JP2023524103A - マイクロ磁気デバイスおよびその形成方法 - Google Patents

Abstract

マイクロ磁気デバイスおよび同形成方法。一実施形態では、マイクロ磁気デバイス（３００）は、基板（３１０）と、基板（３１０）上のシード層（３３０）と、シード層（３３０）上の磁気層（３４０）とを含む。磁気層（３４０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金を含み、コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子％の範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子％の範囲であり、鉄の含有量は磁性合金の実質的残部である。

Description

本開示は、広く言えば、電力および信号処理を対象とするものであり、特に、マイクロ磁気デバイスおよびその形成方法を対象とするものである。

現在および将来の市場向けのコンパクトな電力および信号処理デバイスの設計における継続的な課題は、より小型で動作効率の高い製品を製造することである。以前の産業および研究の焦点は、より小さなサイズの半導体デバイスを製造することであったが、これらの回路に必要な要素であるマイクロ磁気デバイスについては、同等の進歩を遂げていなかった。全体の寸法が非常に小さく、製造コストが低いマイクロ磁気デバイスを製造することは、継続的な設計上の課題となっている。

これらの課題に対応するには、特性が改善され、大量の製品に対応できる新しい磁性合金組成を検討する必要がある。新しい電気めっき技術も、より高いレベルの磁気性能と製造の再現性を達成するために有益であろう。最終製品で高レベルの電力変換効率を達成するには、厚い巻線の巻きを備えたマイクロ磁気デバイスが有利であろう。

小さな寸法のマイクロ磁気デバイスを製造するためのさらなる課題は、厚い電気めっきプロセス中に形成される傾向があるパターンエッジの「ホーン」の生成を回避することである。現在のスルーフォトレジスト電気めっきアプローチでは、磁気層または金属層に不均一な表面構造物が生成され、製造歩留まりが低下し、現場での製品の信頼性に影響を与える。したがって、当技術分野で必要とされているのは、マイクロ磁気デバイスに対するこれらおよびその他の設計および製造上の課題に対処するマイクロ磁気デバイスである。

マイクロ磁気デバイスを含む本開示の有利な実施形態および同形成方法によって、これらおよび他の問題は一般的に解決または回避され、技術的利点が一般的に達成される。一実施形態では、マイクロ磁気デバイスは、基板と、基板の上のシード層と、シード層の上の磁気層とを含む。磁気層は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金を含み、コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子％の範囲であり、鉄の含有量は磁性合金の実質的残部である。

上記は、以下の本発明の詳細な説明がよりよく理解できるように、本発明の構成および技術的利点をかなり広く概説したものである。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する、本発明の追加の構成および利点を以下に説明する。当業者は、開示された概念および特定の実施形態が、本発明の同じ目的を実行するための他の構造またはプロセスを修正または設計するための基礎として容易に利用できることを理解すべきである。また、当業者は、そのような均等な構造が、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の趣旨および範囲から逸脱しないことを理解すべきである。

本発明およびその利点をより完全に理解するために、ここで添付の図面に関連して以下の説明を参照する。

集積マイクロ磁気デバイスを含む電力変換器の一実施形態のブロック図を示す。 集積マイクロ磁気デバイスを含む電力変換器のパワートレインの一実施形態の概略図を示す。 マイクロ磁気デバイスの一実施形態の断面図を示す。 図３のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 マイクロ磁気デバイスの別の一実施形態の断面図を示す。 図８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 マイクロ磁気デバイスの別の一実施形態の断面図を示す。 図１７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図１７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図１７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図１７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図１７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図１７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図１７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図１７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 マイクロ磁気デバイスの別の一実施形態の断面図を示す。 図２６のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図２６のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図２６のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図２６のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図２６のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図２６のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図２６のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図２６のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図２６のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図２６のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 マイクロ磁気デバイスの別の一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図３７のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 マイクロ磁気デバイスの別の一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図５０のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 マイクロ磁気デバイスの別の一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図６８のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 マイクロ磁気デバイスの別の一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 図８４のマイクロ磁気デバイスを形成する一実施形態の断面図を示す。 感光性フィルムを巻いたローラーの一例を示す図を示す。 図９８の感光性フィルムを基板の上にラミネートするために使用されるプロセス構成を示す図を示す。 マイクロ磁気デバイスを形成する方法の一実施形態の図を示す。 巻線セグメントを形成する一実施形態の断面図を示す。 巻線セグメントを形成する一実施形態の断面図を示す。 巻線セグメントを形成する一実施形態の断面図を示す。 巻線セグメントを形成する一実施形態の断面図を示す。 巻線セグメントを形成する一実施形態の断面図を示す。 巻線セグメントを形成する別の一実施形態の断面図を示す。 巻線セグメントを形成する別の一実施形態の断面図を示す。 巻線セグメントを形成する別の一実施形態の断面図を示す。 巻線セグメントを形成する別の一実施形態の断面図を示す。 巻線セグメントを形成する別の一実施形態の断面図を示す。 巻線セグメントを形成する別の一実施形態の断面図を示す

異なる図中の対応する数字および記号は、別段の指示がない限り、一般的に対応する部分を指し、最初の例の後、簡潔さのために再説明され得ない。図面は、例示的な実施形態の関連する態様を示すために描かれている。

本例示的実施形態の作製および使用については、以下で詳細に論じる。しかしながら、実施形態は、多種多様な特定の状況で具現化できる多くの適用可能な発明概念を提供することを理解すべきである。本明細書で説明する特定の実施形態は、マイクロ磁気デバイスを作製および使用する特定の方法を単に例示するものである。

デバイスは、特定の状況、すなわち、マイクロ磁気デバイスを製造するための工業的製造プロセスの広範なクラスにおける例示的な実施形態に関して、本明細書で説明される。特定の実施形態は、金属層または巻線などの金属構造および磁気構造を含むことができるマイクロ磁気デバイスの製造を含むがこれらに限定されない多くの分野におけるプロセスに適用可能である。

ここで、本開示の原理に従って形成されたマイクロ磁気デバイスを製造するための一連のステップについて説明する。簡潔にするために、当技術分野でよく知られているいくつかの処理ステップの詳細は、以下の説明資料に含まれていない場合がある。例えば、限定はしないが、脱イオン水または反応性イオン化チャンバを使用するなどの洗浄ステップは、一般的に当技術分野でよく知られている通常の技術であるため、説明されない場合がある。試薬の特定の濃度、フォトレジストの露光時間、一般的な処理温度、電気めっきプロセスの電流密度、チャンバ動作圧力、チャンバガス濃度、イオン化ガスを生成するための無線周波数などは、多くの場合、当技術分野でよく知られている通常の技術であり、以下の説明に常に含まれているとは限らない。同様に、実質的に同じ結果を達成するための代替試薬および処理技術、例えば、スパッタリングに対する化学気相堆積の代替などは、各処理工程について特定されない場合があり、そのような代替は本開示の広い範囲に含まれるものである。実質的に同じ結果を達成するための代替試薬および処理技術、例えば、スパッタリングの代わりに化学蒸着を使用することなどは、各々の処理ステップについて特定されていない可能性があり、そのような置換は、本開示の広い範囲に含まれる。以下に説明する例示的な実施形態の寸法および材料組成は、特定の設計目的を満たすために代替設計に変更することもでき、本開示の広い範囲に含まれる。

最初に図１を参照すると、集積マイクロ磁気デバイスを含む電力変換器の一実施形態のブロック図が示されている。電力変換器は、電力変換器に入力電圧Ｖ_ｉｎを供給するための電力源（電池によって表される）に結合されたパワートレイン１１０を含む。電力変換器はまた、コントローラ１２０およびドライバ１３０を含み、その出力に結合されたマイクロプロセッサなどのシステム（図示せず）に電力を供給する。パワートレイン１１０は、以下の図２に関して図示および説明されるように、降圧コンバータトポロジーを使用することができる。もちろん、任意の数のコンバータトポロジーが、本開示の原理に従って構築された集積マイクロ磁気デバイスの使用から利益を得ることができ、十分にその広い範囲にある。

パワートレイン１１０は、その入力で入力電圧Ｖ_ｉｎを受け取り、調整された出力特性（例えば、出力電圧Ｖ_ｏｕｔ）を提供して、電力変換器の出力に結合されたマイクロプロセッサまたは他の負荷に電力を供給する。コントローラ１２０は、マイクロプロセッサに関連する内部または外部電源からの所望のシステム電圧などの所望の特性を表す電圧基準、および電力変換器の出力電圧Ｖ_ｏｕｔに結合することができる。前述の特性に従って、コントローラ１２０は信号Ｓ_ＰＷ_Ｍを提供して、パワートレイン１１０の少なくとも１つのパワースイッチのデューティサイクルと周波数を制御し、集積マイクロ磁気デバイスを入力電圧Ｖ_ｉｎに周期的に結合することによって、出力電圧Ｖ_ｏｕｔまたはその別の特性を調整する。

前述の特性に従って、駆動信号（複数可）［例えば、Ｐチャンネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（「ＭＯＳＦＥＴ」）（「ＰＭＯＳ」と呼ばれる）パワースイッチに対して機能するデューティサイクルＤを有する第１のゲート駆動信号ＰＧと、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（「ＮＭＯＳ」と呼ばれる）パワースイッチに対して機能する相補デューティサイクル１－Ｄを有する第２のゲート駆動信号ＮＧ］が、電力変換器の１つまたは複数のパワースイッチのデューティサイクルおよび周波数、好ましくはその出力電圧Ｖ_ｏｕｔを制御するために、ドライバ１３０によって提供される。

ここで図２を参照すると、集積マイクロ磁気デバイスを含む電力変換器のパワートレインの一実施形態の概略図が示されている。

図示の実施形態では、パワートレインは降圧コンバータトポロジーを採用しているが、当業者は、フォワードコンバータトポロジーまたはアクティブクランプトポロジーなどの他のコンバータトポロジーが十分に本発明の広い範囲にあることを理解すべきである。

電力変換器のパワートレインは、電源（電池で表される）から入力電圧Ｖ_ｉｎ（例えば、調整されていない入力電圧）をその入力で受け取り、調整された出力電圧Ｖ_ｏｕｔを供給して、例えば、電力変換器の出力でマイクロプロセッサに電力を供給する。降圧コンバータトポロジーの原則に従い、出力電圧Ｖ_ｏｕｔは、一般的に入力電圧Ｖ_ｉｎよりも低いため、電力変換器のスイッチング動作によって出力電圧Ｖ_ｏｕｔを調整できる。主電源スイッチＱ_ｍａｉｎ（例えば、ＰＭＯＳスイッチ）は、一次期間（通常、主電源スイッチＱ_ｍａｉｎのデューティサイクル「Ｄ」と共存する）の間、ゲート駆動信号ＰＧによって導通できるようになり、入力電圧Ｖ_ｉｎを出力フィルタインダクタＬ_ｏｕｔへ結合し、これはマイクロ磁気デバイスとして有利に形成することができる。一次期間の間、出力フィルタインダクタＬ_ｏｕｔを流れるインダクタ電流Ｉ_Ｌｏｕｔは、電流がパワートレインの入力から出力に流れるにつれて増加する。インダクタ電流Ｉ_Ｌｏｕｔの交流成分は、出力コンデンサＣ_ｏｕｔによってフィルタリングされる。

相補期間中（通常、主電源スイッチＱ_ｍａｉｎの相補デューティサイクル「１－Ｄ」と共存）、主電源スイッチＱ_ｍａｉｎは、非導通状態に移行し、補助電源スイッチＱ_ａｕｘ（例えば、ＮＭＯＳスイッチ）は、ゲート駆動信号ＮＧによって導通可能になる。補助電源スイッチＱ_ａｕｘは、マイクロマグネティック出力フィルタインダクタＬ_ｏｕｔを流れるインダクタ電流Ｌ_ｏｕｔの連続性を維持する経路を提供する。相補期間中、出力フィルタインダクタＬ_ｏｕｔを流れるインダクタ電流Ｌ_ｏｕｔは減少する。一般的に、主電源スイッチＱ_ｍａｉｎおよび補助電源スイッチＱ_ａｕｘのデューティサイクルは、電力変換器の出力電圧Ｖ_ｏｕｔの調整を維持するために調整される。しかしながら、当業者は、主電力スイッチＱ_ｍａｉｎおよび補助電力スイッチＱ_ａｕｘの導通期間は、それらの間の交差導通を回避し、電力変換器に関連するスイッチング損失を有利に低減するために短い時間間隔で分離することができることを理解すべきである。

ここで図３を参照すると、マイクロ磁気デバイス３００の一実施形態の断面図が示されている。マイクロ磁気デバイス３００は、基板３１０上に形成され、その上に接着層３２０が形成される。接着層３２０の上にシード層３３０が形成され、シード層３３０の上に磁気層３４０が形成される。その後、磁気層３４０の上に保護層３５０が形成される。

ここで図４～図７を参照すると、図３のマイクロ磁気デバイス３００を形成する一実施形態の断面図が示されている。図４から始めて、マイクロ磁気デバイス３００は、シリコン、ガラス、セラミックス、成形ポリマー、フレキシブルまたはプリント回路基板の基板、または約０．１～１ミリメートル（「ｍｍ」）の厚さの他の絶縁材料などの剛性または可撓性基板３１０上に構築される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの接着層３２０は、基板３１０の上面上に、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを用いて、約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図５を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などのシード層３３０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して接着層３２０上に堆積される。シード層３３０は導電層を形成し、その上に磁気層３４０が次の処理ステップで堆積される。シード層３３０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。シード層３３０は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。

もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図６を参照すると、磁気層３４０がシード層３３０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。磁気層３４０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含むことができる。磁気層３４０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の最終製品のスイッチング周波数で、この透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

磁気層３４０に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。磁気層３４０は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。磁気層３４０は、３．５～２５原子パーセントの範囲のリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

磁気層３４０と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図７を参照すると、チタン、チタンタングステン（「ＴｉＷ」）、クロム、またはニッケル（またはニッケル基）などの保護層３５０が、乾式堆積、無電解または電気めっきプロセスを用いて、磁気層３４０の上面上に約１００～１０００Åの厚さで堆積される。電気めっきプロセスに従って、マイクロ磁気デバイス３００は、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）飽和脱イオン水ですすがれ、次いで水性電解質（例えば、チタンタングステン水性電解質）に浸漬されて、磁気層３４０の上に保護層３５０を形成する。

