具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，其示出了常规技术方案中氮掺杂的一种实现方式。如图1所示，多晶硅原料B1和其他掺杂剂例如硼B2与氮化硅B3一起容纳在石英坩埚QC中，其中，多晶硅原料B1通过由线框围绕的区域示意性地示出，硼掺杂剂B2通过由斜线填充的区域示意性地示出，氮化硅B3通过由黑色填充区域示意性地示出。当对石英坩埚QC进行加热使容纳在石英坩埚QC中的多晶硅原料B1、硼掺杂剂B2以及氮化硅B3熔化后，便可以获得包括包含硅原子、硼原子和氮原子的熔体M。但是，在上述实现方式中，由于氮化硅B3的熔化温度约为1800℃，而多晶硅原料B1和硼掺杂剂B2的熔化温度不能超过1600℃，因此来自于氮化硅B3的氮原子无法获得足够充分地熔解，而是仅能够熔解在每个氮化硅B3周围的一定范围内，因此掺杂的氮在熔体M整体中的分布是不均匀的。具体地，参见图1，所获得的熔体M按照氮浓度或含氮量的不同仍然大致可以分为如下的三种区域：含氮量低的第一熔体区域M1，如在图1中通过低密度的点填充的区域示意性地示出的，该区域在石英坩埚QC中处于与氮化硅B3的几何中心相距远距离的位置处；含氮量中等的第二熔体区域M2，如在图1中通过中等密度的点填充的区域示意性地示出的，该区域在石英坩埚QC中处于与氮化硅B3的几何中心相距中等距离的位置处；含氮量高的第三熔体区域M3，如在图1中通过高密度的点填充的区域示意性地示出的，该区域在石英坩埚QC中处于与氮化硅B3的几何中心相距近距离的位置处。

需要说明的是，前述氮化硅B3的形状不限于片状、也可以是颗粒状。

另一方面，如若为了完全地熔解氮化硅B3，将多晶硅原料B1和硼掺杂剂B2的熔化温度升高至1600℃以上，此时熔体M中则会形成氮化硼颗粒B4，具体如图2中的黑色圆形所示。由于氮化硼颗粒B4为难熔物，会一直存在于熔体M内，易造成单晶硅棒中产生位错、孪晶甚至多晶的缺陷，严重时将导致单晶硅棒产品报废。

基于上述阐述，为了获得无位错、无孪晶以及无多晶缺陷的含氮原子和硼原子的单晶硅棒，本发明实施例期望在能够获得含硼原子的硅熔体M'的基础上，改进氮化硅B3的加料方式。图3为本发明实施例提供的一种氮掺杂剂加料装置30的示意图，其中，氮掺杂剂加料装置30设置于石英坩埚QC的正上方，所述氮掺杂剂加料装置30具体可以包括：

底部设置有开口3011的承载管301，所述承载管301用于承载待熔化的氮化硅B3；

环绕于所述承载管外侧的加热装置302，所述加热装置302用于加热所述待熔化的氮化硅B3使其完全熔化成氮化硅熔体M"；

设置于所述承载管内部的隔挡装置303，所述隔挡装置303能够与所述承载管301的底部贴合以遮挡所述开口3011，以防止所述待熔化的氮化硅B3从所述开口3011处掉落至所述石英坩埚QC中；以及，所述隔挡装置303能够与所述承载管301的底部产生间隙以打开所述开口3011，以使得所述氮化硅熔体M"从所述开口3011处滴落至承载有含硼原子的硅熔体M'的所述石英坩埚QC中；

升降机构304，所述升降机构304用于提升或下降所述隔挡装置303。

可以理解地，对于根据本发明的氮掺杂剂加料装置30而言，如图3中所示，在待熔化的氮化硅B3放置在氮掺杂剂加料装置30之前，先通过升降机构304下降隔挡装置与承载管301底部贴合以遮挡开口3011，以防止待熔化的氮化硅B3从开口3011处掉落至石英坩埚QC中；而如图4所示，当待熔化的氮化硅B3完全熔化成氮化硅熔体M"后，利用升降机构304提升隔挡装置303以打开开口3011，从而使得氮化硅熔体M"滴落至含硼原子的硅熔体M'中。

利用该氮掺杂剂加料装置30能够将氮化硅熔体M"加入至含硼原子的硅熔体M'中，这样石英坩埚QC内形成含硼原子的硅熔体M'的温度无需超过1600℃，而在含硼原子的硅熔体M'的熔化温度不超过1600℃的情况下，氮化硅熔体M"中的氮原子即可掺入含硼原子的硅熔体M'中，因此在整个单晶硅棒的拉制过程中不会产生氮化硼颗粒B4，进而最终形成的单晶硅棒中也不会产生位错，甚至孪晶以及多晶缺陷。

此外，可以理解地，采用氮化硅熔体M"加入至含硼原子的硅熔体M'的方法，不会造成石英坩埚QC内的最终温度过高，因而不会容易造成石英坩埚QC软化加剧，以致使SiO₂中的析出氧增加，因此也就不会在单晶硅棒拉制过程中出现氧含量难以控制的现象。

