EP0331992B1 - Kapazitiver Schallwandler - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Schallwandler der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art. Ein Schallwandler dient als Mikrofon zur Umsetzung von Schalldruckänderungen in elektrische Signale.
• Schallwandler der traditionellen, nach dem elektrostatischen Prinzip arbeitenden Bauart besitzen in einer Kapsel eine durch Schalldruckänderungen bewegliche Membran und mindestens eine feststehende Gegenelektrode. Die Membran und die Gegenelektrode wirken wie Platten eines Kondensators zusammen, weshalb man solche Schallwandler als "Kondensatormikrofone" bezeichnet. Es werden die Kapazitätsänderungen dieser Schallwandler ausgewertet und liefern die elektrischen Signale. Die Membran steht unter einer bestimmten Zugspannung, mit welcher die akustischen Eigenschaften der Mikrofonkapsel beeinflußt werden können. Die Gegenelektrode dieser Mikrofonkapseln ist mit Bohrungen versehen. Ein Zweck dieser Bohrungen ist, die Luft aus einem Luftspalt zwischen der Membran und der Gegenelektrode in ein Rückvolumen des Wandlers abströmen zu lassen. Der weitere Zweck dieser Bohrungen besteht darin, die Dämpfungsverluste im Luftspalt zu reduzieren, welche die Empfindlichkeit des Mikrofons herabsetzen und den Frequenzgang ungünstig beeinflussen.
• Es ist bekannt, solche kapazitiven Schallwandler mit Methoden der Halbleitertechnologie als Miniatur-Schallwandler auf der Basis von Silizium herzustellen (Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 10, Nr. 60, "Kapazitive Silizium-Sensoren für Hörschallanwendungen", Dipl.-Ing. Dietmar Hohm, VDI-Verlag GmbH., Düsseldorf, 1986, ISBN 3-18-146010-9). Diese MiniaturSchallwandler sind zwar preiswert herzustellen und besitzen kleine Abmessungen, die unter 2 mm liegen, doch ergeben sich durch den sehr engen Luftspalt große Dämpfungsverluste. Durch die Schalldruckänderungen ändert sich die lichte Weite des Luftspalts und es bildet sich im Luftspalt eine Strömung aus. Dabei ergibt sich ein Strömungswiderstand, der in erster Linie durch Reibung an den Wänden zustande kommt. Der Strömungswiderstand ist umso höher, je schmaler der Luftspalt ist. Außerdem ist der Strömungswiderstand frequenzabhängig; er nimmt mit steigenden Frequenzen zu, wodurch die Empfindlichkeit des Miniatur-Schallwandlers zu höheren Frequenzen hin stark absinkt. Bei abnehmendem Luftspalt nehmen die Dämpfungsverluste nicht nur linear, sondern progressiv zu. So sinkt die Empfindlichkeit dieses Miniatur-Schallwandlers dadurch auf Werte unter - 60 dB, bezogen auf 1 V/Pa. Außerdem ist der Frequenzgang auf einige kHz begrenzt.
• Bei einem solchen kapazitiven, in Halbleitertechnologie hergestellten Miniatur-Schallwandler (DE-A-33 25 961) ist es bekannt, die Gegenelektrode mit einer oder mehreren Löchern zu versehen, um die Steifigkeit des Luftvolumens im Luftspalt zu reduzieren. Die geschilderten Dämpfungsverluste lassen sich dadurch nicht gänzlich beseitigen, weil die Löcher nicht zu groß sein dürfen. Vergrößert man nämlich die Löcher, so verringert sich die für die Ruhekapazität maßgebliche Kondensatorfläche. Die untere Grenze der Ruhekapazität liegt mit Rücksicht auf das in einer Niederfrequenz-Schaltung gewonnene elektrische Signal bei etwa 1 pF. Daher kommt eine erhebliche Verkleinerung der Fläche der Gegenelektrode, die zu einer spürbaren Verringerung des Strömungswiderstandes führen könnte, nicht mehr in Betracht.