このように、現在入手可能なものよりも改善された磁気特性を有する四元合金で形成されたマイクロ磁気デバイス、および関連する方法が、基板の上に形成されて本明細書で紹介された。有利な一実施形態では、四元合金は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含み、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

一実施形態では、マイクロ磁気デバイス（３００）は、基板（３１０）と、基板（３１０）の上の接着層（３２０）と、接着層（３２０）の上のシード層（３３０）と、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金からの、シード層（３３０）の上の磁気層（３４０、例えば、厚さ１～１５ミクロン）とを含む。コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部（例えば、７０～９５原子パーセント）である。

磁性合金はまた、硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、および銅のうちの少なくとも１つを、１～１０００ｐｐｍの範囲の濃度で含むことができる。磁性合金は、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。接着層（３２０）は、ニッケル、クロム、チタン、およびチタンタングステンのうちの少なくとも１つを含むことができる。

シード層（３３０）は、銅、金、チタン、チタン、タングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、およびチタンのうちの少なくとも１つと、それに続く銅または金の薄層とを含むことができる。シード層（３３０）は、磁気層（３４０）が上に形成される導電層を形成する。マイクロ磁気デバイス（３００）は、磁気層（３４０）の上に保護層（３５０）をさらに含む。保護層（３５０）は、チタン、チタンタングステン、クロム、およびニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

ここで図８を参照すると、マイクロ磁気デバイス４００の一実施形態の断面図が示されている。マイクロ磁気デバイス４００は、基板４１０上に形成され、その上に第１の接着層４２０が形成される。第１のシード層４３０が第１の接着層４２０の上に形成され、第１の磁気層４４０が第１のシード層４３０の上に形成される。絶縁層４５０は、第１の磁気層４４０の上に形成される。複数の磁気層（例えば、本実施形態では２つの磁気層）を収容するために、絶縁層４５０の上に第２の接着層４６０が形成され、第２の接着層４６０の上に第２のシード層４７０が形成され、第２のシード層４７０の上に第２の磁気層４８０が形成される。その後、第２の磁気層４８０の上に保護層４９０が形成される。

ここで図９～図１６を参照すると、図８のマイクロ磁気デバイス４００を形成する一実施形態の断面図が示されている。図９から始めて、マイクロ磁気デバイス４００は、シリコン、ガラス、セラミックス、成形ポリマー、フレキシブルまたはプリント回路基板の基板、または約０．１～１ミリメートル（「ｍｍ」）の厚さの他の絶縁材料などの剛性または可撓性基板４１０上に構築される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第１の接着層４２０は、基板４１０の上面上に、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを用いて、約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図１０を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第１のシード層４３０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第１の接着層４２０上に堆積される。第１のシード層４３０は導電層を形成し、その上に第１の磁気層４４０が次の処理ステップで堆積される。

第１のシード層４３０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第１のシード層４３０は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図１１を参照すると、第１の磁気層４４０が、第１のシード層４３０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第１の磁気層４４０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含むことができる。第１の磁気層４４０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数で、この透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

第１の磁気層４４０に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。第１の磁気層４４０は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。第１の磁気層４４０は、３．５～２５原子パーセントの範囲でリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

第１の磁気層４４０と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図１２を参照すると、絶縁層４５０が第１の磁気層４５０上に堆積される。絶縁層４５０は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、絶縁層４５０の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

絶縁層４５０の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。絶縁層４５０の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

絶縁層４５０は、第１の磁気層４４０の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。絶縁層４５０は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、絶縁層４５０は硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス４００の絶縁層４５０に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図１３を参照すると、絶縁層４５０の上に第２の接着層４６０が形成される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第２の接着層４６０は、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、絶縁層４５０の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図１４を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第２のシード層４７０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第２の接着層４６０上に堆積される。第２のシード層４７０は導電層を形成し、その上に第２の磁気層４８０が次の処理ステップで堆積される。第２のシード層４７０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第２のシード層４７０は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図１５を参照すると、第２の磁気層４８０が、第２のシード層４７０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第２の磁気層４８０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含む。第２の磁気層４８０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数でこの透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。第２の磁気層４８０は、上述のような第１の磁気層４４０と類似の特性を有する。上述のように、対応する介在層および周囲層を有する複数の磁気層を、マイクロ磁気デバイス４００に組み込むことができる。同じ原理が、本明細書に開示される他のマイクロ磁気デバイスに適用される。また、マルチコアマグネティックデバイスの例として、参照により本明細書に組み込まれる、アレン（Ａｌｌｅｎ）らによる「積層磁気コア（Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｒｅｓ）」と題される国際公開第２０１７／２０５６４４号を参照されたい。

ここで図１６を参照すると、チタン、チタンタングステン（「ＴｉＷ」）、クロム、またはニッケル（またはニッケル基）などの保護層４９０が、乾式堆積、無電解または電気めっきプロセスを用いて、第２の磁気層４８０の上面上に約１００～１０００Åの厚さで堆積される。電気めっきプロセスに従って、マイクロ磁気デバイス４００は、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）飽和脱イオン水ですすがれ、次いで水性電解質（例えば、チタンタングステン水性電解質）に浸漬されて、磁気層４８０の上に保護層４９０を形成する。

このように、現在入手可能なものよりも改善された磁気特性を有する四元合金で形成されたマイクロ磁気デバイス、および関連する方法が、基板の上に形成されて本明細書で紹介された。有利な一実施形態では、四元合金は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含み、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

一実施形態では、マイクロ磁気デバイス（４００）は、基板（４１０）と、基板（４１０）の上の第１の接着層（４２０）および第１のシード層（４３０）と、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金からの、第１の接着層（４２０）および第１のシード層（４３０）の上の第１の磁気層（４４０、例えば、厚さ１～１５ミクロン）とを含む。マイクロ磁気デバイス（４００）はまた、第１の磁気層（４４０）の上の第２の接着層（４６０）および第２のシード層（４７０）と、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金からの、第２の接着層（４６０）および第２のシード層（４７０）の上の第２の磁気層（４８０、例えば、厚さ１～１５ミクロン）とを含む。コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部（例えば、７０～９５原子パーセント）である。

磁性合金はまた、硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、および銅のうちの少なくとも１つを、１～１０００ｐｐｍの範囲の濃度で含むことができる。磁性合金は、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。第１および第２の接着層（４２０、４６０）は、ニッケル、クロム、チタン、およびチタンタングステンのうちの少なくとも１つを含むことができる。

第１および第２のシード層（４３０、４７０）は、銅、金、チタン、チタン、タングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、およびチタンのうちの少なくとも１つと、それに続く銅または金の薄層とを含むことができる。第１および第２のシード層（４３０、４７０）は導電層を形成し、その上に第１および第２の磁気層（４４０、４８０）がそれぞれ形成される。

マイクロ磁気デバイス（４００）はまた、第１の磁気層（４４０）と第２の磁気層（４８０）との間に絶縁層または半絶縁層（４５０）を含む。絶縁層（４５０、例えば、ポリマー、酸化アルミニウム、または二酸化ケイ素）は、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、およびその他の層の熱膨張差により、製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。マイクロ磁気デバイス（４００）は、第２の磁気層（４８０）の上に保護層（４９０）をさらに含む。保護層（４９０）は、チタン、チタンタングステン、クロム、およびニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

ここで図１７を参照すると、マイクロ磁気デバイス５００の一実施形態の断面図が示されている。マイクロ磁気デバイス５００は、基板５１０上に形成され、その上に第１の接着層５２０が形成される。第１のシード層５３０が第１の接着層５２０の上に形成され、磁気層５４０が第１のシード層５３０の上に形成される。保護層５５０が磁気層５４０の上に形成され、絶縁層５６０が保護層５５０の上に形成される。第２の接着層５７０が絶縁層５６０の上に形成され、第２のシード層５８０が第２の接着層５７０の上に形成され、金属層５９０が第２のシード層５８０の上に形成される。

ここで図１８～図２５を参照すると、図１７のマイクロ磁気デバイス５００を形成する一実施形態の断面図が示されている。図１８から始めて、マイクロ磁気デバイス５００は、シリコン、ガラス、セラミックス、成形ポリマー、フレキシブルまたはプリント回路基板の基板、または約０．１～１ミリメートル（「ｍｍ」）の厚さの他の絶縁材料などの剛性または可撓性基板５１０上に構築される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第１の接着層５２０は、基板５１０の上面上に、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを用いて、約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図１９を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第１のシード層５３０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第１の接着層５２０上に堆積される。第１のシード層５３０は導電層を形成し、その上に第１の磁気層５４０が次の処理ステップで堆積される。

第１のシード層５３０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第１のシード層５３０は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図２０を参照すると、磁気層５４０が、第１のシード層５３０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。磁気層５４０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含む。磁気層５４０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数で、この透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

磁気層５４０に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。磁気層５４０は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。磁気層５４０は、３．５～２５原子パーセントの範囲のリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

磁気層５４０と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図２１を参照すると、チタン、チタンタングステン（「ＴｉＷ」）、クロム、またはニッケル（またはニッケル基）などの保護層５５０が、乾式堆積、無電解または電気めっきプロセスを用いて、磁気層５４０の上面上に約１００～１０００Åの厚さで堆積される。電気めっきプロセスに従って、マイクロ磁気デバイス５００は、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）飽和脱イオン水ですすがれ、次いで水性電解質（例えば、チタンタングステン水性電解質）に浸漬されて、磁気層５４０の上に保護層５５０を形成する。

ここで図２２を参照すると、絶縁層５６０が保護層５５０上に堆積される。絶縁層５６０は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、絶縁層５６０の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

絶縁層５６０の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。絶縁層５６０の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

絶縁層５６０は、保護層５５０の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。絶縁層５６０は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、絶縁層５６０は硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス５００の絶縁層５６０に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図２３を参照すると、絶縁層５６０の上に第２の接着層５７０が形成される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第２の接着層５７０は、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、絶縁層５６０の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図２４を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第２のシード層５８０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第２の接着層５７０上に堆積される。第２のシード層５８０は導電層を形成し、その上に金属層５９０が次の処理ステップで堆積される。第２のシード層５８０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第２のシード層５８０は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図２５を参照すると、金属層５９０が、第２のシード層５８０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。金属層５９０は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、それらの組み合わせ（例えば、銅、ニッケル、および金のスタック）、または他の導電性金属材料から形成することができる。金属層５９０の厚さは、限定はしないが、約２０ミクロン（「μｍ」）である。

このように、現在入手可能なものよりも改善された磁気特性を有する四元合金で形成されたマイクロ磁気デバイス、および関連する方法が、基板の上に形成されて本明細書で紹介された。有利な一実施形態では、四元合金は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含み、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

一実施形態では、マイクロ磁気デバイス（５００）は、基板（５１０）と、基板（５１０）の上の第１の接着層（５２０）と、第１の接着層（５２０）の上の第１のシード層（５３０）と、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金からの、第１のシード層（５３０）の上の磁気層（５４０、例えば、厚さ１～１５ミクロン）とを含む。コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部（例えば、７０～９５原子パーセント）である。マイクロ磁気デバイス（５００）はまた、磁気層（５４０）の上に金属層（５９０）を含む。金属層（５９０）は、銅、金、アルミニウム、または他の導電性金属材料から形成された約２０ミクロンの厚さとすることができる。

磁性合金はまた、硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、および銅のうちの少なくとも１つを、１～１０００ｐｐｍの範囲の濃度で含むことができる。磁性合金は、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

マイクロ磁気デバイス（５００）はまた、保護層（５５０）と、絶縁層（５６０）と、磁気層（５４０）と金属層（５９０）との間の第２の接着層（５７０）および第２のシード層（５８０）とを含む。第１および第２の接着層（５２０、５７０）は、ニッケル、クロム、チタン、およびチタンタングステンのうちの少なくとも１つを含むことができる。第１および第２のシード層（５３０、５８０）は、銅、金、チタン、チタン、タングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、およびチタンのうちの少なくとも１つと、それに続く銅または金の薄層とを含むことができる。第１および第２のシード層（５３０、５８０）は、磁気層（５４０）および金属層（５９０）がそれぞれ上に形成される導電層を形成する。絶縁層（５６０、例えば、ポリマー、酸化アルミニウム、または二酸化ケイ素）は、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差により、製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。保護層（５５０）は、チタン、チタンタングステン、クロム、およびニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

ここで図２６を参照すると、マイクロ磁気デバイス６００の一実施形態の断面図が示されている。マイクロ磁気デバイス６００は、基板６０５上に形成され、その上に第１の接着層６１０が形成される。第１のシード層６１５が第１の接着層６１０の上に形成され、第１の磁気層６２０が第１のシード層６１５の上に形成される。第１の保護層６２５が第１の磁気層６２０の上に形成され、絶縁層６３０が第１の保護層６２５の上に形成される。第２の接着層６３５が絶縁層６３０の上に形成され、第２のシード層６４０が第２の接着層６３５の上に形成され、金属層６４５が第２のシード層６４０の上に形成される。第２の磁気層６５０が金属層６４５の上に形成され、第２の保護層６５５が第２の磁気層６５０の上に形成される。

ここで図２７～図３６を参照すると、図２６のマイクロ磁気デバイス６００を形成する一実施形態の断面図が示されている。図２７から始めて、マイクロ磁気デバイス６００は、シリコン、ガラス、セラミックス、成形ポリマー、フレキシブルまたはプリント回路基板の基板、または約０．１～１ミリメートル（「ｍｍ」）の厚さの他の絶縁材料などの剛性または可撓性基板６０５上に構築される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第１の接着層６１０は、基板６０５の上面上に、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図２８を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第１のシード層６１５が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第１の接着層６１０上に堆積される。第１のシード層６１５は導電層を形成し、その上に第１の磁気層６２０が次の処理ステップで堆積される。

第１のシード層６１５の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第１のシード層６１５は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図２９を参照すると、第１の磁気層６２０が、第１のシード層６１５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第１の磁気層６２０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含む。第１の磁気層６２０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数でこの透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