需要说明的是，承载管301中放置的待熔化的氮化硅B3的质量是预先设定的，以保证最终拉制的单晶硅棒中的氮含量满足产品要求。

对于图3所示的氮掺杂剂加料装置30，在一些示例中，所述承载管301的材料为高密度氮化硅。可以理解地，当待熔化的氮化硅B3升温熔化时，整个氮掺杂剂加料装置30内部的整体温度会升温至1800℃，因此为了保证承载管301的使用寿命，承载管301需要使用耐高温材料；而另一方面为了保证待熔化的氮化硅B3在升温熔化的过程中不会引入新的杂质，因此优选地，承载管301的材料为高密度氮化硅材料。

对于图3所示的氮掺杂剂加料装置30，在一些示例中，优选地，所述加热装置为电阻式加热器。这主要是因为利用电阻式加热器对承载管301加热时能够精确地控制待熔化的氮化硅B3的熔化温度；其次，利用电阻式加热器加热时承载管301受热均匀，因而待熔化的氮化硅B3能够得到均匀地熔解。当然，可以理解地，电阻式加热器的热效率高，对承载管301加热升温时热损失少，能够有效地节省加热成本。

对于图3所示的氮掺杂剂加料装置30，在一些示例中，优选地，所述隔挡装置303包括连动杆3031和隔挡球3032；其中，所述连动杆3031和所述隔挡球3032固定连接。需要说明的是，连动杆3031和隔挡球3032可以采用焊接的方式固定地连接在一起，也可以在具体实施过程中将连动杆3031和隔挡球3032制造为一体结构。

对于上述示例，在一些具体的实施方式中，优选地，所述连动杆3031和所述隔挡球3032的材料为高密度氮化硅。可以理解地，在待熔化的氮化硅B3升温熔化的过程中，连动杆3031和隔挡球3032一直处于承载管301的内部，因此，为了保证连动杆3031和隔挡球3032的使用寿命以及不引入新的杂质，优选地，连动杆3031和隔挡球3032的材料为耐高温的高密度氮化硅材料。

对于上述示例，在一些具体的实施方式中，优选地，所述隔挡球3032的直径大于所述开口3011的直径。可以理解地，在本发明的具体实施过程中，为了防止待熔化的氮化硅B3从开口3011处掉落，因此，隔挡球3032的直径大于开口3011的直径，以保证当隔挡球3032下降与承载管301的底部贴合时能够完全遮挡住开口3011，即使当待熔化的氮化硅B3为颗粒状时，颗粒状的氮化硅B3也不会从开口3011处掉落。

对于上述示例，在一些具体的实施方式中，所述连动杆3031与所述升降机构304固定连接。可以理解地，为了便于隔离球3032的上升或下降，在本发明的具体实施方式中，将连动杆3031与升降机构304固定地连接在一起，以实现通过升降机构304控制隔离球3032的上升或下降，进而控制开口3011的遮挡或打开。

参见图5，本发明实施例还提供了一种氮掺杂剂加料方法，所述氮掺杂剂加料方法能够应用于前述的氮掺杂剂加料装置30中，所述氮掺杂剂加料方法包括：

S501、将多晶硅原料B1及硼掺杂剂B2放置于石英坩埚QC中并升温至1450℃以使得所述多晶硅原料B1及所述硼掺杂剂B2熔化形成含硼原子的硅熔体M'；

S502、将设定质量的待熔化的氮化硅B3投入至氮掺杂剂加料装置30中，并通过加热装置302升温至1800℃以使得所述待熔化的氮化硅B3熔化形成氮化硅熔体M"；

S503、通过升降机构304提升隔挡装置303，以使得所述氮化硅熔体M"通过承载管底部的开口滴落至所述含硼原子的硅熔体M'中。

可以理解地，当氮化硅熔体M"全部滴落至含硼原子的硅熔体M'后，待石英坩埚QC中的含氮原子和硼原子的硅熔体稳定后便可以开始拉制单晶硅棒。

参见图6，本发明实施例还提供了一种氮掺杂单晶硅棒的制造系统50，所述制造系统50具体包括：根据前述所述的氮掺杂剂加料装置30，以及拉晶设备40；其中，

所述氮掺杂剂加料装置30用于将氮化硅熔体M"掺入所述拉晶设备40中石英坩埚QC内的含硼原子的硅熔体M'中；

所述拉晶设备40用于利用含氮原子和硼原子的硅熔体采用Czochralski法拉制单晶硅棒。

需要说明的是，上述的拉晶设备1可以是拉晶炉中的比如导流筒、单晶硅棒提拉装置等与用于拉制单晶硅棒相关联的部件，以及比如石英坩埚QC、石墨加热器等与用于将多晶硅原料B1和硼掺杂剂B2熔化相关联的部件构成的设备，因此本发明中的氮掺杂剂加料装置30以及拉晶设备1可以在同一常规的拉晶炉中实现。

需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。