• Es ist bereits bekannt, ein kapazitives Mikrofon unter Einbeziehung eines Feldeffekttransistors (FET) aufzubauen, (Pat. Abs. of Japan, Band 5, Nr. 44, E-50/716, März 1981). Am einen Ende des FET ist unmittelbar eine Metallschicht aufgebracht, die über einen elektrischen Kontakt mit dem Gate verbunden ist und als Gegenelektrode des Mikrofons fungiert. Der FET ist in einer Mikrofonkapsel montiert und im Abstand vor seiner Metallschicht ein Elektret-Film in der Mikrofonkapsel angeordnet, welcher nicht mehr Bestandteil des FET ist. Der Elektret-Film und die Metallschicht bilden einen Kondensator, dessen Kapazitäts-Änderungen zu elektrischen Signalen am Gate des FET führen, die dann durch den FET verstärkt werden. Zur Einstellung des akustischen Verhaltens ist der FET mit einer Bohrung versehen. Dieses Mikrofon umfaßt außer dem FET mit der Metallschicht und dem Elektret-Film noch zahlreiche weitere Bauteile, die für sich hergestellt und stückweise zusammengebaut werden müssen, nämlich einen Abstandhalter, Isolationsmaterial und ein Metallgehäuse. Die Herstellung des ganzen Mikrofons in Halbleitertechnologie ist nicht möglich. Wegen der erforderlichen Montagearbeiten können die kleinen Abmessungen des vorbeschriebenen Miniatur-Schallwandlers nicht erreicht werden.
• Bekannt sind auch Schallwandler der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art, die als Isolierschicht-Feldeffekttransistoren (FET) gestaltet sind, JP-A-50/11787. Der FET dient unmittelbar zur Umwandlung von Schallwellen in elektrische Signale. Auf einem Halbleiter-Substrat werden die beiden Diffusionsschichten für Source und Drain erzeugt, auf welcher dann eine Isolierschicht und, auf dieser, die Gate-Schicht aufgebracht werden. Bei diesem Aufbau konnte zwar die Gate-Elektrode nicht schwingen, doch es ist dabei auch vorgeschlagen worden, durch Wegätzen einer Zwischenschicht aus Siliziumoxyd einen Luftspalt zwischen der Isolierschicht und der Gate-Schicht zu erzeugen. Man erhielt so ein durch die Schallwellen bewegtes Gate. Damit ergaben sich zwar Miniatur-Schallwandler, die in Halbleitertechnologie hergestellt werden konnten, doch es kam wegen des minimalen Luftspalts zu den bereits erwähnten hohen Dämpfungsverlusten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in Halbleitertechnologie herzustellenden, preiswerten Schallwandler der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art zu entwickeln, bei dem die Dämpfungsverluste im Luftspalt erheblich verringert sind, ohne die Empfindlichkeit des Wandlers zu beeinträchtigen. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.
• Die Erfindung baut den Schallwandler als Feldeffekttransistor (FET) auf und hat erkannt, daß die elektrische Kanalstrecke der Source-Drain-Anordnung auf die geringe geometrische Breite eines schmalen Stegs reduziert werden kann, ohne damit die Empfindlichkeit des Schallwandlers zu beeinträchtigen. Der Steg ragt über die benachbarten Bereiche empor und kann einen sehr kleinen Luftspalt zum Gate aufweisen. Die als Gate fungierende akustisch aktive Membranfläche kann ausreichend groß sein. Dieser Schallwandler wird aus mindestens zwei Chips zusammengebaut, von denen der eine Chip die akustisch aktive Membranfläche umfaßt und daher nachfolgend kurz als Membraneinheit" bezeichnet werden soll. Diese Membranfläche fungiert als Gate im FET. Der andere Chip, der nachfolgend kurz Gegenelektrodenstruktur" benannt werden soll, wird zwar für sich hergestellt, aber nach seiner Herstellung mit der Membraneinheit zum Schallwandler zusammengefügt. Bei Herstellung dieser Gegenelektrodenstruktur kann der Steg durch Aushöhlen von Gruben im Halbleitermaterial entstehen. Die Breite dieses Stegs kann so klein sein, daß sie nur ca. ein Zehntel der lateralen Abmessung der Membranfläche in der benachbarten Membraneinheit beträgt. Der schmale Steg verringert die Dämpfungsverluste im Luftspalt-Bereich beträchtlich, ohne die Empfindlichkeit des Wandlers herabzusetzen. Die Gate-Kanal-Kapazitäten dieses FET liegen im Bereich von 10⁻¹⁵ F, also sind nur 1/1000 der oben genannten Grenzkapazität von 1 pF der bekannten kapazitiven Schallwandler. Außerdem wird beim erfindungsgemäß als FET ausgebildeten Schallwandler ein großer linearer Übertragungsbereich erreicht. Diese Effekte ergeben sich zwar bei der erwähnten Stegbreite, doch kann diese ohne weiteres auch noch geringer ausgebildet sein.
• Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1