第１の磁気層６２０に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。第１の磁気層６２０は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。第１の磁気層６２０は、３．５～２５原子パーセントの範囲のリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

第１の磁気層６２０と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図３０を参照すると、チタン、チタンタングステン（「ＴｉＷ」）、クロム、またはニッケル（またはニッケル基）などの第１の保護層６２５が、乾式堆積、無電解または電気めっきプロセスを用いて、第１の磁気層６２０の上面上に約１００～１０００Åの厚さで堆積される。電気めっきプロセスに従って、マイクロ磁気デバイス６００は、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）飽和脱イオン水ですすがれ、次いで水性電解質（例えば、チタンタングステン水性電解質）に浸漬されて、第１の磁気層６２０の上に第１の保護層６２５を形成する。

ここで図３１を参照すると、絶縁層６３０が第１の保護層６２５上に堆積される。絶縁層６３０は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、絶縁層６３０の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

絶縁層６３０の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。絶縁層６３０の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

絶縁層６３０は、第１の保護層６２５の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。絶縁層６３０は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、絶縁層６３０は硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス６００の絶縁層６３０に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図３２を参照すると、絶縁層６３０の上に第２の接着層６３５が形成される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第２の接着層６３５は、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、絶縁層６３０の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図３３を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第２のシード層６４０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第２の接着層６３５上に堆積される。第２のシード層６４０は導電層を形成し、その上に金属層６４５が次の処理ステップで堆積される。第２のシード層６４０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第２のシード層６４０は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図３４を参照すると、金属層６４５が、第２のシード層６４０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。金属層６４５は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、それらの組み合わせ（例えば、銅、ニッケル、および金のスタック）または他の導電性金属材料から形成することができる。金属層６４５の厚さは、限定はしないが、約２０ミクロン（「μｍ」）である。

ここで図３５を参照すると、第２の磁気層６５０が、金属層６４５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第２の磁気層６５０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含む。第２の磁気層６５０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数で、この透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

第２の磁気層６５０に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。第２の磁気層６５０は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。第２の磁気層６５０は、３．５～２５原子パーセントの範囲のリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

第２の磁気層６５０と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図３６を参照すると、チタン、チタンタングステン（「ＴｉＷ」）、クロム、またはニッケル（またはニッケル基）などの第２の保護層６５５が、乾式堆積、無電解または電気めっきプロセスを用いて、第２の磁気層６５０の上面上に約１００～１０００Åの厚さで堆積される。電気めっきプロセスに従って、マイクロ磁気デバイス６００は、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）飽和脱イオン水ですすがれ、次いで水性電解質（例えば、チタンタングステン水性電解質）に浸漬されて、第２の磁気層６５０の上に第２の保護層６５５を形成する。このように、現在入手可能なものよりも改善された磁気特性を有する四元合金で形成されたマイクロ磁気デバイス、および関連する方法が、基板の上に形成されて本明細書で紹介された。有利な一実施形態では、四元合金は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含み、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

一実施形態では、マイクロ磁気デバイス（６００）は、基板（６０５）と、基板（６０５）の上の第１の接着層（６１０）と、第１の接着層（６１０）の上の第１のシード層（６１５）と、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金からの、第１のシード層（６１５）の上の第１の磁気層（６２０、例えば、厚さ１～１５ミクロン）とを含む。コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部（例えば、７０～９５原子パーセント）である。マイクロ磁気デバイス（６００）は、第１の磁気層（６２０）の上の金属層（６４５）を含む。金属層（６４５）は、銅、金、アルミニウム、または他の導電性金属材料から形成された約２０ミクロンの厚さとすることができる。

磁性合金はまた、硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、および銅のうちの少なくとも１つを、１～１０００ｐｐｍの範囲の濃度で含むことができる。磁性合金は、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

マイクロ磁気デバイス（６００）はまた、第１の保護層（６２５）と、絶縁層（６３０）と、第２の接着層（６３５）と、第１の磁気層（６２０）と金属層（６４５）との間の第２のシード層（６４０）とを含む。マイクロ磁気デバイス（６００）はまた、金属層（６４５）の上の第２の磁気層（６５０、第１の磁気層６２０に類似）と、第２の磁気層（６５０）の上の第２の保護層（６５５）とを含む。第１および第２の接着層（６１０、６３５）は、ニッケル、クロム、チタン、およびチタンタングステンのうちの少なくとも１つを含むことができる。第１および第２のシード層（６１５、６４０）は、銅、金、チタン、チタン、タングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、およびチタンのうちの少なくとも１つと、それに続く銅または金の薄層とを含むことができる。第１および第２のシード層（６１５、６４０）は、第１の磁気層（６２０）および金属層（６４５）がそれぞれ上に形成される導電層を形成する。絶縁層（６３０、例えば、ポリマー、酸化アルミニウム、または二酸化ケイ素）は、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差により、製品の残留機械応力に影響を与える可能性がある。第１および第２の保護層（６２５、６５５）は、チタン、チタンタングステン、クロム、およびニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

ここで図３７を参照すると、マイクロ磁気デバイス７００の一実施形態の断面図が示されている。マイクロ磁気デバイス７００は、基板７０５上に形成され、その上に第１の接着層７１０が形成される。第１のシード層７１５が第１の接着層７１０の上に形成され、第１の磁気層７２０が第１のシード層７１５の上に形成される。第１の絶縁層７２５が第１の磁気層７２０の上に形成され、第２の接着層７３０が第１の絶縁層７２５の上に形成される。第２のシード層７３５が第２の接着層７３０の上に形成され、第２の磁気層７４０が第２のシード層７３５の上に形成される。保護層７４５が第２の磁気層７４０の上に形成され、第２の絶縁層７５０が保護層７４５の上に形成される。第２の絶縁層７５０の上に第３の接着層７５５が形成され、第３の接着層７５５の上に第３のシード層７６０が形成され、第３のシード層７６０の上に金属層７６５が形成される。

ここで図３８～図４９を参照すると、図３７のマイクロ磁気デバイス７００を形成する一実施形態の断面図が示されている。図３８から始めて、マイクロ磁気デバイス７００は、シリコン、ガラス、セラミックス、成形ポリマー、フレキシブルまたはプリント回路基板の基板、または約０．１～１ミリメートル（「ｍｍ」）の厚さの他の絶縁材料などの剛性または可撓性基板７０５上に構築される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第１の接着層７１０は、基板７０５の上面上に、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを用いて、約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図３９を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第１のシード層７１５が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第１の接着層７１０上に堆積される。第１のシード層７１５は導電層を形成し、その上に第１の磁気層７２０が次の処理ステップで堆積される。

第１のシード層７１５の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第１のシード層７１５は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図４０を参照すると、第１の磁気層７２０が、第１のシード層７１５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第１の磁気層７２０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含む。第１の磁気層７２０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数で、この透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

第１の磁気層７２０に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。第１の磁気層７２０は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。第１の磁気層７２０は、３．５～２５原子パーセントの範囲のリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

第１の磁気層７２０と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図４１を参照すると、第１の絶縁層７２５が第１の磁気層７２０上に堆積される。第１の絶縁層７２５は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、第１の絶縁層７２５の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

第１の絶縁層７２５の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第１の絶縁層７２５の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

第１の絶縁層７２５は、第１の磁気層７２０の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。第１の絶縁層７２５は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、第１の絶縁層７２５が硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス７００の第１の絶縁層７２５に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図４２を参照すると、ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第２の接着層７３０は、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、第１の絶縁層７２５の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図４３を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第２のシード層７３５が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第２の接着層７３０上に堆積される。第２のシード層７３５は導電層を形成し、その上に第２の磁気層７４０が次の処理ステップで堆積される。第２のシード層７３５の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第２のシード層７３５は、シード層として機能することができる同様または異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図４４を参照すると、第２の磁気層７４０が、第２のシード層７３５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第２の磁気層７４０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含む。第２の磁気層７４０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数でこの透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

第２の磁気層７４０に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。第２の磁気層７４０は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。第２の磁気層７４０は、３．５～２５原子パーセントの範囲のリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

第２の磁気層７４０と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図４５を参照すると、チタン、チタンタングステン（「ＴｉＷ」）、クロム、またはニッケル（またはニッケル基）などの保護層７４５が、乾式堆積、無電解または電気めっきプロセスを用いて、第２の磁気層７４０の上面上に約１００～１０００Åの厚さで堆積される。電気めっきプロセスに従って、マイクロ磁気デバイス７００は、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）飽和脱イオン水ですすがれ、次いで水性電解質（例えば、チタンタングステン水性電解質）に浸漬されて、第２の磁気層７４０の上に保護層７４５を形成する。

ここで図４６を参照すると、第２の絶縁層７５０が保護層７４５上に堆積される。第２の絶縁層７５０は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、第２の絶縁層７５０の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

第２の絶縁層７５０の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第２の絶縁層７５０の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

第２の絶縁層７５０は、保護層７４５の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。第２の絶縁層７５０は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、第２の絶縁層７５０が硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス７００の第２の絶縁層７５０に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図４７を参照すると、ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第３の接着層７５５は、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、第２の絶縁層７５０の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図４８を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に銅または金の薄層が続く）などの第３のシード層７６０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第３の接着層７５５上に堆積される。第３のシード層７６０は導電層を形成し、その上に金属層７６５が次の処理ステップで堆積される。第３のシード層７６０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第３のシード層７６０は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図４９を参照すると、金属層７６５が、第３のシード層７６０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。金属層７６５は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、それらの組み合わせ（例えば、銅、ニッケル、および金のスタック）または他の導電性金属材料から形成することができる。金属層７６５の厚さは、限定はしないが、約２０ミクロン（「μｍ」）である。

このように、現在入手可能なものよりも改善された磁気特性を有する四元合金で形成されたマイクロ磁気デバイス、および関連する方法が、基板上に形成されて本明細書で紹介された。有利な一実施形態では、四元合金は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含み、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

一実施形態では、マイクロ磁気デバイス（７００）は、基板（７０５）と、基板（７０５）の上の第１の接着層（７１０）と、第１の接着層（７１０）の上の第１のシード層（７１５）と、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金からの、第１のシード層（７１５）の上の第１の磁気層（７２０、例えば、厚さ１～１５ミクロン）とを含む。コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部（例えば、７０～９５原子パーセント）である。マイクロ磁気デバイス（７００）は、第１の磁気層（７２０）と類似しており、その上の第２の磁気層（７４０）と、第２の磁気層（７４０）の上の金属層（７６５）とを含む。金属層（７６５）は、銅、金、アルミニウム、または他の導電性金属材料から形成された約２０ミクロンの厚さとすることができる。

磁性合金はまた、硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、および銅のうちの少なくとも１つを、１～１０００ｐｐｍの範囲の濃度で含むことができる。磁性合金は、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

マイクロ磁気デバイス（７００）はまた、第１の絶縁層（７２５）と、第２の接着層（７３０）と、第１の磁気層（７２５）と第２の磁気層（７４０）との間の第２のシード層（７３５）とを含む。マイクロ磁気デバイス（７００）は、保護層（７４５）と、第２の絶縁層（７５０）と、第３の接着層（７５５）と、第２の磁気層（７４０）と金属層（７６５）との間の第３のシード層（７６０）も含む。第１、第２、および第３の接着層（７１０、７３０、７５５）は、ニッケル、クロム、チタン、およびチタンタングステンのうちの少なくとも１つを含むことができる。

第１、第２、および第３のシード層（７１５、７３５、７６０）は、銅、金、チタン、チタン、タングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、およびチタンのうちの少なくとも１つと、それに続く銅または金の薄層とを含むことができる。第１、第２。および第３のシード層（７１５、７３５、７６０）は、第１および第２の磁気層（７２０、７４０）および金属層（７６５）が上に形成される導電層を形成する。第１および第２の絶縁層（７２５、７５０、例えば、ポリマー、酸化アルミニウム、または二酸化ケイ素）は、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差により、製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。保護層（７４５）は、チタン、チタンタングステン、クロム、およびニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

ここで図５０を参照すると、マイクロ磁気デバイス８００の一実施形態の断面図が示されている。マイクロ磁気デバイス８００は、基板８０５上に形成され、その上に第１の接着層８１０が形成される。第１のシード層８１５が第１の接着層８１０の上に形成され、第１の金属層８２０が第１のシード層８１５の上に形成される。第１の絶縁層８２５が第１の金属層８２０の上に形成され、第２の接着層８３０が第１の絶縁層８２５の上に形成される。第２のシード層８３５が第２の接着層８３０の上に形成され、第１の磁気層８４０が第２のシード層８３５の上に形成される。第２の絶縁層８４５が第１の磁気層８４０の上に形成され、第３の接着層８５０が第２の絶縁層８４５の上に形成される。第３のシード層８５５が第３の接着層８５０の上に形成され、第２の磁気層８６０が第３のシード層８５５の上に形成される。保護層８６５が第２の磁気層８６０の上に形成され、第３の絶縁層８７０が保護層８６５の上に形成される。第４の接着層８７５が第３の絶縁層８７０の上に形成され、第４のシード層８８０が第４の接着層８７５の上に形成され、第２の金属層８８５が第４のシード層８８０の上に形成される。

ここで図５１～図６６を参照すると、図５０のマイクロ磁気デバイス８００を形成する一実施形態の断面図が示されている。図５１から始めて、マイクロ磁気デバイス８００は、シリコン、ガラス、セラミックス、成形ポリマー、フレキシブルまたはプリント回路基板の基板、または約０．１～１ミリメートル（「ｍｍ」）の厚さの他の絶縁材料などの剛性または可撓性基板８０５上に構築される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第１の接着層８１０は、基板８０５の上面上に、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを用いて、約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図５２を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第１のシード層８１５が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第１の接着層８１０上に堆積される。第１のシード層８１５は導電層を形成し、その上に第１の金属層８２０が次の処理ステップで堆積される。

第１のシード層８１５の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第１のシード層８１５は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図５３を参照すると、第１の金属層８２０が、第１のシード層８１５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第１の金属層８２０は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、それらの組み合わせ（例えば、銅、ニッケル、および金のスタック）、または他の導電性金属材料から形成することができる。第１の金属層８２０の厚さは、限定はしないが、約２０ミクロン（「μｍ」）である。

