(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイスを動作させる方法であって、
ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイスは、
第１電極であって、その上に第１誘電体層が設けられ、第１コンタクト表面を有する第１電極と、
第２電極であって、その上に第２誘電体層が設けられ、第２コンタクト表面を有する第２電極と、
空洞内に設けられ、第１コンタクト表面と第２コンタクト表面との間にある可動のＭＥＭＳデバイスと、
第１電極または第２電極のいずれかに接続された第１電極電圧ドライバとを備え、
該方法は、
第１電圧を第１期間に第１電極または第２電極のいずれかに印加することと、
第１電圧を第２電圧に増加させ、この増加は第２期間に生じ、第２電圧はＭＥＭＳデバイスのプルイン電圧であり、ＭＥＭＳデバイスは第１電圧を増加させながら振動することと、
第２電圧を第３電圧に減少させ、この減少は第３期間に生ずることと、
第３電圧を第４電圧に増加させ、この増加は第４期間に生じ、第４電圧は第２電圧より大きいことと、を含む方法。
【請求項２】
第２電圧は、ＭＥＭＳデバイスを電極に向けて引き込ませるのに充分である請求項１記載の方法。
【請求項３】
ＭＥＭＳデバイスは、電極に向けて移動し続けながら、第２電圧を第３電圧に減少させる請求項２記載の方法。
【請求項４】
第４期間において、ＭＥＭＳデバイスは、プルイン電極の上に設けられた誘電体層とより密着した接触となるように引き込まれる請求項３記載の方法。
【請求項５】
第２電圧から第３電圧への減少は、誘電体層上でのＭＥＭＳデバイスの衝撃速度を低減する請求項４記載の方法。
【請求項６】
第２電圧から第３電圧への減少のとき、ＭＥＭＳデバイスは振動する請求項５記載の方法。
【請求項７】
第１電圧を第２電圧に増加させる際、ＭＥＭＳデバイスは、第２電圧から第３電圧への減少のときより大きい周波数で振動する請求項６記載の方法。
【請求項８】
第２電圧から第３電圧へ減少させるとき、ＭＥＭＳデバイスは、電極に向けて移動し続けながら振動する請求項７記載の方法。
【請求項９】
第３期間の終わりに、ＭＥＭＳデバイスは、コンタクト表面に衝撃を与える請求項８記載の方法。
【請求項１０】
第１電圧から第２電圧への増加のとき、ＭＥＭＳデバイスの振動は減少する請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイスであって、
第１電極であって、その上に第１誘電体層が設けられ、第１コンタクト表面を有する第１電極と、
第２電極であって、その上に第２誘電体層が設けられ、第２コンタクト表面を有する第２電極と、
空洞内に設けられ、第１コンタクト表面と第２コンタクト表面との間にある可動のＭＥＭＳデバイスと、
第１電極または第２電極のいずれかに接続された第１電極電圧ドライバとを備え、
第１電極電圧ドライバは、
第１電圧を第１期間に、第１電極または第２電極のいずれかに印加し、
第１電圧を第２電圧に増加させ、この増加は第２期間に生じさせ、第２電圧はＭＥＭＳデバイスのプルイン電圧であり、ＭＥＭＳデバイスは第１電圧を増加させながら振動し、
第２電圧を第３電圧に減少させ、この減少は第３期間に生じさせ、
第３電圧を第４電圧に増加させ、この増加は第４期間に生じさせ、第４電圧は第２電圧より大きいように構成される、ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイス。
【請求項１２】
第１電極電圧ドライバは、
第１トランジスタと、
ノードにおいて、第１トランジスタに接続された第２トランジスタとを備え、
該ノードは、第１電極または第２電極のいずれかに接続されている請求項１１記載のＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイス。
【請求項１３】
第１トランジスタに接続された抵抗をさらに備える請求項１２記載のＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイス。
【請求項１４】
第１電極電圧ドライバは、第１電極に接続されている請求項１３記載のＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイス。
【請求項１５】
第２電極に接続された第２電極電圧ドライバをさらに備える請求項１４記載のＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイス。
【請求項１６】
第２電極電圧ドライバは、第１電極電圧ドライバと実質的に同一である請求項１５記載のＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイス。
【請求項１７】