den prinzipiellen Aufbau eines als FET ausgebildeten Schallwandlers nach der Erfindung,

Fig. 2

ein mechanisches Ersatzschaltbild des Schallwandlers von Fig. 1,

Fig. 3

sowohl die elektrische Schaltung als auch ein elektrisches Kleinsignal-Ersatzschaltbild dieses Schallwandlers,

Fig. 4

die Darstellung des berechneten Frequenzgangs dieses Schallwandlers,

Fig. 5

in perspektivischer, teilweise längsgeschnittener Darstellung, den schematischen Aufbau eines Schallwandlers nach der Erfindung und

Fig. 6

einen Wafer mit einer beispielsweisen Anordnung einer Gruppe von mehreren erfindungsgemäß herzustellenden Schallwandlern.

• Der prinzipielle Aufbau eines kapazitiven Schallwandlers nach der Erfindung, im folgenden FET-Mikrofon genannt, ist in der Fig. 1 dargestellt. Eine beispielsweise mit Aluminium metallisierte Membran befindet sich, getrennt durch einen Luftspalt d_L über einer Drain-Kanal-Source-Struktur, die im folgenden Gegenelektrodenstruktur genannt wird. Die Kanalzone dieser Struktur ist mit einer Oxid-Schutzschicht überzogen. Ein schwach p-dotiertes Siliziumsubstrat bildet die Kanalzone L, die stark n-dotierten Elektroden bilden Drain und Source des FETs. Es handelt sich hier beispielsweise um einen N-Kanal-Anreicherungstyp. Die Spannung U_GS, angelegt zwischen der Membran und dem Source-Anschluß bestimmt den Arbeitspunkt des Feldeffekttransistors.
• Das FET-Mikrofon wird zweckmäßigerweise in einer Source-Schaltung betrieben. Diese ist in der Figur 3 ebenso dargestellt, wie das dazugehörigende Kleinsignal-Ersatzschaltbild. Die Betriebsspannung U_B wird dem Mikrofon über den Drain-Widerstand R_d zugeführt, der auf dem die Gegenelektrode bildenden Chip gleich integriert werden kann. Am Drain-Anschluß wird die Mikrofonausgangsspannung U_a abgegriffen; die Membran ist gegenüber Source mit der Spannung U_GS vorgespannt. In der dargestellten Kleinsignalersatzschaltung der Fig. 3 wird die Stromquelle mit der mechanisch-elektrischen Steilheit S_me durch die Membranauslenkung X gesteuert. Der eingeprägte Strom erzeugt im Drain-Widerstand R_d einen Spannungsabfall, der der Ausgangsspannung U_a entspricht.
• Zur Berechnung von Frequenzgang und Empfindlichkeit des FET-Mikrofons wird das in Fig. 2 gezeigte mechanische Ersatzschaltbild zugrunde gelegt. R_S(w) und M_S(w) stellen die Strahlungsimpedanz Z_mS der Membran dar, M_M die Masse und C_M die Nachgiebigkeit der Membran, die mit der Schnelle v_m schwingt. Das rückwärtige Luftvolumen wird durch die Nachgiebigkeit C_V repräsentiert. Die Eingangskraft K = p x A setzt sich aus der Membranfläche A und dem vor der Membran herrschenden Wechseldruck p zusammen.
• Aufgrund der Frequenzabhängigkeit der Strahlungsimpedanz müssen für das Ersatzschaltbild zwei Gültigkeitsbereiche unterschieden werden. Unterhalb von etwa 155 kHz gilt für die Strahlungsimpedanz Z_mS: $${\text{Z}}_{\text{mS}}{\text{= R}}_{\text{S}}{\text{+jwM}}_{\text{S}}\text{,}$$

