JPH0582736A - インダクタ - Google Patents

インダクタ

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JPH0582736A
JPH0582736A JP17387491A JP17387491A JPH0582736A JP H0582736 A JPH0582736 A JP H0582736A JP 17387491 A JP17387491 A JP 17387491A JP 17387491 A JP17387491 A JP 17387491A JP H0582736 A JPH0582736 A JP H0582736A
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JP
Japan
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thin film
layer wiring
inductor
film
metal thin
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Application number
JP17387491A
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English (en)
Inventor
Mayumi Oda
麻友美 小田
Tadayoshi Nakatsuka
忠良 中塚
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板上に集積化が可能であり、かつ大
きなインダクタンス値を持つインダクタを提供する。 【構成】 半導体基板201の所定の領域に形成したN
i−Zn系フェライト薄膜202の上に渦状の第1層配
線203を形成し、全体を層間膜205で覆い、その上
に第1層配線203とコンタクト部207bで接続した
渦状の第2層配線204bを形成し、最後に全体を保護
膜206で覆っている。第1層配線203の間および第
2層配線204bの間に空隙210a,210bを設け
ている。 【効果】 第1層配線203の下部に強磁性体薄膜であ
るNi−Zn系フェライト薄膜202を形成したことに
より、同一面積で従来比20倍以上のインダクタンス値
が得られる。空隙210a,210bを設けることによ
り、集積度を高めた時の各配線間容量の増加による自己
共振周波数の低下を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板上に集積
化された高周波回路に使用されるインダクタに関する。
【0002】
【従来の技術】図11に従来の高周波増幅回路として高
周波初段増幅部の回路図を示す。図11において、10
1は入力同調回路部、102は出力同調回路部、103
は高周波増幅器、111〜114は同調回路用インダク
タ、115はDC電流供給用チョークコイル、120,
121は可変容量ダイオード、122〜125は結合用
コンデンサ、126は高周波接地用コンデンサ、130
は電界効果トランジスタ(以後FETと呼ぶ)、131
は集積化部、140〜143はバイアス抵抗、150は
入力端子、151は出力端子、160は増幅器の電源端
子、161,162は選局用電圧印加端子、163は接
地である。以上のように構成された高周波初段増幅部に
ついて以下その動作を説明する。
【0003】高周波増幅器103を構成するFET13
0は、抵抗140,141により最適動作点に自己バイ
アスされており、ソース端子はコンデンサ126により
高周波的に接地されている。また、ドレイン端子には電
源からDC電流を供給するためにチョークコイル115
を接続し、高周波信号が電源側に漏れないようにしてい
る。高周波増幅器103の入力インピーダンスは、それ
より前段の回路及び伝送線路のインピーダンスである5
0Ωより高い値を持つため、入力同調回路部101によ
りインピーダンス整合を行っている。また入力同調回路
部101は、インダクタ111,112及び可変容量ダ
イオード120で構成される共振回路の共振周波数と同
じ周波数の信号のみ通過させるという性質を持ってお
り、希望する周波数の信号だけを選び出すことができ
