感应装置和制造感应装置的方法与流程

1.本公开一般地涉及感应(inductive)装置，以及制造感应装置的方法。


背景技术：

2.一些电气设备包括集成电压调节器(ivr)，例如具有向中央处理单元(cpu)供电的直流-直流(dc-dc)降压(buck)转换器的ivr。这些ivr通常在高频率范围并且以高工作电流来工作，以便提供足够高的电流以用于到多核cpu的有效电力传输。因此，ivr经常使用能够处理此类工作电流的板上(on-board)非磁感应装置。然而，这些感应装置通常体积庞大且在板上占据大面积，因为装置中通常需要大量匝以提供足够高的感应密度(类似于可由磁感应装置提供的感应密度)。它们也往往具有低感应密度和低q因子。目前存在以铁氧体材料为芯的板上磁感装置。然而，这些感应装置往往在高频率范围内表现出高损耗，并在高工作电流下迅速饱和。因此，它们通常用于在低频率范围内工作的dc-dc转换器，而不用于在高频率范围内工作的ivr。因此，ivr的尺寸通常较大并且表现出例如高损耗之类的问题。
3.因此，ivr中的板上非磁感应装置逐渐被片上磁感应装置所取代。这有助于减小ivr的尺寸，并在损耗、感应密度和q因子方面改善ivr的性能。然而，在使用片上磁感应装置时，会发生高工作电流下磁芯饱和的问题。目前解决这个问题的方法是使用较大的片上磁感应装置，因为这些装置的饱和电流(换言之，发生磁芯饱和时的电流)通常更高。然而，这种磁感应装置不仅较大，而且还具有较低的感应密度。因此，这违背了用片上磁感应装置来取代板上非磁感应装置的目的。
4.因此，期望提供一种具有较高饱和电流和相对较小尺寸的磁感应装置。


技术实现要素：

5.根据各种非限制实施例，提供了一种感应装置，其包括：第一绕组层；第二绕组层，其布置在所述第一绕组层上方且连接到所述第一绕组层以围绕第一轴形成多个匝；以及磁芯，其在竖直方向上布置在所述第一绕组层和所述第二绕组层之间，其中所述磁芯可以包括完全位于所述第一绕组层上方且完全位于所述第二绕组层下方的部分，并且其中所述磁芯的所述部分可以包括沿所述第一轴彼此横向相邻布置的磁性段和非磁性段。
6.根据各种非限制实施例，提供了一种制造感应装置的方法。所述方法可以包括：形成第一绕组层；在所述第一绕组层上方形成第二绕组层，其中所述第二绕组层可以连接到所述第一绕组层以围绕第一轴形成多个匝；以及形成在竖直方向上位于所述第一绕组层和所述第二绕组层之间的磁芯，其中所述磁芯可以包括完全位于所述第一绕组层上方且完全位于所述第二绕组层下方的部分，并且其中所述磁芯的所述部分可以包括沿所述第一轴彼此横向相邻布置的磁性段和非磁性段。
附图说明
7.在附图中，贯穿不同的视图，相似的参考标号通常指示相同的部件。并且，附图不
一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。现在仅出于示例的目的，参考以下附图来说明本发明的非限制性实施例，其中：
8.图1a和图1b分别示出了根据各种非限制性实施例的感应装置的简化俯视图和简化截面图；
9.图2a至2f示出了根据各种非限制性实施例的示例出制造图1a和1b的感应装置的方法的简化截面图；
10.图3示出了根据替代的非限制性实施例的感应装置的简化截面图；
11.图4a至4e示出了根据各种非限制性实施例的示例出制造图3的感应装置的方法的简化截面图；
12.图5a和图5b分别示出了根据替代的非限制性实施例的感应装置的简化俯视图和简化截面图；
13.图6a和图6b分别示出了根据替代的非限制性实施例的感应装置的简化俯视图和简化截面图；
14.图7示出了感应装置的饱和电流和电感如何随着感应装置中磁芯结构的变化而变化的模拟曲线图；
15.图8是示出了耦合感应器(inductor)的饱和电流和耦合系数如何随着用于形成该耦合感应器的感应装置中的磁芯的结构的变化而变化的模拟曲线图；以及
16.图9示出了根据各种非限制性实施例的制造感应装置的方法。
具体实施方式
17.实施例一般地涉及半导体器件。更具体地说，一些实施例涉及感应装置。感应装置可以是磁感应装置并且可用于各种应用，例如功率转换。例如，感应装置可用作用于dc-dc电压转换的片上磁感应装置，并且可以集成在电源管理集成电路(pmic)(例如但不限于ivr)的远后段制程(far-beol)中。感应装置也可用于变压器，以用于升高和降低电压，或用于隔离。