  

  
  mit R_S = 2,245 x 1o⁻¹⁶kg sec x w² und M_S = 3,163 x 1o^-1okg.
• Oberhalb 155 kHz ergibt sich für die Strahlungsimpedanz: $${\text{Z}}_{\text{mS}}{\text{= R}}_{\text{S}}{\text{+jwM}}_{\text{S}}\text{,}$$

  

  
  mit R_S = 2,84o x 1o⁻⁴kg/sec und M_S = (24o,5 kg/sec²) / w².
• Die Membranelemente dynamische Masse M_M und Nachgiebigkeit C_M haben die Werte: $${\text{M}}_{\text{M}}{\text{= 7,384 x 1o}}^{\text{-1o}}\text{kg und}$$

  

  
  C_M = 1/3oT (Zugspannung T in N/m im Bereich 2o...2oo N/m).
• Für die Nachgiebigkeit des rückwärtigen Luftvolumens V gilt: $${\text{C}}_{\text{V}}{\text{= V/ρ₀C²A}}_{\text{eff}}\text{²·}$$

  
• Als effektive Querschnittsfläche A_eff wird die Membranfläche angesetzt, A_eff = a². Das Volumen ergibt sich durch die Waferdicke, die die Rückvolumenhöhe darstellt. Sie beträgt 28o um. Somit folgt für C_V: $${\text{C}}_{\text{V}}\text{= 2,866 x 1o⁻³ sec²/kg.}$$

  
• Masse, Nachgiebigkeit und Reibungsverluste der Luft im Luftspalt können vernachlässigt werden, da die Breite des Luftspaltes, der Breite der Drain-Kanal-Source-Struktur entsprechend wesentlich kleiner ist als die lateralen Abmessungen der Membran und der Öffnungen des Rückvolumens.
• Die Rückwirkung des elektrischen Teils des FET-Mikrofons auf seine mechanischen Eigenschaften entfällt, da die Membran das elektrische Feld im Luftspalt durch die Vorspannung U_GS niederohmig treibt. Bei herkömmlichen Kondensatormikrofonen in Niederfrequenzschaltung kann jedoch die Wirkung der angeschlossenen Schaltung auf das mechanische Verhalten des Wandlers nicht vernachlässigt werden. Eingangswiderstand und -kapazität des Vorverstärkers erzeugen eine Dämpfung und eine transformierte "elektrische" Nachgiebigkeit, die in das Schwingungsverhalten der Membran und damit in das Verhalten des gesamten Wandlers eingehen.
• Für die mechanische Impedanz Z_m folgt: $${\text{Z}}_{\text{m}}{\text{= K/v}}_{\text{m}}{\text{= Z}}_{\text{mS}}{\text{+jwM}}_{\text{M}}{\text{+1/jwC}}_{\text{ges}}\text{,}$$

  

  
  wobei C_ges= (1/C_M+1/C_V)⁻¹.
• Mit v_m= jwx und Membranfläche A folgt: $${\text{U}}_{\text{a}}{\text{=-S}}_{\text{me}}{\text{xR}}_{\text{D}}{\text{=-S}}_{\text{me}}{\text{R}}_{\text{D}}{\text{V}}_{\text{m}}{\text{/jw = -S}}_{\text{me}}{\text{R}}_{\text{D}}{\text{pA/jwZ}}_{\text{m}}\text{.}$$