る。入力同調回路部101の共振周波数を変えたいとき
は、選局用電圧印加端子161の電圧を変えることによ
り可変容量ダイオード120の容量値を変え、希望する
別の周波数の信号を選び出す。出力同調回路部102に
ついても入力同調回路部101と同様の機能を有してお
り、出力インピーダンス整合及び周波数同調を行なう。
【0004】尚、図11の高周波増幅回路のうち、集積
化されている部分はFET130を含む集積化部131
のみであり、他はすべて個別の部品により構成されてい
る。例えば受信周波数100MHz〜470MHzの高
周波増幅回路を設計すると、インダクタ111,112
は、0.3mmφの銅線を直径5mm、巻数はそれぞれ
10回と28回必要になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成の高周波増幅回路では、同調回路用インダクタ1
11〜114及びDC電流供給用チョークコイル115
が、大きな実装面積を必要とするため機器全体の小型化
が困難であり、また半導体基板上に集積化するにはIC
回路の数倍の面積を必要とするという問題点を有してい
た。
【0006】この発明の目的は、半導体基板上に集積化
が可能であり、かつ大きなインダクタンス値をもつイン
ダクタを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のインダク
タは、半導体基板上に形成した渦状の金属薄膜と、この
金属薄膜の上面または下面に形成した強磁性体薄膜とを
備えている。請求項2記載のインダクタは、半導体基板
上に形成した第1の渦状の金属薄膜と、この第1の渦状
の金属薄膜上にコンタクト部を介して接続した第2の渦
状の金属薄膜と、第1の渦状の金属薄膜と第2の渦状の
金属薄膜との間に形成した誘電体薄膜と、第1の渦状の
金属薄膜の下面または第2の渦状の金属薄膜の上面に形
成した強磁性体薄膜とを備えている。
【0008】請求項3記載のインダクタは、半導体基板
上に形成した第1の渦状の金属薄膜と、この第1の渦状
の金属薄膜上にコンタクト部を介して接続した第2の渦
状の金属薄膜と、第1の渦状の金属薄膜と第2の渦状の
金属薄膜との間に形成した第1の強磁性体薄膜と、第1
の渦状の金属薄膜の下面または第2の渦状の金属薄膜の
上面に形成した第2の強磁性体薄膜とを備えている。
【0009】
【作用】この発明の構成によれば、渦状の金属薄膜の上
面または下面に強磁性体薄膜を備えることにより、大き
なインダクタンス値を持つインダクタを半導体基板上に
集積化することができる。
【0010】
【実施例】〔第1の実施例〕図1はこの発明の第1の実
施例のインダクタを示すものである。図1(a)は上面
図、図1(b)は図1(a)のA−A′における断面図
である。図1において、201は半導体基板、202は
Ni−Zn系フェライト薄膜(強磁性体薄膜)、203
は第1層配線(渦状の金属薄膜)、204aは第2層配
線、205はSiNまたはSiO2 を用いた層間膜、2
06はSiNまたはSiO2 を用いた保護膜、207a
は第1層配線203と第2層配線204aとのコンタク
ト部である。
【0011】図1(a)に示すように、Ni−Zn系フ
ェライト薄膜202の上に渦状の第1層配線203を形
成し、その中央部よりコンタクト部207aを通して第
2層配線204aと接続している。強磁性体薄膜とし
て、高周波における磁心損失が小さいNi−Zn系フェ
ライト薄膜202を用いることにより、高周波回路に適
したインダクタが構成できる。また、図1(b)に示す
ように、第1層及び第2層配線203,204aは、層
間膜205,保護膜206により覆われており、外的な
力から保護されている。
【0012】以上のように構成されるインダクタのプロ
セスフローを図2に示す。まず、図2(a)に示すよう
に、半導体基板201上にNi−Zn系フェライトを全
面に蒸着し、フォトレジスト500AをマスクとしてA
rイオンミリングを行い、半導体基板201上の所定の
領域にNi−Zn系フェライト薄膜202を形成する。
次にフォトレジスト500A除去後、同図(b)に示す
ように、フォトレジスト500Bを塗布した後、Auを
全面に蒸着し、リフトオフによって第1層配線203を
形成する。
【0013】次に、同図(c)に示すように、SiNあ
るいはSiO2 を全面に堆積し、層間膜205を形成し