ここで図５４を参照すると、第１の絶縁層８２５が第１の金属層８２０上に堆積される。第１の絶縁層８２５は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、第１の絶縁層８２５の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

第１の絶縁層８２５の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第１の絶縁層８２５の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

第１の絶縁層８２５は、第１の金属層８２０の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後。加熱または他の手段によってハードキュアされる。第１の絶縁層８２５は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、第１の絶縁層８２５が硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス８００の第１の絶縁層８２５に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図５５を参照すると、ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第２の接着層８３０は、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、第１の絶縁層８２５の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図５６を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第２のシード層８３５が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第２の接着層８３０上に堆積される。第２のシード層８３５は導電層を形成し、その上に第１の磁気層８４０が次の処理ステップで堆積される。第２のシード層８３５の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第２のシード層８３５は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図５７を参照すると、第１の磁気層８４０が、第２のシード層８３５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第１の磁気層８４０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含む。第１の磁気層８４０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数でこの透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

第１の磁気層８４０に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。第１の磁気層８４０は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。第１の磁気層８４０は、３．５～２５原子パーセントの範囲のリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

第１の磁気層８４０と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図５８を参照すると、第２の絶縁層８４５が第１の磁気層８４０上に堆積される。第２の絶縁層８４５は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素の絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、第２の絶縁層８４５の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

第２の絶縁層８４５の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第２の絶縁層８４５の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

第２の絶縁層８４５は、第１の磁気層８４０の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。第２の絶縁層８４５は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、第２の絶縁層８４５が硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス８００の第２の絶縁層８４５に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図５９を参照すると、ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第３の接着層８５０は、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、第２の絶縁層８４５の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図６０を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第３のシード層８５５が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第３の接着層８５０上に堆積される。第３のシード層８５５は導電層を形成し、その上に第２の磁気層８６０が次の処理ステップで堆積される。第３のシード層８５５の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第３のシード層８５５は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図６１を参照すると、第２の磁気層８６０が、第３のシード層８５５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第２の磁気層８６０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含み、上記の第１の磁気層８２０と類似の構成を含むことができる。

ここで図６２を参照すると、チタン、チタンタングステン（「ＴｉＷ」）、クロム、またはニッケル（またはニッケル基）などの保護層８６５が、乾式堆積、無電解または電気めっきプロセスを用いて、第２の磁気層８６０の上面上に約１００～１０００Åの厚さで堆積される。電気めっきプロセスに従って、マイクロ磁気デバイス８００は、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）飽和脱イオン水ですすがれ、次いで水性電解質（例えば、チタンタングステン水性電解質）に浸漬されて、第２の磁気層８６０の上に保護層８６５を形成する。

ここで図６３を参照すると、第３の絶縁層８７０が保護層８６５上に堆積される。第３の絶縁層８７０は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、第３の絶縁層８７０の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

第３の絶縁層８７０の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第３の絶縁層８７０の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

第３の絶縁層８７０は、保護層８６５の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。第３の絶縁層８７０は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、第３の絶縁層８７０が硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス８００の第３の絶縁層８７０に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図６４を参照すると、ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第４の接着層８７５が、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、第３の絶縁層８７０の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図６５を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第４のシード層８８０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第４の接着層８７５上に堆積される。第４のシード層８８０は導電層を形成し、その上に第２の金属層８８５が次の処理ステップで堆積される。第４のシード層８８０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第４のシード層８８０は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図６６を参照すると、第２の金属層８８５が、第４のシード層８８０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第２の金属層８８５は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、それらの組み合わせ（例えば、銅、ニッケル、および金のスタック）または他の導電性金属材料から形成することができる。第２の金属層８８５の厚さは、限定はしないが、約２０ミクロン（「μｍ」）である。

このように、現在入手可能なものよりも改善された磁気特性を有する四元合金で形成されたマイクロ磁気デバイス、および関連する方法が、基板上に形成されて本明細書で紹介された。有利な一実施形態では、四元合金は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含み、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

一実施形態では、マイクロ磁気デバイス（８００）は、基板（８０５）と、基板（８０５）の上の第１の接着層（８１０）と、第１の接着層（８１０）の上の第１のシード層（８１５）と、第１のシード層（８１５）の上の第１の金属層（８２０）とを含む。マイクロ磁気デバイス（８００）はまた、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金からの、第１の金属層（８２０）の上の第１および第２の磁気層（８４０、８６０、例えば、厚さ１～１５ミクロン）を含む。コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部（例えば、７０～９５原子パーセント）である。

磁性合金はまた、硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、および銅のうちの少なくとも１つを、１～１０００ｐｐｍの範囲の濃度で含むことができる。磁性合金は、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

マイクロ磁気デバイス（８００）はまた、第２の磁気層（８６０）の上に第２の金属層（８８５）を含む。第１および第２の金属層（８２０、８８５）は、銅、金、アルミニウム、または他の導電性金属材料から形成された約２０ミクロンの厚さとすることができる。

マイクロ磁気デバイス（８００）はまた、第１の絶縁層（８２５）と、第２の接着層（８３０）と、第１の金属層（８２０）と第１の磁気層（８４０）との間の第２のシード層（８３５）とを含む。マイクロ磁気デバイス（８００）はまた、第２の絶縁層（８４５）と、第３の接着層（８５０）と、第１の磁気層（８４０）と第２の磁気層（８６０）との間の第３のシード層（８５５）とを含む。マイクロ磁気デバイス（８００）はまた、保護層（８６５）と、第３の絶縁層（８７０）と、第４の接着層（８７５）と、第２の磁気層（８６０）と第２の金属層（８８５）との間の第４のシード層（８８０）とを含む。第１、第２、第３、および第４の接着層（８１０、８３０、８５０、８７５）は、ニッケル、クロム、チタン、およびチタンタングステンのうちの少なくとも１つを含むことができる。

第１、第２、第３、および第４のシード層（８１５、８３５、８５５、８８０）は、銅、金、チタン、チタン、タングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、およびチタンのうちの少なくとも１つと、それに続く銅または金の薄層とを含むことができる。第１、第２、第３、および第４のシード層（８１５、８３５、８５５、８８０）は、第１および第２の磁気層（８４０、８６０）および第１および第２の金属層（８２０、８８５）が上に形成される導電層を形成する。第１、第２、および第３の絶縁層（８２５、８４５、８７０、例えば、ポリマー、酸化アルミニウム、または二酸化ケイ素）は、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差により、製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。保護層（８６５）は、チタン、チタンタングステン、クロム、およびニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

ここで図６７を参照すると、マイクロ磁気デバイス９００の一実施形態の断面図が示されている。マイクロ磁気デバイス９００は、基板９０５上に形成され、その上に第１の接着層９１０が形成される。第１のシード層９１５が第１の接着層９１０の上に形成され、第１の金属層９２０が第１のシード層９１５の上に形成される。第１の絶縁層９２５が第１の金属層９２０の上に形成され、第２の接着層９３０が第１の絶縁層９２５の上に形成される。第２のシード層９３５が第２の接着層９３０の上に形成され、第１の磁気層９４０が第２のシード層９３５の上に形成される。第１のインターフェース層９４５が第１の磁気層９４０の上に形成され、第２の絶縁層９５０が第１のインターフェース層９４５の上に形成され、第２のインターフェース層９５５が第２の絶縁層９５０の上に形成される。第２の磁気層９６０が第２のインターフェース層９５５の上に形成され、保護層９６５が第２の磁気層９６０の上に形成され、第３の絶縁層９７０が保護層９６５の上に形成される。第３の接着層９７５が第３の絶縁層９７０の上に形成され、第３のシード層９８０が第３の接着層９７５の上に形成され、第２の金属層９８５が第３のシード層９８０の上に形成される。

ここで図６８～図８３を参照すると、図６７のマイクロ磁気デバイス９００を形成する一実施形態の断面図が示されている。図６８から始めて、マイクロ磁気デバイス９００は、シリコン、ガラス、セラミックス、成形ポリマー、フレキシブルまたはプリント回路基板の基板、または約０．１～１ミリメートル（「ｍｍ」）の厚さの他の絶縁材料などの剛性または可撓性基板９０５上に構築される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第１の接着層９１０は、基板９０５の上面上に、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを用いて、約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

次に図６９を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に銅または金の薄層が続く）などの第１のシード層９１５が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第１の接着層９１０上に堆積される。第１のシード層９１５は導電層を形成し、その上に第１の金属層９２０が次の処理ステップで堆積される。

第１のシード層９１５の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第１のシード層９１５は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図７０を参照すると、第１の金属層９２０が、第１のシード層９１５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第１の金属層９２０は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、それらの組み合わせ（例えば、銅、ニッケル、および金のスタック）、または他の導電性金属材料から形成することができる。第１の金属層９２０の厚さは、限定はしないが、約２０ミクロン（「μｍ」）である。

ここで図７１を参照すると、第１の絶縁層９２５が第１の金属層９２０上に堆積される。第１の絶縁層９２５は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、第１の絶縁層９２５の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

第１の絶縁層９２５の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第１の絶縁層９２５の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

第１の絶縁層９２５は、第１の金属層９２０の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。第１の絶縁層９２５は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、第１の絶縁層９２５が硬化され、アニールされ、これによりその導電率が実質的に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス９００の第１の絶縁層９２５に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図７２を参照すると、ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第２の接着層９３０は、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、第１の絶縁層９２５の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図７３を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第２のシード層９３５が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第２の接着層９３０上に堆積される。第２のシード層９３５は導電層を形成し、その上に第１の磁気層９４０が次の処理ステップで堆積される。第２のシード層９３５の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第２のシード層９３５は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図７４を参照すると、第１の磁気層９４０が、第２のシード層９３５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第１の磁気層９４０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含む。第１の磁気層９４０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数でこの透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

第１の磁気層９４０に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。第１の磁気層９４０は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。第１の磁気層９４０は、３．５～２５原子パーセントの範囲のリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

第１の磁気層９４０と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図７５を参照すると、第１のインターフェース層９４５が第１の磁気層９４０上に堆積される。第１のインターフェース層９４５は、電気めっきプロセスによって堆積されたときに低レベルの導電性を有する半絶縁層（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）などの絶縁層（例えば、第２の絶縁層９５０）の統合を強化するために使用される。第１のインターフェース層９４５は、限定はしないが、金、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、モリブデン、またはこれらの連続層の組み合わせとすることができ、電気めっきまたは無電解プロセスを使用して堆積される。インターフェース層９４５の厚さは、１００Å～５０００Åの範囲、好ましくは約２００Åである。

ここで図７６を参照すると、第２の絶縁層９５０が第１のインターフェース層９４５上に堆積される。第２の絶縁層９５０は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、絶縁層４５０の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

第２の絶縁層９５０の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第２の絶縁層９５０の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

第２の絶縁層９５０は、第１のインターフェース層９４５の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。第２の絶縁層９５０は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、第２の絶縁層９５０が硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス９００の第２の絶縁層９５０に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図７７を参照すると、第２のインターフェース層９５５が第２の絶縁層９５０上に堆積される。第２のインターフェース層９５５は、上記の第１のインターフェース層９４５に類似した構成を含むことができる。矢印は、介在するインターフェース層９４５、９５５、および絶縁層９５０が磁気層の数に応じて繰り返され得ることを示す。同じ原理が、本明細書に開示される他のマイクロ磁気デバイスに適用されることを理解すべきである。換言すれば、対応する介在層および包囲層を有する複数の磁気層を、本明細書に開示されるマイクロ磁気デバイスのいずれかに組み込むことができる。金属層などの他の層も同様に繰り返され得る。

ここで図７８を参照すると、第２の磁気層９６０が、第２のインターフェース層９５５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第２の磁気層９６０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含み、上記の第１の磁気層９４０と類似の構成を含むことができる。

ここで図７９を参照すると、チタン、チタンタングステン（「ＴｉＷ」）、クロム、またはニッケル（またはニッケル基）などの保護層９６５が、乾式堆積、無電解または電気めっきプロセスを用いて、第２の磁気層９６０の上面上に約１００～１０００Åの厚さで堆積される。電気めっきプロセスに従って、マイクロ磁気デバイス９００は、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）飽和脱イオン水ですすがれ、次いで水性電解質（例えば、チタンタングステン水性電解質）に浸漬されて、第２の磁気層９６０の上に保護層９６５を形成する。

ここで図８０を参照すると、第３の絶縁層９７０が保護層９６５上に堆積される。第３の絶縁層９７０は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、第３の絶縁層９７０の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

第３の絶縁層９７０の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第３の絶縁層９７０の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

第３の絶縁層９７０は、保護層９６５の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、保護層９６５は、加熱または他の手段によってハードキュアされる。第３の絶縁層９７０は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、第３の絶縁層９７０が硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス９００の第３の絶縁層９７０に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図８１を参照すると、ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第３の接着層９７５が、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、第３の絶縁層９７０の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図８２を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第３のシード層９８０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第３の接着層９７５上に堆積される。第３のシード層９８０は導電層を形成し、その上に第２の金属層９８５が次の処理ステップで堆積される。第３のシード層９８０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第３のシード層９８０は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図８３を参照すると、第２の金属層９８５が、第３のシード層９８０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第２の金属層９８５は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、それらの組み合わせ（銅、ニッケルおよび金のスタックなど）または他の導電性金属材料から形成することができる。第２の金属層９８５の厚さは、限定はしないが、約２０ミクロン（「μｍ」）である。

このように、現在入手可能なものよりも改善された磁気特性を有する四元合金で形成されたマイクロ磁気デバイス、および関連する方法が、基板上に形成されて本明細書で紹介された。有利な実施形態では、四元合金は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含み、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

一実施形態では、マイクロ磁気デバイス（９００）は、基板（９０５）と、基板（９０５）の上の第１の接着層（９１０）と、第１の接着層（９１０）の上の第１のシード層（９１５）と、第１のシード層（９１５）の上の第１の金属層（９２０）とを含む。マイクロ磁気デバイス（９００）はまた、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金からの、第１の金属層（９２０）の上の第１および第２の磁気層（９４０、９６０、例えば、厚さ１～１５ミクロン）を含む。コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部（例えば、７０～９５原子パーセント）である。

