling plate 145b, respectively, and the supply of inert gas from the first air supply section 134 and the supply of inert gas from the second air supply section 146.
  • a thin two-dot chain arrow is attached to each figure to schematically indicate the supply of inert gas.
  • 12 and 13 also show thin solid line arrows schematically showing the rotation of the rotating shaft 145s and the cooling plate 145b, and the supply of inert gas from the first air supply section 134 and the second air supply section 146.
  • a thin two-dot chain arrow is attached to each figure to schematically indicate the supply of inert gas.
  • step Sp4 for example, the seed crystal part group 6 placed on the bottom part 141b in the mold 141 in the second step is heated to around the melting point of silicon, and then the silicon melt 72 is poured into the mold 141. inject.
  • the melting point of silicon is about 1414 degrees Celsius (1414° C.).
  • the temperature of the seed crystal group 6 located on the bottom 141b in the mold 141 is raised to around the melting point of silicon.
  • the third heater 143 and the fourth heater 144 heat the seed crystal group 6 to around 1414° C., which is the melting point of silicon.
  • heating by the third heater 143 and the fourth heater 144 is schematically illustrated by diagonally hatched arrows.
  • the third heater 143 and the fourth heater 144 heat the upper surface side portion of the seed crystal group 6 to a temperature range exceeding the melting point of silicon. As a result, the upper surface side portion of the seed crystal group 6 is melted. At this time, the temperature of the upper surface side of the seed crystal group 6 can reach, for example, about 1530°C.
  • the cooling plate 145b is in contact with the lower surface of the holding part 142. Therefore, heat is transferred from the seed crystal part group 6 to the cooling plate 145b via the bottom part 141b and the holding part 142, thereby transferring heat from the seed crystal part group 6 to the cooling plate 145b via the bottom part 141b and the holding part 142. occurs.
  • the lower surface side portion of the seed crystal group 6 remains without being melted.
  • white arrows are attached that schematically show an image of heat transfer from the seed crystal group 6 to the cooling plate 145b via the bottom portion 141b and the holding portion 142.
  • this raw silicon lump 71 is placed on the third heater. 143 and a fourth heater 144.
  • the plurality of raw silicon lumps 71 located in the first crucible 131 are melted by heating, and a silicon melt 72 is formed in the first crucible 131. It will be in a stored state.
  • the first heater 132 and the second heater 133 heat the plurality of raw silicon lumps 71 to a temperature range exceeding the melting point of silicon, thereby forming the silicon melt 72.
  • heating by the first heater 132 and the second heater 133 is depicted by diagonally hatched arrows.
  • the first heater 132 and the second heater 133 heat the plurality of raw silicon lumps 71 to a temperature range exceeding the melting point of silicon. As a result, the plurality of raw silicon lumps 71 are melted. At this time, the temperature of the silicon melt 72 generated by melting the plurality of raw silicon lumps 71 can reach, for example, about 1550°C.
  • the closing silicon mass 71o that closes the opening of the first lower opening 131h of the first crucible 131 from above is heated, so that the closing silicon mass 71o is melted.
  • a heater may be present for melting this blockage silicon lump 71o.
  • the silicon melt 72 in the first crucible 131 is poured into the mold 141 through the first lower opening 131h.
  • the upper surface of the seed crystal group 6 located on the bottom 141b in the mold 141 is covered with the silicon melt 72.
  • the heating by the first heater 132 and the second heater 133 is stopped. Further, even if the supply of inert gas toward the first internal space 131i by the first air supply section 134 is stopped after all the silicon melt 72 in the first crucible 131 is poured into the mold 141, good.
  • the seed crystal part group 6 and the plurality of raw silicon lumps 71 are heated.
  • Carbon monoxide (CO) gas may be generated from the first heater 132, second heater 133, third heater 143, and fourth heater 144.
  • CO carbon monoxide
  • Carbon monoxide (CO) mixed into the silicon melt 72 is difficult to evaporate. Therefore, the number of carbon (C) atoms per unit volume in the silicon melt 72 can increase. For example, 1 cubic centimeter (cm 3 ) is used as the unit volume.
  • the amount of evaporation of oxygen (O) from the silicon melt 72 in the first internal space 131i is reduced by supplying the inert gas from the first air supply section 134 to the first internal space 131i.
  • the number of oxygen (O) atoms per unit volume (also referred to as oxygen concentration) in the silicon melt 72 in the first internal space 131i may decrease.
  • oxygen (O ) may further increase the amount of evaporation.
  • the number of oxygen (O) atoms per unit volume in the silicon melt 72 in the first internal space 131i can be further reduced.
  • the silicon melt 72 in the first internal space 131i can be reduced.
  • the number of oxygen (O) atoms per unit volume may be reduced.
  • the amount of evaporation of oxygen (O) from the silicon melt 72 in the second internal space 141i is reduced by supplying the inert gas from the second air supply section 146 to the second internal space 141i.
  • the number of oxygen (O) atoms per unit volume in the silicon melt 72 within the second internal space 141i may decrease.
  • oxygen (O ) may further increase the amount of evaporation.
  • the number of oxygen (O) atoms per unit volume in the silicon melt 72 in the second internal space 141i can be further reduced.
  • the silicon melt 72 in the second internal space 141i can be reduced.
  • the number of oxygen (O) atoms per unit volume may be reduced.
  • step Sp5 In the fifth step of step Sp5, for example, the silicon melt 72 injected into the mold 141 in the fourth step is solidified in one direction upward from the bottom 141b of the mold 141 (unidirectional solidification). Let it happen. Thereby, silicon ingot 2 can be manufactured.
  • the silicon melt 72 in the mold 141 is transferred to the bottom 141b and Heat is transferred to the cooling plate 145b via the holding portion 142.
  • the silicon melt 72 in the mold 141 is cooled from the bottom 141b side, and unidirectional solidification of the silicon melt 72 occurs upward from the bottom 141b side.
  • the temperature of the silicon melt 72 in the mold 141 is set to about 1405° C., which is lower than 1414° C., which is the melting point of silicon.
  • FIG. 13 as in FIG.
  • heating by the third heater 143 and the fourth heater 144 is schematically illustrated by diagonally hatched arrows.
  • white arrows are attached that schematically show an image of heat transfer from the seed crystal part group 6 to the cooling plate 145b via the bottom part 141b and the holding part 142.
  • thick broken line arrows are attached that indicate the movement of heat in the silicon melt 72.
  • the silicon ingot 2 is manufactured in the mold 141 by slowly advancing the unidirectional solidification of the silicon melt 72.
  • a pseudo single crystal grows from the seed crystal group 6 as a starting point.
  • a pseudo single crystal grows from each of the main seed crystal part 61 and the plurality of elongated seed crystal parts 62 included in the seed crystal part group 6 as starting points.
  • the first rotation angle relationship between the main seed crystal part 61 and the elongated seed crystal part 62 adjacent to this main seed crystal part 61 is inherited, and the main seed crystal part 61 is used as the starting point.
  • a grain boundary (functionality (also called grain boundaries) may be formed. In other words, a corresponding grain boundary can be formed above the boundary between the main seed crystal part 61 and the elongated seed crystal part 62 adjacent to the main seed crystal part 61.
  • a corresponding grain boundary may be formed above the boundary between the two elongated seed crystal portions 62.
  • a corresponding grain boundary may be formed above the boundary between the two elongated seed crystal portions 62.
  • a corresponding grain boundary may be formed above the boundary between the two elongated seed crystal portions 62.
  • a corresponding grain boundary may be formed above the boundary between the two elongated seed crystal portions 62.
  • dislocations when unidirectional solidification of the silicon melt 72 progresses, distortion is reduced when corresponding grain boundaries are formed from time to time, and defects in the silicon ingot 2 can be reduced.
  • dislocations even if dislocations occur starting from the inner circumferential surface of the side wall 141s of the mold 141 when unidirectional solidification of the silicon melt 72 progresses, dislocations may occur annularly along the inner circumferential surface of the side wall 141s.
  • the growth of dislocations (also referred to as dislocation propagation) can be blocked at functional grain boundaries that are
  • defects in the pseudo single crystal (pseudo single crystal) grown from the main seed crystal portion 61 as a starting point can be reduced.
  • defects in the manufactured silicon ingot 2 can be reduced.
  • the presence and type of corresponding grain boundaries in the silicon ingot 2 can be confirmed by measurement using an electron backscatter diffraction (EBSD) method or the like.
  • EBSD electron backscatter diffraction
  • the amount of heat generated per unit time in the third heater 143 may be slightly decreased, and the amount of heat generated per unit time in the fourth heater 144 may be slightly increased. good.
  • the shape of the interface between the silicon melt 72 and the silicon solid phase solidified by this silicon melt 72 is in the upward direction. It can be a convex shape that protrudes toward the surface. According to this form of unidirectional solidification, impurities in the silicon melt 72 can be discharged near the side wall portion 141s.
  • the occurrence of dislocations and defects due to the precipitation of impurity compounds can be reduced in a wide range centered on the central portion of the silicon ingot 2 produced by unidirectional solidification of the silicon melt 72. Therefore, the crystallinity of the silicon ingot 2 can be improved. Furthermore, by slightly increasing the amount of heat generated per unit time in the fourth heater 144, silicon crystal growth from the sides of the mold 141 becomes less likely to occur, and single crystal silicon crystal growth in the upward +Z direction is prevented. more likely to occur.
  • the silicon melt 72 solidifies in one direction, the number of n-type dopant atoms per unit volume in the silicon melt 72 (also referred to as n-type dopant concentration) increases, and The number of p-type dopant atoms per unit volume in the liquid 72 (also referred to as p-type dopant concentration) increases. Then, the silicon melt 72 can be sequentially solidified while the excess charge of a portion of the n-type dopant is canceled out by the charge of the p-type dopant. Thereby, in the silicon ingot 2 manufactured by unidirectional solidification of the silicon melt 72, n-type silicon having a desired resistivity ( ⁇ b) can be realized over a wider area.
  • ⁇ b desired resistivity
  • the material of the third heater 143 and the fourth heater 144 is graphite
  • carbon monoxide (CO) is removed from the third heater 143 and the fourth heater 144 heating the silicon melt 72. of gas may be generated.
  • carbon monoxide (CO) may be mixed into the silicon melt 72.
  • Carbon monoxide (CO) mixed into the silicon melt 72 is difficult to evaporate. Therefore, the number of carbon (C) atoms per unit volume (also referred to as carbon concentration) in the silicon melt 72 can increase.
  • the segregation coefficient of carbon (C) with respect to silicon is approximately 0.07, as the silicon melt 72 unidirectionally solidifies in the mold 141, the carbon (C) per unit volume of the silicon melt 72 increases. ) can increase in number of atoms.
  • the amount of evaporation of oxygen (O) from the silicon melt 72 in the second internal space 141i is reduced by supplying the inert gas from the second air supply part 146 to the second internal space 141i. It can increase. Therefore, the number of oxygen (O) atoms per unit volume in the silicon melt 72 in the second internal space 141i can be reduced. This can reduce the generation of oxygen precipitates or silicon oxide films when the silicon melt 72 solidifies upward in one direction within the mold 141. As a result, the occurrence of defects such as oxidation induced stacking fault (OSF) rings can be reduced in the silicon ingot 2 manufactured by unidirectional solidification.
  • OSF oxidation induced stacking fault
  • oxygen (O ) may further increase the amount of evaporation. Thereby, the number of oxygen (O) atoms per unit volume in the silicon melt 72 in the second internal space 141i can be further reduced.
  • the area of the silicon melt 72 that is in contact with the mold 141 via the release material layer 5 decreases. go. Therefore, the amount of oxygen (O) mixed into the silicon melt 72 from the mold 141 tends to decrease. As a result, as the unidirectional solidification of the silicon melt 72 progresses, the number of oxygen (O) atoms per unit volume of the silicon melt 72 in the second internal space 141i decreases.
  • the flow velocity of natural convection occurring in the area near the inner peripheral surface of the side wall portion 141s of the silicon melt 72 in the mold 141 is reduced. can be lowered. Thereby, the amount of oxygen (O) mixed into the silicon melt 72 from the mold 141 can be reduced. As a result, the number of oxygen (O) atoms per unit volume in the silicon melt 72 in the second internal space 141i can be reduced.
  • the flow velocity of natural convection occurring in a region of the silicon melt 72 in the mold 141 near the inner circumferential surface of the side wall portion 141s may be reduced by applying a magnetic field.
  • the Group 13 element which is a p-type dopant
  • ionization can be promoted.
  • part of the excess charge of the n-type dopant can be efficiently canceled out by the charge of the p-type dopant.
  • this makes it possible to reduce an excessive increase in the amount of Group 13 elements, which are p-type dopants, added to silicon. It is also believed that the occurrence of defects caused by non-ionized Group 13 elements causing various defects such as oxides can be reduced.
  • step Sp6 the silicon ingot 2 manufactured by the unidirectional solidification in the fifth step is cooled to room temperature over several hours. For example, a period of about 4 to 10 hours is applied to the several hours. By taking out the silicon ingot 2 cooled to room temperature from the mold 141, the silicon ingot 2 can be obtained.
  • Silicon ingot> The structure of silicon ingot 2 will be explained with reference to FIGS. 14 and 15.
  • the shape of the silicon ingot 2 is a rectangular parallelepiped.
  • This silicon ingot 2 can be manufactured, for example, by the method for manufacturing silicon ingot 2 using the manufacturing apparatus 1 described above.
  • the silicon ingot 2 has, for example, an upper surface 21, a lower surface 22, and a side surface 23.
  • the upper surface 21 is a rectangular or square surface facing the +Z direction as the first direction.
  • the lower surface 22 is a rectangular or square surface facing in the ⁇ Z direction, which is a fourth direction opposite to the first direction.
  • the side surface 23 connects the upper surface 21 and the lower surface 22 and is located along the +Z direction.
  • the side surface 23 includes four surfaces along the +Z direction. These four surfaces are located to form one rectangular cylinder.
  • the silicon ingot 2 has, for example, a central region 200, a lower region 201, an outer peripheral region 202, and an upper region 203.
  • a central region 200 for example, a central region 200, a lower region 201, an outer peripheral region 202, and an upper region 203.
  • an example of the outer edge of the central region 200 is drawn with a thin two-dot chain line.
  • examples of the boundary between the lower region 201 and the outer peripheral region 202 and the boundary between the upper region and the outer peripheral region 202 are drawn with thin two-dot chain lines.
  • the central region 200 is a pseudo-single crystal (pseudo-single crystal) formed by unidirectional solidification of the silicon melt 72 starting from the main seed crystal part 61, inheriting the crystal structure and crystal orientation of the main seed crystal part 61. This is the domain of crystals.
  • This central region 200 is a pseudo single crystal (pseudo single crystal) region of n-type silicon.
  • the central region 200 is a rectangular parallelepiped region located approximately at the center of the silicon ingot 2. In the example shown in FIGS.
  • the lower region 201 is a region including a region corresponding to the main seed crystal portion 61.
  • Lower region 201 is located along lower surface 22 of silicon ingot 2 .
  • the lower region 201 is located adjacent to the central region 200 on the -Z direction side as the fourth direction of the central region 200.
  • the lower region 201 is a rectangular parallelepiped-shaped region.
  • the outer peripheral region 202 includes a region corresponding to the plurality of elongated seed crystal portions 62 and crystals of each elongated seed crystal portion 62 by unidirectional solidification of the silicon melt 72 starting from the plurality of elongated seed crystal portions 62. This region includes a pseudo single crystal region (pseudo single crystal) formed by inheriting the structure and crystal orientation.
  • the outer peripheral region 202 is a cylindrical region located along the side surface 23 of the silicon ingot 2 . In the silicon ingot 2, the outer peripheral region 202 is located to laterally surround the lower region 201, the central region 200, and the upper region 203. In the examples of FIGS. 14 and 15, the outer peripheral region 202 is a rectangular tube-shaped region.
  • the upper region 203 is a region located along the upper surface 21 of the silicon ingot 2.
  • the upper region 203 is a region in which impurity elements are concentrated by unidirectional solidification of the silicon melt 72.
  • This upper region 203 is a p-type silicon region in which the number of p-type dopant atoms per unit volume is greater than the number of n-type dopant atoms per unit volume due to segregation during unidirectional solidification of the silicon melt 72. including.
  • the upper region 203 is located adjacent to the central region 200 on the +Z direction side of the central region 200.
  • the upper region 203 is a rectangular parallelepiped region.
  • the n-type silicon block 3 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the n-type silicon block 3 can be manufactured by cutting out the lower region 201, the outer peripheral region 202, and the upper region 203 from the silicon ingot 2 described above using a wire saw device or the like.
  • the n-type silicon block 3 corresponds to the above-described central region 200 of the silicon ingot 2.
  • the n-type silicon block 3 has a first surface 31, a second surface 32, and a third surface 33.
  • the first surface 31 is a rectangular or square surface (also referred to as an upper surface) facing the +Z direction as the first direction.
  • the second surface 32 is located on the opposite side of the first surface 31.
  • the second surface 32 is a rectangular or square surface (also referred to as a lower surface) facing in the -Z direction, which is the fourth direction opposite to the first direction.
  • the third surface 33 connects the first surface 31 and the second surface 32 and is located along the +Z direction as the first direction. In the examples of FIGS.
  • the third surface 33 includes four surfaces (also referred to as side surfaces) along the +Z direction as the first direction. These four surfaces are located to form one rectangular tube.
  • Each of the first surface 31 and the second surface 32 may have a shape in which corners are cut or the like.
  • the n-type silicon block 3 includes a donor (also referred to as an n-type dopant) that is a group 15 element, an acceptor (also referred to as a p-type dopant) that is a group 13 element, carbon (C), and oxygen (O). It contains.
  • the number of atoms of the donor (n-type dopant), which is a group 15 element, per unit volume is greater than the number of atoms of the acceptor (p-type dopant), which is a group 13 element, per unit volume. big.
  • the number of atoms of the group 15 element donor (n-type dopant) per unit volume in the n-type silicon block 3 is, for example, from 7.1 ⁇ 10 14 atoms/cm 3 to 7 ⁇ 10 19 It is set in the range of atoms/ cm3 .
  • the lower limit of the numerical range, 7.1 ⁇ 10 14 atoms/cm 3 is, for example, the group 15 atoms per unit volume that can be detected using resistivity measurements by the four-probe method or the eddy current method. It is set according to the lower limit of the number of atoms of the donor element (n-type dopant).
  • the upper limit of the numerical range, 7 ⁇ 10 19 atoms/cm 3 is set, for example, according to the upper limit of the number of antimony (Sb) atoms that can be solid-dissolved in a unit volume of silicon.
  • Sb antimony
  • the number of atoms of the donor (n-type dopant) which is a group 15 element per unit volume in the n-type silicon block 3 is, for example, from 1.1 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 to 1.6 ⁇ 10 16 atoms. /cm 3 may be in the range.
  • This numerical range is, for example, 0.4 ⁇ cm to 4.5 ⁇ cm, which is the numerical range of resistivity required for silicon substrates to maintain the quality of solar cell elements, and the resistivity of silicon and n-type dopants. is set based on the general relationship with the density of .
  • the number of atoms of the group 13 element acceptor (p-type dopant) per unit volume in the n-type silicon block 3 is, for example, from 1.2 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 to 4 ⁇ 10 17 atoms/cm 3 .
  • the lower limit of the numerical range, 1.2 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 is, for example, the group 13 atoms per unit volume that can be detected using resistivity measurements by the four-probe method or the eddy current method. It is set according to the lower limit of the number of atoms of the element acceptor (p-type dopant).
  • the upper limit of the numerical range, 4 ⁇ 10 17 atoms/cm 3 is set, for example, according to the upper limit of the number of indium (In) atoms that can be dissolved in a unit volume of silicon.
  • indium (In) has the smallest upper limit of the number of atoms that can be dissolved in a solid solution per unit volume of silicon.
  • the number of atoms of the acceptor (p-type dopant) which is a group 13 element per unit volume in the n-type silicon block 3 is, for example, from 3 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 to 5.5 ⁇ 10 16 atoms/cm It may be in the range of 3 .
  • This numerical range is, for example, 0.4 ⁇ cm to 4.5 ⁇ cm, which is the numerical range of resistivity required for silicon substrates to maintain the quality of solar cell elements, and the resistivity of silicon and p-type dopants. is set based on the general relationship with the density of .
  • the segregation coefficient of the donor (n-type dopant), which is a group 15 element, with respect to silicon is larger than the segregation coefficient of the acceptor (p-type dopant), which is a group 13 element, with respect to silicon.
  • the donor (n-type dopant), which is a group 15 element contains one or more elements of phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb).
  • the acceptor (p-type dopant) which is a Group 13 element contains one or more elements of aluminum (Al), gallium (Ga), and indium (In). .
  • the number of oxygen (O) atoms per unit volume is set, for example, in the range of 5 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 to 2.7 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 .
  • the lower limit of the numerical range of 5 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 is, for example, secondary ion mass spectrometry (SIMS) or Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). ) is set according to the lower limit of the number of oxygen (O) atoms per unit volume that can be detected.
  • the upper limit of the numerical range, 2.7 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 is set, for example, according to the upper limit of the number of oxygen (O) atoms that can be solid-solubilized in a unit volume of silicon. Further, the number of oxygen (O) atoms per unit volume in the n-type silicon block 3 may be in the range of 1 ⁇ 10 16 atoms/cm 3 to 1 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 , for example.
  • the lower limit of this numerical range, 1 ⁇ 10 16 atoms/cm 3 is set, for example, from the viewpoint of reducing the occurrence of cracks and warpage in the n-type silicon substrate 4.
  • the upper limit of this numerical range, 1 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 is set, for example, from the viewpoint of reducing a decrease in the output of the solar cell element to which the n-type silicon substrate 4 is applied.
  • the number of carbon (C) atoms per unit volume is set, for example, in the range of 5 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 to 9 ⁇ 10 17 atoms/cm 3 .
  • the lower limit of the numerical range, 5 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 is the carbon per unit volume detectable by, for example, secondary ion mass spectrometry (SIMS) or Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). It is set according to the lower limit of the number of atoms in (C).
  • the upper limit of the numerical range, 9 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 is set, for example, according to the upper limit of the number of carbon (C) atoms that can be dissolved in a unit volume of silicon.
  • the resistivity ( ⁇ b) of the n-type silicon block 3 is set, for example, in the range of 0.01 ⁇ cm to 10 kiloohm centimeters (k ⁇ cm).
  • the lower limit of the numerical range, 0.01 ⁇ cm is set according to the lower limit of resistivity that can be detected by, for example, the four-probe method or the eddy current method.
  • the upper limit value of the numerical range, 10 k ⁇ cm is set according to the upper limit value of resistivity that can be detected by, for example, the four-probe method or the eddy current method.
  • the resistivity ( ⁇ b) of the n-type silicon block 3 may be in the range of 0.4 ⁇ cm to 4.5 ⁇ cm, for example.
  • the numerical range of the resistivity ( ⁇ b) is set, for example, according to the numerical range of the resistivity required of the silicon substrate in order to maintain the quality of the solar cell element.
  • the n-type silicon block 3 includes a first region 301 and a second region 302.
  • the first region 301 is a region located on the first surface 31 side as the upper surface of the n-type silicon block 3.
  • the second region 302 is a region located on the second surface 32 side as the lower surface of the n-type silicon block 3.
  • the second region 302 and the first region 301 are lined up in the +Z direction as the first direction.
  • an example of the boundary line between the first region 301 and the second region 302 is shown by a thin two-dot chain line.
  • the number of carbon (C) atoms per unit volume is greater than the number of oxygen (O) atoms per unit volume.
  • the number of carbon (C) atoms per unit volume is equal to or less than the number of oxygen (O) atoms per unit volume.
  • the time (lifetime) required for carriers generated by excitation due to light irradiation or the like to recombine is longer than in the second region 302 . Therefore, the quality of the n-type silicon block 3 can be improved due to the presence of the first region 301. Further, here, if the first region 301 is a single crystal region, the quality of the n-type silicon block 3 including the first region 301 can be improved.
  • the n-type silicon block 3 may be a silicon block obtained by cutting out the second region 302 of the n-type silicon block 3 with a wire saw device or the like.
  • the n-type silicon block 3 may be a silicon block corresponding to the first region 301.
  • the n-type silicon block 3 has the first region 301 and does not need to have the second region 302.
  • n-type silicon block 3 according to a specific example manufactured from a silicon ingot 2 according to one specific example manufactured by the method for manufacturing a silicon ingot 2 using the manufacturing apparatus 1 described above will be described.
  • the shape of the surface of the bottom portion 141b on the second internal space 141i side is a square with a side length of 381 mm
  • the shape of the opening of the second upper opening 141o is a square with a side length of 390 mm.
  • a mold 141 was used in which the length (height) of the second internal space 141i in the +Z direction was 414 mm.
  • the mold release material layer 5 was formed by applying a slurry containing silicon nitride and silicon oxide to the inner wall surface of the mold 141.
  • the upper and lower surfaces of the main seed crystal part 61 placed on the bottom 141b of the mold 141 are shaped into rectangular shapes, each having a side length of 220 mm along the X direction and a side length of 300 mm along the Y direction. It was a face.
  • the thickness of the main seed crystal portion 61 disposed on the bottom portion 141b of the mold 141 in the +Z direction was 20 mm.
  • the length (width) of each elongated seed crystal portion 62 in the short direction was 10 mm.
  • Seven elongated seed crystal parts 62 are arranged in the gap between the main seed crystal part 61 and the side wall part 141s on the ⁇ X direction side of the main seed crystal part 61, and the main seed crystal parts 62 are arranged on the +X direction side of the main seed crystal part 61.
  • Seven long seed crystal parts 62 were arranged in the gap between the seed crystal part 61 and the side wall part 141s.
  • Three elongated seed crystal parts 62 are arranged in the gap between the main seed crystal part 61 and the side wall part 141s on the ⁇ Y direction side of the main seed crystal part 61, and the main seed crystal parts 62 are arranged on the +Y direction side of the main seed crystal part 61.