第１トランジスタに接続されたスルーレート制限電流源をさらに備える請求項１２記載のＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイス。
【請求項１８】
第１電極電圧ドライバは、第１電極に接続されている請求項１７記載のＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイス。
【請求項１９】
第２電極に接続された第２電極電圧ドライバをさらに備える請求項１８記載のＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイス。
【請求項２０】
第２電極電圧ドライバは、第１電極電圧ドライバと実質的に同一である請求項１９記載のＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスでのスイッチの衝撃を低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル可変キャパシタ（ＤＶＣ）が静電気力で動作する。この機構では、電圧ＶがＭＥＭＳデバイスと制御電極との間に印加された場合、力が可動ＭＥＭＳデバイスに作用する。この静電気力は（Ｖ／ギャップ）２で増減する。機械的対抗力は、スプリング懸架システムから由来し、典型的には変位とともに線形的に増減する。結果は、電圧Ｖが増加するにつれて、ＭＥＭＳデバイスは、制御電極に向かって一定の距離δだけ移動する。この移動は、ギャップを減少させ、続いて静電気力をさらに増加させる。小さな電圧では、初期位置と電極との間に平衡位置が見つかる。しかしながら、電圧が特定の閾値レベル（即ち、プルイン（引き込み）電圧）を超えた場合、デバイス変位は、静電気力が機械的対抗力より速く立ち上がり、デバイスは、コンタクト表面と接触するまで制御電極に向けて迅速にスナップイン（即ち、移動）するようになる。
【０００３】
幾つかのＤＶＣが、図１に概略的に示すように、可動ＭＥＭＳデバイス（即ち、図１のプレート）の上方に制御電極（即ち、プルアップ（引き上げ）またはプルオフ（引き離し）またはＰＵ電極）、および下方に制御電極（即ち、プルダウン（引き下げ）またはプルイン（引き込み）またはＰＤ電極）を有する。さらに、可動ＭＥＭＳデバイスの下方にＲＦ電極が存在する。動作の際、ＭＥＭＳデバイスは、引き上げまたは引き下げられて接触し、ＲＦ電極に対して安定した最小容量または最大容量を提供する。こうして可動デバイスからＲＦ電極（可動デバイスの下方に位置する）までの容量が、図２に示すように下部に引かれた場合の高容量Ｃｍａｘから、図３に示すように上部に引かれた場合の低容量Ｃｍｉｎまで変化できる。
【０００４】
製造において、ＭＥＭＳデバイスは、例えば、層厚、応力レベルなどの製造公差に起因して、プルイン電圧の変動を示すようになる。さらに、幾つかのＭＥＭＳデバイスは、安定した容量を提供するために、プルイン電極に印加されるプルイン電圧を超える一定の過電圧を必要とする。さらに、ＣＭＯＳコントローラは、製造公差に起因して、利用可能な電圧レベルの変動を示すようになる。その結果、プル電極に印加される電圧レベルは、典型的には製造公差に対する充分なマージンを提供するように設計される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この高い電圧レベルがプルイン電極に極めて素早く印加された場合、ＭＥＭＳデバイスは、プルイン電極に向けて極めて素早く殺到するようになる。理由は、ＭＥＭＳデバイスが、引き込みに必要なものよりかなり大きい静電気力を直ちに経験するためである。これは、始動からプル電極に向けてＭＥＭＳデバイスの加速を導くことになり、コンタクト表面に対して損傷を引き起こす高い衝撃速度を生じさせる。
【０００６】
従って、コンタクト表面へのＭＥＭＳデバイスの衝撃を低減するためのニーズが先行技術において存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、一般に、ＭＥＭＳ  ＤＶＣを動作させながら、コンタクト表面へのＭＥＭＳデバイスの衝撃を最小化する方法に関する。ＭＥＭＳデバイスのプルイン運動時の駆動電圧を低減することによって、コンタクト表面に向かうＭＥＭＳデバイスの加速が減少し、衝撃速度は減少し、ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイスの発生する損傷が少なくなる。
【０００８】
一実施形態において、ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイスを動作させる方法が、
第１電圧を第１期間に電極に印加することと、
第１電圧を第２電圧に増加させ、この増加は第２期間に生ずることと、
第２電圧を第３電圧に減少させ、この減少は第３期間に生ずることと、