磁性合金はまた、硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、および銅のうちの少なくとも１つを、１～１０００ｐｐｍの範囲の濃度で含むことができる。磁性合金は、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

マイクロ磁気デバイス（９００）はまた、第２の磁気層（９６０）の上に第２の金属層（９８５）を含む。第１および第２の金属層（９２０、９９５）は、銅、金、アルミニウム、または他の導電性金属材料から形成された約２０ミクロンの厚さとすることができる。

マイクロ磁気デバイス（９００）はまた、第１の絶縁層（９２５）と、第２の接着層（９３０）と、第１の金属層（９２０）と第１の磁気層（９４０）との間の第２のシード層（９３５）とを含む。マイクロ磁気デバイス（９００）はまた、第１のインターフェース層（９４５）と、第２の絶縁層（９５０）と、第１の磁気層（９４０）と第２の磁気層（９６０）との間の第２のインターフェース層（９５５）とを含む。マイクロ磁気デバイス（９００）はまた、保護層（９６５）と、第３の絶縁層（９７０）と、第３の接着層（９７５）と、第２の磁気層（９６０）と第２の金属層（９８５）との間の第３のシード層（９８０）とを含む。第１、第２、および第３の接着層（９１０、９３０、９７０）は、ニッケル、クロム、チタン、およびチタンタングステンのうちの少なくとも１つを含むことができる。

第１、第２、および第３のシード層（９１５、９３５、９８０）は、銅、金、チタン、チタン、タングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、およびチタンのうちの少なくとも１つと、それに続く銅または金の薄層とを含むことができる。第１、第２および第３のシード層（９１５、９３５、９８０）は、第１の磁気層（９４０）および第１および第２の金属層（９２０、９８５）が上に形成される導電層を形成する。第１、第２、および第３の絶縁層（９２５、９５０、９７０、例えば、ポリマー、酸化アルミニウム、または二酸化ケイ素）は、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差により、製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第１および第２のインターフェース層（９４５、９５５）は、金、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、またはモリブデン、または上記の連続層の組み合わせを含むことができる。保護層（９６５）は、チタン、チタンタングステン、クロム、およびニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

ここで図８４を参照すると、マイクロ磁気デバイス１０００の一実施形態の断面図が示されている。マイクロ磁気デバイス１０００は、基板１０１０上に形成され、その上に第１の接着層１０１０が形成される。第１のシード層１０１５が第１の接着層１０１０の上に形成され、第１の磁気層１０２０が第１のシード層１０１５の上に形成される。第１の保護層１０２５が第１の磁気層１０２０の上に形成され、第１の絶縁層１０３０が第１の保護層１０２５の上に形成される。第２の接着層１０３５が第１の絶縁層１０３０の上に形成され、第２のシード層１０４０が第２の接着層１０３５の上に形成され、金属層１０４５が第２のシード層１０４０の上に形成される。第２の絶縁層１０５０が金属層１０４５の上に形成され、第３の接着層１０５５が第２の絶縁層１０５０の上に形成される。第３のシード層１０６０が第３の接着層１０５５の上に形成され、第２の磁気層１０６５が第３のシード層１６００の上に形成され、第２の保護層１０７０が第２の磁気層１０６５の上に形成される。

ここで図８５～９７を参照すると、図８４のマイクロ磁気デバイス１０００を形成する一実施形態の断面図が示されている。図８５から始めて、マイクロ磁気デバイス１０００は、シリコン、ガラス、セラミックス、成形ポリマー、フレキシブルまたはプリント回路基板の基板、または約０．１～１ミリメートル（「ｍｍ」）の厚さの他の絶縁材料などの剛性または可撓性基板１００５上に構築される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第１の接着層１０１０は、基板１００５の上面に、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを用いて、約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図８６を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第１のシード層１０１５が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第１の接着層１０１０上に堆積される。第１のシード層１０１５は導電層を形成し、その上に第１の磁気層１０２０が次の処理ステップで堆積される。第１のシード層１０１５の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第１のシード層１０１５は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図８７を参照すると、第１の磁気層１０２０が、第１のシード層１０１５上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第１の磁気層１０２０は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含む。第１の磁気層１０２０の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数でこの透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

第１の磁気層１０２０に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。第１の磁気層１０２０は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。第１の磁気層１０２０は、３．５～２５原子パーセントの範囲のリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

第１の磁気層１０２０と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図８８を参照すると、チタン、チタンタングステン（「ＴｉＷ」）、クロム、またはニッケル（またはニッケル基）などの第１の保護層１０２５が、乾式堆積、無電解または電気めっきプロセスを使用して、第１の磁気層１０２０の上面上に約１００～１０００Åの厚さで堆積される。電気めっきプロセスに従って、マイクロ磁気デバイス１０００は、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）飽和脱イオン水ですすがれ、次いで水性電解質（例えば、チタンタングステン水性電解質）に浸漬されて、第１の磁気層１０２０の上に第１の保護層１０２５を形成する。

ここで図８９を参照すると、第１の絶縁層１０３０が第１の保護層１０２５上に堆積される。第１の絶縁層１０３０は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素の絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、第１の絶縁層１０３０の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

第１の絶縁層１０３０の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第１の絶縁層１０３０の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

第１の絶縁層１０３０は、第１の保護層１０２５の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。第１の絶縁層１０３０は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、第１の絶縁層１０３０が硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス１０００の第１の絶縁層１０３０に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図９０を参照すると、第２の接着層１０３５が第１の絶縁層１０３０の上に形成される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第２の接着層１０３５は、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、第１の絶縁層１０３０の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図９１を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に、銅または金の薄層が続く）などの第２のシード層１０４０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第２の接着層１０３５上に堆積される。第２のシード層１０４０は導電層を形成し、その上に金属層１０４５が次の処理ステップで堆積される。第２のシード層１０４０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第２のシード層１０４０は、シード層として機能することができる同様のまたは異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図９２を参照すると、金属層１０４５が、第２のシード層１０４０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。金属層１０４５は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、それらの組み合わせ（例えば、銅、ニッケル、および金のスタック）、または他の導電性金属材料から形成することができる。金属層１０４５の厚さは、限定はしないが、約２０ミクロン（「μｍ」）である。

ここで図９３を参照すると、第２の絶縁層１０５０が金属層１０４５上に堆積される。第２の絶縁層１０５０は、電気めっきすることができるポリマー（例えば、ハードベークされたフォトレジストまたはポリピロール）を含むことができるか、あるいはまた、化学蒸着または物理蒸着などの真空蒸着プロセスを使用して、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素絶縁層を蒸着することができる。一実施形態では、第２の絶縁層１０５０の厚さは、約０．０２～５ミクロン（「μｍ」）であるが、これに限定されない。

第２の絶縁層１０５０の厚さは、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差による製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第２の絶縁層１０５０の厚さは、シミュレーションまたは実験技術を使用して調整され、マイクロ磁気デバイス処理の完了後に残留機械的応力が低いダイを作製することができる。

第２の絶縁層１０５０は、金属層１０４５の上にパターニング可能な層（例えば、感光性フォトレジスト、スクリーン印刷されたポリマー、または導電性がないか、または非常に低いレーザーパターニング可能なコーティング）を堆積させて形成することができ、その後、加熱または他の手段によってハードキュアされる。第２の絶縁層１０５０は、電気めっきプロセスによって堆積された低レベルの導電率を有するポリピロールなどの半絶縁層とすることができる。電気めっきに続いて、第２の絶縁層１０５０が硬化され、アニールされ、これによりその導電率が大幅に低下する。その結果、マイクロ磁気デバイス１０００の第２の絶縁層１０５０に対して十分に高いレベルの抵抗率が得られ、それによって製造プロセス全体が単純化される。

ここで図９４を参照すると、第３の接着層１０５５が第２の絶縁層１０５０の上に形成される。ニッケル、クロム、チタン、またはチタンタングステンなどの第３の接着層１０５５が、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して、第２の絶縁層１０５０の上に約１００～６００オングストローム（「Å」）の厚さに堆積される。

ここで図９５を参照すると、銅（または金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、またはチタンの後に銅または金の薄層が続く）などの第３のシード層１０６０が、後の電気めっきステップのために、スパッタリング、蒸着、ラミネート、クラッディング、電気めっき、または無電解プロセスを使用して第３の接着層１０５５上に堆積される。第３のシード層１０６０は導電層を形成し、その上に第２の磁気層１０６５が次の処理ステップで堆積される。第３のシード層１０６０の厚さは、１０００～４０００Åの範囲、好ましくは約１５００Åである。第３のシード層１０６０は、シード層として機能することができる同様または異なる材料の複数の層を含むことができる。もちろん、本明細書に記載の他の層は、それぞれの層の目的を果たすことができる同様または異なる材料の複数の層を含むこともできる。

ここで図９６を参照すると、第２の磁気層１０６５が、第３のシード層１０６０上に湿式電気めっきプロセスによって堆積される。第２の磁気層１０６５は、鉄、コバルト、およびリンに加えて、ホウ素を含む。第２の磁気層１０６５の厚さは、限定はしないが、約１～１５ミクロン（「μｍ」）であり、これは、１～３０メガヘルツ（「ＭＨｚ」）の範囲の周波数の表皮深さによって定義される。厚さは、電力変換器または他の製品のスイッチング周波数でこの透磁率の高い導電層に誘導される渦電流による磁心損失を低減するように制限される。

第２の磁気層１０６５に関して、現在入手可能な合金よりも磁気特性が改善された合金を提供するために、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む四元合金が導入される。第２の磁気層１０６５は、１．０～８．０原子パーセントの範囲のコバルト、０．５～１０原子パーセントの範囲のホウ素、および７０～９５原子パーセントの範囲の鉄を含む。第１の磁気層１０２０は、３．５～２５原子パーセントの範囲のリンをさらに含むことができ、それによって鉄濃度を減少させる。合金はまた、微量の硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、銅、および／またはそれらの組み合わせを含むことができ、各々の濃度は１～１０００ピーピーエム（「ｐｐｍ」）の範囲であり、これらの微量元素を含まない基本的な四元合金と比較して、応力を低減する、および／または抵抗率を増加させる。

第２の磁気層１０６５と共に使用可能な四元合金は、有利には、約１．２～２．０テスラ（１２，０００～２０，０００ガウス）の飽和磁束密度を維持し、１～１５μｍの厚さの層に電気めっきされた場合に低損失で、限定されないが、２０ＭＨｚの電力変換器のスイッチング周波数に対応し、各々の層は、以下に示すように、絶縁層（例えば、アルミニウムまたはケイ素酸化物などの無機材料、および／またはポリマーフィルムなどの有機ベースの材料であるが、これらに限定されない）によって分離される。比較すると、スイッチモードの電力変換器の設計で一般的に使用されていた過去のソフトフェライトは、通常、わずか約０．３テスラの飽和磁束密度しか維持しない。本明細書に記載の四元合金は、反復可能で継続的な製造プロセスに容易に適応可能であり、動作特性を実質的に低下させることなく、典型的な用途環境で長い動作寿命を提供することができる。四元合金は、低コストの製造作業に対応するために十分に高い電流密度で電気めっきすることができる。四元合金は、フォトレジストなどでパターニングされた表面上に介在する絶縁層または半絶縁層を含む交互層で容易に電気めっきされ、低レベルの電力損失で高いスイッチング周波数で動作可能なマイクロ磁気デバイスを作製できる。

ここで図９７を参照すると、チタン、チタンタングステン（「ＴｉＷ」）、クロム、またはニッケル（またはニッケル基）などの第２の保護層１０７０が、乾式堆積、無電解または電気めっきプロセスを用いて、第２の磁気層１０６５の上面上に約１００～１０００Åの厚さで堆積される。電気めっきプロセスに従って、マイクロ磁気デバイス１０００は、二酸化炭素（「ＣＯ_２」）飽和の脱イオン水ですすがれ、次いで水性電解質（例えば、チタンタングステン水性電解質）に浸漬されて、第２の磁気層１０７０の上に第２の保護層１０７０を形成する。

このように、現在入手可能なものよりも改善された磁気特性を有する四元合金で形成されたマイクロ磁気デバイス、および関連する方法が、基板上に形成されて本明細書で紹介された。有利な一実施形態では、四元合金は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含み、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

一実施形態では、マイクロ磁気デバイス（１０００）は、基板（１００５）と、基板（１００５）の上の第１の接着層（１０１０）と、第１の接着層（１０１０）の上の第１のシード層（１０１５）と、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金からの、第１のシード層（１０１５）の上の第１の磁気層（１０２０、例えば、厚さ１～１５ミクロン）とを含む。コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部（例えば、７０～９５原子パーセント）である。マイクロ磁気デバイス（１０００）はまた、第１の磁気層（１０２０）の上の金属層（１０４５）と、金属層（１０４５）の上の第２の磁気層（１０６５、第１の磁気層１０２０に類似）とを含む。金属層（１０４５）は、銅、金、アルミニウム、または他の導電性金属材料から形成された約２０ミクロンの厚さとすることができる。

磁性合金はまた、硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、および銅のうちの少なくとも１つを、１～１０００ｐｐｍの範囲の濃度で含むことができる。磁性合金は、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である。

マイクロ磁気デバイス（１０００）はまた、第１の保護層（１０２５）と、第１の絶縁層（１０３０）と、第２の接着層（１０３５）と、第１の磁気層（１０２０）と金属層（１０４５）との間の第２のシード層（１０４０）とを含む。マイクロ磁気デバイス（１０００）はまた、第２の絶縁層（１０５０）と、第３の接着層（１０５５）と、金属層（１０４５）と第２の磁気層（１０６５）との間の第３のシード層（１０６０）とを含む。マイクロ磁気デバイス（１０００）はまた、第２の磁気層（１０６５）の上の第２の保護層（１０６５）を含む。第１、第２、および第３の接着層（１０１０、１０３５、１０５５）は、ニッケル、クロム、チタン、およびチタンタングステンのうちの少なくとも１つを含むことができる。第１、第２、および第３のシード層（１０１５、１０４０、１０６０）は、銅、金、チタン、チタン、タングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、およびチタンのうちの少なくとも１つと、それに続く銅または金の薄層とを含むことができる。第１、第２、および第３のシード層（１０１５、１０４０、１０６０）は導電層を形成し、その上に第１および第２の磁気層（１０２０、１０６５）および金属層（１０４５）が形成される。第１および第２の絶縁層（１０３０、１０５０、例えば、ポリマー、酸化アルミニウム、または二酸化ケイ素）は、デバイス処理ステップ中の導電層、磁気層、および他の層の熱膨張差により、製品の残留機械的応力に影響を与える可能性がある。第１および第２の保護層（１０２５、１０７０）は、チタン、チタンタングステン、クロム、およびニッケルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