  • Three elongated seed crystal parts 62 were arranged in the gap between the seed crystal part 61 and the side wall part 141s.
  • Phosphorus (P) was added as an n-type dopant, and gallium (Ga) was added as a p-type dopant to the plurality of raw silicon chunks 71. More specifically, phosphorus (P) is added in an amount such that the number of atoms of phosphorus (P) as an n-type dopant is approximately 7.26 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 per unit volume of the plurality of raw silicon lumps 71. ) was added to the plurality of raw silicon lumps 71.
  • the amount of phosphorus (P) as an n-type dopant (number of moles) per unit volume of the plurality of raw silicon lumps 71 is approximately 1.21 ⁇ 10 ⁇ 8 mol/cm 3 .
  • Phosphorus (P) was added to a plurality of raw silicon chunks 71.
  • a plurality of gallium (Ga) is added in an amount such that the number of atoms of gallium (Ga) as a p-type dopant is approximately 1.85 ⁇ 10 17 atoms/cm 3 per unit volume of the plurality of raw silicon lumps 71. It was added to the raw silicon mass 71.
  • the amount of gallium (Ga) as a p-type dopant (number of moles) per unit volume of the plurality of raw silicon lumps 71 is about 3.07 ⁇ 10 ⁇ 7 mol/cm 3 .
  • Gallium (Ga) was added to a plurality of raw silicon chunks 71.
  • a silicon ingot according to one specific example which has a rectangular parallelepiped shape in which the length of one side of the square lower surface 22 is 381 mm and the length (height) in the +Z direction is 365 mm, due to unidirectional solidification of the silicon melt 72. 2 was manufactured.
  • the central region 200 is made into an n-type silicon block 3 according to one example. I cut it out.
  • a first surface 31 as the top surface of a square with a side length of about 160 mm
  • a second surface 32 as a bottom surface of a square with a side length of about 160 mm
  • a length (height) in the +Z direction A specific example of an n-type silicon block 3 having a rectangular parallelepiped shape and having a third surface 33 as a side surface having four rectangular sides with a diameter of about 306 mm was obtained.
  • the silicon ingot 2 when the silicon ingot 2 according to one specific example is viewed from above in the -Z direction, the area located around the approximately 160 mm rectangular parallelepiped central area 200 located at the center is referred to as the outer peripheral area.
  • the area 202 is defined as the area 202.
  • a rectangular parallelepiped-shaped region having a length (height) in the +Z direction of 45.5 mm was defined as the lower region 201.
  • a rectangular parallelepiped-shaped region having a length (height) of 13.5 mm in the +Z direction was defined as an upper region 203.
  • FIG. 18 shows measurement results regarding the relationship between the position in the height direction of the silicon ingot 2 and the resistivity ( ⁇ b) according to one specific example.
  • FIG. 19 shows measurement results regarding the relationship between the position in the height direction of the silicon ingot 2 and the number of atoms of phosphorus (P) and gallium (Ga) per unit volume, according to one specific example. There is.
  • P phosphorus
  • Ga gallium
  • the position in the height direction of the silicon ingot 2 according to one specific example is determined by setting the height of the lower surface 22 of the silicon ingot 2 according to one specific example to 0, which is the first reference height, and This is the distance (height) from the bottom surface 22 in the +Z direction when the height of the top surface 21 of the silicon ingot 2 according to one specific example is set to 100, which is the second reference height.
  • the resistivity ( ⁇ b) shown in FIG. This was done by measuring the electrical resistance between the front and back surfaces of a thin plate obtained by slicing it thinly with a wire saw along the horizontal plane (horizontal plane).
  • the resistivities ( ⁇ b) at positions 10, 30, 50, and 70 in the height direction of the silicon ingot 2 according to one specific example are plotted with black circles.
  • the number of atoms of phosphorus (P) and gallium (Ga) per unit volume shown in FIG. 19 was measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS).
  • SIMS secondary ion mass spectrometry
  • an n-type silicon block 3 according to one specific example corresponding to the lower region 201 or central region 200 of the silicon ingot 2 according to one specific example is placed on the XY plane (horizontal plane).
  • the test was carried out on a sample after polishing and cleaning a thin plate obtained by slicing it thinly along the same direction using a wire saw device.
  • FIG. 1 secondary ion mass spectrometry
  • the number of phosphorus (P) atoms per unit volume is plotted with black circles at positions 10, 30, 50, and 70 in the height direction of the silicon ingot 2 according to one specific example.
  • the number of gallium (Ga) atoms per unit volume is shown as a black triangle plot.
  • FIG. 20 shows measurement results regarding the relationship between the position in the height direction and the lifetime of the n-type silicon block 3 according to one specific example.
  • FIG. 21 shows measurement results regarding the relationship between the position in the height direction of the n-type silicon block 3 and the number of atoms of carbon (C) and oxygen (O) per unit volume, according to one specific example. It is shown.
  • FIG. 22 shows the relationship between the position in the height direction of the n-type silicon block 3 and the density of etch pits (EPD) generated by anisotropic etching by predetermined dash etching according to one specific example. The measurement results are shown.
  • FIG. 21 shows measurement results regarding the relationship between the position in the height direction of the n-type silicon block 3 and the number of atoms of carbon (C) and oxygen (O) per unit volume, according to one specific example. It is shown.
  • FIG. 22 shows the relationship between the position in the height direction of the n-type silicon block 3 and the density of etch pits (EPD) generated by ani
  • the position in the height direction of the n-type silicon block 3 is such that the height of the second surface 32 as the bottom surface is 0, which is the first reference height, and the first surface as the top surface. This is the distance (height) from the second surface 32 in the +Z direction when the height of 31 is set to 100, which is the second reference height.
  • the lifetime shown in FIG. 20 is the time until carriers generated by excitation by light irradiation etc. recombine. This lifetime was measured by the Quasi Steady State Photo Conductance (QSSPC) method. Lifetime measurement using the quasi-steady-state photoconductivity measurement device (QSSPC) method involves cutting thin plates obtained by slicing the n-type silicon block 3 according to one specific example into thin pieces along the XY plane (horizontal plane) using a wire saw device. The test was performed on a sample that had been subjected to a predetermined pretreatment. As the predetermined pretreatment, removal of the surface layer by etching using potassium hydroxide (KOH), gettering treatment, and passivation treatment were performed in the order described.
  • KOH potassium hydroxide
  • the lifetime was measured using a quasi-steady-state photoconductivity measuring device (QSSPC) method at 10 or more points over the entire surface of a single thin plate sample. Then, the average of the lifetime measurement values for these 10 or more points was taken as the lifetime measurement result for one position in the height direction of the n-type silicon block 3 according to one specific example.
  • QSSPC quasi-steady-state photoconductivity measuring device
  • the numbers of carbon (C) and oxygen (O) atoms per unit volume shown in FIG. 21 were measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS). Measurement by secondary ion mass spectrometry (SIMS) is performed using a thin plate obtained by slicing an n-type silicon block 3 according to one specific example into thin slices along the XY plane (horizontal plane) using a wire saw device. The test was carried out on the sample after the treatment. In FIG. 21, the number of carbon (C) atoms per unit volume is plotted with black circles at positions 10, 30, 50, and 70 in the height direction of the n-type silicon block 3 according to one specific example. The number of oxygen (O) atoms per unit volume is shown by a black triangle plot.
  • the etch pit density (EPD) shown in FIG. 22 is for a thin plate sample obtained by thinly slicing the n-type silicon block 3 according to one specific example along the XY plane (horizontal plane) with a wire saw device. The measurement was performed by counting the number of etch pits generated by performing anisotropic etching using dash etching. In dash etching, a chemical solution obtained by mixing acetic acid, hydrofluoric acid, and nitric acid was used. It was thought that the etch pits were formed at locations where defects existed on the plate surface of the sample. Etch pit density (EPD) was measured by counting the number of etch pits in 13 equally spaced visual fields along one diagonal of the plate surface of one thin plate sample.
  • the height of the n-type silicon block 3 is calculated by dividing the total number of etch pits that existed in the field of view of these 13 places by the total area of the field of view of the 13 places. It was defined as the etch pit density (EPD) for one position in the horizontal direction.
  • the etch pit densities (EPD) at positions 10, 30, 50, 70, and 90 in the height direction of the n-type silicon block 3 according to one specific example are shown in the black rectangle. Shown in the plot.
  • the occupancy rate of dislocation clusters shown in FIG. 23 is calculated by dash etching for a thin plate sample obtained by thinly slicing an n-type silicon block 3 according to one specific example with a wire saw machine along the XY plane (horizontal plane). This is the ratio of the area (also called occupancy) occupied by the region of dislocation clusters, which appear cloudy and white, on the surface of one sample.
  • the occupancy rates of dislocation clusters at positions 10, 30, 50, 70, and 90 in the height direction of the n-type silicon block 3 according to one specific example are plotted as black rectangles. It is shown.
  • the portions located at positions 50 and 70 in the height direction are compared with the portions located at positions 10 and 30 in the height direction.
  • the measurement results showed that the lifetime of the battery was significantly longer.
  • the position in the height direction is 50 or more, the lifetime is significantly longer than the part where the position in the height direction is less than 50.
  • the measurement results showed that the length was longer.
  • the number of carbon (C) atoms per unit volume tended to increase, and the number of oxygen (O) atoms per unit volume decreased. More specifically, in the portions of the n-type silicon block 3 according to one specific example whose positions in the height direction are 10 and 30, the number of oxygen (O) atoms per unit volume is A measurement result that was larger than the number of carbon (C) atoms was obtained.
  • the number of carbon (C) atoms per unit volume is the same as the number of oxygen atoms per unit volume.
  • a measurement result was obtained in which the number of atoms was larger than that of (O).
  • the position in the height direction is 50 or more, the number of carbon (C) atoms per unit volume is equal to the number of oxygen (O ) was obtained.
  • the region in which the number of carbon (C) atoms per unit volume is larger than the number of oxygen (O) atoms per unit volume is the first region described above. This corresponds to area 301.
  • a region in which the number of carbon (C) atoms per unit volume is equal to or less than the number of oxygen (O) atoms per unit volume is the second region 302 described above. corresponds to
  • the lifetime will be significantly reduced. It was confirmed that it would be longer. In other words, in the n-type silicon block 3 according to one specific example, the lifetime is significantly longer in the region corresponding to the first region 301 described above than in the region corresponding to the second region 302 described above. This was confirmed.
  • the energy (also referred to as ionization energy) required for the group 13 element, which is a p-type dopant, to become an ion is greater than when the group 13 element exists alone.
  • ionization energy also referred to as ionization energy
  • the n-type silicon block 3 it was considered that the ionization of Group 13 elements, which are p-type dopants, was promoted as the number of carbon (C) atoms per unit volume increased. This makes it possible, for example, to cancel out the excess charge of a part of the n-type dopant with the charge of the p-type dopant without excessively increasing the number of atoms of the p-type dopant per unit volume in the silicon block 3. It was considered possible. It was also thought that the occurrence of defects caused by non-ionized Group 13 elements causing various defects such as oxides was reduced. As a result, it was considered that the lifetime of the n-type silicon block 3 according to one specific example became significantly longer as the number of carbon (C) atoms per unit volume increased.
  • n-type silicon block 3 it is thought that the occurrence of defects such as oxidation-induced stacking fault (OSF) rings was reduced due to a decrease in the number of oxygen (O) atoms per unit volume. . From this viewpoint as well, it was considered that the lifetime of the n-type silicon block 3 according to one specific example became longer as the number of oxygen (O) atoms per unit volume decreased.
  • OSF oxidation-induced stacking fault
  • N-type silicon substrate> The structure of the n-type silicon substrate 4 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 24 and 25.
  • the n-type silicon substrate 4 has a plate-like shape with rectangular front and back surfaces.
  • the n-type silicon substrate 4 can be manufactured, for example, by thinly slicing the first region 301 of the n-type silicon block 3 along the XY plane.
  • the first region 301 of the n-type silicon block 3 is sliced into thin slices along the XY plane parallel to each of the first surface 31 and the second surface 32 at predetermined intervals in the +Z direction as the first direction.
  • the first region 301 of the n-type silicon block 3 is sliced using a wire saw device or the like, so that the thickness is about 100 micrometers ( ⁇ m) to 500 ⁇ m and the side is about 140 mm to 140 mm.
  • An n-type silicon substrate 4 having a square plate surface of about 160 mm can be manufactured.
  • a damaged layer of the surface layer of the n-type silicon substrate 4 that is generated when the n-type silicon block 3 is cut can be removed by etching using a sodium hydroxide solution, for example.
  • the n-type silicon substrate 4 has, for example, a fourth surface 41, a fifth surface 42, and a sixth surface 43.
  • the n-type silicon substrate 4 is a flat substrate.
  • the fourth surface 41 is a rectangular or square surface (also referred to as an upper surface) facing the +Z direction as the first direction.
  • the fifth surface 42 is located on the opposite side of the fourth surface 41 in the +Z direction as the first direction.
  • the fifth surface 42 is a rectangular or square surface (also referred to as a lower surface) facing in the -Z direction, which is the fourth direction opposite to the first direction.
  • the sixth surface 43 is located so as to connect the fourth surface 41 and the fifth surface 42 .
  • the sixth surface 43 is an outer peripheral surface along each of the four sides of the fourth surface 41 and the fifth surface 42.
  • Each of the fourth surface 41 and the fifth surface 42 may have a shape in which corners are cut.
  • the n-type silicon substrate 4 contains a donor (n-type dopant) that is a group 15 element, an acceptor (p-type dopant) that is a group 13 element, carbon (C), and oxygen (O). are doing.
  • the number of atoms of the donor (n-type dopant), which is a group 15 element, per unit volume is greater than the number of atoms of the acceptor (p-type dopant), which is a group 13 element, per unit volume. big.
  • the number of atoms of the donor (n-type dopant), which is a Group 15 element, per unit volume in the n-type silicon substrate 4 is, for example, 7.1 ⁇ 10 14 atoms/ as in the n-type silicon block 3. cm 3 to 7 ⁇ 10 19 atoms/cm 3 .
  • the number of atoms of the donor (n-type dopant), which is a group 15 element, per unit volume in the n-type silicon substrate 4 is, for example, 1.1 ⁇ 10 15 atoms/cm, as in the n-type silicon block 3. It may range from 3 to 1.6 ⁇ 10 16 atoms/cm 3 .
  • the number of atoms of the acceptor (p-type dopant) which is a Group 13 element per unit volume in the n-type silicon substrate 4 is, for example, 1.2 ⁇ 10 15 atoms/ as in the n-type silicon block 3. It is set in the range of cm 3 to 4 ⁇ 10 17 atoms/cm 3 . Further, the number of atoms of the acceptor (p-type dopant) which is a group 13 element per unit volume in the n-type silicon substrate 4 is, for example, from 3 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 as in the n-type silicon block 3. It may be in the range of 5.5 ⁇ 10 16 atoms/cm 3 .
  • the segregation coefficient of the donor (n-type dopant), which is a group 15 element, with respect to silicon is larger than the segregation coefficient of the acceptor (p-type dopant), which is a group 13 element, with respect to silicon.
  • the donor (n-type dopant), which is a Group 15 element includes one or more elements of phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb), for example.
  • the acceptor (p-type dopant) which is a group 13 element contains one or more elements of aluminum (Al), gallium (Ga), and indium (In). .
  • the number of carbon (C) atoms per unit volume is larger than the number of oxygen (O) atoms per unit volume.
  • the time (lifetime) for carriers generated by excitation by light irradiation etc. to recombine is longer than that of the n-type silicon substrate cut out from the second region 302 of the n-type silicon block 3. It's also long. Therefore, it can be said that the quality of the n-type silicon substrate 4 is improved.
  • the first region 301 of the n-type silicon block 3 is a single-crystal region
  • the n-type silicon substrate 4 is constituted by a single-crystal region. If the n-type silicon substrate 4 is composed of a single crystal region, the quality of the n-type silicon substrate 4 can be improved.
  • the number of oxygen (O) atoms per unit volume in the n-type silicon substrate 4 is, for example, 5 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 to 2.7 ⁇ 10 18 atoms, as in the n-type silicon block 3. / cm3 . Further, the number of oxygen (O) atoms per unit volume in the n-type silicon substrate 4 is, for example, 1 ⁇ 10 16 atoms/cm 3 to 1 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 , similar to the n-type silicon block 3.
  • the number of carbon (C) atoms per unit volume in the n-type silicon substrate 4 is, for example, 5 ⁇ 10 15 atoms/cm 3 to 9 ⁇ 10 17 atoms/cm, as in the n-type silicon block 3. It is set in the range of 3 .
  • the resistivity ( ⁇ b) of the n-type silicon substrate 4 is set, for example, in the range of 0.01 ⁇ cm to 10 k ⁇ cm, similarly to the n-type silicon block 3. Further, the resistivity ( ⁇ b) of the n-type silicon substrate 4 may be in the range of 0.4 ⁇ cm to 4.5 ⁇ cm, for example, like the n-type silicon block 3.
  • the n-type silicon substrate 4 according to the first embodiment can be applied, for example, to a semiconductor substrate forming a solar cell element as a solar cell. Thereby, for example, quality such as output characteristics of the solar cell element can be improved.
  • the n-type silicon block 3 includes, for example, a donor (n-type dopant) that is a group 15 element, an acceptor (p-type dopant) that is a group 13 element, and carbon (C). It contains oxygen (O).
  • a donor (n-type dopant) that is a group 15 element
  • an acceptor (p-type dopant) that is a group 13 element
  • carbon (C) It contains oxygen (O).
  • O oxygen
  • the number of atoms of the donor (n-type dopant) per unit volume is larger than the number of atoms of the acceptor (p-type dopant) per unit volume
  • the segregation coefficient of the acceptor (p-type dopant) with respect to silicon is larger than that of the acceptor (p-type dopant).
  • the n-type silicon block 3 includes a first region 301 in which the number of carbon (C) atoms per unit volume is greater than the number of oxygen (O) atoms per unit volume.
  • the first region 301 is more excited by light irradiation than the second region 302 in which the number of carbon (C) atoms per unit volume of the silicon block 3 is equal to or less than the number of oxygen (O) atoms per unit volume. It takes a long time (lifetime) for the carriers generated to recombine. Therefore, the quality of the n-type silicon block 3 can be improved due to the presence of the first region 301.
  • the n-type silicon substrate 4 includes, for example, a donor (n-type dopant) which is a group 15 element, an acceptor (p-type dopant) which is a group 13 element, and carbon (C). and oxygen (O).
  • a donor (n-type dopant) which is a group 15 element
  • an acceptor (p-type dopant) which is a group 13 element
  • carbon (C). and oxygen (O) oxygen
  • the number of atoms of the donor (n-type dopant) per unit volume is larger than the number of atoms of the acceptor (p-type dopant) per unit volume
  • the segregation coefficient of the acceptor (p-type dopant) with respect to silicon is larger than that of the acceptor (p-type dopant).
  • the number of carbon (C) atoms per unit volume is larger than the number of oxygen (O) atoms per unit volume.
  • the time (lifetime) until carriers generated by excitation due to light irradiation or the like recombine may become longer. Therefore, the quality of the n-type silicon substrate 4 can be improved.
  • the main seed crystal portion 61 may occupy a wider area on the bottom portion 141b of the mold 141.
  • the upper and lower surfaces of the main seed crystal part 61 arranged on the bottom 141b of the mold 141 each have a length of one side along the X direction of 320 mm or more and a length of one side along the Y direction of 320 mm or more. It may be a rectangular surface.
  • each of the first predetermined number, the second predetermined number, the third predetermined number, and the fourth predetermined number is two.
  • n-type silicon block 3 according to the first embodiment shown in FIGS. 16 and 17 the n-type silicon block 3 according to the second embodiment is enlarged as a whole as shown in FIGS.
  • a mold silicon block 3A is obtained.
  • the n-type silicon block 3A is divided into m1 pieces (m1 is a natural number of 2 or more) in the +X direction as the second direction, and m2 pieces (m2 pieces) in the +Y direction as the third direction.
  • the number of n-type silicon blocks obtained by multiplying m1 and m2 may be obtained.
  • the number of n-type silicon blocks obtained by multiplying m1 and m2 may be obtained.
  • the number of n-type silicon blocks obtained by multiplying m1 and m2 may be obtained.
  • the n-type silicon block 3A may be divided into two equal parts in the +X direction and two equal parts in the +Y direction along the thin broken lines shown in FIGS. 29 and 30, four n-type silicon blocks can be obtained. You may get it.
  • each of a plurality of n-type silicon blocks obtained by dividing the n-type silicon block 3A may be used as the n-type silicon block 3 shown in FIGS. 16 and 17.
  • the silicon ingot 2B when manufacturing the silicon ingot 2B, distortions and defects are likely to occur starting from the side wall portion 141s in the mold 141, and many defects exist in the outer peripheral region 202 of the silicon ingot 2B. It's easy to get into a state where you are. Therefore, by cutting off the outer peripheral region 202 and the like of the silicon ingot 2B, it is possible to produce a high-quality n-type silicon block 3B according to the third embodiment with few defects. Furthermore, by slicing this n-type silicon block 3B, it is possible to obtain a high-quality n-type silicon substrate 4B with few defects according to the third embodiment.
  • the productivity of the n-type silicon block 3B and the n-type silicon substrate 4B can be improved.
  • the main seed crystal part group 61B includes a first main seed crystal part 61a, an intermediate seed crystal part 61m, and a second main seed crystal part 61b.
  • the first main seed crystal part 61a, the intermediate seed crystal part 61m, and the second main seed crystal part 61b are placed on the bottom part 141b of the mold 141 in the +X direction as the second direction. Arranged adjacently in the order listed.
  • the intermediate seed crystal part 61m is arranged between the first main seed crystal part 61a and the second main seed crystal part 61b.
  • the width of the intermediate seed crystal portion 61m is smaller than the width of the first main seed crystal portion 61a and the width of the second main seed crystal portion 61b.
  • the width of the first main seed crystal portion 61a and the width of the second main seed crystal portion 61b are each larger than the width of the intermediate seed crystal portion 61m.
  • each of the first main seed crystal part 61a, the intermediate seed crystal part 61m, and the second main seed crystal part 61b has a pair of sides along the X direction and a Y It has a rectangular shape with a pair of sides along each direction.
  • the shapes of the front and back surfaces of each of the first main seed crystal part 61a, the intermediate seed crystal part 61m, and the second main seed crystal part 61b are rectangular.
  • the shapes of the front and back surfaces of each of the first main seed crystal part 61a, the intermediate seed crystal part 61m, and the second main seed crystal part 61b are not limited to rectangular shapes.
  • plate-shaped or block-shaped single crystal silicon is applied to each of the first main seed crystal part 61a and the second main seed crystal part 61b.
  • one or more rod-shaped single crystal silicon is applied to the intermediate seed crystal portion 61m.
  • the intermediate seed crystal portion 61m may be composed of one single crystal silicon, two or more single crystal silicons arranged in the +Y direction, or two or more monocrystals arranged in the +X direction. It may be made of single crystal silicon.
  • the interval between two or more single crystal silicons may be, for example, about 0 mm to 3 mm, or about 0 mm to 1 mm.
  • the angular relationship between the first main seed crystal part 61a and the intermediate seed crystal part 61m in the rotational direction of single crystal silicon around the virtual axis along the +Z direction is defined as a sixth rotational angular relationship.
  • the angular relationship between the intermediate seed crystal portion 61m and the second main seed crystal portion 61b in the rotation direction of single crystal silicon around the virtual axis along the +Z direction is defined as a seventh rotation angle relationship.
  • each of the sixth rotation angle relationship and the seventh rotation angle relationship is an angular relationship in the rotation direction of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary.
  • a crystal part group 61B is arranged.
  • the sixth rotation angle relationship between the first main seed crystal part 61a and the intermediate seed crystal part 61m can be set to 45 degrees, which corresponds to the corresponding grain boundary with a ⁇ value of 29.
  • the crystal orientation of the first main seed crystal portion 61a along the +X direction is ⁇ 100> in the Miller index
  • the crystal orientation along the +X direction of the intermediate seed crystal portion 61m is ⁇ 100> in the Miller index. 110> may be adopted.
  • the seventh rotation angle relationship between the intermediate seed crystal portion 61m and the second main seed crystal portion 61b can be set to 45 degrees, which corresponds to the corresponding grain boundary with a ⁇ value of 29.
  • the crystal orientation along the +X direction of the intermediate seed crystal portion 61m is ⁇ 110> in the Miller index
  • the crystal orientation along the +X direction of the second main seed crystal portion 61b is ⁇ in the Miller index. 100> may be adopted.
  • a pseudo single crystal grows.
  • a pseudo single crystal (pseudo A grain boundary (functional grain boundary) including a corresponding grain boundary may be formed at the boundary between a pseudo single crystal (single crystal) and a pseudo single crystal (pseudo single crystal) grown from the intermediate seed crystal portion 61m as a starting point.
  • a corresponding grain boundary may be formed above the boundary between the first main seed crystal portion 61a and the intermediate seed crystal portion 61m.
  • a grain boundary (functional grain boundary) including a corresponding grain boundary may be formed at the boundary between the first crystal and the pseudo single crystal (pseudo single crystal) grown from the second main seed crystal portion 61b as a starting point.
  • a corresponding grain boundary may be formed above the boundary between the intermediate seed crystal portion 61m and the second main seed crystal portion 61b.
  • defects in each of the n-type silicon block 3B according to the third embodiment and the n-type silicon substrate 4B according to the third embodiment manufactured from the silicon ingot 2B can be reduced.
  • the quality of each of the n-type silicon block 3B and the n-type silicon substrate 4B can be improved.
  • a silicon ingot 2B according to the third embodiment has a configuration based on the silicon ingot 2A according to the second embodiment.
  • This silicon ingot 2B has, instead of the central region 200, a central region group 200B including a first central region 200a, a second central region 200b, and an intermediate region 200m.