18.下面参考在附图中示出的非限制性示例，更全面地解释本发明的各方面及其某些特征、优点和细节。省略对公知的材料、制造工具、加工技术等的描述，以免不必要地让细节模糊本发明。然而，应当理解，详细说明和具体示例虽然指示了本发明的方面，但是仅以举例说明的方式给出，并非以限制的方式给出。通过本公开，在基本发明构思的精神和/或范围内的各种替换、修改、添加和/或布置对于本领域技术人员将是显而易见的。
19.如在整个说明书和权利要求书中所使用的，近似语言可用于修饰在不导致与之相关的基本功能发生变化的情况下可允许变化的任何定量表示。因此，由诸如“近似”、“约”之类的一个或多个术语修饰的值不限于所指定的精确值。在某些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度。此外，由诸如“基本上”之类的一个或多个术语修饰方向，意味着该方向在半导体工业的正常容差范围内应用。例如，“基本上平行”意味着在半导体工业的正常容差范围内大致沿相同方向延伸，而“基本上垂直”意味着九十度加上或减去半导体工业的正常容差的角度。
20.本文使用的术语仅出于描述具体示例的目的，并非旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将
理解，术语“comprise(包括)”(以及包括的任何形式，例如“comprises”和“comprising”)，“have(具有)”(以及具有的任何形式，例如“has”和“having”)，“inclue(包含)”(以及包含的任何形式，例如“includes”和“including”)，以及和“contain(含有)”(以及含有的任何形式，例如“contains”和“containing”)是开放式链接动词。因此，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一个或多个步骤或元件的方法或装置具有这些一个或多个步骤或元件，但不限于仅具有这些一个或多个步骤或元件。同样地，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一个或多个特征的方法步骤或装置元件具有这些一个或多个特征，但不限于仅具有这些一个或多个特征。此外，以某种方式配置的装置或结构至少以这种方式配置，但是也可以以未列出的方式配置。
21.如本文所使用的，当用于指示两个物理元件时，术语“连接”表示两个物理元件之间的直接连接。然而，术语“耦接”可以表示直接连接或通过一个或多个中间元件的连接。
22.如本文所使用的，术语“可以”和“可以是”表示：在一组情况下发生的可能性；拥有指定的性质、特性或功能；和/或通过表达与限定动词相关联的能力、功能或可能性中的一项或多项来限定另一动词。因此，“可以”和“可以是”的使用表示修饰语显然适合、允许或适于指定的能力、功能或用途，同时考虑到在某些情况下该修饰语有时不适合、允许或适于。例如，在某些情况下，可预期一事件或能力，而在其他情况下，则不能出现该事件或能力——这种区别由术语“可以”和“可以是”捕获。
23.图1a示出了根据各种非限制性实施例的感应装置100的简化俯视图，图1b示出了沿图1a的线a-a’截取的感应装置100的简化截面图。感应装置100可以是磁感应装置。
24.参考图1b，感应装置100可以包括衬底102。衬底102可以是半导体衬底。例如，衬底102可以包括半导体材料，例如但不限于硅(si)、锗(ge)、碳化硅(sic)或其组合。
25.感应装置100还可以包括布置在衬底102上方的第一绝缘层104。第一绝缘层104可以包括绝缘材料，例如，电介质材料，例如但不限于氮化硅、硅氧化物或其组合。
26.参考图1a和1b，感应装置100还可以包括布置在第一绝缘层104上方的第一绕组层106和布置在第一绕组层106上方的第二绕组层108。第一绕组层106可以包括彼此横向相邻布置的多个第一绕组段106a，其中在每对相邻的第一绕组段106a之间可以布置有间隙。类似地，第二绕组层108可以包括彼此横向相邻布置的多个第二绕组段108a，其中在每对相邻的第二绕组段108a之间可以布置有间隙。为了避免使附图混乱，在图1a和1b中仅标记了第一绕组段106a中的一个和第二绕组段108a中的一个。如图1b所示，第一绕组层106和第二绕组层108可以彼此横向偏移，并且第一绕组层106可以包括在竖直方向上与第二绕组层108重叠的重叠段106
overlap