厚い銅のスパイラルの巻線など、基板上に厚い金属巻線（またはコイル）を巻き付けて形成されたマイクロ磁気デバイスを製造するプロセスは、基板上にフォトレジストを堆積させることを使用する。フォトレジストを堆積させた後、基板を回転させて薄いフォトレジスト層を形成し、次いで乾燥させる。光はレチクルを通して導かれ、フォトレジスト上に光学レンズで焦点を合わせて、金属巻線を作製するために形成される銅のスパイラルの巻線のパターンを作製する。フォトレジストの堆積、回転、および乾燥（つまり、フォトレジストの焼き付けと硬化）のプロセスは、通常、６０～９０マイクロメートル（「μｍ」）の厚さのフォトレジストに対して少なくとも２～３回繰り返され、基板上の金属巻線に対して所望の厚さを形成する。

厚さ１００μｍ以上とすることができる金属巻線の巻きを形成する前述の従来のプロセスは、デバイスを形成するためのコストとプロセス時間を非効率的に追加する。基板上に厚い銅のスパイラルコイルなどの厚い金属巻線を迅速かつ低コストで製造する現在のプロセスはない。したがって、従来のフォトリソグラフィプロセスと比較して、基板上に厚い金属巻線を製造するより高速で費用効果の高い方法が有益であろう。

ここで、マイクロ磁気デバイスなどのデバイスを構築するための乾式厚膜フォトリソグラフィプロセスについて説明する。このプロセスは、限定はしないが、１００μｍ以上の厚さを有する金属層（または巻線）と、限定はしないが、ほんの４０μｍ以下とすることができる巻線セグメント間の間隔（または巻きの間の距離間隔）を有するウェハレベルのマイクロ磁気デバイスの製造を可能にする。その結果、従来のフォトリソグラフィプロセスと比較して、厚い巻線を有し、高アスペクト比の（つまり、巻線セグメント間の間隔に対する巻線セグメントの厚さの比率が高い）基板上のウェハレベルのマイクロ磁気デバイスを製造する、より高速で費用効果の高い方法が得られる。

ここで図９８を参照すると、感光性フィルム１１１０で包まれたローラー１１００の一例を示す図が示されている。感光性フィルム１１１０は、乾燥した厚さ１００μｍの感光性フィルムとすることができる。感光性フィルム１１１０を備えたローラー１１００は、以下に説明するように、金属層（巻線またはコイル）を構築するために使用することができる。

ここで図９９を参照すると、基板１１４０の上に図９８の感光性フィルム１１１０をラミネートするために使用されるプロセス構成を示す図が示されている。上部ローラー１１００は感光性フィルム１１１０を含み、下部ローラー１１３０は基板１１４０を含み、上層を含むこともできる。

効果的に、感光性フィルム１１１０は、基板１１４０の上にラミネートされる。別の一実施形態では、複数の感光性フィルム１１１０を基板１１４０の上にラミネートして、所望の厚さを得ることができる。一例として、２つの５０μｍの感光性フィルム１１１０を基板１１４０の上にラミネートして、１００μｍの所望の厚さに達することができる。

金属層が上に形成される基板１１４０は、ローラー１１００、１１３０によって生成される圧力によって感光性フィルム１１１０に接着する。ローラー１１００、１１３０は、必要に応じて加熱することができるか、または室温のままにすることができる。次に、１回の効率的な処理反復で高アスペクト比を有する金属層（巻線またはコイル）を生成するフォトリソグラフィプロセスが感光性フィルム１１１０に適用される。フォトレジストの塗布、回転、乾燥を繰り返す必要はない。

感光性フィルム１１１０は、５～３００μｍの範囲の様々な厚さを利用可能であり、感光性フィルムの単層または多層のいずれかを適切に処理して、感光性フィルム１１１０に対して非常に近い金属層の厚さ（例えば、９８μｍに対して９５μｍ）に対応することができる。したがって、金属層（複数可）が内部に形成される厚い開口部を形成するためにフォトレジストを繰り返し塗布およびエッチングするのとは対照的に、感光性フィルムを使用して少ない処理ステップで金属層（複数可）を形成する。

ここで図１００を参照すると、マイクロ磁気デバイスを形成する方法１２００の一実施形態の図が示されている。第１のステップ１２１０では、第１のローラー１２４０上の感光性フィルム１２２０が、第２のローラー１２４５上の（上層も含むことができる）基板１２３０上にラミネートされる。Ｄｕｐｏｎｔ、旭化成、Ｋｏｌｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、日立化成、およびマイクロ磁気デバイスに適したフィルムを提供する他の多くの業者など、このような感光性ドライラミネートフィルムの供給業者は数多くある。感光性ドライラミネートフィルムの供給業者、トーン（ポジまたはネガ）、および厚さは、製造されるデバイスの設計上の制約に基づいて選択することができる。金属層が上に形成される基板１２３０は、ローラー１２４０、１２４５によって生成される（例えば、１平方インチ当たり１０～９０ポンド（「ｐｓｉ」）の範囲の）制御された圧力によって、感光性フィルム１２２０に接着し、適切な温度範囲（例えば、摂氏７０～１４０度（「℃」）に維持される。基板１２３０はまた、感光性フィルム１２２０のより良好な接着および残りのプロセスシーケンスを通して改善された安定性を可能にするために予熱されてもよい。基板１２３０およびラミネートされた感光性フィルム１２２０の出口温度が監視され、ラミネーション装置にフィードバックを提供してラミネーションプロセスを強化または最適化するために使用される。ラミネーションプロセスの速度は、閉じ込められた気泡などの欠陥を低減または排除し、接着性と装置の能力を向上させるように選択される。これは通常、毎分０．１～５メートル（「ｍ／分」）の範囲である（ラミネーションプロセスの一例については、例えば、図９８および図９９を参照されたい）。

第２のステップ１２５０では、余分な感光性フィルムが、ウェハ形状に一致するように切断され、ラミネート基板１２５５を提供する。第３のステップ１２６０では、マスク１２６５および紫外線（「ＵＶ」）放射を使用するフォトリソグラフィプロセスが、ラミネート基板１２５５上で実行される。このステップは、例えば、標準的なＩ線ＵＶアライナを用いて、典型的には２０～２００ミリジュール毎平方センチメートル（「ｍＪ／ｃｍ^２」）の適切な紫外線照射量で行うことができる。

第４のステップ１２７０では、マスク１２６５からのパターンが、露光後ベークおよびフォトレジスト現像プロセスによってラミネート基板１２５５に転写される。また、選択したフィルムの種類に適した現像プロセスが選択される。このような現像剤は典型的には水性であり、一例としてアルカリ（水酸化物）ベースの現像剤がポジ型フィルムに使用でき、炭酸塩ベースの現像剤がネガ型フィルムに選択できる。そのような感光性フィルムの供給業者および製造業者は、典型的には、現像剤のタイプおよび処理パラメータの適切な選択に関する指導を提供する。その結果、パターニングされたラミネート基板１２７５が得られる。

第５のステップ１２８０で、マイクロ磁気デバイスの構造物が電気めっきされ、ラミネートされた感光性フィルムが（例えば、湿式フォトレジスト剥離プロセスによって）除去され、マイクロ磁気デバイス１２８５が形成される。現像液の選択と同様に、通常、剥離に使用される溶液も、使用される処理のタイプに応じて、感光性フィルムの製造業者によって提案され、界面活性剤および酸化防止剤など、製造業者独自のいくつかの成分が含まれる。剥離プロセスでは、前述のような市販のアルカリ性剥離用水溶液を３０～８０℃の高温で使用できる。これには通常、基板上での激しい攪拌を伴う。感光性フィルムとその成分の大部分は溶液に溶解しない可能性があるため、剥離プロセスの一部として基板から除去された微粒子および感光性フィルムの破片を除去するための溶液のインライン濾過が必要になる場合がある。図１００は、例えば、ラミネート基板１２５５、パターニングされたラミネート基板１２７５、およびマイクロ磁気デバイス１２８５の概念図であることに留意すべきである。それぞれのデバイスの構造物は、本明細書の他の図に関して描写されている。

ここで図１０１～１０５を参照すると、巻線セグメントを形成する一実施形態の断面図が示されている。図１０１から始めると、マイクロ磁気デバイス１３００は、基板１３１０上に形成されたシード層１３２０上にラミネートされた感光性フィルム１３３０（例えば、厚さ１００μｍ）を含む。基板１３１０とシード層１３２０との分離は、それらの間に磁気層１３１５などの介在層が存在し得ることを表す。磁気層１３１５およびシード層１３２０を形成するプロセス、および基板１３１０、磁気層１３１５、およびシード層１３２０のための代表的な材料については、本明細書に開示されるマイクロ磁気デバイスを参照されたい。例えば、磁気層１３１５は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンとの磁性合金を含むことができる。コバルトの含有量は、１．０～８．０原子％の範囲である。ホウ素の含有量は、０．５～１０原子％の範囲である。リンの含有量は、３．５～２５原子％の範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部である。

ここで図１０２を参照すると、感光性フィルム１３３０は、レチクルを通して露光されて、感光性フィルム１３３０上にパターン（概して１３４０で示される）を画定する。次に、感光性フィルム１３３０を現像して、感光性フィルム１３３０上のパターン１３４０に基づいて開口部（そのうちの２つを１３５０、１３５５で示す）を形成する。

ここで図１０３を参照すると、金属層１３６０が開口部１３５０、１３５５内に堆積される。金属層１３６０は、湿式電気めっきプロセスによって堆積させることができる。金属層１３６０は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、それらの組み合わせ（例えば、銅、ニッケル、および金のスタック）、または他の導電性金属材料から形成することができる。金属層１３６０の厚さは、限定はしないが、約９０μｍである。もちろん、金属層１３６０の厚さは、感光性フィルム１３３０の厚さの関数である。この例では、金属層１３６０の厚さは９０μｍであり、感光性フィルム１３３０の厚さは１００μｍである。別の一例では、金属層１３６０の厚さは１０μｍであり、感光性フィルム１３３０の厚さは約１２μｍである。層の厚さは用途に依存し、異なる場合がある。

ここで図１０４を参照すると、適切な感光性フィルム化学浸漬剥離プロセスを使用して残りの感光性フィルム１３３０が除去され、第１、第２、第３、および第４の巻線セグメント１３７０、１３７２、１３７５、１３７７が作製される。この場合、巻線セグメント（例えば、第１の巻線セグメント１３７０）と別の巻線セグメント（例えば、第２の巻線セグメント１３７２）との間の線間隔寸法または間隔（「ＳＰ」、例えば、４０μｍ）に対する巻線セグメントの厚さ（ＴＨ）（例えば、９０μｍ）を表すアスペクト比は、２対１よりも大きい。一般的に、アスペクト比は、少なくとも１対１とすることができる。

ここで図１０５を参照すると、絶縁層１３８０が、第１、第２、第３、および第４の巻線セグメント１３７０、１３７２、１３７５、１３７７を有する巻線を形成する金属層の上に形成される。また、絶縁層１３８０の上に別の磁気層１３９０などのオーバーレイ層があってもよい。絶縁層１３８０および別の磁気層１３９０を形成するプロセスおよびその代表的な材料については、本明細書に開示されているマイクロ磁気デバイスを参照されたい。

このように、デバイス（例えば、マイクロ磁気デバイス１３００）、およびそれを形成する関連方法が、本明細書で紹介された（例えば、図１０１～１０５を参照）。一実施形態では、デバイス（１３００）は、巻線セグメント（１３７０、例えば、少なくとも１０ミクロンの厚さを有する）を作製するために、基板（１３１０）の上のシード層（１３２０）と、シード層（１３２０）の上にラミネートされた感光性フィルム（１３３０）の開口部（１３５０）内に電気めっきされた金属層（１３６０）とを含む。開口部（１３５０）は、パターン（１３４０）を画定するためにレチクルを通して感光性フィルム（１３３０）を露光し、パターン（１３４０）に基づいて開口部（１３５０）を形成するために感光性フィルム（１３３０）を現像することによって形成される。

金属層（１３６０）は、感光性フィルム（１３３０）の別の開口部（１３５５）内に電気めっきされた別の巻線セグメント（１３７２）を含むことができる。別の開口部（１３５５）は、パターン（１３４０）を画定するためにレチクルを通して感光性フィルム（１３３０）を露光し、パターン（１３４０）に基づいて別の開口部（１３５５）を形成するために感光性フィルム（１３３０）を現像することによって形成される。巻線セグメント（１３７０）と別の巻線セグメント（１３７２）との間の間隔（ＳＰ）に対する巻線セグメント（１３７０）の厚さ（ＴＨ）を表すアスペクト比は、少なくとも１対１である。巻線セグメント（１３７０）と別の巻線セグメント（１３７２）の厚さ（ＴＨ）は異なっていてもよく、複数の巻線セグメント間の間隔（ＳＰ）は異なり得ることに留意すべきである。巻線セグメント（１３７０）および別の巻線セグメント（１３７２）は、スパイラル形状の巻線の少なくとも一部を形成することができる。もちろん、デバイス（１３００）は、単一の巻線セグメントまたは複数の巻線セグメントを含むことができる。

デバイス（１３００）はまた、巻線セグメント（１３７０）および別の巻線セグメント（１３７２）の上に形成された絶縁層（１３８０）を含むことができる。デバイス（１３００）は、基板（１３１０）とシード層（１３２０）との間に形成された磁気層（１３１５）と、絶縁層（１３８０）の上に形成された別の磁気層（１３９０）とをさらに含むことができる。もちろん、デバイス（１３００）は、単一の磁気層または複数の磁気層を含むことができる。磁気層（１３１５）および／または別の磁気層（１３９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金を含むことができ、コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、含有量は、ホウ素は０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部である。