  • an example of the outer edge of the central region group 200B is drawn with a thin two-dot chain line.
  • examples of the boundary between the lower region 201 and the outer peripheral region 202 and the boundary between the upper region and the outer peripheral region 202 are drawn with thin two-dot chain lines.
  • the first central region 200a is a pseudo region formed by unidirectional solidification of the silicon melt 72 starting from the first main seed crystal part 61a, inheriting the crystal structure and crystal orientation of the first main seed crystal part 61a. This is a region of single crystal (pseudo-single crystal).
  • the second central region 200b is a pseudo region formed by unidirectional solidification of the silicon melt 72 starting from the second main seed crystal portion 61b, inheriting the crystal structure and crystal orientation of the second main seed crystal portion 61b. This is a region of single crystal (pseudo-single crystal).
  • the intermediate region 200m is a pseudo single crystal (pseudo-single crystal) formed by unidirectional solidification of the silicon melt 72 starting from the intermediate seed crystal portion 61m, inheriting the crystal structure and crystal orientation of the intermediate seed crystal portion 61m. This is the domain of crystals.
  • the silicon ingot 2 also has a boundary (also referred to as a first boundary) B1 between the first central region 200a and the intermediate region 200m, and a boundary (also referred to as a second boundary) B2 between the intermediate region 200m and the second central region 200b.
  • a boundary also referred to as a first boundary
  • a boundary also referred to as a second boundary
  • B2 between the intermediate region 200m and the second central region 200b.
  • the corresponding grain boundaries are, for example, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 5, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 13, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 17, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 25, and a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 13. contains any one of 29 corresponding grain boundaries.
  • n-type silicon block 3B corresponds to the above-described central region group 200B of the silicon ingot 2B.
  • the n-type silicon block 3B has a first surface 31 and a It has a second surface 32 and a third surface 33.
  • the n-type silicon block 3B includes a first region 301 and a second region 302, like the n-type silicon blocks 3 and 3A according to the first and second embodiments.
  • an example of the boundary line between the first region 301 and the second region 302 is shown by a thin two-dot chain line.
  • the first region 301 includes a first pseudo single crystal region 301a, a first intermediate region 301m, and a second pseudo single crystal region 301b.
  • the first pseudo-single-crystal region 301a, the first intermediate region 301m, and the second pseudo-single-crystal region 301b are adjacent to each other in the stated order in the +X direction as the second direction perpendicular to the first direction. It is located in In the examples of FIGS. 34 and 35, the first region 301 is configured by a first pseudo single crystal region 301a, a first intermediate region 301m, and a second pseudo single crystal region 301b.
  • the first pseudo single crystal region 301a and the second pseudo single crystal region 301b are regions each made of a pseudo single crystal (pseudo single crystal).
  • the first pseudo single crystal region 301a is a region corresponding to a part of the first central region 200a of the silicon ingot 2B.
  • the second pseudo single crystal region 301b is a region corresponding to a part of the second central region 200b of the silicon ingot 2B.
  • the first pseudo single crystal region 301a and the second pseudo single crystal region 301b each have a rectangular upper surface facing in the +Z direction as the first direction and -Z as the fourth direction. It is a rectangular parallelepiped-shaped region having a rectangular lower surface facing the direction.
  • the first intermediate region 301m is a region (also simply referred to as an intermediate region) that includes one or more pseudo single crystals (pseudo single crystals).
  • the first intermediate region 301m is a region corresponding to a part of the intermediate region 200m of the silicon ingot 2B.
  • the first intermediate region 301m has an elongated rectangular upper surface facing the +Z direction as the first direction, and an elongated rectangular lower surface facing the ⁇ Z direction as the fourth direction. It is a plate-shaped area having .
  • the boundary (also referred to as the third boundary) B3 between the first pseudo single crystal region 301a and the first intermediate region 301m and the boundary (fourth boundary) between the second pseudo single crystal region 301b and the first intermediate region 301m (also referred to as) B4 each has a rectangular shape.
  • each of the third boundary B3 and the fourth boundary B4 is drawn with a thin two-dot chain line.
  • the width W1 of the first pseudo single crystal region 301a (also referred to as the first width) and the width W1 of the second pseudo single crystal region 301b (also referred to as the second width) ) W2 is larger than the width (also referred to as third width) W3 of the first intermediate region 301m.
  • each of the first surface 31 and the second surface 32 of the n-type silicon block 3B has a rectangular or square shape with a side length of about 300 mm to 320 mm.
  • the first width W1 and the second width W2 are each about 50 mm to 250 mm.
  • the third width W3 is approximately 2 mm to 25 mm.
  • each of the third boundary B3 and the fourth boundary B4 has a corresponding grain boundary.
  • the plane orientation of the plane perpendicular to the +Z direction as the first direction in each of the first pseudo-single-crystal region 301a, the second pseudo-single-crystal region 301b, and the first intermediate region 301m is (100 ).
  • the corresponding grain boundaries are, for example, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 5, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 13, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 17, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 25, and a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 13. contains any one of 29 corresponding grain boundaries.
  • the n-type silicon block 3B having this configuration is produced by, for example, growing a pseudo single crystal (pseudo single crystal) by unidirectional solidification of the silicon melt 72 starting from the seed crystal group 6, and This can be achieved by forming corresponding grain boundaries above each of the boundaries between the seed crystal portion 61a and the intermediate seed crystal portion 61m and the boundary between the second main seed crystal portion 61b and the intermediate seed crystal portion 61m.
  • this corresponding grain boundary is formed, defects in the silicon ingot 2B can be reduced due to the reduction in strain. Therefore, defects in the n-type silicon block 3B obtained by cutting the outer peripheral region 202 of the silicon ingot 2B can also be reduced.
  • the quality of the n-type silicon block 3B can be improved by reducing defects.
  • the existence of various types of corresponding grain boundaries and the existence ratios of various types of corresponding grain boundaries at each of the third boundary B3 and the fourth boundary B4 can be confirmed using, for example, the EBSD method.
  • the n-type silicon block 3B is divided into m1 pieces (m1 is a natural number of 2 or more) in the +X direction as the second direction, and m2 pieces (m2 is (a natural number of 2 or more), the number of n-type silicon blocks obtained by multiplying m1 and m2 may be obtained.
  • the n-type silicon block 3B is divided into two equal parts in the +X direction and two equal parts in the +Y direction along the thin broken line shown in FIGS. You may also obtain silicon blocks.
  • each of a plurality of n-type silicon blocks obtained by dividing the n-type silicon block 3B may be used as the n-type silicon block 3B.
  • the first region 301 includes two pseudo single crystal regions lined up in the +X direction as the second direction, and a region between these two pseudo single crystal regions. and an intermediate region located therein.
  • the first region 301 is, for example, three or more pseudo-single-crystal regions arranged in the +X direction as the second direction, and an intermediate region located between each of these three or more pseudo-single-crystal regions. It may include a region.
  • the main seed crystal part group 61B has three or more main seed crystal parts lined up in the +X direction as the second direction, and each of the main seed crystal parts between these three or more main seed crystal parts. and an intermediate seed crystal portion located at.
  • the first region 301 is, for example, two or more pseudo-single-crystal regions that are lined up in the +Y direction as the third direction, and intermediate regions located between these two or more pseudo-single-crystal regions. It may include a region.
  • the main seed crystal part group 61B is arranged between two or more main seed crystal parts arranged in the +Y direction as the third direction, and each of the main seed crystal parts between these two or more main seed crystal parts. and an intermediate seed crystal portion located at.
  • n-type silicon substrate 4B is divided into two equal parts in the +X direction and two equal parts in the +Y direction, and then thinly sliced along the XY plane, for example, targeting the first region 301 of the n-type silicon block 3B. It can be manufactured by
  • the n-type silicon substrate 4B has a fourth surface 41, a fifth surface 42, and a sixth surface 43, like the n-type silicon substrate 4 according to the first embodiment. and has.
  • the n-type silicon substrate 4B includes a third pseudo-single-crystal region 4a, a second intermediate region 4m, and a fourth pseudo-single-crystal region 4b.
  • the third pseudo-single-crystal region 4a, the second intermediate region 4m, and the fourth pseudo-single-crystal region 4b are adjacent to each other in this order in the +X direction as the second direction perpendicular to the first direction. It is located in In the example of FIG. 36, the n-type silicon substrate 4B includes a third pseudo-single-crystal region 4a, a second intermediate region 4m, and a fourth pseudo-single-crystal region 4b.
  • the third pseudo single crystal region 4a and the fourth pseudo single crystal region 4b are regions each made of a pseudo single crystal (pseudo single crystal).
  • the third pseudo single crystal region 4a is a region corresponding to a part of the first pseudo single crystal region 301a of the n-type silicon block 3B.
  • the fourth pseudo single crystal region 4b is a region corresponding to a part of the second pseudo single crystal region 301b of the n-type silicon block 3B.
  • the third pseudo-single-crystal region 4a and the fourth pseudo-single-crystal region 4b each have a rectangular upper surface facing in the +Z direction as the first direction and a rectangular top surface facing in the -Z direction as the fourth direction. It is a flat area having a rectangular lower surface.
  • the second intermediate region 4m is a region containing one or more pseudo single crystals (pseudo single crystals).
  • the second intermediate region 4m is a region corresponding to a part of the first intermediate region 301m of the n-type silicon block 3B.
  • the second intermediate region 4m has an elongated rectangular upper surface facing in the +Z direction as the first direction, and an elongated rectangular lower surface facing in the -Z direction as the fourth direction. It is a long and narrow plate-like area.
  • the boundary (also referred to as the fifth boundary) B5 between the third pseudo single crystal region 4a and the second intermediate region 4m and the boundary (sixth boundary) between the fourth pseudo single crystal region 4b and the second intermediate region 4m (also referred to as ) B6 each has an elongated rectangular shape.
  • each of the fifth boundary B5 and the sixth boundary B6 is drawn with a thin two-dot chain line.
  • the width W4 of the third pseudo single crystal region 4a (also referred to as the fourth width) and the width W4 of the fourth pseudo single crystal region 4b (the fifth width (also referred to as a sixth width) W5 is larger than the width (also referred to as a sixth width) W6 of the second intermediate region 4m.
  • each of the fourth surface 41 and the fifth surface 42 of the n-type silicon substrate 4B has a square shape with a side length of about 150 mm.
  • the fourth width W4 and the fifth width W5 are each about 50 mm to 100 mm.
  • the sixth width W6 is approximately 2 mm to 25 mm.
  • each of the fifth boundary B5 and the sixth boundary B6 has a corresponding grain boundary.
  • the plane orientation of the plane perpendicular to the +Z direction as the first direction in each of the third pseudo-single-crystal region 4a, the fourth pseudo-single-crystal region 4b, and the second intermediate region 4m is (100 ).
  • the crystal orientation along the +Z direction as the first direction in each of the third pseudo single crystal region 4a and the fourth pseudo single crystal region 4b, and the crystal orientation included in the second intermediate region 4m is (100 ).
  • the corresponding grain boundaries are, for example, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 5, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 13, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 17, a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 25, and a corresponding grain boundary with a ⁇ value of 13. contains any one of 29 corresponding grain boundaries.
  • the n-type silicon substrate 4B having this configuration is produced by, for example, growing a pseudo single crystal (pseudo single crystal) by unidirectional solidification of the silicon melt 72 starting from the seed crystal group 6, and forming a first main crystal. This can be achieved by forming corresponding grain boundaries above each of the boundaries between the seed crystal portion 61a and the intermediate seed crystal portion 61m and the boundary between the second main seed crystal portion 61b and the intermediate seed crystal portion 61m. When this corresponding grain boundary is formed, defects in the silicon ingot 2B can be reduced due to the reduction in strain.
  • a pseudo single crystal pseudo single crystal
  • defects in the n-type silicon substrate 4B obtained by thinly slicing the n-type silicon block 3B obtained by cutting the outer peripheral region 202 of the silicon ingot 2B can also be reduced.
  • the quality of the n-type silicon substrate 4B is improved by reducing defects. obtain.
  • the existence of various types of corresponding grain boundaries and the existence ratios of various types of corresponding grain boundaries at each of the fifth boundary B5 and the sixth boundary B6 can be confirmed using, for example, the EBSD method.