た後、層間膜205の所定の領域をフォトレジスト膜
(図示せず)をマスクとしてフッ酸系のエッチング液を
用いて開口し、第1層配線203と第2層配線204a
とのコンタクト部207aを形成する。次に、同図
(d)に示すように、Au204a′を全面に蒸着した
後、フォトレジスト500CをマスクとしてArイオン
ミリングを行い、第2層配線204aを形成する。次に
同図(e)に示すように、SiNあるいはSiO2を全
面に堆積して保護膜206を形成することにより、イン
ダクタを製造するものである。
【0014】この実施例によれば、強磁性体薄膜である
Ni−Zn系フェライト薄膜202の上に渦状の第1層
配線203を形成したことにより、従来のインダクタと
比較して同一面積で約20倍の大きなインダクタンス値
を得ることができる。 〔第2の実施例〕図3はこの発明の第2の実施例のイン
ダクタを示すものである。図3(a)は上面図、図3
(b)は図3(a)のB−B′における断面図である。
図3において、201は半導体基板、202はNi−Z
n系フェライト薄膜(強磁性体薄膜)、203は第1層
配線(渦状の金属薄膜)、204aは第2層配線、20
5はSiNまたはSiO2 を用いた層間膜、206はS
iNまたはSiO2 を用いた保護膜、207aは第1層
配線203と第2層配線204aとのコンタクト部、2
10は第1層配線203の間に設けられた空隙である。
【0015】図3(a)に示すように、Ni−Zn系フ
ェライト薄膜202の上に渦状の第1層配線203を形
成し、その中央部よりコンタクト部207aを通して第
2層配線204aと接続している。強磁性体薄膜とし
て、高周波における磁心損失が小さいNi−Zn系フェ
ライト薄膜202を用いることにより、高周波回路に適
したインダクタが構成できる。また、図3(b)に示す
ように、第1層及び第2層配線203,204aは、層
間膜205,保護膜206により覆われており、外的な
力から保護されている。
【0016】以上のように構成されるインダクタのプロ
セスフローを図4に示す。まず、図4(a)に示すよう
に、半導体基板201上にNi−Zn系フェライトを全
面に蒸着し、フォトレジスト500DをマスクとしてA
rイオンミリングを行い、半導体基板201上の所定の
領域にNi−Zn系フェライト薄膜202を形成する。
次にフォトレジスト500D除去後、同図(b)に示す
ように、フォトレジスト500Eを塗布した後Auを全
面に蒸着し、リフトオフによって第1層配線203を形
成する。
【0017】次に、同図(c)に示すように、所定の領
域にフォトレジスト500Fを塗布し、レジストエッチ
バックによって第1層配線203の頭出しを行う。次に
同図(d)に示すように、SiNあるいはSiO2 を全
面に堆積した後、有機溶剤を用いてレジスト500Fを
除去して、層間膜205を形成し、第1層配線203の
間に空隙210を設ける。その後、層間膜205の所定
の領域をフォトレジスト膜(図示せず)をマスクとして
フッ酸系のエッチング液を用いて開口し、第1層配線と
第2層配線とのコンタクト部207aを形成する。
【0018】次に、同図(e)に示すように、全面にA
u204a′を蒸着した後、フォトレジスト500Gを
マスクとしてArイオンミリングを行い、第2層配線2
04aを形成する。次に同図(f)に示すように、全面
にSiNあるいはSiO2 を全面に堆積して保護膜20
6を形成することにより、インダクタを製造するもので
ある。
【0019】この実施例によれば、第1の実施例と同
様、小面積で大きなインダクタンス値を得ることができ
る。また、第1層配線203の間に空隙210を設ける
ことにより、集積化した場合、配線間の容量を低減する
ことができ、インダクタの自己共振周波数を高めること
ができる。 〔第3の実施例〕図5はこの発明の第3の実施例のイン
ダクタを示すものである。図5(a)は上面図、図5
(b)は図5(a)のC−C′における断面図である。
図5において、201は半導体基板、202はNi−Z
n系フェライト薄膜(強磁性体薄膜)、203は第1層
配線(第1の渦状の金属薄膜)、204bは第2層配線
(第2の渦状の金属薄膜)、205はSiNまたはSi
2 を用いた層間膜(誘電体薄膜)、206はSiNま
たはSiO2 を用いた保護膜、207bは第1層配線2