別の一実施形態では、デバイス（例えば、マイクロ磁気デバイス１３００）を形成する方法は、基板（１３１０）の上にシード層（１３２０）を形成するステップと、シード層（１３２０）の上に感光性フィルム（１３３０）をラミネートするステップと、感光性フィルム（１３３０）上にパターン（１３４０）を画定するためにレチクルを通して感光性フィルム（１３３０）を露光するステップとを含む。この方法はまた、感光性フィルム（１３３０）のパターン（１３４０）に基づいて開口部（１３５０）を形成するために感光性フィルム（１３３０）を現像するステップと、巻線セグメント（１３７０、例えば、少なくとも１０ミクロンの厚さを有する）を作製するために開口部（１３５０）内に金属層（１３６０）を電気めっきするステップとを含む。

この方法はまた、感光性フィルム（１３３０）のパターン（１３４０）に基づいて別の開口部（１３５５）を形成するために感光性フィルム（１３３０）を現像するステップと、別の巻線セグメント（１３７２）を作製するために別の開口部（１３５５）内に金属層（１３６０）を電気めっきするステップとを含む。巻線セグメント（１３７０）と別の巻線セグメント（１３７２）との間の間隔（ＳＰ）に対する巻線セグメント（１３７０）の厚さ（ＴＨ）を表すアスペクト比は、少なくとも１対１である。巻線セグメント（１３７０）と別の巻線セグメント（１３７２）の厚さ（ＴＨ）は異なっていてもよく、複数の巻線セグメント間の間隔（ＳＰ）は異なり得ることに留意すべきである。巻線セグメント（１３７０）および別の巻線セグメント（１３７２）は、スパイラル形状の巻線の少なくとも一部を形成することができる。もちろん、デバイス（１３００）は、単一の巻線セグメントまたは複数の巻線セグメントを含むことができる。

この方法はまた、巻線セグメント（１３７０）および別の巻線セグメント（１３７２）の上に絶縁層（１３８０）を形成するステップを含むことができる。この方法は、シード層（１３２０）を形成する前に、基板（１３１０）の上に磁気層（１３１５）を形成するステップと、絶縁層（１３８０）の上に別の磁気層（１３９０）を形成するステップとをさらに含むことができる。もちろん、デバイス（１３００）は、単一の磁気層または複数の磁気層を含むことができる。磁気層（１３１５）および／または別の磁気層（１３９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金を含むことができ、コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、含有量は、ホウ素は０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部である。

以下の表１は、従来の（「スピナー」）プロセスと本明細書で紹介したフォトリソグラフィプロセス（「ラミネータ」）を用いて金属層（例えば、銅巻線）を作製するための、典型的なコーティング時間、露光時間、現像時間、ベーク時間、剥離時間、および総処理時間の一連の列の例を示している。データは、１０、３０、６０、および１００μｍの銅巻線の厚さについて、一番左の列に示されているように、表１で比較される。コーティング時間は、従来のプロセスではフィルムの厚さとともに長くなるが、図１００に示すラミネートプロセスでは０．５分のままである。同様に、露光時間、現像時間、ベーク時間、およびめっき後の剥離時間は、従来のプロセスでは大幅に増加するが、フォトリソグラフィプロセスでははるかに増加が少ない。その結果、フォトリソグラフィプロセスの総処理時間は、従来のプロセスの総処理時間よりも大幅に短縮される。

ここで図１０６～１１１を参照すると、巻線セグメントを形成する別の一実施形態の断面図が示されている。図１０６から始めると、マイクロ磁気デバイス１４００は、基板１４１０の上に形成されたシード層１４２０の上にラミネートされた第１の感光性フィルム１４３０（例えば、厚さ５０μｍ）を含む。基板１４１０とシード層１４２０との分離は、それらの間に磁気層１４１５などの介在層が存在し得ることを表す。磁気層１４１５およびシード層１４２０を形成するプロセス、および基板１４１０、磁気層１４１５、およびシード層１４２０のための代表的な材料については、本明細書に開示されるマイクロ磁気デバイスを参照されたい。例えば、磁気層１４１５は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンとの磁性合金を含むことができる。コバルトの含有量は、１．０～８．０原子％の範囲である。ホウ素の含有量は、０．５～１０原子％の範囲である。リンの含有量は、３．５～２５原子％の範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部である。

ここで図１０７を参照すると、第２の感光性フィルム１４３５（例えば、厚さ５０μｍ）が、基板１４１０の上に形成された第１の感光性フィルム１４３０の上にラミネートされる。もちろん、マイクロ磁気デバイスは、同じ厚さまたは異なる厚さの複数層の感光性フィルムを組み込むことができる。

ここで図１０８を参照すると、第１および第２の感光性フィルム１４３０、１４３５は、感光性フィルム１４３０、１４３５上にパターン（一般に１４４０で示される）を画定するためにレチクルを通して露光される。次に、感光性フィルム１４３０、１４３５上のパターン１４４０に基づいて開口部（そのうちの２つを１４５０、１４５５で示す）を形成するために、感光性フィルム１４３０、１４３４を現像する。

ここで図１０９を参照すると、金属層１４６０が開口部１４５０、１４５５内に堆積される。金属層１４６０は、湿式電気めっきプロセスによって堆積させることができる。金属層１４６０は、銅、ニッケル、金、アルミニウム、それらの組み合わせ（例えば、銅、ニッケル、および金のスタック）、または他の導電性金属材料から形成することができる。金属層１４６０の厚さは、限定はしないが、約９０μｍである。もちろん、金属層１４６０の厚さは、感光性フィルム１４３０、１４３５の厚さの関数である。この例では、金属層１４６０の厚さは９０μｍであり、感光性フィルム１４３０、１４３５の厚さは１００μｍである。別の一例では、金属層１４６０の厚さは１０μｍであり、感光性フィルム１４３０、１４３５の厚さは約１２μｍである。層の厚さは用途に依存し、異なる場合がある。

ここで図１１０を参照すると、残りの感光性フィルム１４３０、１４３５が、適切な感光性フィルム化学浸漬剥離プロセスを使用して除去され、第１、第２、第３、および第４の巻線セグメント１４７０、１４７２、１４７５、１４７７が作製される。この場合、巻線セグメント（例えば、第１の巻線セグメント１４７０）と別の巻線セグメント（例えば、第２の巻線セグメント１４７２）との間の間隔（「ＳＰ」、例えば、４０μｍ）に対する巻線セグメントの厚さ（「ＴＨ」）（例えば、９０μｍ）を表すアスペクト比は、２対１よりも大きい。一般的に、アスペクト比は少なくとも１対１とすることができる。

ここで図１１１を参照すると、絶縁層１４８０が、第１、第２、第３、および第４の巻線セグメント１４７０、１４７２、１４７５、１４７７を有する巻線を形成する金属層の上に形成される。また、絶縁層１４８０の上に別の磁気層１４９０などのオーバーレイ層があってもよい。絶縁層１４８０および別の磁気層１４９０を形成するプロセスおよびその代表的な材料については、本明細書に開示されているマイクロ磁気デバイスを参照されたい。

このように、デバイス（例えば、マイクロ磁気デバイス１４００）、およびそれを形成する関連方法が、本明細書で紹介された（例えば、図１０６～１１１を参照）。一実施形態では、デバイス（１４００）は、巻線セグメント（１４７０、例えば、少なくとも１０ミクロンの厚さを有する）を作製するために、基板（１４１０）の上のシード層（１４２０）と、シード層（１４２０）の上にラミネートされた第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）の開口部（１４５０）内に電気めっきされた金属層（１４６０）とを含む。開口部（１４５０）は、パターン（１４４０）を画定するためにレチクルを通して第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を露光し、パターン（１４４０）に基づいて開口部（１４５０）を形成するために第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を現像することによって形成される。第２感光性フィルム１４３５は、第１感光性フィルム１４３０と同時に露光することができ、第２感光性フィルム１４３５は、第１感光性フィルム１４３０と同時に現像することができる。

金属層（１４６０）は、第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）の別の開口部（１４５５）内に電気めっきされた別の巻線セグメント（１４７２）を含むことができる。別の開口部（１４５５）は、パターン（１４４０）を画定するためにレチクルを通して第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を露光し、パターン（１４４０）に基づいて別の開口部（１４５５）を形成するために第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を現像することによって形成される。巻線セグメント（１４７０）と別の巻線セグメント（１４７２）との間の間隔（ＳＰ）に対する巻線セグメント（１４７０）の厚さ（ＴＨ）を表すアスペクト比は、少なくとも１対１である。巻線セグメント（１４７０）と別の巻線セグメント（１４７２）の厚さ（ＴＨ）は異なっていてもよく、複数の巻線セグメント間の間隔（ＳＰ）は異なり得ることに留意すべきである。巻線セグメント（１４７０）および別の巻線セグメント（１４７２）は、スパイラル形状の巻線の少なくとも一部を形成することができる。もちろん、デバイス（１４００）は、単一の巻線セグメントまたは複数の巻線セグメントを含むことができる。

デバイス（１４００）は、巻線セグメント（１４７０）および別の巻線セグメント（１４７２）の上に形成された絶縁層（１４８０）も含むことができる。デバイス（１４００）は、基板（１４１０）とシード層（１４２０）との間に形成された磁気層（１４１５）と、絶縁層（１４８０）の上に形成された別の磁気層（１４９０）とをさらに含むことができる。もちろん、デバイス（１４００）は、単一の磁気層または複数の磁気層を含むことができる。磁気層（１４１５）および／または別の磁気層（１４９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金を含むことができ、コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部である。

別の一実施形態では、デバイス（例えば、マイクロ磁気デバイス１４００）を形成する方法は、基板（１４１０）の上にシード層（１４２０）を形成するステップと、シード層（１４２０）の上に第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）をラミネートするステップと、第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）上のパターン（１４４０）を画定するために、レチクルを通して第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を（例えば、同時に、または異なるステップまたは時間で）露光するステップとを含む。この方法はまた、第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）のパターン（１４４０）に基づいて開口部（１４５０）を形成するために、第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を（例えば、同時に、または異なるステップまたは時間で）現像するステップと、巻線セグメント（１４７０、例えば、少なくとも１０ミクロンの厚さを有する）を作製するために、開口部（１４５０）内に金属層（１４６０）を電気めっきするステップとを含む。

この方法はまた、第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）のパターンに基づいて別の開口部（１４５５）を形成するために、第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を現像するステップと、別の巻線セグメント（１４７２）を作製するために、別の開口部（１４５５）内に金属層（１４６０）を電気めっきするステップとを含むことができる。巻線セグメント（１４７０）と別の巻線セグメント（１４７２）との間の間隔（ＳＰ）に対する巻線セグメント（１４７０）の厚さ（ＴＨ）を表すアスペクト比は、少なくとも１対１である。巻線セグメント（１４７０）と別の巻線セグメント（１４７２）の厚さ（ＴＨ）は異なっていてもよく、複数の巻線セグメント間の間隔（ＳＰ）は異なっていてもよいことに留意すべきである。巻線セグメント（１４７０）および別の巻線セグメント（１４７２）は、スパイラル形状の巻線の少なくとも一部を形成することができる。もちろん、デバイス（１４００）は、単一の巻線セグメントまたは複数の巻線セグメントを含むことができる。

この方法はまた、巻線セグメント（１４７０）および別の巻線セグメント（１４７２）の上に絶縁層（１４８０）を形成するステップを含むことができる。この方法は、シード層（１４２０）を形成する前に、基板（１４１０）の上に磁気層（１４１５）を形成するステップと、絶縁層（１４８０）の上に別の磁気層（１４９０）を形成するステップとをさらに含むことができる。もちろん、デバイス（１４００）は、単一の磁気層または複数の磁気層を含むことができる。磁気層（１４１５）および／または別の磁気層（１４９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金を含むことができ、コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、ホウ素の含有量は、０．５～１０原子パーセントの範囲であり、リンの含有量は、３．５～２５原子パーセントの範囲であり、鉄の含有量は、磁性合金の実質的残部である。

本明細書で紹介された実施形態およびその利点が詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲によって定義されるようなその趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更、置換、および代替を行うことができることを理解すべきである。また、構成、機能、およびそれらを操作するステップの多くは、並べ替え、省略、追加などを行うことができ、依然として様々な実施形態の広い範囲に入る。

さらに、様々な実施形態の範囲は、明細書に記載されたプロセス、機械、製造、物質の組成物、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定されることを意図していない。当業者が本開示から容易に理解するように、実質的に同じ機能を実行するか、または実質的に本明細書に記載の対応する実施形態と同じ結果を達成する、現在存在するか、または後に開発される、プロセス、機械、製造、物質の組成物、手段、方法、およびステップも利用することができる。

したがって、添付の特許請求の範囲は、それらの範囲に、そのようなプロセス、機械、製造、物質の組成物、手段、方法、またはステップを含むことを意図している。

Claims (72)