  • the above-mentioned example of the n-type silicon substrate 4B includes two pseudo-single-crystal regions arranged in the +X direction as the second direction, and an intermediate region located between these two pseudo-single-crystal regions. It included. However, it is not limited to this.
  • the n-type silicon substrate 4B includes, for example, three or more pseudo-single-crystal regions and intermediate regions located between these three or more pseudo-single-crystal regions in the +X direction as the second direction. It may include.
  • the main seed crystal part group 61B has three or more main seed crystal parts lined up in the +X direction as the second direction, and each of the main seed crystal parts between these three or more main seed crystal parts.
  • the n-type silicon substrate 4B includes, for example, two or more pseudo-single-crystal regions and intermediate regions located between these two or more pseudo-single-crystal regions in the +Y direction as the third direction. It may include.
  • the main seed crystal part group 61B is arranged between two or more main seed crystal parts arranged in the +Y direction as the third direction, and each of the main seed crystal parts between these two or more main seed crystal parts. and an intermediate seed crystal portion located at.
  • the manufacturing apparatus 1 may not include the upper unit 13.
  • a plurality of raw silicon chunks 71 are placed on the silicon seed crystal group 6 placed on the bottom 141b of the mold 141.
  • a group 15 element as an n-type dopant and a group 13 element as a p-type dopant are also added to the plurality of raw silicon lumps 71.
  • step Sp4 by heating the plurality of raw silicon lumps 71 in the mold 141, the plurality of raw silicon lumps 71 are melted, and the seed crystal part group located on the bottom part 141b of the mold 141 is heated.
  • the upper surface of 6 may be covered with silicon melt 72.
  • n-type silicon blocks 3, 3A, 3B and the n-type silicon substrates 4, 4B have been explained in detail, but the above explanations are illustrative in all aspects, and this disclosure is intended to cover them. It is not limited. Furthermore, the various examples described above can be combined as long as they do not contradict each other. And it is understood that countless examples not illustrated can be envisioned without departing from the scope of this disclosure.

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Abstract

ｎ型のシリコンのブロックは、１５族元素であるドナーと、１３族元素であるアクセプタと、炭素と、酸素と、を含有しており、単位体積当たりの炭素の原子数が単位体積当たりの酸素の原子数よりも大きい第１領域を含む。ｎ型のシリコンのブロックでは、単位体積当たりのドナーの原子数は、単位体積当たりのアクセプタの原子数よりも大きい。シリコンに対するドナーの偏析係数は、シリコンに対するアクセプタの偏析係数よりも大きい。また、ｎ型のシリコンの基板は、１５族元素であるドナーと、１３族元素であるアクセプタと、炭素と、酸素と、を含有している。ｎ型のシリコンの基板では、単位体積当たりのドナーの原子数は、単位体積当たりのアクセプタの原子数よりも大きく、単位体積当たりの炭素の原子数は、単位体積当たりの酸素の原子数よりも大きい。シリコンに対するドナーの偏析係数は、シリコンに対するアクセプタの偏析係数よりも大きい。

Description

ｎ型のシリコンのブロック、およびｎ型のシリコンの基板
　本開示は、ｎ型のシリコンのブロックおよびｎ型のシリコンの基板に関する。
　特許文献１には、モノライクキャスト法によってｐ型のシリコンのインゴットを製造し、このｐ型のシリコンのインゴットからの切り出しによってｐ型のシリコンのブロックおよびｐ型のシリコンの基板を製造する技術が記載されている。
国際公開第２０２０／０１７３６０号
　ｎ型のシリコンのブロックおよびｎ型のシリコンの基板が開示される。
　ｎ型のシリコンのブロックの一態様は、１５族元素であるドナーと、１３族元素であるアクセプタと、炭素と、酸素と、を含有しており、単位体積当たりの前記炭素の原子数が前記単位体積当たりの前記酸素の原子数よりも大きい第１領域を含む。前記ｎ型のシリコンのブロックでは、前記単位体積当たりの前記ドナーの原子数は、前記単位体積当たりの前記アクセプタの原子数よりも大きい。シリコンに対する前記ドナーの偏析係数は、シリコンに対する前記アクセプタの偏析係数よりも大きい。
　ｎ型のシリコンの基板の一態様は、１５族元素であるドナーと、１３族元素であるアクセプタと、炭素と、酸素と、を含有している。前記ｎ型のシリコンの基板では、単位体積当たりの前記ドナーの原子数は、前記単位体積当たりの前記アクセプタの原子数よりも大きく、前記単位体積当たりの前記炭素の原子数は、前記単位体積当たりの前記酸素の原子数よりも大きい。シリコンに対する前記ドナーの偏析係数は、シリコンに対する前記アクセプタの偏析係数よりも大きい。
図１は、第１実施形態に係る製造装置の仮想的な断面の一例を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る製造装置を用いたシリコンインゴットの製造方法の一例を示す流れ図である。 図３は、第２工程において鋳型の内壁に離型材が形成された状態における製造装置の仮想的な断面の一例を模式的に示す図である。 図４は、第２工程において鋳型の底部上に種結晶部群が配された状態における製造装置の仮想的な断面の一例を模式的に示す図である。 図５は、第２工程において鋳型の底部上に配された種結晶部群の配置の一例を模式的に示す図である。 図６は、Σ値を説明するための図である。 図７は、種結晶部の準備方法の一例を模式的に示す図である。 図８は、種結晶部の準備方法の一例を模式的に示す図である。 図９は、第２工程において第１坩堝内に複数の原料シリコン塊が充填された状態における製造装置の仮想的な一例を模式的に示す図である。 図１０は、モノライクキャスト法によって製造されるｐ型のシリコンインゴットおよびｎ型のシリコンインゴットのそれぞれにおける高さ方向の位置と抵抗率との関係の一参考例を模式的に示すグラフである。 図１１は、第３工程において鋳型の上昇および回転ならびにガスの吸排気が開始された状態における製造装置の仮想的な一例を模式的に示す図である。 図１２は、第４工程において第１坩堝内で複数の原料シリコン塊が溶融されることで生成されたシリコンの融液が第１坩堝から鋳型内に注がれている状態における製造装置の仮想的な断面の一例を模式的に示す図である。 図１３は、第５工程において鋳型内でシリコンの融液が一方向に凝固している状態における製造装置の仮想的な断面の一例を模式的に示す図である。 図１４は、図１５のXIV－XIV線に沿った第１実施形態に係るシリコンインゴットの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図１５は、図１４のXV－XV線に沿った第１実施形態に係るシリコンインゴットの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図１６は、図１７のXVI－XVI線に沿った第１実施形態に係るｎ型のシリコンブロックの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図１７は、図１６のXVII－XVII線に沿った第１実施形態に係るｎ型のシリコンブロックの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図１８は、一具体例に係るシリコンインゴットにおける高さ方向の位置と抵抗率との関係の一例を示すグラフである。 図１９は、一具体例に係るシリコンインゴットにおける高さ方向の位置と単位体積当たりのリンおよびガリウムのそれぞれの原子数との関係の一例を示すグラフである。 図２０は、一具体例に係るｎ型のシリコンブロックにおける高さ方向の位置とライフタイムとの関係の一例を示すグラフである。 図２１は、一具体例に係るｎ型のシリコンブロックにおける高さ方向の位置と単位体積当たりの炭素および酸素のそれぞれの原子数との関係の一例を示すグラフである。 図２２は、一具体例に係るｎ型のシリコンブロックにおける高さ方向の位置とエッチピットの密度との関係の一例を示すグラフである。 図２３は、一具体例に係るｎ型のシリコンブロックにおける高さ方向の位置と転位クラスターの占有比率との関係の一例を示すグラフである。 図２４は、第１実施形態に係るｎ型のシリコン基板の一例を模式的に示す正面図である。 図２５は、第１実施形態に係るｎ型のシリコン基板の一例を模式的に示す平面図である。 図２６は、第２実施形態に係る第２工程において鋳型の底部上に配された種結晶部群の配置の一例を模式的に示す図である。 図２７は、図２８のXXVII－XXVII線に沿った第２実施形態に係るシリコンインゴットの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図２８は、図２７のXXVIII－XXVIII線に沿った第２実施形態に係るシリコンインゴットの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図２９は、図３０のXXIX－XXIX線に沿った第２実施形態に係るシリコンブロックの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図３０は、図２９のXXX－XXX線に沿った第２実施形態に係るシリコンブロックの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図３１は、第３実施形態に係る第２工程において鋳型の底部上に配された種結晶部群の配置の一例を模式的に示す図である。 図３２は、図３３のXXXII－XXXII線に沿った第３実施形態に係るシリコンインゴットの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図３３は、図３２のXXXIII－XXXIII線に沿った第３実施形態に係るシリコンインゴットの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図３４は、図３５のXXXIV－XXXIV線に沿った第３実施形態に係るｎ型のシリコンブロックの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図３５は、図３４のXXXV－XXXV線に沿った第３実施形態に係るｎ型のシリコンブロックの断面の一例を模式的に示す断面図である。 図３６は、第３実施形態に係るｎ型のシリコン基板の一例を模式的に示す平面図である。
　多結晶のシリコンの基板を用いた太陽電池は、比較的高い変換効率を有し、大量生産にも適している。また、シリコンは、例えば、地球上に大量に存在している酸化シリコンから得られる。さらに、多結晶のシリコンの基板は、例えば、キャスト法で得られたｐ型のシリコンのインゴットから切り出されたｐ型のシリコンのブロックの薄切りによって比較的容易に得られる。このため、多結晶のシリコンの基板を用いた太陽電池は、長年にわたって太陽電池の全生産量において高いシェアを占め続けている。
　一方、太陽電池の変換効率を向上させるためには、多結晶のシリコンの基板よりも単結晶のシリコンの基板を用いる方が有利であると考えられる。
　そこで、ｐ型のシリコンのブロックおよびｐ型のシリコンの基板の品質を向上させるために、キャスト成長法の一種として、ｐ型のシリコンのインゴットを製造するモノライクキャスト法（シードキャスト法ともいう）が考えられる。このモノライクキャスト法では、溶融したシリコン（シリコン融液ともいう）を用いて、鋳型の底面部に配置した種結晶を起点として上方に向けて結晶粒を成長させる。これにより、擬似的な単結晶（擬似単結晶ともモノライク結晶ともいう）の領域を有するｐ型のシリコンのインゴットを製造することができる。ここで、擬似単結晶は、種結晶の結晶方位を受け継いで一方向に成長することで形成される。この擬似単結晶には、例えば、ある程度の数の転位が存在していてもよいし、粒界が存在していてもよい。
　そして、例えば、この擬似単結晶の領域を有するｐ型のシリコンのインゴットから切り出すことで製造されるｐ型のシリコンの基板を太陽電池に適用すれば、多結晶のシリコンの基板を用いた太陽電池よりも変換効率が向上することが期待される。
　ところで、ｎ型のシリコンのブロックおよびｎ型のシリコンの基板については、品質の向上を図る点で改善の余地がある。
　そこで、本開示の発明者は、ｎ型のシリコンのブロックおよびｎ型のシリコンの基板について、品質の向上を図ることができる技術を創出した。
　これについて、以下、各種の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図面においては同一もしくは類似の構成または機能を有する部分には同じ符号が付されており、下記説明では重複する説明が省略される。図面は模式的に示されたものである。図１、図３から図５、図９、図１１から図１７および図２４から図３６には、右手系のＸＹＺ座標系が付されている。このＸＹＺ座標系では、製造装置１の高さ方向、シリコンインゴット２の高さ方向、ｎ型のシリコンブロック３の高さ方向、およびｎ型のシリコン基板４の厚さ方向のそれぞれに沿った一方向が、第１方向としての＋Ｚ方向である。また、このＸＹＺ座標系では、製造装置１、シリコンインゴット２、ｎ型のシリコンブロック３およびｎ型のシリコン基板４のそれぞれの幅方向に沿った一方向が、第２方向としての＋Ｘ方向である。また、＋Ｘ方向と＋Ｚ方向との両方に直交している一方向が第３方向としての＋Ｙ方向である。また、第１方向とは逆の方向が第４方向としての－Ｚ方向とされている。
　＜１．第１実施形態＞
　＜１－１．シリコンのインゴットの製造装置＞
　第１実施形態に係るシリコンのインゴット（シリコンインゴットともいう）２（図１４および図１５を参照）の製造装置として、例えば、第１方式の製造装置１が採用される。製造装置１は、シリコンの種結晶部を起点として結晶粒を成長させるモノライクキャスト法（シードキャスト法ともいう）によって、擬似的な単結晶（擬似単結晶ともモノライク結晶ともいう）の領域（擬似単結晶領域ともモノライク結晶領域ともいう）を有するシリコンインゴット２を製造するための装置である。擬似単結晶は、転位および粒界などが存在していないいわゆる単結晶であってもよいし、ある程度の数の欠陥および転位が存在している単結晶に近い構造を有していてもよいし、ある程度の数の粒界が存在している単結晶に近い構造を有していてもよい。なお、チョクラルスキー（Czochralski：ＣＺ）法またはブリッジマン法などの従来の単結晶の作製法で作製される単結晶と区別するために、モノライクキャスト法で作製される単結晶は、擬似単結晶もしくはモノライク結晶と称される。
　製造装置１について、図１を参照しつつ説明する。製造装置１は、第１坩堝１３１から鋳型１４１内に注いだ溶融状態のシリコンの液（シリコン融液ともいう）を鋳型１４１内で凝固させる方式（注湯方式ともいう）で、シリコンインゴット２を製造することができる。シリコンインゴット２は、電荷を運ぶ主なキャリアとして自由電子を使う型（ｎ型ともいう）のシリコンのブロック（ｎ型のシリコンブロックともいう）３およびｎ型のシリコンの基板（ｎ型のシリコン基板ともいう）４を作製するためのシリコンの塊である。
　図１で示されるように、製造装置１は、例えば、筐体１１、断熱材１２、上部ユニット１３、下部ユニット１４および制御部１５を備えている。
　＜＜筐体１１＞＞
　筐体１１は、上部ユニット１３および下部ユニット１４を収容している。筐体１１には、例えば、水冷ジャケットが適用される。水冷ジャケットは、例えば、ステンレス鋼などの熱伝導性の高い金属で構成された部材の内部に、水などの冷媒が流される流路が形成された構造を有する。この水冷ジャケットは、製造装置１を冷却する役割と、製造装置１内で生じた熱の製造装置１の外部への放射を低減する役割と、を有する。
　＜＜断熱材１２＞＞
　断熱材１２は、筐体１１と上部ユニット１３との間および筐体１１と下部ユニット１４との間の各エリアに位置している。断熱材１２は、上部ユニット１３および下部ユニット１４からの熱の放散を低減する役割を有する。断熱材１２は、上部ユニット１３と下部ユニット１４との間のエリアのうち、上部ユニット１３から下部ユニット１４に向けてシリコン融液が通過する経路を避けたエリアに位置していてもよい。断熱材１２には、例えば、炭素繊維などのカーボン製の断熱材が適用される。
　＜＜上部ユニット１３＞＞
　上部ユニット１３は、例えば、第１坩堝１３１、第１ヒータ１３２、第２ヒータ１３３および第１給気部１３４を有する。
　第１坩堝１３１は、シリコンインゴット２の素となるシリコンの塊（原料シリコン塊ともいう）７１（図９など参照）を溶かすための容器である。第１坩堝１３１は、例えば、有底の筒状の形状を有する。第１坩堝１３１は、この第１坩堝１３１によって囲まれた状態にある空間（第１内部空間ともいう）１３１ｉを形成している。また、第１坩堝１３１は、例えば、上部の開口部（第１上部開口部ともいう）１３１ｏと、下部の開口部（第１下部開口部ともいう）１３１ｈと、を有する。第１上部開口部１３１ｏは、第１内部空間１３１ｉを第１坩堝１３１の上方の空間に接続させている形で開口している。第１下部開口部１３１ｈは、第１坩堝１３１の底部を貫通している形で位置している。第１下部開口部１３１ｈは、第１内部空間１３１ｉで溶融したシリコン（シリコン融液）を下部ユニット１４に向けて流出させることができる。第１坩堝１３１の素材には、例えば、石英ガラスが適用される。第１坩堝１３１の素材には、例えば、シリコンの融点以上の温度で、溶融、変形、分解およびシリコンとの反応が生じにくく且つ不純物の含有量が低い素材であれば、石英ガラス以外の素材が適用されてもよい。第１坩堝１３１は、例えば、グラファイト製の部材などの耐熱性を有する部材を介して筐体１１に固定された状態にある。
　第１ヒータ１３２は、第１内部空間１３１ｉに位置している原料シリコン塊７１などを上方から加熱することができる。第１ヒータ１３２は、第１内部空間１３１ｉの上方に位置している。例えば、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に、第１ヒータ１３２は環状に位置している。
　第２ヒータ１３３は、第１内部空間１３１ｉに位置している原料シリコン塊７１などを側方から加熱することができる。第２ヒータ１３３は、第１坩堝１３１を側方から囲んでいる状態で位置している。第２ヒータ１３３は、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に、第１坩堝１３１を環状に囲んでいる状態で位置している。
　第１ヒータ１３２および第２ヒータ１３３には、例えば、抵抗加熱を行うためのグラファイト製のヒータがそれぞれ適用される。第１ヒータ１３２および第２ヒータ１３３のうちの１つ以上のヒータには、例えば、抵抗加熱を行うためのグラファイト以外の素材のヒータが適用されてもよい。第１ヒータ１３２および第２ヒータ１３３のそれぞれは、例えば、制御部１５による制御に応じた電力の供給によって発熱することができる。第１ヒータ１３２および第２ヒータ１３３のそれぞれは、例えば、グラファイト製の部材などの耐熱性を有する部材を介して筐体１１に固定された状態にある。
　第１給気部１３４は、第１上部開口部１３１ｏが形成している開口を介して第１内部空間１３１ｉに向けて不活性ガスを供給することができる。第１給気部１３４は、第１内部空間１３１ｉに対して上方から不活性ガスを吹き出すことができる管（第１供給管ともいう）を有する。不活性ガスには、例えば、アルゴン（Ａｒ）のガスが適用される。不活性ガスには、アルゴン以外の希ガスまたは窒素ガスなどが適用されてもよい。図１では、第１給気部１３４から第１内部空間１３１ｉに向けて不活性ガスが吹き出す様子のイメージの一例が細い２点鎖線で描かれた仮想的な矢印で示されている。
　上部ユニット１３は、第１坩堝１３１の外面に沿って位置している第２坩堝１３５を有していてもよい。第２坩堝１３５は、有底の筒状の形状を有する。第２坩堝１３５は、例えば、下部の開口部（第２下部開口部ともいう）１３５ｈを有する。第２下部開口部１３５ｈは、第２坩堝１３５の底部を貫通している状態で位置している。第２下部開口部１３５ｈは、第１下部開口部１３１ｈの真下において、第１下部開口部１３１ｈに接続している状態にある。換言すれば、第１下部開口部１３１ｈと第２下部開口部１３５ｈとが、下方向に向けて並んでいることで、１つの貫通孔を構成している状態にある。ここで、第２下部開口部１３５ｈの内径が、第１下部開口部１３１ｈの内径よりも大きければ、第１内部空間１３１ｉから第１下部開口部１３１ｈの開口を介して下方に流れ出るシリコン融液が、第２下部開口部１３５ｈの内壁に接触しにくい。第２坩堝１３５の素材には、例えば、グラファイトなどの耐熱性に優れた素材が適用される。第２坩堝１３５の素材には、例えば、耐熱性に優れた素材であればグラファイト以外の素材が適用されてもよい。第２坩堝１３５は、例えば、グラファイト製の部材などの耐熱性を有する部材を介して筐体１１に固定された状態にある。この場合には、第１坩堝１３１は、耐熱性を有する第１の部材としての第２坩堝１３５と、耐熱性を有する第２の部材とを介して、筐体１１に固定された状態にある。ここで、例えば、第２坩堝１３５の外周部に沿って１つ以上のリング（補強リングともいう）が存在していれば、第１坩堝１３１および第２坩堝１３５が補強され得る。補強リングの素材には、例えば、炭素繊維強化炭素複合材料（Carbon Fiber Reinforced Carbon Composite：Ｃ／Ｃコンポジット）が適用される。
　例えば、製造装置１を用いてシリコンインゴット２を製造する際には、上部ユニット１３において、第１坩堝１３１の第１内部空間１３１ｉに複数の原料シリコン塊７１が充填される。複数の原料シリコン塊７１は、粉末状態のシリコン（シリコン粉末ともいう）を含んでいてもよい。第１内部空間１３１ｉに充填された複数の原料シリコン塊７１は、第１ヒータ１３２および第２ヒータ１３３による加熱で溶融される。そして、例えば、第１下部開口部１３１ｈ上に位置している原料シリコン塊７１が加熱によって溶融することで、第１内部空間１３１ｉ内のシリコン融液７２（図１２など参照）が第１下部開口部１３１ｈの開口を介して下部ユニット１４の鋳型１４１に向けて注がれる。ここで、上部ユニット１３では、例えば、第１坩堝１３１が第１下部開口部１３１ｈを有しておらず、第１坩堝１３１の傾斜によって、第１坩堝１３１内から下部ユニット１４の鋳型１４１内に向けてシリコン融液７２が注がれてもよい。
　＜＜下部ユニット１４＞＞
　下部ユニット１４は、例えば、鋳型１４１、保持部１４２、第３ヒータ１４３、第４ヒータ１４４、冷却機構１４５、第２給気部１４６および排気部１４７を有する。
　鋳型１４１は、シリコン融液７２を用いて、シリコンの種結晶部を起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで、シリコンインゴット２を作製するための型である。鋳型１４１は、例えば、全体が有底の角筒状の形状を有する。鋳型１４１は、例えば、底部１４１ｂおよび側壁部１４１ｓを有する。底部１４１ｂは、例えば、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に矩形状の外形を有する板状の部分である。側壁部１４１ｓは、例えば、底部１４１ｂの外周部から上方に向けて延びている形態を有する角筒状の部分である。鋳型１４１は、この鋳型１４１によって囲まれた状態にある空間（第２内部空間ともいう）１４１ｉを形成している。また、鋳型１４１は、例えば、上部の開口部（第２上部開口部ともいう）１４１ｏを有する。第２上部開口部１４１ｏは、第２内部空間１４１ｉを鋳型１４１の上方の空間に接続させている形で開口している。換言すれば、第２上部開口部１４１ｏは、第１方向としての＋Ｚ方向に開口している状態にある。第２上部開口部１４１ｏは、例えば、鋳型１４１の＋Ｚ方向の端部に位置している。底部１４１ｂおよび第２上部開口部１４１ｏの一辺は、例えば、３００ミリメートル（ｍｍ）から８００ｍｍ程度とされる。第２上部開口部１４１ｏの開口は、第１坩堝１３１から第２内部空間１４１ｉへのシリコン融液７２の注入を受け付けることができる。鋳型１４１の素材には、例えば、シリカが適用される。鋳型１４１の素材には、例えば、シリコンの融点以上の温度において、溶融、変形、分解およびシリコンとの反応が生じにくく且つ不純物の含有量が低い素材であれば、シリカ以外の素材が適用されてもよい。
　保持部１４２は、鋳型１４１を保持している部分である。保持部１４２は、例えば、鋳型１４１の第２内部空間１４１ｉとは逆側の外面に沿って位置している部分（第１保持部ともいう）１４２１を有する。第１保持部１４２１は、例えば、鋳型１４１の底部１４１ｂの下面と密着している状態にある板状の部分（底板部ともいう）と、鋳型１４１の側壁部１４１ｓの外周面に沿って位置している筒状の部分（側方筒状部ともいう）と、を有する。側方筒状部によって鋳型１４１の側壁部１４１ｓが補強され得る。第１保持部１４２１の素材には、例えば、炭素繊維強化炭素複合材料が適用される。また、保持部１４２は、第１保持部１４２１を下方から保持している部分（第２保持部ともいう）１４２２を有していてもよい。第２保持部１４２２は、例えば、第１保持部１４２１の下面に密着している板状の部分（板状部分ともいう）と、この板状部分の下面側において下方に突起している状態にある環状の部分（環状突起部ともいう）と、を有する。第２保持部１４２２の素材には、例えば、グラファイトなどの伝熱性の高い素材が適用される。
　ここで、例えば、第１保持部１４２１の側方筒状部の周囲に、環状の断熱部（環状断熱部ともいう）１４８が位置していてもよいし、環状の補強部（環状補強部ともいう）１４９が位置していてもよい。環状断熱部１４８には、例えば、グラファイト製の断熱材などが適用される。環状補強部１４９の素材には、例えば、炭素繊維強化炭素複合材料が適用される。また、ここで、例えば、鋳型１４１の底部１４１ｂと保持部１４２との間には、所望のパターンで断熱部材が介在していてもよい。断熱部材の素材には、例えば、フェルトなどが適用される。
　第３ヒータ１４３は、第２内部空間１４１ｉに位置しているシリコンの種結晶部群６（図４および図５など参照）およびシリコン融液７２などを上方から加熱することができる。第３ヒータ１４３は、例えば、鋳型１４１の第２内部空間１４１ｉの上方に位置している。第３ヒータ１４３は、例えば、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に環状に位置している。環状には、円環状、三角環状、四角環状または多角環状などが適用される。
　第４ヒータ１４４は、第２内部空間１４１ｉに位置しているシリコンの種結晶部群６およびシリコン融液７２などを側方から加熱することができる。第４ヒータ１４４は、例えば、鋳型１４１を挟んでいる状態で位置している。より具体的には、例えば、第４ヒータ１４４は、鋳型１４１のＸ方向の両側に位置している。第４ヒータ１４４は、鋳型１４１を側方から囲んでいる形で位置していてもよい。換言すれば、第４ヒータ１４４は、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に、鋳型１４１を環状に囲んだ状態で位置していてもよい。
　第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４のそれぞれには、例えば、抵抗加熱を行うためのグラファイト製のヒータが適用される。第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４のうちの１つ以上のヒータには、例えば、抵抗加熱を行うためのグラファイト以外の素材のヒータが適用されてもよい。第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４のそれぞれは、例えば、制御部１５による制御に応じた電力の供給によって発熱することができる。第４ヒータ１４４は、例えば、上下方向に複数の領域に分割されて、複数の領域のそれぞれが独立して発熱の状態が制御されてもよい。第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４のそれぞれは、例えば、グラファイト製の部材などの耐熱性を有する部材を介して筐体１１に固定された状態にある。
　冷却機構１４５は、例えば、冷却板１４５ｂ、回転軸１４５ｓおよび駆動装置１４５ｍを有する。冷却板１４５ｂは、回転軸１４５ｓの上端部に固定された状態にある。回転軸１４５ｓは、上下方向に沿って位置している。
　回転軸１４５ｓは、駆動装置１４５ｍによる駆動力によって昇降および回転を行うことができる。回転軸１４５ｓの昇降は、回転軸１４５ｓの長手方向に沿った上下方向で行われ得る。回転軸１４５ｓの回転は、回転軸１４５ｓのＸＹ断面の中心を通り且つ上下方向に延びる仮想的な軸を中心として行われ得る。回転軸１４５ｓのＸＹ断面は、ＸＹ平面である水平面に沿った回転軸１４５ｓの仮想的な断面である。駆動装置１４５ｍには、例えば、回転軸１４５ｓを昇降させるシリンダ、および回転軸１４５ｓを回転させるモータなどが適用され得る。
　冷却板１４５ｂは、例えば、回転軸１４５ｓの上昇に応じて上昇することができ、回転軸１４５ｓの下降に応じて下降することができる。例えば、冷却板１４５ｂは、回転軸１４５ｓの上昇に応じて上昇することで保持部１４２の下面に接触し得る。冷却板１４５ｂは、回転軸１４５ｓの下降に応じて下降することで保持部１４２の下面から離れ得る。
　冷却板１４５ｂおよび回転軸１４５ｓのそれぞれは、例えば、ステンレス鋼などの熱伝導性の高い金属で構成された部材の内部に、水などの冷媒が流される流路が形成された構造を有する。このため、製造装置１を用いてシリコンインゴット２を製造する際には、例えば、冷却板１４５ｂは、保持部１４２の下面に接触することで、鋳型１４１の第２内部空間１４１ｉにあるシリコン融液７２を冷却し得る。この際には、シリコン融液７２の熱は、例えば、鋳型１４１の底部１４１ｂと、保持部１４２と、を介して冷却板１４５ｂに伝わる。このため、例えば、シリコン融液７２は、冷却板１４５ｂによって底部１４１ｂ側から冷却される。これにより、鋳型１４１の第２内部空間１４１ｉにおいてシリコン融液７２に下方から上方に向かう凝固（一方向凝固ともいう）を行わせることができる。
　また、冷却板１４５ｂは、回転軸１４５ｓの上昇に応じて載置部１４０に載置された保持部１４２を上方に押し上げることで、鋳型１４１および保持部１４２を持ち上げることができる。載置部１４０は、筐体１１に固定された状態にあり、保持部１４２の下面の両端部が載置され得る部分である。
　また、冷却板１４５ｂは、鋳型１４１および保持部１４２を持ち上げた状態で、回転軸１４５ｓの回転に応じて、回転軸１４５ｓを中心として鋳型１４１および保持部１４２を回転させることができる。このため、製造装置１を用いてシリコンインゴット２を製造する際には、例えば、回転軸１４５ｓを中心として鋳型１４１を回転させることができる。これにより、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２において発生する自然対流を低減させることができる。