03と第2層配線204bとのコンタクト部である。
【0020】図5(a)に示すように、Ni−Zn系フ
ェライト薄膜202の上に渦状の第1層配線203を形
成し、全体を層間膜205で覆い、さらにその上に渦状
の第2層配線204bを第1層配線203と重ならない
ように形成し、最後に全体を保護膜206で覆ってい
る。第1層配線203と第2層配線204bとはインダ
クタ中央のコンタクト部207bで接続されている。強
磁性体薄膜として、高周波における磁心損失が小さいN
i−Zn系フェライト薄膜202を用いることにより、
高周波回路に適したインダクタが構成できる。また、図
5(b)に示すように、第1層及び第2層配線203,
204bは、層間膜205,保護膜206により覆われ
ており、外的な力から保護されている。
【0021】以上のように構成されるインダクタのプロ
セスフローを図6に示す。まず、図6(a)に示すよう
に、半導体基板201上にNi−Zn系フェライトを全
面に蒸着し、フォトレジスト500HをマスクとしてA
rイオンミリングを行い、半導体基板201上の所定の
領域にNi−Zn系フェライト薄膜202を形成する。
次にフォトレジスト500H除去後、同図(b)に示す
ように、フォトレジスト500Iを塗布した後Auを全
面に蒸着し、リフトオフによって第1層配線203を形
成する。
【0022】次に、同図(c)に示すように、SiNあ
るいはSiO2 を全面に堆積し、層間膜205を形成し
た後、層間膜205の所定の領域をフォトレジスト膜
(図示せず)をマスクとしてフッ酸系のエッチング液を
用いて開口し、第1層配線203と第2層配線204b
とのコンタクト部207bを形成する。次に、同図
(d)に示すように、フォトレジスト500Jを塗布し
た後Auを全面に蒸着し、リフトオフによって第2層配
線204bを形成する。次に同図(e)に示すように、
SiNあるいはSiO2 を全面に堆積し、保護膜206
を形成することにより、インダクタを製造するものであ
る。
【0023】この実施例によれば、強磁性体薄膜である
Ni−Zn系フェライト薄膜202の上に渦状の第1層
配線203と渦状の第2層配線204bとを形成したこ
とにより、従来のインダクタと比較して同一面積で約4
0倍の大きなインダクタンス値を得ることができる。 〔第4の実施例〕図7はこの発明の第4の実施例のイン
ダクタを示すものである。図7(a)は上面図、図7
(b)は図7(a)のD−D′における断面図である。
図7において、201は半導体基板、202はNi−Z
n系フェライト薄膜(強磁性体薄膜)、203は第1層
配線(第1の渦状の金属薄膜)、204bは第2層配線
(第2の渦状の金属薄膜)、205はSiNまたはSi
2 を用いた層間膜(誘電体薄膜)、206はSiNま
たはSiO2 を用いた保護膜、207bは第1層配線と
第2層配線とのコンタクト部、210aは第1層配線2
03の間に設けた空隙、210bは第2層配線204b
の間に設けた空隙である。
【0024】図7(a)に示すように、Ni−Zn系フ
ェライト薄膜202の上に渦状の第1層配線203を形
成し、全体を層間膜205で覆い、さらにその上に渦状
の第2層配線204bを第1層配線203と重ならない
ように形成し、最後に全体を保護膜206で覆ってい
る。第1層配線203と第2層配線204bとはインダ
クタ中央のコンタクト部207bで接続されている。強
磁性体薄膜として、高周波における磁心損失が小さいN
i−Zn系フェライト薄膜202を用いることにより、
高周波回路に適したインダクタが構成できる。また、図
7(b)に示すように、第1層及び第2層配線203,
204bは、層間膜205,保護膜206により覆われ
ており、外的な力から保護されている。
【0025】以上のように構成されるインダクタのプロ
セスフローを図8に示す。まず、図8(a)に示すよう
に、半導体基板201上にNi−Zn系フェライトを全
面に蒸着し、フォトレジスト500KをマスクとしてA
rイオンミリングを行い、半導体基板201上の所定の
領域にNi−Zn系フェライト薄膜202を形成する。
次にフォトレジスト500K除去後、同図(b)に示す
ように、フォトレジスト500Lを塗布した後Auを全
面に蒸着し、リフトオフによって第1層配線203を形
成する。
【0026】次に、同図(c)に示すように、所定の領