。如图1a所示，感应装置100还可以包括在竖直方向上位于第一绕组层106和第二绕组层108之间(并连接两者)的多个连接器107以围绕第一轴150形成多个匝。类似地，在图1a中仅其中一个连接器107被标记以避免使附图混乱。第一绕组段106a、第二绕组段108a和连接器107中的每一者可以包括导电材料，例如但不限于铜。
27.如图1a和1b所示，感应装置100还可以包括在竖直方向上布置在第一绕组层106和第二绕组层108之间的磁芯110。磁芯110可以包括沿第一轴150延伸并且与第一绕组层106的重叠段106
overlap
的整个长度l
overlap
完全重叠的部分110
overlap
。换言之，部分110
overlap
可以完全位于第一绕组层106上方并且完全位于第二绕组层108下方。
28.磁芯110可以是分段的磁芯。如图1b更清楚地所示，磁芯110的部分110
overlap
可以
包括沿第一轴150布置在部分110
overlap
的相应端部处的磁性段(第一磁性段110
m1
)和另外的磁性段(第三磁性段110
m3
)。磁芯110的部分110
overlap
还可以包括第二磁性段110
m2
，以及第一和第二非磁性段110
n1
、110
n2
。第一非磁性段110
n1
可横向布置在第一磁性段110
m1
和第二磁性段110
m2
之间；而第二非磁性段110
n2
可横向布置在第二磁性段110
m2
和第三磁性段110
m3
之间。位于部分110
overlap
的每一端部处的磁性段110
m1
、110
m3
中的每一者可以是磁性元件1101、1102的至少一部分。例如，如图1b所示，第一磁性段110
m1
可以是磁性元件1101的一部分；而第三磁性段110
m3
可以是磁性元件1102的一部分。磁性元件1101、1102可以各自横向延伸超出第一绕组层106的重叠段106
overlap
(换言之，横向延伸超出磁芯110的部分110
overlap
)。
29.进一步地，如图1b所示，每个磁性段110
m1
、110
m2
、110
m3
可以包括相对于第一轴150倾斜一角度的至少一个侧表面1101a、110a
m2
、110b
m2
、1102a。例如，第二磁性段110
m2
可以包括相对于第一轴150沿相反方向倾斜的第一侧表面110a
m2
和第二侧表面110b m2
(与第一侧表面110a m2
相反)。因此，第二磁性段110
m2
可以具有梯形横截面。磁性元件1101、1102中的每一个还可以包括第一侧表面1101a、1102a和第二侧表面1101b、1102b(与第一侧表面1101a、1102b相反)。如图1b所示，每个磁性元件1101、1102的第一侧表面1101a、1102a可以相对于第一轴150倾斜一角度(其中侧表面1101a在与侧表面110a
m2
、1102a相反的方向上倾斜)。另一方面，每个磁性元件1101、1102的第二侧表面1101b、1102b可以基本垂直于第一轴150。
30.如图1b所示，第二磁性段110
m2
的长度l
m2
(换言之，沿轴150的最大尺寸)可以大于第一磁性段110
m1
和第三磁性段110
m3
中的每一者的长度l
m1
/l
m3
。此外，第一磁性段110
m1
、第二磁性段110
m2
和第三磁性段110
m3
中的每一者的长度l
m1
、l
m2
、l
m3
可以大于第一非磁性段110
n1
和第二非磁性段110
n2
中的每一者的长度l
n1
、l
n2
。第一和第三磁性段110
m1
、110
m3
的长度l
m1
、l
m3
可以近似相等并且可以各自介于约100um至约2mm的范围内。第二磁性段110
m2
的长度l
m2
可以介于约100um至约2mm的范围内。可以调整长度l
m1
、l
m2
、l
m3
以改变感应装置100的感应密度和饱和电流。在各种非限制性实施例中，感应装置100可用于形成耦合感应器。在这些实施例中，第一和第三磁性段110
m1
、110
m3
的长度l
m1
、l
m3
的组合可以小于长度l
overlap
的20％，并且这些磁性段110
m1
、110
m3
可以布置在非耦合匝的下方，从而获得耦合感应器的耦合系数k、感应密度和饱和电流之间的可接受的折衷。第一和第二非磁性段110
n1
、110
n2
的长度l
n1
、l
n2
可以近似相等并且可以各自介于约20um至约40um的范围内。此外，非磁性段110
n1
、110