　第２給気部１４６は、第２上部開口部１４１ｏの開口を介して第２内部空間１４１ｉに向けて不活性ガスを供給することができる。第２給気部１４６は、第２内部空間１４１ｉに対して上方から不活性ガスを吹き出すことができる管（第２供給管ともいう）を有する。不活性ガスには、例えば、アルゴン（Ａｒ）のガスなどが適用される。不活性ガスには、アルゴン以外の希ガスまたは窒素ガスなどが適用されてもよい。図１では、第２給気部１４６から第２内部空間１４１ｉに向けて不活性ガスが吹き出す様子のイメージの一例が細い２点鎖線で描かれた仮想的な矢印で示されている。
　排気部１４７は、筐体１１内からの排気を行うことができる。排気部１４７には、例えば、排気用の配管が適用される。排気用の配管は、筐体１１の内部空間と外部空間とをつないでいる。例えば、第１給気部１３４および第２給気部１４６からの不活性ガスの供給に応じて、筐体１１の内部空間が外部空間よりも圧力が高い状態となり、排気部１４７を介して内部空間から外部空間への排気が行われ得る。これにより、例えば、筐体１１の内部空間における酸素分圧を低減することができる。
　制御部１５は、例えば、製造装置１における全体の動作を制御することができる。制御部１５は、例えば、プロセッサ、メモリおよび記憶部などを有する。この制御部１５は、例えば、記憶部に格納されているプログラムを、プロセッサによって実行することで、各種制御を行うことができる。
　例えば、制御部１５は、第１ヒータ１３２、第２ヒータ１３３、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４のそれぞれにおける発熱量を制御することができる。例えば、鋳型１４１の周辺に１つ以上の測温部が存在している場合には、制御部１５は、１つ以上の測温部を用いて得られる温度および時間の経過の少なくとも一方に応じて、第１ヒータ１３２、第２ヒータ１３３、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４のそれぞれにおける発熱量を制御することができる。測温部には、例えば、アルミナ製または炭素製の細い管で被覆された熱電対などによって温度に係る測定が可能である構成が適用される。そして、例えば、制御部１５が有する温度検知部の機能などによって、１つ以上の測温部のそれぞれで生じる電圧に応じた温度が検出される。１つ以上の測温部として、例えば、第４ヒータ１４４の近傍に１つの測温部が位置していてもよいし、鋳型１４１の底部１４１ｂの中央部の下面付近に１つの測温部が位置していてもよい。
　また、例えば、制御部１５は、駆動装置１４５ｍによる回転軸１４５ｓの昇降および回転を制御することができる。制御部１５は、時間の経過などに応じて、駆動装置１４５ｍによる回転軸１４５ｓの昇降および回転を制御することができる。
　また、例えば、制御部１５は、第１給気部１３４による不活性ガスの供給の開始および停止のタイミング、ならびに第１給気部１３４による不活性ガスの供給量を制御することができる。第１給気部１３４による不活性ガスの供給量の制御は、例えば、不活性ガスの供給源から第１供給管に至る経路上に位置しているバルブの開度を制御部１５からの信号に応じて調整することで実現され得る。
　また、例えば、制御部１５は、第２給気部１４６による不活性ガスの供給の開始および停止のタイミング、ならびに第２給気部１４６による不活性ガスの供給量を制御することができる。第２給気部１４６による不活性ガスの供給量の制御は、例えば、不活性ガスの供給源から第２供給管に至る経路上に位置しているバルブの開度を制御部１５からの信号に応じて調整することで実現され得る。
　＜１－２．シリコンインゴットの製造方法＞
　製造装置１を用いたシリコンインゴット２の製造方法について、図２から図１３を参照しつつ説明する。製造装置１を用いたシリコンインゴット２の製造方法では、例えば、図２で示されるように、ステップＳｐ１の第１工程と、ステップＳｐ２の第２工程と、ステップＳｐ３の第３工程と、ステップＳｐ４の第４工程と、ステップＳｐ５の第５工程と、ステップＳｐ６の第６工程と、がこの記載の順に行われる。図３、図４、図９および図１１から図１３には、各工程について、第１坩堝１３１、鋳型１４１、保持部１４２、冷却板１４５ｂおよび回転軸１４５ｓの状態、第１給気部１３４および第２給気部１４６による不活性ガスの供給の状態、ならびに第１ヒータ１３２、第２ヒータ１３３、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４による加熱の状態が模式的に示されている。
　＜１－２－１．第１工程＞
　ステップＳｐ１の第１工程では、上述した製造装置１を準備する。この製造装置１は、例えば、＋Ｚ方向に開口している第２上部開口部１４１ｏを有する鋳型１４１を含む。
　＜１－２－２．第２工程＞
　ステップＳｐ２の第２工程では、例えば、ステップＳｐ２１、ステップＳｐ２２およびステップＳｐ２３の３工程がこの記載の順に行われる。
　＜＜ステップＳｐ２１＞＞
　ステップＳｐ２１では、例えば、図３で示されるように、鋳型１４１の内壁面上に、離型材の層（離型材層ともいう）５を形成する。離型材層５によって、例えば、鋳型１４１内でシリコン融液７２が凝固する際に鋳型１４１の内壁面にシリコンインゴット２が融着しにくくなる。また、離型材層５によって、鋳型１４１内にシリコン融液７２が存在する際には、鋳型１４１からシリコン融液７２への酸素（Ｏ）の混入が低減される。離型材層５の材料には、例えば、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化珪素（ＳｉＯ２）およびバインダが適用される。例えば、窒化珪素および酸化珪素を含むスラリーを、鋳型１４１の内壁面に塗布またはスプレーなどでコーティングすることで、離型材層５を形成することができる。スラリーは、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの有機バインダまたはコロイダルシリカなどの無機バインダと溶剤とを主に含む溶液中に、窒化珪素と酸化珪素との混合物の粉末を添加することで生成された溶液を攪拌することで生成される。ここで、離型材層５において、窒化珪素の重量が酸化珪素の重量の１．５倍から９倍程度であれば、離型材層５の強度とシリコンインゴット２の品質の低下が低減され得る。また、鋳型１４１に対する離型材層５の形成を、スパッタリングまたは化学気相成長（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）法によって実施すれば、離型材層５の緻密化を図ることができる。これにより、鋳型１４１内にシリコン融液７２が存在する際には、鋳型１４１からシリコン融液７２への酸素（Ｏ）の混入がさらに低減される。離型材層５の材料としては、窒化珪素と酸化珪素とを混合した材料に限られず、例えば、窒化珪素、炭化珪素および酸化珪素などのうちの１種以上の材料などが採用されてもよい。
　＜＜ステップＳｐ２２＞＞
　ステップＳｐ２２では、図４および図５で示されるように、鋳型１４１内の底部１４１ｂ上に、シリコンの種結晶部群６を配置する。より具体的には、底部１４１ｂの内壁面上に形成された離型材層５の上にシリコンの種結晶部群６を配置する。
　ここで、例えば、種結晶部群６の＋Ｚ方向に向いている状態で位置している上面の面方位が、ミラー指数における（１００）であれば、種結晶部群６が容易に製造され得る。また、例えば、後述するシリコン融液７２の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。種結晶部群６の上面は、例えば、図５で示されるように、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に長方形状または正方形状の外形を有する。種結晶部群６の厚さは、例えば、第１坩堝１３１から鋳型１４１内にシリコン融液７２が注入される際に、種結晶部群６が底部１４１ｂまで溶けない程度の厚さに設定される。具体的には、種結晶部群６の厚さは、例えば、５ｍｍから７０ｍｍ程度に設定される。また、種結晶部群６の厚さは、例えば、１０ｍｍから３０ｍｍ程度であってもよい。
　ここでは、例えば、種結晶部群６は、主要な種結晶部（主種結晶部ともいう）６１と、この主種結晶部６１と側壁部１４１ｓとの間隙に配された複数の細長い棒状の種結晶部（長尺種結晶部ともいう）６２と、を含む。これにより、シリコンインゴット２における欠陥が低減し得る。第１実施形態では、主種結晶部６１および複数の長尺種結晶部６２のそれぞれには、同じ材料の単結晶のシリコン（単結晶シリコンともいう）が適用される。
　より具体的には、主種結晶部６１は、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に、Ｘ方向にそれぞれ沿った一対の辺とＹ方向にそれぞれ沿った一対の辺とを持つ矩形状の形状を有する。換言すれば、主種結晶部６１の表裏面は、矩形状の形状を有する。主種結晶部６１の表裏面の各辺は、例えば、２００ｍｍから３２０ｍｍ程度である。主種結晶部６１の表裏面の形状は、矩形状に限られず、例えば、多角形状などのその他の形状であってもよい。複数の長尺種結晶部６２のそれぞれは、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に、Ｘ方向にそれぞれ沿った一対の辺とＹ方向にそれぞれ沿った一対の辺とを持つ細長い矩形状の形状を有する。換言すれば、複数の長尺種結晶部６２のそれぞれの表裏面は、細長い矩形状の形状を有する。
　主種結晶部６１の第２方向としての－Ｘ方向の側において主種結晶部６１と側壁部１４１ｓとの間隙に第１の所定の本数の長尺種結晶部６２が位置し、主種結晶部６１の＋Ｘ方向の側において主種結晶部６１と側壁部１４１ｓとの間隙に第２の所定の本数の長尺種結晶部６２が位置している。換言すれば、＋Ｘ方向において、第１の所定の本数の長尺種結晶部６２と、主種結晶部６１と、第２の所定の本数の長尺種結晶部６２とが、この記載の順に並んでいる。第１の所定の本数の長尺種結晶部６２および第２の所定の本数の長尺種結晶部６２は、それぞれ第３方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する。第１の所定の本数の長尺種結晶部６２および第２の所定の本数の長尺種結晶部６２のそれぞれにおいて、＋Ｙ方向に沿った長手方向の長さは、例えば、２００ｍｍから４００ｍｍ程度に設定され、＋Ｘ方向に沿った短手方向の長さ（幅ともいう）は、例えば、５ｍｍから２０ｍｍ程度に設定される。第１の所定の本数の長尺種結晶部６２および第２の所定の本数の長尺種結晶部６２は、それぞれ１つの単結晶シリコンで構成されていてもよいし、＋Ｙ方向に並んだ２つ以上の単結晶シリコンで構成されていてもよい。ここで、２つ以上の単結晶シリコンの間隔は、例えば、０ｍｍから３ｍｍ程度であってもよいし、０ｍｍから１ｍｍ程度であってもよい。
　主種結晶部６１の－Ｙ方向の側において主種結晶部６１と側壁部１４１ｓとの間隙に第３の所定の本数の長尺種結晶部６２が位置し、主種結晶部６１の＋Ｙ方向の側において主種結晶部６１と側壁部１４１ｓとの間隙に第４の所定の本数の長尺種結晶部６２が位置している。換言すれば、＋Ｙ方向において、第３の所定の本数の長尺種結晶部６２と、主種結晶部６１と、第４の所定の本数の長尺種結晶部６２とが、この記載の順に並んでいる。第３の所定の本数の長尺種結晶部６２および第４の所定の本数の長尺種結晶部６２は、それぞれ＋Ｘ方向に沿った長手方向を有する。第３の所定の本数の長尺種結晶部６２および第４の所定の本数の長尺種結晶部６２のそれぞれにおいて、＋Ｘ方向に沿った長手方向の長さは、例えば、２００ｍｍから４００ｍｍ程度に設定され、＋Ｙ方向に沿った短手方向の長さ（幅ともいう）は、例えば、５ｍｍから２０ｍｍ程度に設定される。第３の所定の本数の長尺種結晶部６２および第４の所定の本数の長尺種結晶部６２は、それぞれ１つの単結晶シリコンで構成されていてもよいし、＋Ｘ方向に並んだ２つ以上の単結晶シリコンで構成されていてもよい。ここで、２つ以上の単結晶シリコンの間隔は、例えば、０ｍｍから３ｍｍ程度であってもよいし、０ｍｍから１ｍｍ程度であってもよい。
　図５の例では、第１の所定の本数が７本であり、第２の所定の本数が７本であり、第３の所定の本数が３本であり、第４の所定の本数が３本である。第１の所定の本数および第２の所定の本数のそれぞれは、７本に限られず、１本であってもよいし、２本以上の任意の本数であってもよい。第３の所定の本数および第４の所定の本数のそれぞれは、３本に限られず、１本であってもよいし、２本以上の任意の本数であってもよい。
　ここで、主種結晶部６１と、この主種結晶部６１に隣接している長尺種結晶部６２との間について、＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第１回転角度関係とする。第１の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの互いに隣接している２つの長尺種結晶部６２の間について、＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第２回転角度関係とする。第２の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの互いに隣接している２つの長尺種結晶部６２の間について、＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第３回転角度関係とする。第３の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの互いに隣接している２つの長尺種結晶部６２の間について、＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第４回転角度関係とする。第４の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの互いに隣接している２つの長尺種結晶部６２の間について、＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第５回転角度関係とする。
　この場合には、ステップＳｐ２２において、例えば、第１回転角度関係、第２回転角度関係、第３回転角度関係、第４回転角度関係および第５回転角度関係のそれぞれが、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転方向の角度関係となる形態で、種結晶部群６を配置する。ここで、「対応粒界」とは、粒界を挟んで隣接する、同一の結晶格子を有する２つの結晶粒が、共通する結晶方位を回転軸として相対的に回転した関係を有する場合に、この２つの結晶粒に共通した結晶格子の位置が規則的に並んだ格子点を形成している粒界のことをいう。この対応粒界を挟んで隣接する２つの結晶粒を第１結晶粒と第２結晶粒とした場合に、対応粒界において第１結晶粒の結晶格子がＮ個（Ｎは２以上の自然数）の格子点ごとに第２結晶粒の結晶格子の格子点と共通していれば、この格子点の出現周期を示す数値Ｎを、対応粒界の「Σ値」という。
　この「Σ値」について単純立方格子を例に挙げて説明する。図６では、単純立方格子のうちのミラー指数の（１００）面における格子点Ｌｐ１の位置が、実線Ｌａ１で描かれた互いに直交する複数の縦線と複数の横線との交点で示されている。図６の例では、単純立方格子の単位格子（第１単位格子ともいう）Ｕｃ１は、太い実線で囲まれた正方形の部分である。図６には、単純立方格子をミラー指数における［１００］方位に沿った結晶軸を回転軸として時計回りに３６．５２度（３６．５２°）回転させた後の単純立方格子のうちのミラー指数の（１００）面における格子点Ｌｐ２の位置が、破線Ｌａ２で描かれた互いに直交する複数の直線の交点で示されている。ここでは、回転前の格子点Ｌｐ１と回転後の格子点Ｌｐ２とが重なり合う点（対応格子点ともいう）Ｌｐ１２が周期的に生じる。図６では、周期的な複数の対応格子点Ｌｐ１２の位置に黒丸が付されている。図６の例では、複数の対応格子点Ｌｐ１２で構成される格子（対応格子ともいう）における単位格子（対応単位格子ともいう）Ｕｃ１２は、太い破線で囲まれた正方形の部分である。ここで、実線Ｌａ１の交点で格子点Ｌｐ１の位置が示された回転前の単純立方格子（第１格子ともいう）と、破線Ｌａ２の交点で格子点Ｌｐ２の位置が示された回転後の単純立方格子（第２格子ともいう）と、の間における対応度（対応格子点の密度）を示す指標として、Σ値が用いられる。ここでは、Σ値は、例えば、図６で示される対応単位格子Ｕｃ１２の面積Ｓ１２を第１単位格子Ｕｃ１の面積Ｓ１で除することで算出され得る。具体的には、Σ値＝（対応単位格子の面積）／（第１単位格子の面積）＝（Ｓ１２）／（Ｓ１）の計算式によってΣ値が算出され得る。図６の例では、算出されるΣ値は５となる。このΣ値は、粒界を挟んで隣接する、回転方向の所定の角度関係を有している第１格子と第２格子との間における対応度を示す指標として使用され得る。すなわち、Σ値は、粒界を挟んで隣接している２つの結晶粒であって、回転方向の所定の角度関係を有し且つ同一の結晶格子を有する２つの結晶粒の間において、対応度を示す指標として使用され得る。
　ここでは、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転方向の角度関係には、例えば、１度から３度程度の誤差が許容され得る。この誤差は、例えば、主種結晶部６１および長尺種結晶部６２を準備する際における切断で生じる誤差、主種結晶部６１および複数の長尺種結晶部６２を配置する際に際に生じる誤差などを含む。これらの誤差は、例えば、後述するシリコン融液７２の一方向凝固が行われる際に低減され得る。
　ここで、例えば、主種結晶部６１および複数の長尺種結晶部６２のそれぞれにおける＋Ｚ方向を向いている上面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。換言すれば、例えば、主種結晶部６１および複数の長尺種結晶部６２のそれぞれにおける＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。この場合には、対応粒界には、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界のうちの何れか１つの対応粒界が適用される。Σ値が５の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転方向の角度関係は、例えば、３６度から３７度程度であり、３５度から３８度程度であってもよい。Σ値が１３の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転方向の角度関係は、例えば、２２度から２３度程度であり、２１度から２４度程度であってもよい。Σ値が１７の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転方向の角度関係は、例えば、２６度から２７度程度であり、２５度から２８度程度であってもよい。Σ値が２５の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転方向の角度関係は、例えば、１６度から１７度程度であり、１５度から１８度程度であってもよい。Σ値が２９の対応粒界（ランダム粒界ともいう）に対応する単結晶シリコンの回転方向の角度関係は、例えば、４３度から４４度程度であり、４２度から４５度程度であってもよい。主種結晶部６１および複数の長尺種結晶部６２のそれぞれにおける結晶方位は、Ｘ線回折法または電子後方散乱回折（Electron Back Scatter Diffraction Patterns：ＥＢＳＤ）法などを用いた測定で確認され得る。
　ここでは、例えば、シリコンの結晶のミラー指数における面方位が（１００）である上面が＋Ｚ方向に向いている状態で位置する形態で、主種結晶部６１および複数の長尺種結晶部６２のそれぞれを配置する。これにより、例えば、後述するシリコン融液７２の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。その結果、主種結晶部６１および複数の長尺種結晶部６２のそれぞれを起点として上方に向けて結晶粒が成長することで形成される、擬似的な単結晶（擬似単結晶）が容易に得られる。したがって、シリコンインゴット２の品質を容易に向上させることができる。
　ここで、例えば、主種結晶部６１と、この主種結晶部６１に隣接している長尺種結晶部６２と、の間における第１回転角度関係を、Σ値が２９の対応粒界に対応する４５度に設定することができる。この場合には、例えば、主種結晶部６１の＋Ｘ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１００＞であり、主種結晶部６１に隣接している長尺種結晶部６２の＋Ｘ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１１０＞である態様が採用され得る。
　また、例えば、主種結晶部６１の－Ｘ方向の側に位置している第１の所定の本数の長尺種結晶部６２では、－Ｘ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２の間における第２回転角度関係を、Σ値が２９の対応粒界に対応する４５度に設定することができる。ここで、第１の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの主種結晶部６１側から－Ｘ方向において並んでいる順番が奇数番目である長尺種結晶部６２を第１長尺種結晶部６２１とする。第１の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの主種結晶部６１側から－Ｘ方向において並んでいる順番が偶数番目である長尺種結晶部６２を第２長尺種結晶部６２２とする。この場合には、第１長尺種結晶部６２１の－Ｘ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１１０＞であり、第２長尺種結晶部６２２の－Ｘ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１００＞である態様が採用され得る。
　また、例えば、主種結晶部６１の＋Ｘ方向の側に位置している第２の所定の本数の長尺種結晶部６２では、＋Ｘ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２の間における第３回転角度関係を、Σ値が２９の対応粒界に対応する４５度に設定することができる。ここで、第２の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの主種結晶部６１側から＋Ｘ方向において並んでいる順番が奇数番目である長尺種結晶部６２を第１長尺種結晶部６２１とする。第２の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの主種結晶部６１側から＋Ｘ方向において並んでいる順番が偶数番目である長尺種結晶部６２を第２長尺種結晶部６２２とする。この場合には、第１長尺種結晶部６２１の＋Ｘ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１１０＞であり、第２長尺種結晶部６２２の＋Ｘ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１００＞である態様が採用され得る。
　また、例えば、主種結晶部６１の－Ｙ方向の側に位置している第３の所定の本数の長尺種結晶部６２では、－Ｙ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２の間における第４回転角度関係を、Σ値が２９の対応粒界に対応する４５度に設定することができる。ここで、第３の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの主種結晶部６１側から－Ｙ方向において並んでいる順番が奇数番目である長尺種結晶部６２を第３長尺種結晶部６２３とする。第３の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの主種結晶部６１側から－Ｙ方向において並んでいる順番が偶数番目である長尺種結晶部６２を第４長尺種結晶部６２４とする。この場合には、第３長尺種結晶部６２３の－Ｙ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１１０＞であり、第４長尺種結晶部６２４の－Ｙ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１００＞である態様が採用され得る。
　また、例えば、主種結晶部６１の＋Ｙ方向の側に位置している第４の所定の本数の長尺種結晶部６２では、＋Ｙ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２の間における第５回転角度関係を、Σ値が２９の対応粒界に対応する４５度に設定することができる。ここで、第４の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの主種結晶部６１側から＋Ｙ方向において並んでいる順番が奇数番目である長尺種結晶部６２を第３長尺種結晶部６２３とする。第４の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの主種結晶部６１側から＋Ｙ方向において並んでいる順番が偶数番目である長尺種結晶部６２を第４長尺種結晶部６２４とする。この場合には、第３長尺種結晶部６２３の＋Ｙ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１１０＞であり、第４長尺種結晶部６２４の＋Ｙ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１００＞である態様が採用され得る。
　主種結晶部６１および複数の長尺種結晶部６２のそれぞれは、例えば、次の流れの工程で準備され得る。まず、例えば、図７で示されるように、チョクラルスキー（ＣＺ）法において単結晶シリコンを成長させる方向に沿ったミラー指数の結晶方位を＜１００＞とすることで、円柱状の単結晶シリコンの塊（単結晶シリコン塊ともいう）Ｍｃ０を得る。ここで、単結晶シリコン塊Ｍｃ０が、ミラー指数における面方位が（１００）である上面Ｐｕ０と、ミラー指数における面方位が（１１０）である特定の線状領域Ｌｎ０が存在している外周面Ｐｐ０と、を有する場合を想定する。この場合には、次に、図７で示されるように、単結晶シリコン塊Ｍｃ０の外周面Ｐｐ０に存在している線状領域Ｌｎ０を基準として、単結晶シリコン塊Ｍｃ０を切断する。図７には、単結晶シリコン塊Ｍｃ０が切断される位置（被切断位置ともいう）の一例が細い２点鎖線Ｌｎ１で仮想的に描かれている。ここでは、単結晶シリコン塊Ｍｃ０から、例えば、図８で示されるように、ミラー指数における面方位が（１００）である矩形状の板面Ｐｂ０をそれぞれ有する複数の単結晶シリコンの板（単結晶シリコン板ともいう）Ｂｄ０を切り出すことができる。この複数の単結晶シリコン板Ｂｄ０は、例えば、主種結晶部６１として使用され得る。また、図８で示されるように、例えば、細い２点鎖線Ｌｎ２で仮想的に描かれた被切断位置に沿って単結晶シリコン板Ｂｄ０を切断することで、単結晶シリコン板Ｂｄ０から棒状の単結晶シリコン（単結晶シリコン棒ともいう）Ｓｔ０を切り出すことができる。この際には、単結晶シリコン板Ｂｄ０の板面Ｐｂ０の４辺と、被切断位置を示す細い２点鎖線Ｌｎ２と、が成す角度が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度とされる。ここで得られる単結晶シリコン棒Ｓｔ０は、例えば、長尺種結晶部６２として使用され得る。
　ここで、例えば、鋳型１４１の第２内部空間１４１ｉの下部の領域において、鋳型１４１内の底部１４１ｂ上に配置されたシリコンの種結晶部群６の上に、１つ以上の原料シリコン塊７１を配置してもよい。この１つ以上の原料シリコン塊７１には、例えば、比較的細かいブロック状のシリコンの塊が適用される。
　＜＜ステップＳｐ２３＞＞
　ステップＳｐ２３では、図９で示されるように、第１坩堝１３１の第１内部空間１３１ｉに複数の原料シリコン塊７１を導入する。ここでは、例えば、第１坩堝１３１内の下部の領域から上部の領域に向けて複数の原料シリコン塊７１を充填する。この際には、例えば、シリコンインゴット２においてドーパントとなる元素を複数の原料シリコン塊７１に添加する。複数の原料シリコン塊７１のそれぞれには、例えば、シリコンインゴット２の原料としてのポリシリコンの塊が適用される。ポリシリコンの塊には、例えば、比較的細かいブロック状のシリコンの塊が適用される。ここで、シリコンインゴット２からｎ型のシリコンブロック３およびｎ型のシリコン基板４を作製する場合には、複数の原料シリコン塊７１に、ｎ型のドーパントとしての１５族元素を添加する。
　ところで、シリコン融液７２を凝固させてシリコンインゴット２を製造する際には、不純物元素としてのドーパントの偏析が生じる。ここで、シリコンに対するドーパントの偏析とは、シリコン融液７２における蒸発などによる不純物の出入りに一切変化がなく、シリコン融液７２が非常によく攪拌されている理想状態であっても、溶融している状態にあるシリコン融液７２が凝固する際に、凝固したシリコンインゴット２においてドーパントの分布が不均一になる現象である。この偏析により、溶融している状態にあるシリコン融液７２において、凝固が始まった部分ではドーパントが取り込まれにくく、後から凝固した部分には多くドーパントが含まれ得る。この偏析の生じ易さを示す指標として偏析係数が知られている。偏析係数は、平衡分配係数Ｋ０とも称される。ある物質における固相と液相との界面において、固相における不純物の濃度をＣｓとし、液相における不純物の濃度をＣｌとすると、平衡分配係数Ｋ０は、Ｋ０＝Ｃｓ／Ｃｌの式で定義される。このため、シリコンに対するドーパントの偏析係数が１に近いほど、シリコン融液７２の一方向凝固によって製造されるシリコンインゴット２において、より均一にドーパントが存在し得る。
　ここで、仮に、ｐ型のドーパントとして１３族元素であるホウ素（Ｂ）を用いたキャスト法で製造されたシリコンインゴットからｐ型のシリコンブロックおよびｐ型のシリコン基板を作製する場合を想定する。この場合には、シリコンに対するホウ素（Ｂ）の偏析係数は約０．８である。図１０では、ｐ型のドーパントとしてのホウ素（Ｂ）をシリコンに添加してキャスト法で製造されたシリコンインゴットにおける高さ方向の位置と抵抗率（ρｂ）との関係の一例が黒塗りの四角形のプロットで示されている。ここでは、シリコンインゴットの下部における抵抗率（ρｂ）が２オームセンチメートル（Ω・ｃｍ）となる量のホウ素（Ｂ）をシリコンに添加した。図１０では、シリコンインゴットの高さ方向の位置について、最下部を０とし、最上部を１としている。図１０で示されるように、シリコン融液の下方から上方に向けた一方向凝固で製造されたシリコンインゴットにおいては、下方から９７％程度の領域において、抵抗率（ρｂ）が１Ω・ｃｍから２Ω・ｃｍの範囲に含まれている。このため、キャスト法またはモノライクキャスト法で製造されるシリコンインゴットによれば、広い領域で所望の抵抗率（ρｂ）を有するｐ型のシリコンブロックおよびｐ型のシリコン基板を作製することが可能である。
　一方、ｎ型のドーパントとして１５族元素であるリン（Ｐ）を用いたキャスト法で製造されたシリコンインゴットからｎ型のシリコンブロックおよびｎ型のシリコン基板を作製する場合を想定する。この場合には、シリコンに対するリン（Ｐ）の偏析係数は約０．３５である。図１０では、ｎ型のドーパントとしてリン（Ｐ）をシリコンに添加してキャスト法で製造されたシリコンインゴットにおける高さ方向の位置と抵抗率（ρｂ）との関係の一例が黒丸のプロットで示されている。ここでは、シリコンインゴットの下部における抵抗率（ρｂ）が２オームセンチメートル（Ω・ｃｍ）となる量のリン（Ｐ）をシリコンに添加した。図１０で示されるように、シリコン融液の下方から上方に向けた一方向凝固で製造されたシリコンインゴットにおいては、下方から６５％程度の領域において、抵抗率（ρｂ）が１Ω・ｃｍから２Ω・ｃｍの範囲に含まれている。このため、キャスト法またはモノライクキャスト法で製造されるシリコンインゴットによれば、狭い領域でしか所望の抵抗率（ρｂ）を有するｎ型のシリコンブロックおよびｎ型のシリコン基板を作製することができない。すなわち、キャスト法またはモノライクキャスト法で製造されるシリコンインゴットによるｎ型のシリコンブロックおよびｎ型のシリコン基板の生産性が低いと言える。
　そこで、ステップＳｐ２３では、複数の原料シリコン塊７１に、ｎ型のドーパントとしての１５族元素を添加するとともに、ｐ型のドーパントとしての１３族元素も添加する。ここで、シリコンに対する１５族元素の偏析係数よりも、シリコンに対する偏析係数が小さい１３族元素を用いる。これにより、シリコン融液７２の一方向凝固に伴って、シリコン融液７２において、ｎ型のドーパントの濃度が大きくなるとともに、ｐ型のドーパントの濃度が大きくなる。そして、ｐ型のドーパントの電荷によってｎ型のドーパントの一部の過剰な電荷を打ち消させながら、シリコン融液７２を順次に凝固させることができる。ここで、ｎ型のドーパントの電荷とｐ型のドーパントの電荷とが打ち消しあうことを補償ともいう。これにより、シリコン融液７２の一方向凝固によって製造されるシリコンインゴット２において、より広い領域で所望の抵抗率（ρｂ）を有するｎ型のシリコンを実現することができる。換言すれば、シリコン融液７２の一方向凝固によって製造されるシリコンインゴット２のより広い領域から所望の抵抗率（ρｂ）を有するｎ型のシリコンブロックおよびｎ型のシリコン基板を作製することが可能となる。
　ここで、複数の原料シリコン塊７１に添加する１５族元素としては、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）およびアンチモン（Ｓｂ）のうちの１つ以上の元素が採用される。複数の原料シリコン塊７１に添加する１３族元素としては、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうちの１つ以上の元素が採用される。シリコンに対するヒ素（Ａｓ）の偏析係数は約０．３である。シリコンに対するアンチモン（Ｓｂ）の偏析係数は約０．０２３である。シリコンに対するアルミニウム（Ａｌ）の偏析係数は０．００２である。シリコンに対するガリウム（Ｇａ）の偏析係数は０．００８である。シリコンに対するインジウム（Ｉｎ）の偏析係数は０．０００４である。