  
• Für die Mikrofonemepfindlichkeit M_e und ihren Freuquenzgang folgt daraus: $$\begin{gathered} {\text{}}^{\text{M}}{\text{e = U}}_{\text{a}}{\text{/p = -S}}_{\text{me}}{\text{R}}_{\text{D}}{\text{A/jwZ}}_{\text{m}} \\ {\text{= -S}}_{\text{me}}{\text{R}}_{\text{D}}{\text{AC}}_{\text{ges}}{\text{x 1/(1-w²M}}_{\text{M}}{\text{C}}_{\text{ges}}{\text{+jwZ}}_{\text{mS}}{\text{C}}_{\text{ges}}\text{)} \end{gathered}$$

  
• Man erkennt, daß die Mikrofonempfindlichkeit proportional mit der mechanisch-elektrischen Steilheit S_me und dem Drainwiderstand R_D ansteigt. Diese lassen sich jedoch nicht beliebig vergrößern, da die verfügbare Höhe der Betriebsspannung U_B und die maximal einstellbare elektrische Membranvorspannung U_GS (Durchschlagfeldstärke im Kanal) Obergrenzen darstellen. Eine große Gesamtnachgiebigkeit C_ges bedingt eine "weiche" Membran (hohe Nachgiebigkeit C_M) und ein großes Rückvolumen (C_V). Auch hier sind gewisse Grenzen gesetzt. Die kleine Membranfläche A von Subminiaturwandlern stellt ein inhärentes Problem dar.
• Eine grafische Darstellung der Abhängigkeit der Empfindlichkeit M_e von der Frequenz zeigt die Fig. 4 für verschiedene mechanische Membranspannungen und Rückvolumina.
• Eine zweckmäßige Ausführungsform eines kapazitiven Schallwandlers nach der Erfindung wird anhand der Fig. 5 beschrieben. Das FET-Mikrofon besteht aus zwei Chips, von denen der obere als Membraneinheit 1 die Membran 2 trägt und der untere als Gegenelektrodenstruktur 3 die Drain-Kanal-Source-Struktur 9,10,11 des FETs trägt. Die Membran 2 besteht aus einer 15o nm starken Schicht 4 aus Siliziumnitrid, deren mechanische Spannungseigenschaften durch Ionenimplantationen während des Herstellungsprozesses beeinflußt werden können. Die Membran 2 wird von einem Stützrahmen 2.1 gehalten, welcher die Membran wallförmig umgibt und aus dem halbleitenden Grundmaterial, vorzugsweise Silizium besteht. Sie ist auf ihrer Unterseite mit einer 1oo nm-starken Aluminiumschicht 5 bedampft. Diese Bedampfung stellt das Gate des FETs dar. In dem unteren Chip werden durch Plasmaätzen zwei wannenförmige Gruben 6 und 7 eingebracht, die das Rückvolumen des Mikrofons bilden. Zwischen den Gruben befindet sich ein 8oµm-breiter Steg 8, der die Drain-Kanal-Source-Struktur 9, 1o und 11 des FETs trägt. Der Abstand des Kanals 1o zur Aluminiumschicht der Membran 5 beträgt 2 µm. Auf der Gegenelektrodenstruktur 3 sind ferner drei nicht weiter im einzelnen dargestellte Anschlußpads 11 für Drainkontakt, Sourcekontakt und die Aluminiumschicht der Membran, welche den Gate-Kontakt darstellt, angebracht. Eine Ausgleichsbohrung für den statischen Luftdruck befindet sich im Siliziumoxid-Rand 12 des Gegenelektrodenchips, sofern die Mikrofonkapsel als Druckwandler mit akustisch abgeschlossenen Volumen arbeiten soll.
• Die Prozeßschritte zur Herstellung sowohl des Chips für die Membraneinheit als auch des Chips für die Gegenelektrodenstruktur sind dem in der Halbleitertechnologie bewanderten Fachmann bekannt und brauchen hier somit nicht weiter beschrieben zu werden. Um das Zusammenfügen der beiden Halbleiterchips zu ermöglichen, wird noch auf die Siliziumoxidschicht 12 eine Aluminiumschicht 13 aufgebracht. Die beiden Chips werden nun durch Erwärmung miteinander verbunden, wobei sich die gegenüberliegenden Aluminiumflächen der Membraneinheit 5 und der Gegenelektrodenstruktur 13 miteinander verschmelzen.