n2
中的每一者沿第一轴150的最小尺寸l
n1s
、l
n2s
介于约10um至约30um的范围内。在非限制性实施例中，长度l
n1
、l
n2
可以各自为约30um并且长度l
n1s
、l
n2s
可以各自为约20um。
31.磁性元件1101(包括第一磁性段110
m1
)、磁性元件1102(包括第三磁性段110
m3
)和第二磁性段110
m2
可以各自包括允许感应装置100在高频率范围(例如，ivr通常工作的高达100mhz的频率范围)内以低损耗的方式工作的材料。例如，磁性元件1101、1102和第二磁性段110
m2
可以各自包括非晶软磁材料，例如合金，诸如但不限于钴锆钽(czt)或其他基于钴的合金。在一些非限制性实施例中，磁性元件1101、1102和第二磁性段110
m2
可以各自具有层叠结构，该层叠结构包括沿基本垂直于第一轴150的竖直轴交替的磁性材料层和非磁性材料层，其中非磁性材料也可以是电绝缘材料。例如，层叠结构可以包括沿该竖直轴交替的非晶软磁合金(例如基于钴的合金)层和电介质材料(例如氧化物，诸如但不限于金属氧化物(例如氧化钴、氧化铝、氧化硅)、氮化物或其组合)层。第一和第二非磁性段110
n1
、110
n2
可以各
自包括非磁性材料，例如电介质材料，诸如但不限于光敏聚酰亚胺(pspi)、聚苯醚(ppo)或其组合。在一些非限制性实施例中，第一和第二非磁性段110
n1
、110
n2
可以是相邻磁性段110
m1
、110
m2
、110
m3
之间的气隙。
32.如图1b所示，感应装置100还可以包括布置在第一绝缘层104上方的第二绝缘层112。第二绝缘层112可以包括绝缘材料，例如但不限于pspi。第一绕组层106、磁芯110和第二绕组层108可以设置在第二绝缘层112内。换言之，第二绝缘层112的绝缘材料中的部分可以设置在相邻的第一绕组段106a和相邻的第二绕组段108a之间。在各种非限制性实施例中，非磁性段110
n1
、110
n2
和第二绝缘层112可以具有相同的材料组成。然而，非磁性段110
n1
、110
n2
和第二绝缘层112可以替代地具有不同的材料组成。
33.图2a至2f示出了示例出根据各种非限制性实施例的用于制造感应装置100的方法的简化截面图。为清楚起见，已从图2a至2f中省略了一些参考标号。
34.参考图2a，该方法可以包括提供衬底102并在衬底102上方形成第一绝缘层104。该方法还可以包括在第一绝缘层104上方形成第一绕组层106。第一绕组层106可以通过本领域技术人员已知的任何方法形成。例如，第一绕组层106可以通过在第一绝缘层104上方电镀导电材料，或者通过在第一绝缘层104上方沉积导电材料并蚀刻该材料来形成。然后可以在第一绝缘层104上方形成第一绝缘部分202a，使得第一绕组层106可以布置在该第一绝缘部分202a内。第一绝缘部分202a可以通过在第一绝缘层104上方旋涂绝缘材料的毯覆(blanket)层并固化该绝缘材料来形成。如图2a所示，该方法还可以包括在第一绕组层106上方形成第二绝缘部分202b，其中该第二绝缘部分202b可以包括远离第一绕组层106延伸的第一突出元件202b1和第二突出元件202b2。这些突出元件202b1、202b2可以被称为间隔物或柱。第二绝缘部分202b可以通过在第一绝缘部分202a上方旋涂另一绝缘材料层并对该绝缘材料执行光刻工艺和蚀刻工艺来形成。
35.参考图2b至2e，该方法还可以包括形成磁芯110，其开始于在第二绝缘部分202b上方形成磁性材料层204，如图2b所示。磁性材料层204可通过使用物理气相沉积(pvd)工艺在第二绝缘部分202b上方沉积磁性材料而形成。例如，磁性材料层204可以是层叠结构，该层叠结构可以通过使用pvd在第二绝缘部分202b上交替沉积磁性材料和非磁性材料而形成。如图2b所示，磁性材料层204可以包括分别位于第二绝缘部分202b的第一突出元件202b1和第二突出元件202b2上方的第一突出构件2041和第二突出构件2042。
36.如图2c所示，该方法还可以包括在磁性材料层204上方形成光致抗蚀剂层206，其中光致抗蚀剂层206可以比磁性材料层204窄，并且可以包括位于第一突出构件2041上方的第一开口和位于第二突出构件2042上方的第二开口。因此，第一突出构件2041、第二突出构件2042和位于磁性材料层204的每一端部处的部分可以被暴露。
