小型化、薄膜化是当今电子器件的发展趋势,芯片电感集成技术成为国内外研究的重要热点之一。因此,磁芯电感的结构、材料、制作工艺一直得到了广泛的重视,开发新的磁芯薄膜材料是实现芯片上电感元件的关键。铁镍合金,不仅具有良好的互连界面反应特性,而且电镀工艺成熟,具有较高的饱和磁感应强度、电阻率、磁导率和较低的矫顽力等优异的磁性能,是三维集成下备受关注的功能薄膜。随着电子器件使用频率的与日俱增,为了进一步降低器件损耗,急需开发出综合性能优异的薄膜磁芯材料,通过磁场电沉积的方式来诱导磁晶各向异性(Hk),提高铁镍合金磁性能、探究磁场对材料磁性能的影响及作用机理是本文的研究重点。本文首先利用磁场电沉积技术在晶圆上成功制备出面心立方结构(fcc),具有面内各向异性的二元低铁Fe-Ni薄膜。试验发现各向异性场Hk为厚度敏感量,当Ni70Fe30镀层厚度在0.3μm～1.2μm范围内,镀层表现出明显的各向异性,Hk可以达到620e;当厚度超过2μm时,薄膜则不再具有各向异性。同时测得磁场电沉积下镀层的沉积速率可达0.36μm/min,饱和磁感应强度Bs为1.5T,矫顽力为1.40e。随后,为了能够进一步提高材料的电阻率,降低矫顽力,本文通过添加非金属元素P和稀土元素RE,成功制备出多元非晶态Fe-Ni-P(RE)镀层,探究磁场强度对镀层表面形貌、微观结构和磁学性能的影响。通过系列试验发现在施加磁场之后,Fe-Ni-P(RE)镀层内部存在明显的衬度差,并且镀层表面的晶粒被细化,表面气孔的数量显著减少。另一方面,外部磁场的引入可以显著提高镀层沉积速率和动态磁导率,当厚度合适时其动态磁导率可以提高到250,截止频率fFMR可以达到500MHz。试验还发现了 Hk与磁场强度有关,当磁场强度为10～20mT时Hk较大,最高可达到1160e,约为二元Fe-Ni镀层的2倍。综上所诉,本文的研究表明,在电沉积过程引入外加磁场不仅能够加快Fe-Ni基合金的沉积速率,更重要的是可以成功诱导出Fe-Ni基薄膜的面内各向异性,并且显著提高镀层的其他软磁性能以及截止频率等参数。这些优点使得Fe-Ni基材料作为高性能磁芯材料具有非常大的市场应用价值。