　ここで、リン（Ｐ）、アルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）は入手が容易である。ヒ素（Ａｓ）およびインジウム（Ｉｎ）以外の元素は、シリコン融液７２から蒸発しにくく、管理が容易である。インジウム（Ｉｎ）は入手に要するコストが高い。リン（Ｐ）およびヒ素（Ａｓ）は、アンチモン（Ｓｂ）よりも偏析係数が大きい。このため、シリコンに添加する１５族元素としてリン（Ｐ）およびヒ素（Ａｓ）を採用すれば、シリコンに対する１５族元素の添加量を低減することができる。シリコンに添加する１３族元素としてアルミニウム（Ａｌ）以外の元素を採用すると、ｎ型のシリコンブロック３およびｎ型のシリコン基板４の品質が向上し得る。したがって、１５族元素としてリン（Ｐ）を採用し、１３族元素としてガリウム（Ｇａ）を採用すると、高品質のｎ型のシリコンブロック３およびｎ型のシリコン基板４を容易に製造することが可能となる。
　ここでは、目標とするシリコンの抵抗率（ρｂ）が得られる比率で１５族元素と１３族元素とをシリコンに添加する。例えば、複数の原料シリコン塊７１に添加する１５族元素の物質量（モル数）に対して、複数の原料シリコン塊７１に添加する１３族元素の物質量（モル数）が１／２から１／３程度に設定される。目標とするシリコンの抵抗率（ρｂ）は、例えば、１Ω・ｃｍから３Ω・ｃｍの範囲に設定される。また、ここでは、例えば、１５族元素を高濃度に添加したシリコン塊と、１３族元素と、を複数の原料シリコン塊７１の最上部に配置する態様が考えられる。
　また、ステップＳｐ２３では、例えば、第１坩堝１３１の第１下部開口部１３１ｈの開口を上方から塞ぐように閉塞用のシリコン塊（閉塞用シリコン塊ともいう）７１ｏが充填される。これにより、例えば、第１内部空間１３１ｉから第１下部開口部１３１ｈに至る経路が塞がれる。
　＜１－２－３．第３工程＞
　ステップＳｐ３の第３工程では、例えば、図１１で示されるように、冷却板１４５ｂを上昇させることで、冷却板１４５ｂの上面を保持部１４２の下面に押し当てるとともに、保持部１４２を上方に押し上げる。これにより、冷却板１４５ｂによって鋳型１４１および保持部１４２を持ち上げる。そして、回転軸１４５ｓを中心として鋳型１４１および保持部１４２を回転させ始める。この鋳型１４１および保持部１４２の回転は、例えば、回転軸１４５ｓの回転に応じた冷却板１４５ｂの回転によって実行される。また、ステップＳｐ３の第３工程では、例えば、図１１で示されるように、第１給気部１３４による第１内部空間１３１ｉに向けた不活性ガスの供給と、第２給気部１４６による第２内部空間１４１ｉに向けた不活性ガスの供給と、を開始する。
　図１１には、回転軸１４５ｓおよび冷却板１４５ｂの上昇および回転をそれぞれ模式的に示す細い実線の矢印と、第１給気部１３４からの不活性ガスの供給および第２給気部１４６からの不活性ガスの供給をそれぞれ模式的に示す細い２点鎖線の矢印と、が付されている。図１２および図１３にも、回転軸１４５ｓおよび冷却板１４５ｂの回転を模式的に示す細い実線の矢印と、第１給気部１３４からの不活性ガスの供給および第２給気部１４６からの不活性ガスの供給をそれぞれ模式的に示す細い２点鎖線の矢印と、が付されている。
　＜１－２－４．第４工程＞
　ステップＳｐ４の第４工程では、例えば、上記第２工程において鋳型１４１内の底部１４１ｂ上に配置した種結晶部群６をシリコンの融点付近まで昇温した状態で、鋳型１４１内へシリコン融液７２を注入する。シリコンの融点は、摂氏１４１４度（１４１４℃）程度である。
　第４工程では、例えば、図１２で示されるように、鋳型１４１内の底部１４１ｂ上に位置している種結晶部群６をシリコンの融点付近まで昇温する。例えば、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４によって、種結晶部群６をシリコンの融点である１４１４℃付近まで加熱する。図１２では、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４による加熱が斜線のハッチングを付した矢印で模式的に描かれている。
　より具体的には、例えば、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４によって、種結晶部群６の上面側の部分がシリコンの融点を超える温度域まで加熱する。これにより、種結晶部群６の上面側の部分が溶融する。この際には、種結晶部群６の上面側の部分の温度は、例えば、約１５３０℃に達し得る。ここでは、保持部１４２の下面に冷却板１４５ｂが接触している。このため、種結晶部群６から底部１４１ｂおよび保持部１４２を介した冷却板１４５ｂへの熱伝達によって、種結晶部群６から底部１４１ｂおよび保持部１４２を介した冷却板１４５ｂへの熱の移動が生じる。これにより、種結晶部群６の下面側の部分は溶解することなく残存する。図１２には、種結晶部群６から底部１４１ｂおよび保持部１４２を介した冷却板１４５ｂへの熱の移動のイメージを模式的に示す白抜きの矢印が付されている。ここで、例えば、上記第２工程において鋳型１４１内の底部１４１ｂ上に配置された種結晶部群６の上に原料シリコン塊７１が配されていれば、この原料シリコン塊７１が、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４によって溶融されてもよい。
　また、第４工程では、例えば、図１２で示されるように、第１坩堝１３１内に位置している複数の原料シリコン塊７１が加熱によって溶融され、第１坩堝１３１内にシリコン融液７２が貯留された状態となる。例えば、第１ヒータ１３２および第２ヒータ１３３によって、複数の原料シリコン塊７１をシリコンの融点を超える温度域まで加熱することで、シリコン融液７２とする。図１２では、第１ヒータ１３２および第２ヒータ１３３による加熱が斜線のハッチングを付した矢印で描かれている。
　より具体的には、例えば、第１ヒータ１３２および第２ヒータ１３３によって、複数の原料シリコン塊７１をシリコンの融点を超える温度域まで加熱する。これにより、複数の原料シリコン塊７１が溶融する。この際には、複数の原料シリコン塊７１の溶融によって生成されたシリコン融液７２の温度は、例えば、約１５５０℃に達し得る。ここでは、第１坩堝１３１の第１下部開口部１３１ｈの開口を上方から塞いでいる閉塞用シリコン塊７１ｏが加熱されることで、閉塞用シリコン塊７１ｏが溶融する。この閉塞用シリコン塊７１ｏを溶融させるためのヒータが存在していてもよい。閉塞用シリコン塊７１ｏの溶融により、第１坩堝１３１の第１内部空間１３１ｉから第１下部開口部１３１ｈの開口に至る経路が開通する。その結果、第１坩堝１３１内のシリコン融液７２が、第１下部開口部１３１ｈの開口を介して鋳型１４１内に注がれる。これにより、例えば、図１２で示されるように、鋳型１４１内の底部１４１ｂ上に位置している種結晶部群６の上面がシリコン融液７２で覆われた状態となる。
　ここでは、第１坩堝１３１内の全てのシリコン融液７２が鋳型１４１内に注がれた後に、第１ヒータ１３２および第２ヒータ１３３による加熱を停止する。また、第１坩堝１３１内の全てのシリコン融液７２が鋳型１４１内に注がれた後に、第１給気部１３４による第１内部空間１３１ｉに向けた不活性ガスの供給が停止されてもよい。
　ここで、第１ヒータ１３２、第２ヒータ１３３、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４の素材がグラファイトであれば、第４工程では、種結晶部群６および複数の原料シリコン塊７１を加熱している第１ヒータ１３２、第２ヒータ１３３、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４から一酸化炭素（ＣＯ）のガスが発生し得る。これにより、シリコン融液７２内に一酸化炭素（ＣＯ）が混入し得る。シリコン融液７２内に混入した一酸化炭素（ＣＯ）は蒸発しにくい。このため、シリコン融液７２における単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子の個数（原子数）が増加し得る。単位体積としては、例えば、１立方センチメートル（ｃｍ３）が採用される。
　また、第４工程では、第１給気部１３４から第１内部空間１３１ｉに向けた不活性ガスの供給によって、第１内部空間１３１ｉ内のシリコン融液７２からの酸素（Ｏ）の蒸発量が増加し、第１内部空間１３１ｉ内のシリコン融液７２における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数（酸素の濃度ともいう）が減少し得る。ここで、第１給気部１３４から第１内部空間１３１ｉに向けた不活性ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、第１内部空間１３１ｉ内のシリコン融液７２からの酸素（Ｏ）の蒸発量をさらに増加させてもよい。これにより、第１内部空間１３１ｉ内のシリコン融液７２における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数がさらに減少し得る。ここで、例えば、筐体１１内の減圧によって、第１内部空間１３１ｉ内のシリコン融液７２からの酸素（Ｏ）の蒸発量を増加させることで、第１内部空間１３１ｉ内のシリコン融液７２における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数を低下させてもよい。
　また、第４工程では、第２給気部１４６から第２内部空間１４１ｉに向けた不活性ガスの供給によって、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２からの酸素（Ｏ）の蒸発量が増加し、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数が減少し得る。ここで、第２給気部１４６から第２内部空間１４１ｉに向けた不活性ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２からの酸素（Ｏ）の蒸発量をさらに増加させてもよい。これにより、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数がさらに減少し得る。ここで、例えば、筐体１１内の減圧によって、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２からの酸素（Ｏ）の蒸発量を増加させることで、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数を低下させてもよい。
　＜１－２－５．第５工程＞
　ステップＳｐ５の第５工程では、例えば、上記第４工程において鋳型１４１内へ注入されたシリコン融液７２に対して、鋳型１４１の底部１４１ｂ側から上方に向かう一方向の凝固（一方向凝固）を行わせる。これにより、シリコンインゴット２が製造され得る。
　第５工程では、例えば、図１３で示されるように、鋳型１４１内のシリコン融液７２の温度をシリコンの融点の近傍の温度に維持しつつ、鋳型１４１内のシリコン融液７２から底部１４１ｂおよび保持部１４２を介した冷却板１４５ｂへの熱の移動を生じさせる。これにより、鋳型１４１内のシリコン融液７２が底部１４１ｂ側から冷却されて、シリコン融液７２の底部１４１ｂ側から上方に向かう一方向凝固が生じる。ここでは、例えば、鋳型１４１内のシリコン融液７２の温度をシリコンの融点である１４１４℃未満の１４０５℃程度にする。図１３には、図１２と同じく、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４による加熱が斜線のハッチングを付した矢印で模式的に描かれている。また、図１３には、図１２と同じく、種結晶部群６から底部１４１ｂおよび保持部１４２を介した冷却板１４５ｂへの熱の移動のイメージを模式的に示す白抜きの矢印が付されている。さらに、図１３には、シリコン融液７２における熱の移動を示す太い破線の矢印が付されている。
　この第５工程では、例えば、シリコン融液７２の一方向凝固をゆっくりと進行させることで、鋳型１４１内においてシリコンインゴット２が製造される。この際に、例えば、種結晶部群６を起点として擬似的な単結晶（擬似単結晶）が成長する。具体的には、例えば、種結晶部群６に含まれる主種結晶部６１および複数の長尺種結晶部６２のそれぞれを起点として擬似的な単結晶（擬似単結晶）が成長する。
　ここでは、例えば、主種結晶部６１と、この主種結晶部６１に隣接している長尺種結晶部６２との間の第１回転角度関係を引き継いで、主種結晶部６１を起点として成長した擬似的な単結晶（擬似単結晶）と、長尺種結晶部６２を起点として成長した擬似的な単結晶（擬似単結晶）と、の境界に対応粒界を含む粒界（機能性粒界ともいう）が形成され得る。換言すれば、主種結晶部６１と、この主種結晶部６１に隣接している長尺種結晶部６２との境界の上方に対応粒界が形成され得る。
　また、例えば、主種結晶部６１の－Ｘ方向の側に位置している第１の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの－Ｘ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２については、２つの長尺種結晶部６２の間の第２回転角度関係を引き継いで、２つの長尺種結晶部６２を起点として成長した２つの擬似的な単結晶（擬似単結晶）の境界に対応粒界を含む粒界（機能性粒界）が形成され得る。換言すれば、主種結晶部６１の－Ｘ方向の側に位置している第１の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの－Ｘ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２については、２つの長尺種結晶部６２の境界の上方に対応粒界が形成され得る。
　また、例えば、主種結晶部６１の＋Ｘ方向の側に位置している第２の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの＋Ｘ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２については、２つの長尺種結晶部６２の間の第３回転角度関係を引き継いで、２つの長尺種結晶部６２を起点として成長した２つの擬似的な単結晶（擬似単結晶）の境界に対応粒界を含む粒界（機能性粒界）が形成され得る。換言すれば、主種結晶部６１の＋Ｘ方向の側に位置している第２の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの＋Ｘ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２については、２つの長尺種結晶部６２の境界の上方に対応粒界が形成され得る。
　また、例えば、主種結晶部６１の－Ｙ方向の側に位置している第３の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの－Ｙ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２については、２つの長尺種結晶部６２の間の第４回転角度関係を引き継いで、２つの長尺種結晶部６２を起点として成長した２つの擬似的な単結晶（擬似単結晶）の境界に対応粒界を含む粒界（機能性粒界）が形成され得る。換言すれば、主種結晶部６１の－Ｙ方向の側に位置している第３の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの－Ｙ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２については、２つの長尺種結晶部６２の境界の上方に対応粒界が形成され得る。
　また、例えば、主種結晶部６１の＋Ｙ方向の側に位置している第４の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの＋Ｙ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２については、２つの長尺種結晶部６２の間の第５回転角度関係を引き継いで、２つの長尺種結晶部６２を起点として成長した２つの擬似的な単結晶（擬似単結晶）の境界に対応粒界を含む粒界（機能性粒界）が形成され得る。換言すれば、主種結晶部６１の＋Ｙ方向の側に位置している第４の所定の本数の長尺種結晶部６２のうちの＋Ｙ方向において隣り合う全ての組み合わせの２つの長尺種結晶部６２については、２つの長尺種結晶部６２の境界の上方に対応粒界が形成され得る。
　これにより、例えば、シリコン融液７２の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成される際に歪みが低減され、シリコンインゴット２における欠陥が減少し得る。また、例えば、シリコン融液７２の一方向凝固が進行する際に、鋳型１４１の側壁部１４１ｓの内周面を起点として転位が生じても、側壁部１４１ｓの内周面に沿って環状に位置している機能性粒界において転位の進展（転位の伝播ともいう）がブロックされ得る。その結果、主種結晶部６１を起点として成長した擬似的な単結晶（擬似単結晶）における欠陥が減少し得る。換言すれば、製造されるシリコンインゴット２における欠陥が減少し得る。シリコンインゴット２における対応粒界の存在および種類については、電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ）法などを用いた測定で確認され得る。
　また、第５工程では、例えば、第４工程と比較して、第３ヒータ１４３における単位時間当たりの発熱量を若干低下させ、第４ヒータ１４４における単位時間当たりの発熱量を若干増加させてもよい。これにより、鋳型１４１内でシリコン融液７２が上方に向かう一方向凝固を生じる際に、シリコン融液７２と、このシリコン融液７２が凝固したシリコンの固相との界面の形状が、上方向に向かって張り出している凸状となり得る。この形態の一方向凝固によれば、シリコン融液７２中における不純物が、側壁部１４１ｓの近傍に排出され得る。その結果、シリコン融液７２の一方向凝固で製造されるシリコンインゴット２の中央部分を中心とした広い範囲で、不純物の化合物の析出による転位および欠陥の発生が低減され得る。よって、シリコンインゴット２の結晶性が向上し得る。また、第４ヒータ１４４における単位時間当たりの発熱量を若干増加させることで、鋳型１４１の側方からのシリコンの結晶成長が生じにくくなり、上方としての＋Ｚ方向への単結晶シリコンの結晶成長が生じやすくなる。
　また、第５工程では、シリコン融液７２の一方向凝固に伴って、シリコン融液７２における単位体積当たりのｎ型ドーパントの原子数（ｎ型ドーパントの濃度ともいう）が大きくなるとともに、シリコン融液７２における単位体積当たりのｐ型のドーパントの原子数（ｐ型ドーパントの濃度ともいう）が大きくなる。そして、ｐ型のドーパントの電荷によってｎ型ドーパントの一部の過剰な電荷を打ち消させながら、シリコン融液７２が順次に凝固し得る。これにより、シリコン融液７２の一方向凝固によって製造されるシリコンインゴット２において、より広い領域で所望の抵抗率（ρｂ）を有するｎ型のシリコンを実現することができる。
　ここで、第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４の素材がグラファイトであれば、第５工程では、シリコン融液７２を加熱している第３ヒータ１４３および第４ヒータ１４４から一酸化炭素（ＣＯ）のガスが発生し得る。これにより、シリコン融液７２内に一酸化炭素（ＣＯ）が混入し得る。シリコン融液７２内に混入した一酸化炭素（ＣＯ）は蒸発しにくい。このため、シリコン融液７２における単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数（炭素の濃度ともいう）が増加し得る。また、シリコンに対する炭素（Ｃ）の偏析係数が約０．０７であるため、鋳型１４１内におけるシリコン融液７２の一方向凝固の進行に伴って、シリコン融液７２における単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が増加し得る。
　また、第５工程では、第２給気部１４６から第２内部空間１４１ｉに向けた不活性ガスの供給によって、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２からの酸素（Ｏ）の蒸発量が増加し得る。このため、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数が減少し得る。これにより、鋳型１４１内でシリコン融液７２が上方に向かう一方向凝固を生じる際に、酸素析出物あるいはシリコンの酸化膜の発生が減少し得る。その結果、一方向凝固で製造されるシリコンインゴット２において、酸化誘起積層欠陥（Oxidation Induced Stacking Fault：ＯＳＦ）リングなどの欠陥の発生が減少し得る。
　ここで、第２給気部１４６から第２内部空間１４１ｉに向けた不活性ガスの単位時間当たりの供給量を増加させることで、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２からの酸素（Ｏ）の蒸発量をさらに増加させてもよい。これにより、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数がさらに減少し得る。
　また、第５工程では、鋳型１４１内におけるシリコン融液７２の一方向凝固の進行に伴って、シリコン融液７２のうちの離型材層５を介して鋳型１４１に接している領域が減少していく。このため、鋳型１４１からシリコン融液７２への酸素（Ｏ）の混入量が減少していく傾向を示し得る。これにより、シリコン融液７２の一方向凝固の進行に伴って、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数が減少していく。
　また、第５工程では、回転軸１４５ｓを中心として鋳型１４１を回転させることで、鋳型１４１内のシリコン融液７２のうちの側壁部１４１ｓの内周面の付近の領域において生じる自然対流の流速を低下させることができる。これにより、鋳型１４１からシリコン融液７２への酸素（Ｏ）の混入量が減少し得る。その結果、第２内部空間１４１ｉ内のシリコン融液７２における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数が減少し得る。ここで、例えば、磁場の印加によって、鋳型１４１内のシリコン融液７２のうちの側壁部１４１ｓの内周面の付近の領域において生じる自然対流の流速を低下させてもよい。
　また、第５工程では、シリコン融液７２における単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数の増加によって、シリコン融液７２の一方向凝固が生じる際に、ｐ型のドーパントである１３族元素のイオン化が促進され得るものと考えられる。これにより、例えば、ｎ型のドーパントの一部の過剰な電荷を、ｐ型のドーパントの電荷によって効率良く打ち消すことができるものと考えられる。これにより、シリコンに対するｐ型のドーパントである１３族元素の添加量の過剰な増大を低減することができるものと考えられる。そして、イオン化していない１３族元素が酸化物などの各種の欠陥を引き起こす不具合の発生が低減され得るものと考えられる。
　＜１－２－６．第６工程＞
　ステップＳｐ６の第６工程では、例えば、第５工程における一方向凝固によって製造されたシリコンインゴット２を、数時間程度かけて室温まで冷却する。数時間には、例えば、４時間から１０時間程度の時間が適用される。室温まで冷却されたシリコンインゴット２を、鋳型１４１から取り出すことで、シリコンインゴット２を取得することができる。
　＜１－３．シリコンインゴット＞
　シリコンインゴット２の構成について、図１４および図１５を参照しつつ説明する。図１４および図１５の例では、シリコンインゴット２の形状は、直方体状である。このシリコンインゴット２は、例えば、上述した製造装置１を用いたシリコンインゴット２の製造方法によって製造され得る。
　図１４および図１５で示されるように、シリコンインゴット２は、例えば、上面２１と、下面２２と、側面２３と、を有する。図１４および図１５の例では、上面２１は、第１方向としての＋Ｚ方向を向いた長方形状または正方形状の面である。下面２２は、第１方向とは逆の第４方向としての－Ｚ方向を向いた長方形状または正方形状の面である。側面２３は、上面２１と下面２２とを接続している状態で＋Ｚ方向に沿って位置している。図１４および図１５の例では、側面２３は、＋Ｚ方向に沿った４つの面を含む。この４つの面は、１つの角筒を成す形で位置している。
　シリコンインゴット２は、例えば、中央領域２００と、下部領域２０１と、外周部領域２０２と、上部領域２０３と、を有する。図１４および図１５では、中央領域２００の外縁の一例が細い２点鎖線で描かれている。さらに、図１４では、下部領域２０１と外周部領域２０２との境界、および上部領域と外周部領域２０２との境界のそれぞれの一例が、細い２点鎖線で描かれている。
　中央領域２００は、主種結晶部６１を起点としたシリコン融液７２の一方向凝固によって、主種結晶部６１の結晶構造および結晶方位を引き継ぐ形で形成された擬似的な単結晶（擬似単結晶）の領域である。この中央領域２００は、ｎ型のシリコンの擬似的な単結晶（擬似単結晶）の領域である。図１４および図１５の例では、中央領域２００は、シリコンインゴット２の略中央に位置している直方体状の領域である。
　下部領域２０１は、主種結晶部６１に対応する領域を含む領域である。下部領域２０１は、シリコンインゴット２のうちの下面２２に沿って位置している。シリコンインゴット２では、下部領域２０１は、中央領域２００の第４方向としての－Ｚ方向の側において、中央領域２００と隣接している状態で位置している。図１４および図１５の例では、下部領域２０１は、直方体状の領域である。
　外周部領域２０２は、複数の長尺種結晶部６２に対応する領域と、複数の長尺種結晶部６２を起点としたシリコン融液７２の一方向凝固によって各長尺種結晶部６２の結晶構造および結晶方位を引き継ぐ形で形成された擬似的な単結晶（擬似単結晶）の領域と、を含む領域である。外周部領域２０２は、シリコンインゴット２のうちの側面２３に沿って位置している筒状の領域である。シリコンインゴット２では、外周部領域２０２は、下部領域２０１、中央領域２００および上部領域２０３を側方から囲む形で位置している。図１４および図１５の例では、外周部領域２０２は、角筒状の領域である。
　上部領域２０３は、シリコンインゴット２のうちの上面２１に沿って位置している領域である。上部領域２０３は、シリコン融液７２の一方向凝固によって不純物元素が濃縮した領域である。この上部領域２０３は、シリコン融液７２の一方向凝固における偏析によって、単位体積当たりのｎ型ドーパントの原子数よりも単位体積当たりのｐ型ドーパントの原子数が大きくなったｐ型のシリコンの領域を含む。シリコンインゴット２では、上部領域２０３は、中央領域２００の＋Ｚ方向の側において、中央領域２００と隣接している状態で位置している。図１４および図１５の例では、上部領域２０３は、直方体状の領域である。
　＜１－４．ｎ型のシリコンブロック＞
　＜１－４－１．ｎ型のシリコンブロックの構成＞
　第１実施形態に係るｎ型のシリコンブロック３の構成について、図１６および図１７を参照しつつ説明する。図１６および図１７の例では、ｎ型のシリコンブロック３の形状は、直方体状である。ｎ型のシリコンブロック３は、上述したシリコンインゴット２から、下部領域２０１、外周部領域２０２および上部領域２０３をワイヤーソー装置などで切除することで製造され得る。換言すれば、ｎ型のシリコンブロック３は、シリコンインゴット２のうちの上述した中央領域２００に対応する。
　図１６および図１７で示されるように、例えば、ｎ型のシリコンブロック３は、第１面３１と、第２面３２と、第３面３３と、を有する。図１６および図１７の例では、第１面３１は、第１方向としての＋Ｚ方向を向いた長方形状または正方形状の面（上面ともいう）である。第２面３２は、第１面３１の逆側に位置している。図１６および図１７の例では、第２面３２は、第１方向とは逆の第４方向としての－Ｚ方向を向いた長方形状または正方形状の面（下面ともいう）である。第３面３３は、第１面３１と第２面３２とを接続している状態で第１方向としての＋Ｚ方向に沿って位置している。図１６および図１７の例では、第３面３３は、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った４つの面（側面ともいう）を含む。この４つの面は、１つの角筒を成す形で位置している。第１面３１および第２面３２のそれぞれは、角部において隅切りなどが行われた形状を有していてもよい。
　ｎ型のシリコンブロック３は、１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパントともいう）と、１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパントともいう）と、炭素（Ｃ）と、酸素（Ｏ）と、を含有している。
　ｎ型のシリコンブロック３では、単位体積当たりの１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）の原子数は、単位体積当たりの１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）の原子数よりも大きい。
　ｎ型のシリコンブロック３における単位体積当たりの１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）の原子数は、例えば、７．１×１０１４個／立方センチメートル（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）から７×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。ここでは、数値範囲の下限値である７．１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３は、例えば、４探針法または渦電流法による抵抗率の測定を利用して検出可能な単位体積当たりの１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）の原子数の下限値に応じて設定される。数値範囲の上限値である７×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３は、例えば、単位体積のシリコンに対して固溶可能なアンチモン（Ｓｂ）の原子数の上限値に応じて設定される。単位体積のシリコンに対して固溶可能な原子数の上限値は、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）およびアンチモン（Ｓｂ）のうちのアンチモン（Ｓｂ）が最も小さい。また、ｎ型のシリコンブロック３における単位体積当たりの１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）の原子数は、例えば、１．１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から１．６×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であってもよい。この数値範囲は、例えば、太陽電池素子の品質保持のためにシリコン基板に求められる抵抗率の数値範囲である０．４Ω・ｃｍから４．５Ω・ｃｍと、シリコンにおける抵抗率とｎ型のドーパントの密度との一般的な関係と、に基づいて設定される。
　ｎ型のシリコンブロック３における単位体積当たりの１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）の原子数は、例えば、１．２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。ここでは、数値範囲の下限値である１．２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３は、例えば、４探針法または渦電流法による抵抗率の測定を利用して検出可能な単位体積当たりの１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）の原子数の下限値に応じて設定される。数値範囲の上限値である４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３は、例えば、単位体積のシリコンに対して固溶可能なインジウム（Ｉｎ）の原子数の上限値に応じて設定される。単位体積のシリコンに対して固溶可能な原子数の上限値は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうちのインジウム（Ｉｎ）が最も小さい。また、ｎ型のシリコンブロック３における単位体積当たりの１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）の原子数は、例えば、３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から５．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であってもよい。この数値範囲は、例えば、太陽電池素子の品質保持のためにシリコン基板に求められる抵抗率の数値範囲である０．４Ω・ｃｍから４．５Ω・ｃｍと、シリコンにおける抵抗率とｐ型のドーパントの密度との一般的な関係と、に基づいて設定される。
　また、ｎ型のシリコンブロック３では、シリコンに対する１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）の偏析係数は、シリコンに対する１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）の偏析係数よりも大きい。ｎ型のシリコンブロック３では、例えば、１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）は、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）およびアンチモン（Ｓｂ）のうちの１つ以上の元素を含む。また、ｎ型のシリコンブロック３では、例えば、１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうちの１つ以上の元素を含む。