37.如图2d所示，该方法可以包括形成磁芯110。这可以通过图案化磁性材料层204来完成。例如，暴露的第一突出构件2041、暴露的第二突出构件2042和磁性材料层204的每一端部处的暴露部分可以被去除(例如通过穿过光致抗蚀剂掩模206进行蚀刻)。因此，磁性段110
m1
、110
m2
、110
m3
可以由磁性材料层204形成，非磁性段110
n1
、110
n2
可以由第二绝缘部分202b的第一和第二突出元件202b1和202b2形成。
38.如图2e所示，该方法还可以包括通过例如在第二绝缘部分202b上方旋涂绝缘材料层来在第二绝缘部分202b上方形成第三绝缘部分202c。
39.如图2f所示，该方法还可以包括在第三绝缘部分202c上方形成第二绕组层108。第二绕组层108可以通过在第三绝缘部分202c上方电镀导电材料，或者通过在第三绝缘部分202c上方沉积并蚀刻导电材料来形成。此外，如图2f所示，该方法可以包括在第三绝缘部分202c上方形成第四绝缘部分202d，使得第二绕组层108可以布置在第四绝缘部分202d内。可以通过在第三绝缘部分202c上方旋涂绝缘材料层来形成第四绝缘部分202d。如图2f所示，第一、第二、第三和第四绝缘部分202a、202b、202c、202d可以形成第二绝缘层112。
40.上面描述的方法顺序仅用于示例，除非另有特别说明，否则该方法不限于上面具体描述的顺序。
41.图3示出了根据替代的非限制性实施例的感应装置300的简化截面图。感应装置300可以类似于感应装置100，因此，共同的特征用相同的参考标号标记并且不需要对此进行讨论。
42.如图3所示，感应装置300中的第二磁性段110
m2
也可以包括相对于第一轴150倾斜一角度的第一和第二侧表面110a
m2
、110b
m2
，但是每个侧表面110a
m2
、110b
m2
的倾斜方向可以与感应装置100中的方向相反。此外，如图3所示，在感应装置300中，磁芯110还可以包括沿第一轴150布置在部分110
overlap
的相应端部处的磁性段(第一磁性段110
m1
)和另外的磁性段(第三磁性段110
m3
)。这些磁性段110
m1
、110
m3
中的每一者也可以是磁性元件1101、1102的一部分。类似于感应装置100中的磁性元件1101、1102，感应装置300中的每个磁性元件1101、1102的第一侧表面1101a、1102a也可以相对于第一轴150倾斜一角度。然而，这些侧表面1101a、1102a的倾斜方向可以与感应装置100中的倾斜方向相反。此外，代替基本垂直于第一轴150，感应装置300中的每个磁性元件1101、1102的第二侧表面1101b、1102b可以相对于第一轴150倾斜一角度。磁性和非磁性段110
m1
、110
m2
、110
m3
、110
n1
、110
n2
的长度l
m1
、l
m2
、l
m3
、l
n1
、l
n2
、l
n1s
、l
n2s
可以类似于感应装置100中的相应长度。
43.图4a至4e示出了示例出根据各种非限制性实施例的用于制造感应装置300的方法的简化截面图。为清楚起见，已从图4a至4e中省略了一些参考标号。
44.参考图4a，该方法可以包括以类似于参考图2a所描述的方式提供衬底102、在衬底102上方形成第一绝缘层104、以及形成第一绕组层106。该方法还可以包括在第一绝缘层104上方形成第一绝缘部分402a，以及在第一绝缘部分402a上方(换言之，在第一绕组层106上方)形成磁性材料层404。第一绝缘部分402a可以通过在第一绝缘层104上方旋涂绝缘材料的毯覆层并且固化该绝缘材料来形成。与上文针对图2b中的磁性材料层204所述的方式类似，磁性材料层404可以通过使用pvd工艺在第一绝缘部分402a上方沉积磁性材料而形成。
45.参考图4b，该方法还可包括在磁性材料层404上方形成光致抗蚀剂层406。可使用光刻工艺形成光致抗蚀剂层406。光致抗蚀剂层406可以比磁性材料层404窄并且可以包括开口。因此，可以暴露磁性材料层404的段。
46.参考图4c，该方法还可以包括通过去除层404的暴露段来图案化磁性材料层404。因此可以由磁性材料层404形成磁芯110的磁性段110
m1
、110
m2
、110
m3
。图案化工艺可以通过穿过光致抗蚀剂掩模406蚀刻磁性材料层404来完成。例如，可以使用湿蚀刻工艺。替代地，如果磁性材料层404足够薄，则可以使用干蚀刻工艺。使用干蚀刻工艺可以减小侧表面1101b、1102b相对于第一轴150倾斜的角度。