域にフォトレジスト500Mを塗布し、レジストエッチ
バックによって第1層配線203の頭出しを行う。次に
同図(d)に示すように、SiNあるいはSiO2 を全
面に堆積した後に有機溶剤を用いてレジスト500Mを
除去して層間膜205を形成し、第1層配線203の間
に空隙210aを設ける。その後、層間膜205の所定
の領域をフォトレジスト膜(図示せず)をマスクとして
フッ酸系のエッチング液を用いて開口し、第1層配線2
03と第2層配線204bとのコンタクト部207bを
形成する。
【0027】次に、同図(e)に示すように、フォトレ
ジスト500Nを塗布した後Auを全面に蒸着し、リフ
トオフによって第2層配線204bを形成する。次に同
図(f)に示すように、所定の領域にフォトレジスト5
00Pを塗布し、レジストエッチバックによって第2層
配線204bの頭出しを行う。次に同図(g)に示すよ
うに、SiNあるいはSiO2 を全面に堆積した後に有
機溶剤を用いてフォトレジスト500Pを除去して保護
膜206を形成し、第2層配線204bの間に空隙21
0bを設けることにより、インダクタを製造するもので
ある。
【0028】この実施例によれば、第3の実施例と同
様、小面積で大きなインダクタンス値を得ることができ
る。また、第1層配線203の間および第2層配線20
4bの間に空隙210a,210bを設けることによ
り、集積化した場合、配線間の容量を低減することがで
き、インダクタの自己共振周波数を高めることができ
る。 〔第5の実施例〕図9はこの発明の第5の実施例のイン
ダクタを示すものである。図9(a)は上面図、図9
(b)は図9(a)のE−E′における断面図である。
図9において、201は半導体基板、202はNi−Z
n系フェライト薄膜(第2の強磁性体薄膜)、203は
第1層配線(第1の渦状の金属薄膜)、204bは第2
層配線(第2の渦状の金属薄膜)、220はNi−Zn
系フェライトを用いた層間膜(第1の強磁性体薄膜)、
206はSiNまたはSiO2 を用いた保護膜、207
bは第1層配線203と第2層配線204bとのコンタ
クト部、210aは第1層配線203の間に設けた空
隙、210bは第2層配線204bの間に設けた空隙で
ある。
【0029】図9(a)に示すように、Ni−Zn系フ
ェライト薄膜202の上に渦状の第1層配線203を形
成し、所定の領域をNi−Zn系フェライトの層間膜2
20で覆い、さらにその上に渦状の第2層配線204b
を第1層配線203と重ならないように形成し、最後に
全体を保護膜206で覆っている。第1層配線203と
第2層配線204bとはインダクタ中央のコンタクト部
207bで接続されている。強磁性体薄膜として、高周
波における磁心損失が小さいNi−Zn系フェライト薄
膜(202,220)を用いることにより、高周波回路
に適したインダクタが構成できる。また、図9(b)に
示すように第1層及び第2層配線203,204bは保
護膜206により覆われており、外的な力から保護され
ている。
【0030】以上のように構成されるインダクタのプロ
セスフローを図10に示す。まず、図10(a)に示す
ように、半導体基板201上にNi−Zn系フェライト
を全面に蒸着し、フォトレジスト500Qをマスクとし
てArイオンミリングを行い、半導体基板201上の所
定の領域にNi−Zn系フェライト薄膜202を形成す
る。次にフォトレジスト500Q除去後、同図(b)に
示すように、フォトレジスト500Rを塗布した後Au
を全面に蒸着し、リフトオフによって第1層配線203
を形成する。
【0031】次に、同図(c)に示すように、所定の領
域にフォトレジスト500Sを塗布し、レジストエッチ
バックによって第1層配線203の頭出しを行う。次に
同図(d)に示すように、Ni−Zn系フェライトを全
面に堆積し、不要な部分を除去した後に有機溶剤を用い
てレジスト500Sを除去して、Ni−Zn系フェライ
ト薄膜を用いた層間膜220を形成し、第1層配線20
3の間に空隙210aを設ける。その後、層間膜220
の所定の領域をフォトレジスト膜(図示せず)をマスク
としてフッ酸系のエッチング液を用いて開口し、第1層
配線203と第2層配線204bとのコンタクト部20
7bを形成する。
【0032】次に、同図(e)に示すように、フォトレ