　また、ｎ型のシリコンブロック３では、単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数は、例えば、５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から２．７×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。ここでは、数値範囲の下限値である５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３は、例えば、二次イオン質量分析法（Secondary Ion Mass Spectrometry：ＳＩＭＳ）またはフーリエ変換赤外分光法（Fourier Transform Infrared Spectroscopy：ＦＴＩＲ）によって検出可能な単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数の下限値に応じて設定される。数値範囲の上限値である２．７×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３は、例えば、単位体積のシリコンに対して固溶可能な酸素（Ｏ）の原子数の上限値に応じて設定される。また、ｎ型のシリコンブロック３における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数は、例えば、１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であってもよい。この数値範囲の下限値である１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３は、例えば、ｎ型のシリコン基板４における割れおよび反りの発生を低減する観点から設定される。この数値範囲の上限値である１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３は、例えば、ｎ型のシリコン基板４が適用された太陽電池素子の出力の低下を低減する観点から設定される。
　また、ｎ型のシリコンブロック３では、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数は、例えば、５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から９×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。ここでは、数値範囲の下限値である５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３は、例えば、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）またはフーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）によって検出可能な単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数の下限値に応じて設定される。数値範囲の上限値である９×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３は、例えば、単位体積のシリコンに対して固溶可能な炭素（Ｃ）の原子数の上限値に応じて設定される。
　ここで、ｎ型のシリコンブロック３における抵抗率（ρｂ）は、例えば、０．０１Ω・ｃｍから１０キロオームセンチメートル（ｋΩ・ｃｍ）の範囲に設定される。ここでは、数値範囲の下限値である０．０１Ω・ｃｍは、例えば、４探針法または渦電流法によって検出可能な抵抗率の下限値に応じて設定される。数値範囲の上限値である１０ｋΩ・ｃｍは、例えば、４探針法または渦電流法によって検出可能な抵抗率の上限値に応じて設定される。また、ｎ型のシリコンブロック３における抵抗率（ρｂ）は、例えば、０．４Ω・ｃｍから４．５Ω・ｃｍの範囲であってもよい。この抵抗率（ρｂ）の数値範囲は、例えば、太陽電池素子の品質保持のためにシリコン基板に求められる抵抗率の数値範囲に応じて設定される。
　また、ｎ型のシリコンブロック３は、第１領域３０１と、第２領域３０２と、を含む。第１領域３０１は、ｎ型のシリコンブロック３のうちの上面としての第１面３１側に位置している領域である。第２領域３０２は、ｎ型のシリコンブロック３のうちの下面としての第２面３２側に位置している領域である。換言すれば、第１方向としての＋Ｚ方向において、第２領域３０２と第１領域３０１とが並んでいる。図１６では、第１領域３０１と第２領域３０２との境界線の一例が、細い２点鎖線で示されている。
　第１領域３０１では、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数は、単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数よりも大きい。第２領域３０２では、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数は、単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数以下である。第１領域３０１では、光照射などによる励起によって生じたキャリアが再結合するまでの時間（ライフタイム）が第２領域３０２よりも長い。このため、第１領域３０１の存在によって、ｎ型のシリコンブロック３における品質が向上し得る。また、ここでは、第１領域３０１が単結晶の領域であれば、第１領域３０１を含むｎ型のシリコンブロック３における品質が向上し得る。
　ここで、例えば、ｎ型のシリコンブロック３は、ｎ型のシリコンブロック３のうちの第２領域３０２をワイヤーソー装置などで切除することで得られるシリコンブロックであってもよい。この場合には、ｎ型のシリコンブロック３は、第１領域３０１に対応するシリコンブロックであってもよい。換言すれば、ｎ型のシリコンブロック３は、第１領域３０１を有しており、第２領域３０２を有していなくてもよい。
　＜１－４－２．一具体例＞
　上述した製造装置１を用いたシリコンインゴット２の製造方法によって製造した一具体例に係るシリコンインゴット２から作製した一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３について説明する。
　ここでは、底部１４１ｂの第２内部空間１４１ｉ側の面の形状が、一辺の長さが３８１ｍｍの正方形であり、第２上部開口部１４１ｏの開口の形状が、一辺の長さが３９０ｍｍの正方形であり、第２内部空間１４１ｉの＋Ｚ方向における長さ（高さ）が４１４ｍｍである鋳型１４１を用いた。離型材層５は、窒化珪素および酸化珪素を含むスラリーを鋳型１４１の内壁面に塗布することで形成した。
　鋳型１４１の底部１４１ｂ上に配された主種結晶部６１の上下面を、それぞれＸ方向に沿った一辺の長さが２２０ｍｍであり且つＹ方向に沿った一辺の長さが３００ｍｍである長方形の面とした。鋳型１４１の底部１４１ｂ上に配された主種結晶部６１の＋Ｚ方向における厚さを２０ｍｍとした。各長尺種結晶部６２の短手方向の長さ（幅）を１０ｍｍとした。主種結晶部６１の－Ｘ方向の側において主種結晶部６１と側壁部１４１ｓとの間隙に７本の長尺種結晶部６２を配置し、主種結晶部６１の＋Ｘ方向の側において主種結晶部６１と側壁部１４１ｓとの間隙に７本の長尺種結晶部６２を配置した。主種結晶部６１の－Ｙ方向の側において主種結晶部６１と側壁部１４１ｓとの間隙に３本の長尺種結晶部６２を配置し、主種結晶部６１の＋Ｙ方向の側において主種結晶部６１と側壁部１４１ｓとの間隙に３本の長尺種結晶部６２を配置した。
　複数の原料シリコン塊７１に対して、ｎ型のドーパントとしてリン（Ｐ）を添加するとともに、ｐ型のドーパントとしてのガリウム（Ｇａ）を添加した。より具体的には、複数の原料シリコン塊７１の単位体積に対してｎ型のドーパントとしてのリン（Ｐ）の原子数が約７．２６×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となる量のリン（Ｐ）を複数の原料シリコン塊７１に添加した。換言すれば、複数の原料シリコン塊７１の単位体積に対してｎ型のドーパントとしてのリン（Ｐ）の物質量（モル数）が約１．２１×１０－８ｍｏｌ／ｃｍ３となる量のリン（Ｐ）を複数の原料シリコン塊７１に添加した。また、複数の原料シリコン塊７１の単位体積に対してｐ型のドーパントとしてのガリウム（Ｇａ）の原子数が約１．８５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となる量のガリウム（Ｇａ）を複数の原料シリコン塊７１に添加した。換言すれば、複数の原料シリコン塊７１の単位体積に対してｐ型のドーパントとしてのガリウム（Ｇａ）の物質量（モル数）が約３．０７×１０－７ｍｏｌ／ｃｍ３となる量のガリウム（Ｇａ）を複数の原料シリコン塊７１に添加した。
　シリコン融液７２の一方向凝固によって、正方形の下面２２の一辺の長さが３８１ｍｍであり、＋Ｚ方向における長さ（高さ）が３６５ｍｍである直方体状の形状を有する一具体例に係るシリコンインゴット２を製造した。
　一具体例に係るシリコンインゴット２から、ワイヤーソー装置を用いて下部領域２０１、外周部領域２０２および上部領域２０３を切除することで、中央領域２００を一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３として切り出した。これにより、一辺の長さが約１６０ｍｍである正方形の上面としての第１面３１と、一辺の長さが約１６０ｍｍである正方形の下面としての第２面３２と、＋Ｚ方向における長さ（高さ）が約３０６ｍｍである長方形の４面を有する側面としての第３面３３と、を有する直方体状の一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３を得た。ここでは、一具体例に係るシリコンインゴット２を－Ｚ方向に向けて平面視した場合に、中央に位置している約１６０ｍｍの直方体状の中央領域２００の周囲に位置している領域を外周部領域２０２とした。＋Ｚ方向における長さ（高さ）が４５．５ｍｍである直方体状の領域を下部領域２０１とした。＋Ｚ方向における長さ（高さ）が１３．５ｍｍである直方体状の領域を上部領域２０３とした。
　図１８には、一具体例に係るシリコンインゴット２の高さ方向における位置と抵抗率（ρｂ）との関係についての測定結果が示されている。図１９には、一具体例に係るシリコンインゴット２の高さ方向における位置と、単位体積当たりのリン（Ｐ）およびガリウム（Ｇａ）のそれぞれの原子数との関係についての測定結果が示されている。図１８および図１９では、一具体例に係るシリコンインゴット２の高さ方向における位置は、一具体例に係るシリコンインゴット２の下面２２の高さを第１の基準の高さである０とし、一具体例に係るシリコンインゴット２の上面２１の高さを第２の基準の高さである１００とした場合における、＋Ｚ方向における下面２２からの距離（高さ）である。
　図１８で示されている抵抗率（ρｂ）の測定は、一具体例に係るシリコンインゴット２の下部領域２０１または中央領域２００に対応する一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３をＸＹ平面（水平面）に沿ってワイヤーソー装置で薄切りにして得た薄板を対象として表面と裏面との間における電気抵抗を測定することで行った。図１８では、一具体例に係るシリコンインゴット２の高さ方向における位置が１０、３０、５０および７０のそれぞれの位置についての抵抗率（ρｂ）が黒丸のプロットで示されている。
　図１９で示されている単位体積当たりのリン（Ｐ）およびガリウム（Ｇａ）のそれぞれの原子数は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）によって測定した。二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による測定は、一具体例に係るシリコンインゴット２の下部領域２０１または中央領域２００に対応する一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３をＸＹ平面（水平面）に沿ってワイヤーソー装置で薄切りにして得た薄板を対象として研磨および洗浄を施した後の試料について行った。図１９では、一具体例に係るシリコンインゴット２の高さ方向における位置が１０、３０、５０および７０のそれぞれの位置について、単位体積当たりのリン（Ｐ）の原子数が黒丸のプロットで示されており、単位体積当たりのガリウム（Ｇａ）の原子数が黒塗りの三角形のプロットで示されている。
　図１８で示されるように、一具体例に係るシリコンインゴット２では、＋Ｚ方向に沿った高さ方向における広い範囲において、抵抗率（ρｂ）の変化が小さいことが確認された。また、図１９で示されるように、一具体例に係るシリコンインゴット２では、＋Ｚ方向に沿った高さ方向における広い範囲において、単位体積当たりのｎ型のドーパントであるリン（Ｐ）の原子数が、単位体積当たりのｐ型のドーパントであるガリウム（Ｇａ）の原子数よりも大きい、ｎ型のシリコンが実現されていることが確認された。
　図２０には、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における位置とライフタイムとの関係についての測定結果が示されている。図２１には、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における位置と、単位体積当たりの炭素（Ｃ）および酸素（Ｏ）のそれぞれの原子数との関係についての測定結果が示されている。図２２には、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における位置と、所定のダッシュエッチングによる異方性エッチングで生じたエッチピットの密度（Etch Pit Density：ＥＰＤ）との関係についての測定結果が示されている。図２３には、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における位置と、転位クラスターの占有比率との関係についての測定結果が示されている。図２０から図２３では、ｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における位置は、下面としての第２面３２の高さを第１の基準の高さである０とし、上面としての第１面３１の高さを第２の基準の高さである１００とした場合における、＋Ｚ方向における第２面３２からの距離（高さ）である。
　図２０で示されているライフタイムは、光照射などによる励起によって生じたキャリアが再結合するまでの時間である。このライフタイムは、擬定常状態光伝導度測定装置（Quasi Steady State Photo Conductance：ＱＳＳＰＣ）法によって測定した。擬定常状態光伝導度測定装置（ＱＳＳＰＣ）法によるライフタイムの測定は、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３をＸＹ平面（水平面）に沿ってワイヤーソー装置で薄切りにして得た薄板を対象として所定の前処理を施した後の試料について行った。所定の前処理としては、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いたエッチングによる表面層の除去、ゲッタリング処理およびパッシベーション処理をこの記載の順に行う処理を行った。擬定常状態光伝導度測定装置（ＱＳＳＰＣ）法によるライフタイムの測定は、１枚の薄板状の試料の板面の全面にわたる１０点以上について行った。そして、この１０点以上についてのライフタイムの測定値の平均を、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における１つの位置についてのライフタイムの測定結果とした。図２０では、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における位置が１０、３０、５０および７０のそれぞれの位置についてのライフタイムの測定結果が黒丸のプロットで示されている。
　図２１で示されている単位体積当たりの炭素（Ｃ）および酸素（Ｏ）のそれぞれの原子数は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）によって測定した。二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による測定は、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３をＸＹ平面（水平面）に沿ってワイヤーソー装置で薄切りにして得た薄板を対象として研磨および洗浄を施した後の試料について行った。図２１では、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における位置が１０、３０、５０および７０のそれぞれの位置について、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が黒丸のプロットで示されており、単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数が黒塗りの三角形のプロットで示されている。
　図２２で示されているエッチピットの密度（ＥＰＤ）は、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３をＸＹ平面（水平面）に沿ってワイヤーソー装置で薄切りにして得た薄板の試料について、ダッシュエッチングによる異方性エッチングを行うことで生じたエッチピットの数を計測することで測定した。ダッシュエッチングでは、酢酸とフッ酸と硝酸との混合で得た薬液を用いた。エッチピットは、試料の板面において欠陥が存在している箇所に生じたものと考えられた。エッチピットの密度（ＥＰＤ）の測定は、１枚の薄板状の試料の板面の１つの対角線に沿った等間隔の１３箇所の視野についてエッチピットの数を計測することで行った。そして、この１３箇所の視野に存在していたエッチピットの総数を、１３箇所の視野の面積の合計値で除することで得た数値を、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における１つの位置についてのエッチピットの密度（ＥＰＤ）とした。図２２では、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における位置が１０、３０、５０、７０および９０のそれぞれの位置についてのエッチピットの密度（ＥＰＤ）が黒塗りの四角形のプロットで示されている。
　図２３で示されている転位クラスターの占有率は、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３をＸＹ平面（水平面）に沿ってワイヤーソー装置で薄切りにして得た薄板の試料について、ダッシュエッチングによって白く濁った形で顕在化した転位クラスターの領域が１枚の試料の板面を占めている面積の比率（占有率ともいう）である。図２３では、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３の高さ方向における位置が１０、３０、５０、７０および９０のそれぞれの位置についての転位クラスターの占有率が黒塗りの四角形のプロットで示されている。
　図２０で示されるように、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３について、高さ方向における位置が１０および３０である部分と比較して、高さ方向における位置が５０および７０である部分におけるライフタイムが大幅に長くなっている測定結果が得られた。換言すれば、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３について、高さ方向における位置が５０以上の部分であれば、高さ方向における位置が５０未満の部分と比較して、ライフタイムが大幅に長くなっている測定結果が得られた。
　図２１で示されるように、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３では、高さ方向において、下面である第２面３２から上面である第１面３１に向けて進むにつれて、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が増加しており、単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数が減少している傾向を示した。より具体的には、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３のうちの高さ方向における位置が１０および３０である部分について、単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数が単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数よりも大きい測定結果が得られた。これに対して、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３のうちの高さ方向における位置が５０および７０である部分について、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数よりも大きくなっている測定結果が得られた。換言すれば、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３では、高さ方向における位置が５０以上の部分であれば、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数よりも大きくなっている測定結果が得られた。ここで、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３のうち、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数よりも大きい領域が、上述した第１領域３０１に相当する。また、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３のうち、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数以下の領域が、上述した第２領域３０２に相当する。
　図２２および図２３で示されるように、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３のうちの高さ方向における位置が第２面３２から離れるにつれて、エッチピットの密度（ＥＰＤ）および転位クラスターの占有率がそれぞれ緩やかに上昇している程度の測定結果が得られた。
　このため、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３については、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数よりも大きければ、ライフタイムが大幅に長くなることが確認された。換言すれば、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３については、上述した第１領域３０１に相当する領域において、上述した第２領域３０２に相当する領域よりも、ライフタイムが大幅に長くなることが確認された。
　ここで、シリコンにおいて、ｐ型のドーパントである１３族元素がイオンとなるために必要なエネルギー（イオン化エネルギーともいう）は、１３族元素が単体で存在している場合よりも、炭素（Ｃ）とともに存在している場合の方が低下する旨の報告が記載されている論文が存在する（例えば、K. Inoue, T. Taishi, Y. Tokumoto, K. Kutsukake, Y. Ohno, T. Ohsawa, R. Gotoh, I. Yonenaga著、「Czochralski growth of heavily indium-doped Si crystals and co-doping effects of group-IV elements」、Journal of Crystal Growth 393(2014) 45-48の記載を参照）。このため、ｎ型のシリコンブロック３については、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数の増大に伴って、ｐ型のドーパントである１３族元素のイオン化が促進されたものと考えられた。これにより、例えば、シリコンブロック３における単位体積当たりのｐ型ドーパントの原子数を過剰に増加させることなく、ｎ型のドーパントの一部の過剰な電荷を、ｐ型のドーパントの電荷によって打ち消すことができたものと考えられた。また、イオン化していない１３族元素が酸化物などの各種の欠陥を引き起こす不具合の発生も低減されたものと考えられた。その結果、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３におけるライフタイムが、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数の増大に伴って著しく長くなったものと考えられた。
　また、ｎ型のシリコンブロック３については、単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数の減少に伴って、酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）リングなどの欠陥の発生が低減されたものと考えられた。この観点からも、一具体例に係るｎ型のシリコンブロック３におけるライフタイムが、単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数の減少に伴って長くなったものと考えられた。
　＜１－５．ｎ型のシリコン基板＞
　第１実施形態に係るｎ型のシリコン基板４の構成について、図２４および図２５を参照しつつ説明する。図２４および図２５の例では、ｎ型のシリコン基板４は、矩形状の表裏面を持つ板状の形状を有する。ｎ型のシリコン基板４は、例えば、ｎ型のシリコンブロック３の第１領域３０１をＸＹ平面に沿って薄切りにすることで製造され得る。例えば、ｎ型のシリコンブロック３の第１領域３０１を、第１方向としての＋Ｚ方向において所定の間隔で、第１面３１および第２面３２のそれぞれに平行なＸＹ平面に沿って薄切りにすることで製造され得る。ここでは、例えば、ワイヤーソー装置などを用いて、ｎ型のシリコンブロック３の第１領域３０１を薄切りにすることで、厚さが１００マイクロメートル（μｍ）から５００μｍ程度であり且つ一辺が１４０ｍｍから１６０ｍｍ程度の正方形状の板面を有するｎ型のシリコン基板４が作製され得る。ｎ型のシリコン基板４の表層のうちのｎ型のシリコンブロック３の切断時に生じたダメージ層は、例えば、水酸化ナトリウム溶液などを用いたエッチングによって除去され得る。
　図２４および図２５で示されるように、ｎ型のシリコン基板４は、例えば、第４面４１と、第５面４２と、第６面４３と、を有する。ｎ型のシリコン基板４は、平板状の基板である。図２４および図２５の例では、第４面４１は、第１方向としての＋Ｚ方向を向いた長方形状または正方形状の面（上面ともいう）である。第５面４２は、第１方向としての＋Ｚ方向において第４面４１の逆側に位置している。図２４および図２５の例では、第５面４２は、第１方向とは逆の第４方向としての－Ｚ方向を向いた長方形状または正方形状の面（下面ともいう）である。第６面４３は、第４面４１と第５面４２とを接続している状態で位置している。図２４および図２５の例では、第６面４３は、第４面４１および第５面４２のそれぞれの４辺に沿った外周面である。第４面４１および第５面４２のそれぞれは、角部において隅切りが行われた形状を有していてもよい。
　ｎ型のシリコン基板４は、１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）と、１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）と、炭素（Ｃ）と、酸素（Ｏ）と、を含有している。
　ｎ型のシリコン基板４では、単位体積当たりの１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）の原子数は、単位体積当たりの１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）の原子数よりも大きい。
　ここで、ｎ型のシリコン基板４における単位体積当たりの１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）の原子数は、例えば、ｎ型のシリコンブロック３と同じく、７．１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から７×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。また、ｎ型のシリコン基板４における単位体積当たりの１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）の原子数は、例えば、ｎ型のシリコンブロック３と同じく、１．１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から１．６×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であってもよい。ここで、ｎ型のシリコン基板４における単位体積当たりの１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）の原子数は、例えば、ｎ型のシリコンブロック３と同じく、１．２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。また、ｎ型のシリコン基板４における単位体積当たりの１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）の原子数は、例えば、ｎ型のシリコンブロック３と同じく、３×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から５．５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であってもよい。
　また、ｎ型のシリコン基板４では、シリコンに対する１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）の偏析係数は、シリコンに対する１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）の偏析係数よりも大きい。ｎ型のシリコン基板４では、例えば、１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）は、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）およびアンチモン（Ｓｂ）のうちの１つ以上の元素を含む。また、ｎ型のシリコン基板４では、例えば、１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうちの１つ以上の元素を含む。
　また、ｎ型のシリコン基板４では、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数は、単位体積あたりの酸素（Ｏ）の原子数よりも大きい。ｎ型のシリコン基板４では、光照射などによる励起によって生じたキャリアが再結合するまでの時間（ライフタイム）が、ｎ型のシリコンブロック３の第２領域３０２から切り出されるｎ型のシリコン基板よりも長い。このため、ｎ型のシリコン基板４における品質が向上していると言える。また、ここで、ｎ型のシリコンブロック３の第１領域３０１が単結晶の領域であれば、ｎ型のシリコン基板４が単結晶の領域で構成される。そして、ｎ型のシリコン基板４が単結晶の領域で構成されていれば、ｎ型のシリコン基板４における品質が向上し得る。
　ここで、ｎ型のシリコン基板４における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数は、例えば、ｎ型のシリコンブロック３と同じく、５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から２．７×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。また、ｎ型のシリコン基板４における単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数は、例えば、ｎ型のシリコンブロック３と同じく、１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲であってもよい。ここで、ｎ型のシリコン基板４における単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数は、例えば、ｎ型のシリコンブロック３と同じく、５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から９×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の範囲に設定される。
　ここで、ｎ型のシリコン基板４における抵抗率（ρｂ）は、例えば、ｎ型のシリコンブロック３と同じく、０．０１Ω・ｃｍから１０ｋΩ・ｃｍの範囲に設定される。また、ｎ型のシリコン基板４における抵抗率（ρｂ）は、例えば、ｎ型のシリコンブロック３と同じく、０．４Ω・ｃｍから４．５Ω・ｃｍの範囲であってもよい。
　第１実施形態に係るｎ型のシリコン基板４は、例えば、太陽電池としての太陽電池素子を構成している半導体基板に適用され得る。これにより、例えば、太陽電池素子の出力特性などの品質が向上し得る。
　＜１－６．第１実施形態のまとめ＞