47.参考图4d，该方法还可以包括在磁性材料层404上方形成第二绝缘部分402b，使得第二绝缘部分402b的一部分在磁性段110
m1
、110
m2
、110
m3
之间延伸以形成磁芯110的非磁性段110
n1
、110
n2
。第二绝缘部分402b可以通过在磁性材料层404上方旋涂绝缘材料层来形成。
48.参考图4e，该方法还可以包括在第二绝缘部分402b上方形成第二绕组层108。第二绕组层108可以通过在第二绝缘部分402b上方电镀导电材料，或者通过在第二绝缘部分402b上方沉积并蚀刻导电材料来形成。该方法还可以包括在第二绝缘部分402b上方形成第三绝缘部分402c，使得第二绕组层108可以布置在第三绝缘部分402c内。第三绝缘部分402c可以通过在第二绝缘部分402b上方旋涂绝缘材料层来形成。如图4e所示，第一、第二和第三绝缘部分402a、402b、402c可以形成第二绝缘层112。
49.上面描述的方法顺序仅用于示例，除非另有特别说明，否则该方法不限于上面具体描述的顺序。
50.与参考图4a至4e描述的方法相比，使用参考图2a至2f描述的方法可以有助于减少由于过度蚀刻而从磁性材料层204/404(在图2d/4c中)的侧表面去除的材料量。因此，减少了制造过程期间磁性材料的损失并且所得磁芯110可以包括在图1b中基本垂直于第一轴150的侧表面1101b、1102b(与图3中相对于第一轴150倾斜一角度的侧表面1101b、1102b相反)。
51.图5a示出了根据替代的非限制性实施例的感应装置500的简化俯视图，图5b示出了沿图5a中的线b-b’截取的感应装置500的简化截面图。感应装置500可以类似于感应装置100，因此，共同的特征用相同的参考标号标记并且不需要对此进行讨论。
52.如图5b所示，类似于感应装置100，磁芯110也可以包括布置在部分110
overlap
的相应端部的磁性段(第一磁性段110
m1
)和另外的磁性段(第二磁性段110
m2
2)。这些段110
m1
、110
m2
中的每一者也可以是横向延伸超出第一绕组层106的重叠段106
overlap
(换言之，横向延伸超出磁芯110的部分110
overlap
)的磁性元件1101、1102的一部分。此外，每个磁性元件1101、1102也可以具有相对于第一轴150倾斜一角度的第一侧表面1101a、1102a和基本垂直于第一轴150的第二侧表面1101b、1102b。然而，不同于感应装置100，在感应装置500中，磁芯110的重叠部分100
overlap
可以仅包括两个磁性段(第一和第二磁性段110
m1
、110
m2
)和横向布置在其间的单个非磁性段110n。非磁性段110n可以被布置在竖直方向上为与第一绕组层106的重叠段106
overlap
的大致中部重叠。
53.如图5b所示，第一磁性段110
m1
的长度l
m1
和第二磁性段110
m2
的长度l
m2
可以近似相等并且可以大于非磁性段110n的长度ln。例如，第一和第二磁性段110
m1
、110
m2
的长度l
m1
、l
m2
可以各自介于约100um至约2mm的范围内。类似地，长度l
m1
、l
m2
可被调整以改变感应装置500的感应密度和饱和电流。当感应装置500用于形成耦合感应器时，长度l
m1
、l
m2
的组合可以小于长度l
overlap
的20％，并且这些磁性段110
m1
、110
m3
可以布置在非耦合匝下方，从而获得耦合感应器的耦合系数k、感应密度和饱和电流之间的可接受的折衷。非磁性段110n的长度ln可以介于约20um至约40um的范围内。非磁性段110n沿第一轴150的最小尺寸l
ns
可以介于约10um至约30um的范围内。在非限制性实施例中，长度ln可以为约30um并且长度l
ns
可以为约20um。
54.图6a示出了根据替代的非限制性实施例的感应装置600的简化俯视图，图6b示出了沿图6a中的线c-c’截取的感应装置600的简化截面图。感应装置600可以类似于感应装置
100，因此，共同的特征用相同的参考标号标记并且不需要对此进行讨论。
55.如图6b所示，类似于感应装置100，感应装置600也可以包括具有部分110
overlap
的磁芯110，其中该部分110
overlap
沿第一轴150横向延伸并与第一绕组层106的重叠段106
overlap
的整个长度l