1. マイクロ磁気デバイス（３００）であって、
   基板（３１０）と、
   前記基板（３１０）上のシード層（３３０）と、
   前記シード層（３３０）上の磁気層（３４０）であって、該磁気層（３４０）は、鉄、コバルト、ホウ素およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、マイクロ磁気デバイス（３００）。
2. 前記磁性合金は、硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、および銅のうちの少なくとも１つを、１～１０００ｐｐｍの範囲の濃度でさらに含む、請求項１に記載のマイクロ磁気デバイス（３００）。
3. 前記磁性合金は、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である、請求項１に記載のマイクロ磁気デバイス（３００）。
4. 前記シード層（３３０）は、銅、金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、およびチタンのうちの少なくとも１つを含み、それに続いて銅または金の薄層を含む、請求項１に記載のマイクロ磁気デバイス（３００）。
5. 前記シード層（３３０）は、前記磁気層（３４０）がその上に形成される導電層を形成する、請求項１に記載のマイクロ磁気デバイス（３００）。
6. 前記基板（３１０）と前記シード層（３３０）との間に接着層（３２０）をさらに備える、請求項１に記載のマイクロ磁気デバイス（３００）。
7. 前記接着層（３２０）は、ニッケル、クロム、チタン、およびチタンタングステンのうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載のマイクロ磁気デバイス（３００）。
8. 前記磁気層（３４０）上に保護層（３５０）をさらに備える、請求項１に記載のマイクロ磁気デバイス（３００）。
9. 前記保護層（３５０）は、チタン、チタンタングステン、クロム、およびニッケルのうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載のマイクロ磁気デバイス（３００）。
10. 前記磁気層（３４０）の厚さは１～１５ミクロンである、請求項１に記載のマイクロ磁気デバイス（３００）。
11. マイクロ磁気デバイス（３００）を形成する方法であって、
    基板（３１０）を提供するステップと、
    前記基板（３１０）上にシード層（３３０）を形成するステップと、
    鉄、コバルト、ホウ素およびリンを含有する磁性合金から前記シード層（３３０）上に磁気層（３４０）を形成するステップであって、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、前記磁気層（３４０）を形成するステップと
    を含む、方法。
12. 前記磁性合金は、硫黄、バナジウム、クロム、ロジウム、ルテニウム、炭素、スズ、ビスマス、タングステン、および銅のうちの少なくとも１つを、１～１０００ｐｐｍの範囲の濃度でさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記磁性合金は、アモルファスまたはナノ結晶磁性合金である、請求項１１に記載の方法。
14. 前記シード層（３３０）は、銅、金、チタン、チタンタングステン、ニッケル、ニッケル鉄、コバルト、ルテニウム、白金、およびチタンのうちの少なくとも１つを含み、それに続く銅または金の薄層を含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記シード層（３３０）は、前記磁気層（３４０）がその上に形成される導電層を形成する、請求項１１に記載の方法。
16. 前記基板（３１０）と前記シード層（３３０）との間に接着層（３２０）を形成するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
17. 前記接着層（３２０）は、ニッケル、クロム、チタン、およびチタンタングステンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記磁気層（３４０）上に保護層（３５０）をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
19. 前記保護層（３５０）は、チタン、チタンタングステン、クロム、およびニッケルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記磁気層（３４０）の厚さは１～１５ミクロンである、請求項１１に記載の方法。
21. デバイス（１３００）であって、
    基板（１３１０）上のシード層（１３２０）と、
    巻線セグメント（１３７０）を作製するために前記シード層（１３２０）上にラミネートされた感光性フィルム（１３３０）の開口部（１３５０）内に電気めっきされた金属層（１３６０）であって、前記開口部（１３５０）は、パターン（１３４０）を形成するために、レチクルを通して前記感光性フィルム（１３３０）を露光し、前記パターン（１３４０）に基づいて前記開口部（１３５０）を形成するために、前記感光性フィルム（１３３０）を現像することによって形成される、前記金属層（１３６０）と
    を備える、デバイス（１３００）。
22. 前記金属層（１３６０）は、前記感光性フィルム（１３３０）の別の開口部（１３５５）内に電気めっきされた別の巻線セグメント（１３７２）をさらに備え、前記別の開口部（１３５５）は、前記パターン（１３４０）を形成するために、前記レチクルを通して前記感光性フィルム（１３３０）を露光し、前記パターン（１３４０）に基づいて前記別の開口部（１３５５）を形成するために、前記感光性フィルム（１３３０）を現像することによって形成される、請求項２１に記載のデバイス（１３００）。
23. 前記巻線セグメント（１３７０）と前記別の巻線セグメント（１３７２）との間の間隔（ＳＰ）に対する前記巻線セグメント（１３７０）の厚さ（ＴＨ）を表すアスペクト比は、少なくとも１対１である、請求項２２に記載のデバイス（１３００）。
24. 前記巻線セグメント（１３７０）の厚さ（ＴＨ）は、少なくとも１０ミクロンである、請求項２１に記載のデバイス（１３００）。
25. 前記基板（１３１０）と前記シード層（１３２０）との間に形成された磁気層（１３１５）をさらに備える、請求項２１に記載のデバイス（１３００）。
26. 前記磁気層（１３１５）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は、０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は、３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項２５に記載のデバイス（１３００）。
27. 前記巻線セグメント（１３７０）上に形成された絶縁層（１３８０）をさらに備える、請求項２１に記載のデバイス（１３００）。
28. 前記絶縁層（１３８０）上に形成された磁気層（１３９０）をさらに備える、請求項２７に記載のデバイス（１３００）。
29. 前記磁気層（１３９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は、１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項２８に記載のデバイス（１３００）。
30. 前記基板（１３１０）と前記シード層（１３２０）との間に形成された磁気層（１３１５）と、
    前記絶縁層（１３８０）上に形成された別の磁気層（１３９０）と
    をさらに備える、請求項２７に記載のデバイス（１３００）。
31. 前記磁気層（１３１５）および／または前記別の磁気層（１３９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項３０に記載のデバイス（１３００）。
32. 前記巻線セグメント（１３７０）は、スパイラル形状の巻線の少なくとも一部を形成する、請求項２１に記載のデバイス（１３００）。
33. 基板（１３１０）上にシード層（１３２０）を形成するステップと、
    前記シード層（１３２０）上に感光性フィルム（１３３０）をラミネートするステップと、
    前記感光性フィルム（１３３０）上にパターン（１３４０）を画定するために、レチクルを通して前記感光性フィルム（１３３０）を露光するステップと、
    前記パターン（１３４０）に基づいて前記感光性フィルム（１３３０）に開口部（１３５０）を形成するために、前記感光性フィルム（１３３０）を現像するステップと、
    デバイス（１３００）用の巻線セグメント（１３７０）を作製するために、前記開口部（１３５０）内に金属層（１３６０）を電気めっきするステップと
    を含む、方法。
34. 前記現像するステップは、前記感光性フィルム（１３３０）の前記パターン（１３４０）に基づいて別の開口部（１３５５）を形成するために、前記感光性フィルム（１３３０）を現像するステップを含み、
    前記電気めっきするステップは、別の巻線セグメント（１３７２）を作製するために、前記別の開口部（１３５５）内で前記金属層（１３６０）を電気めっきするステップを含む、請求項３３に記載の方法。
35. 前記巻線セグメント（１３７０）と前記別の巻線セグメント（１３７２）との間の間隔（ＳＰ）に対する前記巻線セグメント（１３７０）の厚さ（ＴＨ）を表すアスペクト比は、少なくとも１対１である、請求項３４に記載の方法。
36. 前記巻線セグメント（１３７０）の厚さ（ＴＨ）は、少なくとも１０ミクロンである、請求項３３に記載の方法。
37. 前記シード層（１３２０）を形成する前に、前記基板（１３１０）上に磁気層（１３１５）を形成するステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
38. 前記磁気層（１３１５）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項３７に記載の方法。
39. 前記巻線セグメント（１３７０）上に絶縁層（１３８０）を形成するステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
40. 前記絶縁層（１３８０）上に磁気層（１３９０）を形成するステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
41. 前記磁気層（１３９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項４０に記載の方法。
42. 前記シード層（１３２０）を形成する前に、前記基板（１３１０）上に磁気層（１３１５）を形成するステップと、
    前記絶縁層（１３８０）上に別の磁気層（１３９０）を形成するステップと
    をさらに含む、請求項３９に記載の方法
43. 前記磁気層（１３１５）および／または前記別の磁気層（１３９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項４２に記載の方法。
44. 前記巻線セグメント（１３７０）は、スパイラル形状の巻線の少なくとも一部を形成する、請求項４３に記載の方法。
45. デバイス（１４００）であって、
    基板（１４１０）上のシード層（１４２０）と、
    巻線セグメント（１４７０）を作製するために前記シード層（１４２０）上にラミネートされた第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）の開口部（１４５０）内に電気めっきされた金属層（１４６０）であって、前記開口部（１４５０）は、パターン（１４４０）を形成するために、レチクルを通して前記第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を露光し、前記パターン（１４４０）に基づいて前記開口部（１４５０）を形成するために、前記第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を現像することによって形成される、金属層（１４６０）とを備える、デバイス（１４００）。
46. 前記第２の感光性フィルム（１４３５）は、前記第１の感光性フィルム（１４３０）と同時に露光される、請求項４５に記載のデバイス（１４００）。
47. 前記第２の感光性フィルム（１４３５）は、前記第１の感光性フィルム（１４３０）と同時に現像される、請求項４５に記載のデバイス（１４００）。
48. 前記金属層（１４６０）は、前記第１の感光性フィルム（１４３０）および前記第２の感光性フィルム（１４３５）の別の開口部（１４５５）内に電気めっきされた別の巻線セグメント（１４７２）をさらに備え、前記別の開口部（１４５５）は、前記パターン（１４４０）を形成するために、前記レチクルを通して前記第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を露光し、前記パターン（１３４０）に基づいて前記別の開口部（１３５５）を形成するために、前記第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）を現像することによって形成される、請求項４５に記載のデバイス（１４００）。
49. 前記巻線セグメント（１４７０）と前記別の巻線セグメント（１４７２）との間の間隔（ＳＰ）に対する前記巻線セグメント（１４７０）の厚さ（ＴＨ）を表すアスペクト比は、少なくとも１対１である、請求項４８に記載のデバイス（１４００）。
50. 前記巻線セグメント（１４７０）の厚さ（ＴＨ）は、少なくとも１０ミクロンである、請求項４５に記載のデバイス（１４００）。
51. 前記基板（１４１０）と前記シード層（１４２０）との間に形成された磁気層（１４１５）をさらに備える、請求項４５に記載のデバイス（１４００）。
52. 前記磁気層（１４１５）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項５１に記載のデバイス（１４００）。
53. 前記巻線セグメント（１４７０）上に形成された絶縁層（１４８０）をさらに備える、請求項４５に記載のデバイス（１４００）。
54. 前記絶縁層（１４８０）上に形成された磁気層（１４９０）をさらに備える、請求項５３に記載のデバイス（１４００）。
55. 前記磁気層（１４９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項５４に記載のデバイス（１４００）。
56. 前記基板（１４１０）と前記シード層（１４２０）との間に形成された磁気層（１４１５）と、
    前記絶縁層（１４８０）上に形成された別の磁気層（１４９０）と
    をさらに備える、請求項５３に記載のデバイス（１４００）。
57. 前記磁気層（１４１５）および／または前記別の磁気層（１４９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項５６に記載のデバイス（１４００）。
58. 前記巻線セグメント（１４７０）は、スパイラル形状の巻線の少なくとも一部を形成する、請求項４５に記載のデバイス（１４００）。
59. 基板（１４１０）上にシード層（１４２０）を形成するステップと、
    前記シード層（１４２０）上に第１の感光性フィルム（１４３０）および第２の感光性フィルム（１４３５）をラミネートするステップと、
    前記第１の感光性フィルム（１４３０）および前記第２の感光性フィルム（１４３５）上にパターン（１４４０）を形成するために、レチクルを通して前記第１の感光性フィルム（１４３０）および前記第２の感光性フィルム（１４３５）を露光するステップと、
    前記パターン（１４４０）に基づいて前記第１の感光性フィルム（１４３０）および前記第２の感光性フィルム（１４３５）に開口部（１４５０）を形成するために、前記第１の感光性フィルム（１４３０）および前記第２の感光性フィルム（１４３５）を現像するステップと、
    デバイス（１４００）用の巻線セグメント（１４７０）を作製するために、前記開口部（１４５０）内に金属層（１４６０）を電気めっきするステップと
    を含む、方法。
60. 前記第２の感光性フィルム（１４３５）を露光する前記ステップは、前記第１の感光性フィルム（１４３０）を露光する前記ステップと同時に行われる、請求項５９に記載の方法。
61. 前記第２の感光性フィルム（１４３５）を現像する前記ステップは、前記第１の感光性フィルム（１４３５）を現像する前記ステップと同時に行われる、請求項５９に記載の方法。
62. 前記現像するステップは、前記第１の感光性フィルム（１４３０）および前記第２の感光性フィルム（１４３５）の前記パターン（１４４０）に基づいて別の開口部（１４５５）を形成するために、前記第１の感光性フィルム（１４３０）および前記第２の感光性フィルム（１４３５）を現像するステップを含み、
    前記電気めっきするステップは、別の巻線セグメント（１４７２）を作製するために、前記別の開口部（１４５５）内で前記金属層（１４６０）を電気めっきするステップを含む、請求項５９に記載の方法。
63. 前記巻線セグメント（１４７０）と前記別の巻線セグメント（１４７２）との間の間隔（ＳＰ）に対する前記巻線セグメント（１４７０）の厚さ（ＴＨ）を表すアスペクト比は、少なくとも１対１である、請求項６２に記載の方法。
64. 前記巻線セグメント（１４７０）の厚さ（ＴＨ）は、少なくとも１０ミクロンである、請求項５９に記載の方法。
65. 前記シード層（１４２０）を形成する前に、前記基板（１４１０）上に磁気層（１４１５）を形成するステップをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
66. 前記磁気層（１４１５）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項６５に記載の方法。
67. 前記巻線セグメント（１４７０）上に絶縁層（１４８０）を形成するステップをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
68. 前記絶縁層（１４８０）上に磁気層（１４９０）を形成するステップをさらに含む、請求項６７に記載の方法。
69. 前記磁気層（１４９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含有する磁性合金を含み、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項６８に記載の方法。
70. 前記シード層（１４２０）を形成する前に、前記基板（１４１０）上に磁気層（１４１５）を形成するステップと、
    前記絶縁層（１４８０）上に別の磁気層（１４９０）を形成するステップと
    を含む、請求項６７に記載の方法。
71. 前記磁気層（１４１５）および／または前記別の磁気層（１４９０）は、鉄、コバルト、ホウ素、およびリンを含む磁性合金を含有し、前記コバルトの含有量は１．０～８．０原子パーセントの範囲であり、前記ホウ素の含有量は０．５～１０原子％の範囲であり、前記リンの含有量は３．５～２５原子％の範囲であり、前記鉄の含有量は、前記磁性合金の実質的残部である、請求項７０に記載の方法。
72. 前記巻線セグメント（１４７０）は、スパイラル形状の巻線の少なくとも一部を形成する、請求項５９に記載の方法。

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