　第１実施形態に係るｎ型のシリコンブロック３は、例えば、１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）と、１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）と、炭素（Ｃ）と、酸素（Ｏ）と、を含有している。このｎ型のシリコンブロック３では、単位体積当たりのドナー（ｎ型のドーパント）の原子数は、単位体積当たりのアクセプタ（ｐ型のドーパント）の原子数よりも大きく、シリコンに対するドナー（ｎ型のドーパント）の偏析係数は、シリコンに対するアクセプタ（ｐ型のドーパント）の偏析係数よりも大きい。そして、ｎ型のシリコンブロック３は、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が、単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数よりも大きい第１領域３０１を含む。これにより、第１領域３０１では、シリコンブロック３における単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数以下の第２領域３０２よりも、光照射などによる励起によって生じたキャリアが再結合するまでの時間（ライフタイム）が長い。したがって、第１領域３０１の存在によって、ｎ型のシリコンブロック３における品質が向上し得る。
　また、第１実施形態に係るｎ型のシリコン基板４は、例えば、１５族元素であるドナー（ｎ型のドーパント）と、１３族元素であるアクセプタ（ｐ型のドーパント）と、炭素（Ｃ）と、酸素（Ｏ）と、を含有している。このｎ型のシリコン基板４では、単位体積当たりのドナー（ｎ型のドーパント）の原子数は、単位体積当たりのアクセプタ（ｐ型のドーパント）の原子数よりも大きく、シリコンに対するドナー（ｎ型のドーパント）の偏析係数は、シリコンに対するアクセプタ（ｐ型のドーパント）の偏析係数よりも大きい。そして、ｎ型のシリコン基板４では、単位体積当たりの炭素（Ｃ）の原子数が、単位体積当たりの酸素（Ｏ）の原子数よりも大きい。これにより、ｎ型のシリコン基板４では、光照射などによる励起によって生じたキャリアが再結合するまでの時間（ライフタイム）が長くなり得る。したがって、ｎ型のシリコン基板４における品質が向上し得る。
　＜２．他の実施形態＞
　本開示は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良などが可能である。
　＜２－１．第２実施形態＞
　上記第１実施形態において、例えば、図２６で示されるように、主種結晶部６１が、鋳型１４１の底部１４１ｂ上のより広い範囲を占めていてもよい。例えば、鋳型１４１の底部１４１ｂ上に配された主種結晶部６１の上下面が、それぞれＸ方向に沿った一辺の長さが３２０ｍｍ以上であり且つＹ方向に沿った一辺の長さが３２０ｍｍ以上である矩形状の面であってもよい。図２６の例では、第１の所定の本数、第２の所定の本数、第３の所定の本数および第４の所定の本数のそれぞれが２本である。
　ここでは、図１４および図１５で示された第１実施形態に係るシリコンインゴット２を基礎として、図２７および図２８で示されるように中央領域２００が拡大された第２実施形態に係るシリコンインゴット２Ａが得られる。これにより、図１６および図１７で示された第１実施形態に係るｎ型のシリコンブロック３を基礎として、図２９および図３０で示されるように全体が拡大された第２実施形態に係るｎ型のシリコンブロック３Ａが得られる。ここで、ｎ型のシリコンブロック３Ａを、ワイヤーソー装置などで第２方向としての＋Ｘ方向においてｍ１個（ｍ１は２以上の自然数）に分割し、第３方向としての＋Ｙ方向においてｍ２個（ｍ２は２以上の自然数）に分割することで、ｍ１とｍ２とを乗じた個数のｎ型のシリコンブロックを得てもよい。例えば、図２９および図３０で示される細い破線に沿ってｎ型のシリコンブロック３Ａを、＋Ｘ方向において２等分し且つ＋Ｙ方向において２等分することで、４個のｎ型のシリコンブロックを得てもよい。この場合には、ｎ型のシリコンブロック３Ａを分割することで得た複数のｎ型のシリコンブロックのそれぞれを、図１６および図１７で示したｎ型のシリコンブロック３としてもよい。
　＜２－２．第３実施形態＞
　上記第２実施形態において、例えば、図３１で示されるように、鋳型１４１の底部１４１ｂ上に配置された主種結晶部６１を、複数の種結晶部で構成された主種結晶部群６１Ｂに変更してもよい。これにより、図２７および図２８で示された第２実施形態に係るシリコンインゴット２Ａの代わりに、図３２および図３３で示されるような第３実施形態に係るシリコンインゴット２Ｂが得られる。この場合には、鋳型１４１の底部１４１ｂの上面、ならびにシリコンインゴット２Ｂの底面および上面の大型化を図ることが可能となる。
　ここで、モノライクキャスト法では、シリコンインゴット２Ｂを製造する際に、鋳型１４１内の側壁部１４１ｓを起点とした歪みおよび欠陥が生じやすく、シリコンインゴット２Ｂの外周部領域２０２に欠陥が多く存在している状態になりやすい。このため、シリコンインゴット２Ｂのうちの外周部領域２０２などを切り落とすことで、欠陥の少ない高品質の第３実施形態に係るｎ型のシリコンブロック３Ｂを作製することができる。また、このｎ型のシリコンブロック３Ｂを薄切りにすることで、欠陥の少ない高品質の第３実施形態に係るｎ型のシリコン基板４Ｂを得ることできる。ここでは、シリコンインゴット２Ｂにおける底面および上面の面積の大型化を図ることで、シリコンインゴット２Ｂにおいて切り落とされる外周部領域２０２が占める割合を減じることができる。その結果、例えば、ｎ型のシリコンブロック３Ｂおよびｎ型のシリコン基板４Ｂの生産性が向上し得る。
　図３１の例では、主種結晶部群６１Ｂは、第１主種結晶部６１ａと、中間種結晶部６１ｍ、第２主種結晶部６１ｂと、を含む。この場合には、例えば、鋳型１４１の底部１４１ｂ上に、第１主種結晶部６１ａと、中間種結晶部６１ｍと、第２主種結晶部６１ｂと、が第２方向としての＋Ｘ方向においてこの記載の順に隣接する形で配置される。換言すれば、例えば、第１主種結晶部６１ａと第２主種結晶部６１ｂとの間に、中間種結晶部６１ｍが配置される。そして、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１主種結晶部６１ａの幅および第２主種結晶部６１ｂの幅よりも、中間種結晶部６１ｍの幅の方が小さい。換言すれば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１主種結晶部６１ａの幅および第２主種結晶部６１ｂの幅のそれぞれは、中間種結晶部６１ｍの幅よりも大きい。
　第１主種結晶部６１ａ、中間種結晶部６１ｍおよび第２主種結晶部６１ｂのそれぞれには、単結晶シリコンが適用される。第１主種結晶部６１ａ、中間種結晶部６１ｍおよび第２主種結晶部６１ｂのそれぞれは、例えば、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に、Ｘ方向にそれぞれ沿った一対の辺とＹ方向にそれぞれ沿った一対の辺とを持つ矩形状の形状を有する。換言すれば、第１主種結晶部６１ａ、中間種結晶部６１ｍおよび第２主種結晶部６１ｂのそれぞれの表裏面の形状は、矩形状である。第１主種結晶部６１ａ、中間種結晶部６１ｍおよび第２主種結晶部６１ｂのそれぞれの表裏面の形状は、矩形状に限られない。
　第１主種結晶部６１ａおよび第２主種結晶部６１ｂのそれぞれには、例えば、板状またはブロック状の単結晶シリコンが適用される。中間種結晶部６１ｍには、例えば、１つ以上の棒状の単結晶シリコンが適用される。換言すれば、例えば、第１主種結晶部６１ａ、中間種結晶部６１ｍおよび第２主種結晶部６１ｂのそれぞれには、同じ材料の単結晶シリコンが適用される。中間種結晶部６１ｍは、１つの単結晶シリコンで構成されていてもよいし、＋Ｙ方向に並んだ２つ以上の単結晶シリコンで構成されていてもよいし、＋Ｘ方向に並んだ２つ以上の単結晶シリコンで構成されていてもよい。ここで、２つ以上の単結晶シリコンの間隔は、例えば、０ｍｍから３ｍｍ程度であってもよいし、０ｍｍから１ｍｍ程度であってもよい。
　ここで、第１主種結晶部６１ａと中間種結晶部６１ｍとの間について、＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第６回転角度関係とする。中間種結晶部６１ｍと第２主種結晶部６１ｂとの間について、＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第７回転角度関係とする。
　この場合には、上記のステップＳｐ２２において、例えば、第６回転角度関係および第７回転角度関係のそれぞれが、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転方向の角度関係となる形態で、主種結晶部群６１Ｂを配置する。ここでは、例えば、第１主種結晶部６１ａと中間種結晶部６１ｍとの間における第６回転角度関係を、Σ値が２９の対応粒界に対応する４５度に設定することができる。この場合には、例えば、第１主種結晶部６１ａの＋Ｘ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１００＞であり、中間種結晶部６１ｍの＋Ｘ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１１０＞である態様が採用され得る。また、例えば、中間種結晶部６１ｍと第２主種結晶部６１ｂとの間における第７回転角度関係を、Σ値が２９の対応粒界に対応する４５度に設定することができる。この場合には、例えば、中間種結晶部６１ｍの＋Ｘ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１１０＞であり、第２主種結晶部６１ｂの＋Ｘ方向に沿った結晶方位がミラー指数における＜１００＞である態様が採用され得る。
　また、この場合には、上記のステップＳｐ５の第５工程では、第１主種結晶部６１ａ、中間種結晶部６１ｍおよび第２主種結晶部６１ｂのそれぞれを起点として擬似的な単結晶（擬似単結晶）が成長する。これにより、例えば、第１主種結晶部６１ａと中間種結晶部６１ｍとの間の第６回転角度関係を引き継いで、第１主種結晶部６１ａを起点として成長した擬似的な単結晶（擬似単結晶）と、中間種結晶部６１ｍを起点として成長した擬似的な単結晶（擬似単結晶）と、の境界に対応粒界を含む粒界（機能性粒界）が形成され得る。換言すれば、第１主種結晶部６１ａと中間種結晶部６１ｍとの境界の上方に対応粒界が形成され得る。また、例えば、中間種結晶部６１ｍと第２主種結晶部６１ｂとの間の第７回転角度関係を引き継いで、中間種結晶部６１ｍを起点として成長した擬似的な単結晶（擬似単結晶）と、第２主種結晶部６１ｂを起点として成長した擬似的な単結晶（擬似単結晶）と、の境界に対応粒界を含む粒界（機能性粒界）が形成され得る。換言すれば、中間種結晶部６１ｍと第２主種結晶部６１ｂとの境界の上方に対応粒界が形成され得る。
　これにより、例えば、シリコン融液７２の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成される際に歪みが低減され得る。そして、例えば、シリコン融液７２の一方向凝固が進行する際に、第１主種結晶部６１ａと第２主種結晶部６１ｂとの間で転位が生じたとしても、２つの機能性粒界で転位が消滅し得るとともに、２つの機能性粒界に挟まれた擬似的な単結晶（擬似単結晶）の領域に転位が閉じ込められ得る。そして、＋Ｘ方向において第１主種結晶部６１ａの幅および第２主種結晶部６１ｂの幅のそれぞれよりも中間種結晶部６１ｍの幅の方が小さいため、シリコンインゴット２Ｂにおける欠陥が減少し得る。これにより、シリコンインゴット２Ｂから作製される第３実施形態に係るｎ型のシリコンブロック３Ｂおよび第３実施形態に係るｎ型のシリコン基板４Ｂのそれぞれにおける欠陥が減少し得る。換言すれば、ｎ型のシリコンブロック３Ｂおよびｎ型のシリコン基板４Ｂのそれぞれの品質が向上し得る。
　＜＜シリコンインゴット＞＞
　例えば、図３２および図３３で示されるように、第３実施形態に係るシリコンインゴット２Ｂは、上記第２実施形態に係るシリコンインゴット２Ａを基礎とした構成を有する。このシリコンインゴット２Ｂは、中央領域２００の代わりに、第１中央領域２００ａと、第２中央領域２００ｂと、中間領域２００ｍと、を含む中央領域群２００Ｂを有する。図３２および図３３では、中央領域群２００Ｂの外縁の一例が細い２点鎖線で描かれている。さらに、図３２では、下部領域２０１と外周部領域２０２との境界、および上部領域と外周部領域２０２との境界のそれぞれの一例が、細い２点鎖線で描かれている。第１中央領域２００ａは、第１主種結晶部６１ａを起点としたシリコン融液７２の一方向凝固によって、第１主種結晶部６１ａの結晶構造および結晶方位を引き継ぐ形で形成された擬似的な単結晶（擬似単結晶）の領域である。第２中央領域２００ｂは、第２主種結晶部６１ｂを起点としたシリコン融液７２の一方向凝固によって、第２主種結晶部６１ｂの結晶構造および結晶方位を引き継ぐ形で形成された擬似的な単結晶（擬似単結晶）の領域である。中間領域２００ｍは、中間種結晶部６１ｍを起点としたシリコン融液７２の一方向凝固によって、中間種結晶部６１ｍの結晶構造および結晶方位を引き継ぐ形で形成された擬似的な単結晶（擬似単結晶）の領域である。
　また、シリコンインゴット２は、第１中央領域２００ａと中間領域２００ｍとの境界（第１境界ともいう）Ｂ１、および中間領域２００ｍと第２中央領域２００ｂとの境界（第２境界ともいう）Ｂ２を有する。図３２および図３３では、第１境界Ｂ１および第２境界Ｂ２のそれぞれが、細い２点鎖線で描かれている。第１境界Ｂ１および第２境界Ｂ２のそれぞれは、対応粒界を有する。ここで、第１中央領域２００ａ、第２中央領域２００ｂおよび中間領域２００ｍのそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。別の観点から言えば、第１中央領域２００ａ、第２中央領域２００ｂおよび中間領域２００ｍのそれぞれに含まれる１つ以上の擬似的な単結晶（擬似単結晶）における第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。この場合には、対応粒界は、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界の何れか１つを含む。
　＜＜ｎ型のシリコンブロック＞＞
　第３実施形態に係るｎ型のシリコンブロック３Ｂの構成の一例について、図３４および図３５を参照しつつ説明する。第３実施形態に係るｎ型のシリコンブロック３Ｂは、シリコンインゴット２Ｂのうちの上述した中央領域群２００Ｂに対応する。例えば、図３４および図３５で示されるように、ｎ型のシリコンブロック３Ｂは、上記第１実施形態および第２実施形態に係るｎ型のシリコンブロック３，３Ａと同じく、第１面３１と、第２面３２と、第３面３３と、を有する。また、ｎ型のシリコンブロック３Ｂは、上記第１実施形態および第２実施形態に係るｎ型のシリコンブロック３，３Ａと同じく、第１領域３０１と、第２領域３０２と、を含む。図３４でも、第１領域３０１と第２領域３０２との境界線の一例が、細い２点鎖線で示されている。
　第１領域３０１は、第１擬似単結晶領域３０１ａと、第１中間領域３０１ｍと、第２擬似単結晶領域３０１ｂと、を含む。第１擬似単結晶領域３０１ａと、第１中間領域３０１ｍと、第２擬似単結晶領域３０１ｂと、は第１方向に垂直な第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。図３４および図３５の例では、第１領域３０１は、第１擬似単結晶領域３０１ａと、第１中間領域３０１ｍと、第２擬似単結晶領域３０１ｂと、によって構成されている。
　第１擬似単結晶領域３０１ａおよび第２擬似単結晶領域３０１ｂは、それぞれ擬似的な単結晶（擬似単結晶）で構成されている領域である。第１擬似単結晶領域３０１ａは、シリコンインゴット２Ｂの第１中央領域２００ａの一部に対応する領域である。第２擬似単結晶領域３０１ｂは、シリコンインゴット２Ｂの第２中央領域２００ｂの一部に対応する領域である。図３４および図３５の例では、第１擬似単結晶領域３０１ａおよび第２擬似単結晶領域３０１ｂは、それぞれ第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する、直方体状の領域である。
　第１中間領域３０１ｍは、１つ以上の擬似的な単結晶（擬似単結晶）を含む領域（単に中間領域ともいう）である。第１中間領域３０１ｍは、シリコンインゴット２Ｂの中間領域２００ｍの一部に対応する領域である。図３４および図３５の例では、第１中間領域３０１ｍは、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた細長い矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた細長い矩形状の下面と、を有する板状の領域である。このため、例えば、第１擬似単結晶領域３０１ａと第１中間領域３０１ｍとの境界（第３境界ともいう）Ｂ３および第２擬似単結晶領域３０１ｂと第１中間領域３０１ｍとの境界（第４境界ともいう）Ｂ４のそれぞれの形状は、矩形状である。図３４および図３５では、第３境界Ｂ３および第４境界Ｂ４のそれぞれが、細い２点鎖線で描かれている。
　第１領域３０１では、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１擬似単結晶領域３０１ａの幅（第１の幅ともいう）Ｗ１および第２擬似単結晶領域３０１ｂの幅（第２の幅ともいう）Ｗ２のそれぞれは、第１中間領域３０１ｍの幅（第３の幅ともいう）Ｗ３よりも大きい。ここで、例えば、ｎ型のシリコンブロック３Ｂにおける第１面３１および第２面３２のそれぞれが、一辺の長さが３００ｍｍから３２０ｍｍ程度である矩形状または正方形状である場合を想定する。この場合には、例えば、第１の幅Ｗ１および第２の幅Ｗ２は、それぞれ５０ｍｍから２５０ｍｍ程度である。例えば、第３の幅Ｗ３は、２ｍｍから２５ｍｍ程度である。
　また、第１領域３０１では、第３境界Ｂ３および第４境界Ｂ４のそれぞれが対応粒界を有する。ここで、例えば、第１擬似単結晶領域３０１ａ、第２擬似単結晶領域３０１ｂおよび第１中間領域３０１ｍのそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。別の観点から言えば、例えば、第１擬似単結晶領域３０１ａおよび第２擬似単結晶領域３０１ｂのそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位、ならびに第１中間領域３０１ｍに含まれる１つ以上の擬似的な単結晶（擬似単結晶）における第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、それぞれミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。この場合には、対応粒界は、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界の何れか１つを含む。この構成を有するｎ型のシリコンブロック３Ｂは、例えば、種結晶部群６を起点としたシリコン融液７２の一方向凝固によって擬似的な単結晶（擬似単結晶）を成長させて、第１主種結晶部６１ａと中間種結晶部６１ｍとの境界、および第２主種結晶部６１ｂと中間種結晶部６１ｍとの境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際には、歪みの低減によってシリコンインゴット２Ｂにおける欠陥が低減され得る。このため、このシリコンインゴット２Ｂの外周部領域２０２などの切除によって得られるｎ型のシリコンブロック３Ｂにおける欠陥も低減され得る。ここでは、例えば、欠陥が低減され得るシリコンインゴット２Ｂの製造に適したｎ型のシリコンブロック３Ｂの上記構成を採用すれば、欠陥の低減によってｎ型のシリコンブロック３Ｂの品質が向上し得る。ここで、第３境界Ｂ３および第４境界Ｂ４のそれぞれにおける各種の対応粒界の存在および各種の対応粒界の存在比率は、例えば、ＥＢＳＤ法などを用いて確認され得る。
　また、ｎ型のシリコンブロック３Ｂを、ワイヤーソー装置などで第２方向としての＋Ｘ方向においてｍ１個（ｍ１は２以上の自然数）に分割し、第３方向としての＋Ｙ方向においてｍ２個（ｍ２は２以上の自然数）に分割することで、ｍ１とｍ２とを乗じた個数のｎ型のシリコンブロックを得てもよい。ここで、例えば、図３４および図３５で示される細い破線に沿ってｎ型のシリコンブロック３Ｂを、＋Ｘ方向において２等分し且つ＋Ｙ方向において２等分することで、４個のｎ型のシリコンブロックを得てもよい。この場合には、ｎ型のシリコンブロック３Ｂを分割することで得た複数のｎ型のシリコンブロックのそれぞれを、ｎ型のシリコンブロック３Ｂとしてもよい。
　ところで、上述したｎ型のシリコンブロック３Ｂの一例では、第１領域３０１は、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる２つの擬似単結晶領域と、これらの２つの擬似単結晶領域の間に位置している中間領域と、を含んでいた。しかしながら、これに限られない。第１領域３０１は、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において並んでいる、３つ以上の擬似単結晶領域と、これらの３つ以上の擬似単結晶領域の間のそれぞれに位置している中間領域と、を含んでいてもよい。この構成は、例えば、主種結晶部群６１Ｂが、第２方向としての＋Ｘ方向において並んでいる、３つ以上の主種結晶部と、これらの３つ以上の主種結晶部の間のそれぞれに位置している中間種結晶部と、を含むことで実現され得る。第１領域３０１は、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において並んでいる、２つ以上の擬似単結晶領域と、これらの２つ以上の擬似単結晶領域の間のそれぞれに位置している中間領域と、を含んでいてもよい。この構成は、例えば、主種結晶部群６１Ｂが、第３方向としての＋Ｙ方向において並んでいる、２つ以上の主種結晶部と、これらの２つ以上の主種結晶部の間のそれぞれに位置している中間種結晶部と、を含むことで実現され得る。
　＜＜ｎ型のシリコン基板＞＞
　第３実施形態に係るｎ型のシリコン基板４Ｂの構成の一例について、図３６を参照しつつ説明する。ｎ型のシリコン基板４Ｂは、例えば、ｎ型のシリコンブロック３Ｂの第１領域３０１を対象として、＋Ｘ方向において２等分し且つ＋Ｙ方向において２等分した上で、さらにＸＹ平面に沿って薄切りにすることで製造され得る。
　例えば、図３６で示されるように、ｎ型のシリコン基板４Ｂは、上記第１実施形態に係るｎ型のシリコン基板４と同じく、第４面４１と、第５面４２と、第６面４３と、を有する。
　ｎ型のシリコン基板４Ｂは、第３擬似単結晶領域４ａと、第２中間領域４ｍと、第４擬似単結晶領域４ｂと、を含む。第３擬似単結晶領域４ａと、第２中間領域４ｍと、第４擬似単結晶領域４ｂと、は第１方向に垂直な第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。図３６の例では、ｎ型のシリコン基板４Ｂは、第３擬似単結晶領域４ａと、第２中間領域４ｍと、第４擬似単結晶領域４ｂと、によって構成されている。
　第３擬似単結晶領域４ａおよび第４擬似単結晶領域４ｂは、それぞれ擬似的な単結晶（擬似単結晶）で構成されている領域である。第３擬似単結晶領域４ａは、ｎ型のシリコンブロック３Ｂの第１擬似単結晶領域３０１ａの一部に対応する領域である。第４擬似単結晶領域４ｂは、ｎ型のシリコンブロック３Ｂの第２擬似単結晶領域３０１ｂの一部に対応する領域である。図３６の例では、第３擬似単結晶領域４ａおよび第４擬似単結晶領域４ｂは、それぞれ第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する、平板状の領域である。
　第２中間領域４ｍは、１つ以上の擬似的な単結晶（擬似単結晶）を含む領域である。第２中間領域４ｍは、ｎ型のシリコンブロック３Ｂの第１中間領域３０１ｍの一部に対応する領域である。図３６の例では、第２中間領域４ｍは、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた細長い矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた細長い矩形状の下面と、を有する細長い板状の領域である。このため、例えば、第３擬似単結晶領域４ａと第２中間領域４ｍとの境界（第５境界ともいう）Ｂ５および第４擬似単結晶領域４ｂと第２中間領域４ｍとの境界（第６境界ともいう）Ｂ６のそれぞれの形状は、細長い矩形状である。図３６では、第５境界Ｂ５および第６境界Ｂ６のそれぞれが、細い２点鎖線で描かれている。
　ｎ型のシリコン基板４Ｂでは、第２方向としての＋Ｘ方向において、第３擬似単結晶領域４ａの幅（第４の幅ともいう）Ｗ４および第４擬似単結晶領域４ｂの幅（第５の幅ともいう）Ｗ５のそれぞれは、第２中間領域４ｍの幅（第６の幅ともいう）Ｗ６よりも大きい。ここで、例えば、ｎ型のシリコン基板４Ｂにおける第４面４１および第５面４２のそれぞれが、一辺の長さが１５０ｍｍ程度の正方形状である場合を想定する。この場合には、例えば、第４の幅Ｗ４および第５の幅Ｗ５は、それぞれ５０ｍｍから１００ｍｍ程度である。例えば、第６の幅Ｗ６は、２ｍｍから２５ｍｍ程度である。
　また、ｎ型のシリコン基板４Ｂでは、第５境界Ｂ５および第６境界Ｂ６のそれぞれが対応粒界を有する。ここで、例えば、第３擬似単結晶領域４ａ、第４擬似単結晶領域４ｂおよび第２中間領域４ｍのそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。別の観点から言えば、例えば、第３擬似単結晶領域４ａおよび第４擬似単結晶領域４ｂのそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位、ならびに第２中間領域４ｍに含まれる１つ以上の擬似的な単結晶（擬似単結晶）における第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、それぞれミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。この場合には、対応粒界は、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界の何れか１つを含む。この構成を有するｎ型のシリコン基板４Ｂは、例えば、種結晶部群６を起点としたシリコン融液７２の一方向凝固によって擬似的な単結晶（擬似単結晶）を成長させて、第１主種結晶部６１ａと中間種結晶部６１ｍとの境界、および第２主種結晶部６１ｂと中間種結晶部６１ｍとの境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際には、歪みの低減によってシリコンインゴット２Ｂにおける欠陥が低減され得る。このため、このシリコンインゴット２Ｂの外周部領域２０２などの切除によって得られたｎ型のシリコンブロック３Ｂの薄切りで得たｎ型のシリコン基板４Ｂにおける欠陥も低減され得る。ここでは、例えば、欠陥が低減され得るｎ型のシリコンインゴット２Ｂの製造に適したｎ型のシリコン基板４Ｂの上記構成を採用すれば、欠陥の低減によってｎ型のシリコン基板４Ｂの品質が向上し得る。ここで、第５境界Ｂ５および第６境界Ｂ６のそれぞれにおける各種の対応粒界の存在および各種の対応粒界の存在比率は、例えば、ＥＢＳＤ法などを用いて確認され得る。
　ところで、上述したｎ型のシリコン基板４Ｂの一例は、第２方向としての＋Ｘ方向に並んでいる２つの擬似単結晶領域と、これらの２つの擬似単結晶領域の間に位置している中間領域と、を含んでいた。しかしながら、これに限られない。ｎ型のシリコン基板４Ｂは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、３つ以上の擬似単結晶領域と、これらの３つ以上の擬似単結晶領域の間のそれぞれに位置している中間領域と、を含んでいてもよい。この構成は、例えば、主種結晶部群６１Ｂが、第２方向としての＋Ｘ方向において並んでいる、３つ以上の主種結晶部と、これらの３つ以上の主種結晶部の間のそれぞれに位置している中間種結晶部と、を含むことで実現され得る。ｎ型のシリコン基板４Ｂは、例えば、第３方向としての＋Ｙ方向において、２つ以上の擬似単結晶領域と、これらの２つ以上の擬似単結晶領域の間のそれぞれに位置している中間領域と、を含んでいてもよい。この構成は、例えば、主種結晶部群６１Ｂが、第３方向としての＋Ｙ方向において並んでいる、２つ以上の主種結晶部と、これらの２つ以上の主種結晶部の間のそれぞれに位置している中間種結晶部と、を含むことで実現され得る。
　＜３．その他の実施形態＞
　上記各実施形態において、例えば、製造装置１は、上部ユニット１３を有していなくてもよい。この場合には、例えば、ステップＳｐ２３において、鋳型１４１の底部１４１ｂ上に配置されたシリコンの種結晶部群６の上に、複数の原料シリコン塊７１を配置する。この際には、複数の原料シリコン塊７１に、ｎ型のドーパントとしての１５族元素を添加するとともに、ｐ型のドーパントとしての１３族元素も添加する。また、例えば、ステップＳｐ４において、鋳型１４１内の複数の原料シリコン塊７１を加熱することで、複数の原料シリコン塊７１を溶融させて、鋳型１４１の底部１４１ｂ上に位置している種結晶部群６の上面がシリコン融液７２で覆われた状態としてもよい。
　以上のように、ｎ型のシリコンブロック３，３Ａ，３Ｂおよびｎ型のシリコン基板４，４Ｂは詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この開示がそれに限定されるものではない。また、上述した各種の例は、相互に矛盾しない限り組み合わせることが可能である。そして、例示されていない無数の例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　３，３Ａ，３Ｂ　ｎ型のシリコンブロック
　３０１　第１領域
　３０１ａ　第１擬似単結晶領域
　３０１ｂ　第２擬似単結晶領域
　３０１ｍ　第１中間領域
　３１　第１面
　３２　第２面
　３３　第３面
　４，４Ｂ　ｎ型のシリコン基板
　４１　第４面
　４２　第５面
　４３　第６面
　４ａ　第３擬似単結晶領域
　４ｂ　第４擬似単結晶領域
　４ｍ　第２中間領域
　Ｂ３　第３境界
　Ｂ４　第４境界
　Ｂ５　第５境界
　Ｂ６　第６境界
　Ｗ１　第１の幅
　Ｗ２　第２の幅
　Ｗ３　第３の幅
　Ｗ４　第４の幅
　Ｗ５　第５の幅
　Ｗ６　第６の幅

Claims (8)

  1. 　１５族元素であるドナーと、１３族元素であるアクセプタと、炭素と、酸素と、を含有しており、
    　単位体積当たりの前記ドナーの原子数は、前記単位体積当たりの前記アクセプタの原子数よりも大きく、
    　シリコンに対する前記ドナーの偏析係数は、シリコンに対する前記アクセプタの偏析係数よりも大きく、
    　前記単位体積当たりの前記炭素の原子数が前記単位体積当たりの前記酸素の原子数よりも大きい第１領域を含む、ｎ型のシリコンのブロック。
  2. 　請求項１に記載のｎ型のシリコンのブロックであって、
    　前記ドナーは、リン、ヒ素およびアンチモンのうちの１つ以上の元素を含み、
    　前記アクセプタは、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのうちの１つ以上の元素を含む、ｎ型のシリコンのブロック。
  3. 　請求項１または請求項２に記載のｎ型のシリコンのブロックであって、
    　前記第１領域は、単結晶の領域を含む、ｎ型のシリコンのブロック。
  4. 　請求項１または請求項２に記載のｎ型のシリコンのブロックであって、
    　第１面と、該第１面の逆側に位置している第２面と、前記第１面と前記第２面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第３面と、を有し、
    　前記第１領域は、前記第１方向に垂直な第２方向において順に隣接している状態で位置している、第１擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶を含む第１中間領域と、第２擬似単結晶領域と、を含み、
    　前記第２方向において、前記第１擬似単結晶領域の第１の幅および前記第２擬似単結晶領域の第２の幅のそれぞれは、前記第１中間領域の第３の幅よりも大きく、
    　前記第１擬似単結晶領域と前記第１中間領域との境界および前記第２擬似単結晶領域と前記第１中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、ｎ型のシリコンのブロック。
  5. 　１５族元素であるドナーと、１３族元素であるアクセプタと、炭素と、酸素と、を含有しており、
    　単位体積当たりの前記ドナーの原子数は、前記単位体積当たりの前記アクセプタの原子数よりも大きく、
    　シリコンに対する前記ドナーの偏析係数は、シリコンに対する前記アクセプタの偏析係数よりも大きく、
    　前記単位体積当たりの前記炭素の原子数は、前記単位体積当たりの前記酸素の原子数よりも大きい、ｎ型のシリコンの基板。
  6. 　請求項５に記載のｎ型のシリコンの基板であって、
    　前記ドナーは、リン、ヒ素およびアンチモンのうちの１つ以上の元素を含み、
    　前記アクセプタは、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムのうちの１つ以上の元素を含む、ｎ型のシリコンの基板。
  7. 　請求項５または請求項６に記載のｎ型のシリコンの基板であって、
    　単結晶の領域を含む、ｎ型のシリコンの基板。
  8. 　請求項５または請求項６に記載のｎ型のシリコンの基板であって、
    　第４面と、第１方向において前記第４面の逆側に位置している第５面と、前記第４面と前記第５面とを接続している状態で位置している第６面と、を有し、
    　前記第１方向に垂直な第２方向において順に隣接している状態で位置している、第３擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶を含む第２中間領域と、第４擬似単結晶領域と、を含み、
    　前記第２方向において、前記第３擬似単結晶領域の第４の幅および前記第４擬似単結晶領域の第５の幅のそれぞれは、前記第２中間領域の第６の幅よりも大きく、
    　前記第３擬似単結晶領域と前記第２中間領域との境界および前記第４擬似単結晶領域と前記第２中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、ｎ型のシリコンの基板。
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