overlap
完全重叠(换言之，完全位于第一绕组层106上方且完全位于第二绕组层108下方)。然而，感应装置600中的部分110
overlap
可以包括位于部分110
overlap
的相应端部的两个非磁性段(第一和第二非磁性段110
n1
、110
n2
)和横向布置在该两个非磁性段之间的磁性段110m。如图6b所示，磁性段110m的长度lm可以大于第一非磁性段110
n1
的长度l
n1
并且也可以大于第二非磁性段110
n2
的长度l
n2
。例如，磁性段110m的长度lm可以介于约100um至约2mm的范围内。类似地，长度lm可被调整以改变感应装置600的感应密度和饱和电流。当感应装置600用于形成耦合感应器时，长度lm可以小于长度l
overlap
的20％，并且磁性段110m可以布置在非耦合匝下方，从而获得耦合感应器的耦合系数k、感应密度和饱和电流之间的可接受的折衷。第一非磁性段110
n1
的长度l
n1
和第二非磁性段110
n2
的长度l
n2
可大致相等，且各自介于约20um至约40um的范围内。在非限制性实施例中，长度l
n1
、l
n2
可以各自为约30um。此外，磁性段110m可以包括第一侧表面110am和第二侧表面110bm，其中这些侧表面110am、110bm都可以基本垂直于第一轴150。
56.感应装置500、600可以使用与参考图2a至2f所示的方法类似的方法或与参考图4a至4e所示的方法类似的方法来制造。此类制造方法允许在形成第二绝缘层112的一部分时形成磁芯110中的非磁性段110
n1
、110
n2
、110n，从而简化制造工艺。在所得感应装置100、300、500、600中，非磁性段110
n1
、110
n2
、110n和第二绝缘层112由此可以具有相同的材料组成。然而，感应装置100、300、500、600可以使用本领域技术人员已知的其他方法制造，其中非磁性段110
n1
、110
n2
、110n和第二绝缘层112可以替代地具有不同的材料组成。
57.磁性段和非磁性段的数量可以与上述感应装置100、300、500、600中的数量不同。例如，磁芯110的部分110
overlap
可替代地仅包括沿第一轴150彼此横向相邻布置的单个磁性段和单个非磁性段。此外，磁性段和非磁性段110
m1
、110
m2
、110
m3
、110
n1
、110
n2
、110n的长度可能与上述不同。例如，在感应装置500中，磁性段110
m1
、110
m2
的长度
lm1
、l
m2
可以不同，因此，非磁性段110n可以不在竖直方向上与重叠段106
overlap
的大致中部重叠。此外，感应装置100、300、500中的磁性元件1101、1102不需要横向延伸超出第一绕组层106的重叠段106
overlap
。换言之，每个磁性段(感应装置100、300中的110
m1
、110
m3
和感应装置500中的110
m1
、110
m2
)可以包括整个相应的磁性元件1101、1102。
58.如上所述，在感应装置100、300、500、600中的每一者中，绕组层106、108和连接这些层106、108的连接器107可以围绕第一轴150形成多个匝。通过施加穿过匝的电流，可以在沿第一轴150的方向上在磁芯110内感应出磁通流动。如上所述，磁芯110可以包括沿第一轴150彼此横向相邻布置的至少一个非磁性段110
n1
、110
n2
、110n和至少一个磁性段110
m1
、110
m2
、110
m3
。这样的磁芯110可以被认为与磁通流动方向正交地被分段。提供这种分段磁芯110可以在磁芯110中形成高磁阻路径并且中断沿第一轴150的磁通流动。这可以有助于降低磁芯饱和，进而感应装置100、300、500、600的饱和电流可能增加(同时维持感应装置100、300、500、600的尺寸)。因此，感应装置100、300、500、600可以具有改善的电流处理能力并可用于替换在低频率范围内工作的dc-dc转换器中的现有板上磁感应装置、以及在高频率范围内工作的ivr中的现有非磁性感应装置。例如，感应装置100、300、500、600可以用作具有
高工作电流的ivr中的片上磁感应装置。
59.感应装置100、300、500、600的长度l
n1
、l
n2
、ln可以影响这些装置100、300、500、600的性能。例如，增加这些长度l
n1
、l
n2