• Der in Fig. 5 beschriebene Wandler kann auch zu einem Gegentaktwandler erweitert werden, indem eine zweite Gegenelektrodenstruktur mit einem geeignet geformten Steg ähnlich dem Steg 8 in die durch den Stützrahmen 21 vorgegebenen Vertiefung der Membraneinheit 1 eingesetzt wird. In diesem Fall muß dann die Membran 2 auf beiden Seiten eine Metallisierung erhalten. Soll der Wandler in der beschriebenen Weise als Gegentaktwandler arbeiten oder gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausbildungsform eine Druckgradientencharakteristik erhalten, so sind die vor beziehungsweise hinter der Membran liegenden Volumina über Öffnungen mit dem äußeren Schallfeld zu verbinden. In der Fig. 5 sind solche Öffnungen mit den Bezugsziffern 14 und 15 beispielsweise eingezeichnet.
• Bei der beschriebenen Wandlerausführung ist zunächst in der Gegenelektrodenstruktur für die Kanalzone das N- oder P-Kanal-Anreicherungsprinzip verwendet worden. In vorteilhafter Weise kann jedoch auch für die Kanalzone das Verarmungsprinzip eingesetzt werden. Da hier bereits ein Arbeitspunkt in der FET-Schaltung vorgeben ist, kann hier die gesonderte Vorspannung für das Gate entfallen, da sie in bekannterweise über einen im Source-Stromkreis eingesetzten Widerstand selbst erzeugt werden kann.
• Wie aus den Herstellungsverfahren für integrierte Schaltungen bekannt geworden ist, werden sehr viele einander gleiche Baueinheiten auf einem sogenannten Wafer gleichzeitig hergestellt und nach abgeschlossenem Herstellungsverfahren auseinandergetrennt. Bei der Herstellung von kapazitiven Schallwandlern nach der Erfindung ist es nun ebenfalls möglich, sehr viele Kleinstmikrofone auf einem Wafer herzustellen, sie aber nicht zu vereinzeln, sondern in besonders geformten Gruppen herauszutrennen. Durch die Reihenanordnung mehrerer nebeneinanderliegender Mikrofonsysteme und deren elektrische Zusammenschaltung ist es möglich, beispielsweise ein Interferenz-Richtmikrofon zu erhalten.
• Ein großer Vorteil bei einem kapazitiven Wandler nach der Erfindung liegt darin, daß einer relativ großen aktiven Membranfläche, die für einen guten akustischen Wirkungsgrad des Wandlers gefordert wird, nur ein kleiner Teil der Membranfläche einer Gegenelektrodenstruktur gegenüber liegt und somit die Strömungsverluste vernachlässigbar klein werden. Daraus ergibt sich ein großer linearer Übertragungsbereich bei sehr guter Empfindlichkeit, wie aus der Fig. 4 zu erkennen ist. Weiterhin ist auch das Rauschverhalten des Wandlers außerordentlich günstig, da der durch Dämpfungen im Luftspalt hervorgerufene Rauschanteil prinzipbedingt sehr niedrig ausfällt. Kapazitive Wandler werden zumeist in der sogenannten Niederfrequenzschaltung betrieben und benötigen daher einen Vorwiderstand, dessen thermisches Rauschen ebenfalls mit wachsendem Widerstandswert zunimmt. Sinkende Wandlerruhekapazitäten bei Miniaturmikrofonen bedingen bei gleicher unterere Grenzfrequenz jedoch größer werdende Vorwiderstände, worin bei den bisherigen Ausführungen ein unlösbares Problem bestand. Da das FET-Mikrofon keinen Vorwiderstand benötigt, ist damit ebenfalls der Rauschanteil wesentlich verringert worden.
• Das Rauschverhalten kann auch dadurch verbessert werden, daß mehrere auf dem Wafer gemeinsam entstandene FET-Mikrofone parallel geschaltet als eine Mikrofoneinheit betrieben werden.