ジスト500Tを塗布した後Auを全面に蒸着し、リフ
トオフによって第2層配線204bを形成する。次に同
図(f)に示すように、所定の領域にフォトレジスト5
00Uを塗布し、レジストエッチバックによって第2層
配線204bの頭出しを行う。次に同図(g)に示すよ
うに、SiNあるいはSiO2 を全面に堆積した後に有
機溶剤を用いてフォトレジスト500Uを除去して、保
護膜206を形成し、第2層配線204bの間に空隙2
10bを設けることにより、インダクタを製造するもの
である。
【0033】この実施例によれば、第3,第4の実施例
と比べ、第1層配線203はNi−Zn系フェライトの
層間膜220で覆われており、より大きなインダクタン
ス値が得られる。また、第4の実施例と同様、第1層配
線203の間および第2層配線204bの間に空隙21
0a,210bを設けることにより、集積化した場合、
配線間の容量を低減することができ、インダクタの自己
共振周波数を高めることができる。
【0034】
【発明の効果】このようにこの発明によれば、半導体基
板上に大きなインダクタンス値を持つインダクタの集積
化が可能となり、例えば入出力同調回路部及び電源部の
インダクタを含む高周波増幅回路を同一半導体基板上に
集積化することが可能となる。また、渦状の金属薄膜の
間に空隙を設けることにより、自己共振周波数の高いイ
ンダクタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はこの発明の第1の実施例のインダクタ
の上面図である。(b)は同インダクタの断面図であ
る。
【図2】この発明の第1の実施例のインダクタのプロセ
スフロー図である。
【図3】(a)はこの発明の第2の実施例のインダクタ
の上面図である。(b)は同インダクタの断面図であ
る。
【図4】この発明の第2の実施例のインダクタのプロセ
スフロー図である。
【図5】(a)はこの発明の第3の実施例のインダクタ
の上面図である。(b)は同インダクタの断面図であ
る。
【図6】この発明の第3の実施例のインダクタのプロセ
スフロー図である。
【図7】(a)はこの発明の第4の実施例のインダクタ
の上面図である。(b)は同インダクタの断面図であ
る。
【図8】この発明の第4の実施例のインダクタのプロセ
スフロー図である。
【図9】(a)はこの発明の第5の実施例のインダクタ
の上面図である。(b)は同インダクタの断面図であ
る。
【図10】この発明の第5の実施例のインダクタのプロ
セスフロー図である。
【図11】従来例における高周波増幅回路の回路図であ
る。
【符号の説明】
201 半導体基板 202 Ni−Zn系フェライト薄膜 203 第1層配線 204b 第2層配線 205 層間膜 207b コンタクト部 220 Ni−Zn系フェライトの層間膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図7】
【図5】
【図6】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成した渦状の金属薄膜
    と、この金属薄膜の上面または下面に形成した強磁性体
    薄膜とを備えたインダクタ。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に形成した第1の渦状の金
    属薄膜と、この第1の渦状の金属薄膜上にコンタクト部
    を介して接続した第2の渦状の金属薄膜と、前記第1の
    渦状の金属薄膜と前記第2の渦状の金属薄膜との間に形
    成した誘電体薄膜と、前記第1の渦状の金属薄膜の下面
    または前記第2の渦状の金属薄膜の上面に形成した強磁
    性体薄膜とを備えたインダクタ。
  3. 【請求項3】 半導体基板上に形成した第1の渦状の金
    属薄膜と、この第1の渦状の金属薄膜上にコンタクト部
    を介して接続した第2の渦状の金属薄膜と、前記第1の
    渦状の金属薄膜と前記第2の渦状の金属薄膜との間に形
    成した第1の強磁性体薄膜と、前記第1の渦状の金属薄
    膜の下面または前記第2の渦状の金属薄膜の上面に形成
    した第2の強磁性体薄膜とを備えたインダクタ。
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