、ln可以增加装置100、300、500、600的饱和电流，但也可能增加装置100、300、500、600的损耗。取决于装置100、300、500的制造工艺，长度l
n1
、l
n2
、ln可能会受到蚀刻分辨率能力的限制。另一方面，由于非磁性段110
n1
、110
n2
可以布置在磁芯110的重叠部分110
overlap
的端部处，因此感应装置600中的长度l
n1
、l
n2
可以不受蚀刻分辨率能力的限制并且由此可以在更大的范围内变化。
60.图7示出了示例出感应装置的饱和电流isat和电感ldc如何随着装置中磁芯110的结构的变化而变化的模拟曲线图。在图7中，点702对应于类似于装置100、300、500、600的现有技术感应装置，除了磁芯110具有与第一绕组层106的重叠段106
overlap
的整个长度l
overlap
完全重叠的连续磁性段之外。点704、706、708分别对应于感应装置100、500、600。
61.如图7所示，感应装置100、500、600中的每一者可以具有比现有技术装置更低的电感ldc。然而，这些装置100、500、600中的每一者可以具有比现有技术装置更高的饱和电流isat。此外，在感应装置100、500、600中，感应装置500可以具有最高饱和电流(在点706处)并且感应装置600可以具有最低饱和电流(在点708处)。然而，感应装置500可以具有最低电感(在点706处)并且感应装置100可以具有最高电感(在点704处)。因此，感应装置的饱和电流isat和电感ldc可以通过改变其磁芯110的结构(例如，改变磁性和非磁性段的长度、数量和布置)来调整。
62.感应装置100、300、500、600可用于形成耦合感应器。图8分别示出了耦合感应器的饱和电流isat和耦合系数k如何随着用于形成耦合感应器的感应装置中的磁芯110的结构的变化而变化的第一模拟曲线图8001和第二模拟曲线图8002。在图8中，点802对应于由类似于以上参考图7描述的现有技术感应装置形成的耦合感应器。点804对应于由感应装置100形成的耦合感应器，点806对应于由感应装置500形成的耦合感应器，而点808对应于由感应装置600形成的耦合感应器。
63.参考模拟曲线8001，与其他耦合感应器相比，由现有技术装置形成的耦合感应器可以具有更低的饱和电流isat。此外，在由装置100、500、600形成的耦合感应器中，由装置500形成的耦合感应器可以具有最高的饱和电流isat(在点806处)，而由装置100形成的耦合感应器可以具有最低的饱和电流(在点804处)。参考模拟曲线图8002，由感应装置600和现有技术装置形成的耦合感应器可以具有大致相同的耦合系数k(在点802、808处)。此外，由感应装置100形成的耦合感应器可以具有最高的耦合系数k(在点804处)；而由感应装置500形成的耦合感应器可以具有最低的耦合系数k(在点806处)。因此，饱和电流isat和耦合系数k方面的折衷在由感应装置100形成的耦合感应器中可能是最好的(因为这样的耦合感应器可以具有所有耦合感应器中的最高耦合系数k，其饱和电流isat高于由现有技术装置形成的耦合感应器的饱和电流)。如图8所示，该耦合感应器可以提供约46nh至约50nh的范围8003中的电感。
64.图9示出了根据各种非限制性实施例的制造感应装置的方法的流程图。
65.在902处，该方法可以包括形成第一绕组层。第一绕组层例如可以是上述的第一绕组层106，并且902可以包括参考图2a或图4a描述的过程。
66.在904处，该方法可以包括在第一绕组层上方形成第二绕组层，其中第二绕组层可
以连接到第一绕组层以围绕第一轴形成多个匝。第二绕组层例如可以是上述的第二绕组层108，并且904可以包括参考图2f或图4e描述的过程。
67.在906处，该方法可以包括形成在竖直方向上位于第一绕组层和第二绕组层之间的磁芯。磁芯例如可以是上述的磁芯110，并且906可以包括参考图2b至2d或图4a至4d描述的过程。
68.在不脱离本发明的精神或基本特性的情况下，本发明可以以其他特定形式体现。因此，前述实施例在所有方面都被认为是示例性的，而不是限制本文描述的发明。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由前述说明书指示，并且落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变旨在被包含在其中。