Claims (10)

1. Schallwandler, der zwar eine bewegliche Membran sowie mindestens eine feststehende Gegenelektrode aufweist, aber als Feldeffekttransistor, FET, aus Halbleitermaterial hergestellt ist,
   wobei die Membran auf ihrer der Gegenelektrode zugekehrten Membranfläche (2) elektrisch leitend ist und das Gate (5) des FET bildet,
   während die Gegenelektrode durch einen Luftspalt (d_L) davon getrennt ist und einen elektrischen Kanal (10) mit der Source-Drain-Anordnung (9, 11) dieses FET bildet,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß der Schallwandler aus mindestens zwei Chips (1, 3) besteht, die zwar getrennt aus dem Halbleitermaterial hergestellt, dann aber zusammengefügt sind, nämlich
   aus einem ersten, als Membraneinheit (1) ausgebildeten Chip mit der als Gate (5) des FET fungierenden akustisch aktiven Membranfläche (2),
   und aus einem zweiten Chip mit einem aus dem Halbleitermaterial herausgearbeiteten schmalen Steg (8), der zwischen vertieften Gruben (6, 7) liegt und eine Gegenelektrodenstruktur (3) bildet,
   und daß die geometrische Breite des Stegs (8) den elektrischen Kanal (10) der Source-Drain-Anordnung (9, 11) begrenzt und in der Größenordnung von einem Zehntel der lateralen Abmessung der Membranfläche (2) liegt.
2. Schallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial für die Membraneinheit (1) und die Gegenelektrodenstruktur (3) Silizium eingesetzt wird und die aktive Membranfläche (2) der Membraneinheit (1) aus einer Siliziumnitrit-Schicht (4) besteht, welche mit Aluminium (5) bedampft ist und deren mechanische Spannung durch Ionen-Implantation bestimmt ist.
3. Schallwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seiten der aktiven Membranfläche (2) der Membraneinheit (1) metallisiert sind, jeder Seite der Membranfläche (2) jeweils eine Gegenelektrodenstruktur (3) zugeordnet ist und diese Gegenelektrodenstruktur (3) die beiden Gegenelektroden eines Gegentaktwandlers bilden.
4. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (8) den n-Kanal (10) oder den p-Kanal (10) eines FET nach dem Anreicherungsprinzip bildet.
5. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (8) den n-Kanal (10) oder den p-Kanal (10) eines FET nach dem Verarmungsprinzip bildet.
6. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrodenstruktur (3) ein abgeschlossenes Volumen besitzt und zusammen mit der Membraneinheit (1) ein Mikrofon mit einer Druckwandlercharakteristik bildet.
7. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrodenstruktur (3) außerhalb des Stegs (8) Öffnungen (14, 15) aufweist und zusammen mit der Membraneinheit (1) ein Mikrofon mit einer Druckgradientenwandlercharakteristik bildet.
8. Mehrfachwandler mit einem Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, gleichzeitig auf einem Wafer hergestellte Schallwandler gruppenweise aus dem Wafer herausgetrennt und elektrisch zusammengeschaltet sind.
9. Mehrfachwandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schallwandler zu einem Interferenz-Richtmikrofon zusammengeschaltet sind.
10. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Gegenelektrodenstruktur (3) weitere, zu Verstärkungsschaltungen gehörende Bauelemente integriert sind.

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