第３電圧を第４電圧に増加させ、この増加は第４期間に生ずることとを含む。
【０００９】
他の実施形態において、ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイスが、
第１電極であって、その上に第１誘電体層が設けられ、第１コンタクト表面を有する第１電極と、
第２電極であって、その上に第２誘電体層が設けられ、第２コンタクト表面を有する第２電極と、
第１コンタクト表面と第２コンタクト表面との間にある可動のＭＥＭＳデバイスと、
第１電極または第２電極のいずれかに接続された第１電極電圧ドライバとを備える。
【００１０】
第１電極電圧コントローラは、
第１電圧を第１期間に、第１電極または第２電極のいずれかに印加し、
第１電圧を第２電圧に増加させ、この増加は第２期間に生じさせ、
第２電圧を第３電圧に減少させ、この減少は第３期間に生じさせ、
第３電圧を第４電圧に増加させ、この増加は第４期間に生じさせるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の上記特徴が詳細に理解できるような方法で、上記のように短く要約した本発明についてのより詳細な説明が実施形態を参照して行われ、その幾つかを添付図面に図示している。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態だけを図示しており、よってその範囲の限定と考えるべきでなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を認めていることに留意すべきである。
【００１２】
【図１】独立状態でのＤＶＣのＭＥＭＳデバイスの概略断面図である。
【図２】Ｃｍａｘ状態でのＤＶＣのＭＥＭＳデバイスの概略断面図である。
【図３】Ｃｍｉｎ状態でのＤＶＣのＭＥＭＳデバイスの概略断面図である。
【図４】高速電圧ランプ駆動ＤＶＣデバイスの衝撃速度を説明するグラフを示す。
【図５】低速電圧ランプ駆動ＤＶＣデバイスの衝撃速度を説明するグラフを示す。
【図６】スルーレート抵抗を用いた電流飢餓(starved)電圧ドライバを示す。
【図７】スルーレート電流を用いた電流飢餓電圧ドライバを示す。
【図８】電流飢餓電圧ドライバ駆動のＤＶＣデバイスについての衝撃速度を説明するグラフを示す。
【図９】電流源を用いた回路実装の概略図である。
【図１０】一実施形態に係るＨＶＳＷ設計を示す。
【図１１】一実施形態に係るＨＶｍ３発生器を示す。
【００１３】
理解を促進するために、図面に共通した同一の要素を指定するために、可能であれば、同一の参照符号を使用している。一実施形態に開示された要素が、特別の記載なしで他の実施形態に有益に利用できることが想定される。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、一般に、ＭＥＭＳ  ＤＶＣを動作させながら、コンタクト表面へのＭＥＭＳデバイスの衝撃を最小化する方法に関する。ＭＥＭＳデバイスのプルイン運動時の駆動電圧を低減することによって、コンタクト表面に向かうＭＥＭＳデバイスの加速が減少し、衝撃速度は減少し、ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイスの発生する損傷が少なくなる。
【００１５】
ＭＥＭＳ  ＤＶＣは、他の成熟した技術、例えば、シリコンまたはＧａＡｓ技術などにと比べて優れた性能改善を示すが、種々の課題のため、未だ多くの用途には広く使用されていない。１つの課題であるＭＥＭＳ寿命は、ＭＥＭＳ構造自体によって、あるいはＭＥＭＳを制御する波形によって改善できる。ＭＥＭＳデバイスは、電圧を電極に印加することによって移動する。印加される電圧は、ＭＥＭＳデバイスを移動させるのに充分に高いことが必要になる。高い電圧がプルイン電極に極めて素早く印加された場合、ＭＥＭＳデバイスは、プルイン電極に向けて極めて素早く殺到するようになる。理由は、ＭＥＭＳデバイスが、引き込みに必要なものよりかなり大きい静電気力を直ちに経験するためである。これは、始動からプル電極に向けてＭＥＭＳデバイスの加速を導くことになり、コンタクト表面に対して損傷を引き起こす高い衝撃速度を生じさせる。
【００１６】
このことを図４に示しており、ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイスは、制御電圧Ｖｂｏｔｔｏｍ＝ＨＶおよびＶｔｏｐ＝０Ｖによって、最初に下部に着地している。ｔ＝ｔ０において、下部電圧が解除され、上部電極Ｖｔｏｐが印加される（Ｖｂｏｔｔｏｍ＝０Ｖ、Ｖｔｏｐ＝ＨＶ）。デバイスは、電極に衝突するまで上部に直ちに加速され、ｔ＝ｔ１，ｔ２，ｔ３において約２ｍ／ｓの初期衝撃速度で数回跳ね返る。ＭＥＭＳデバイスでは、この衝撃速度は、コンタクト表面の構造的損傷をもたらすことがあり、寿命に多大な影響を及ぼす。
【００１７】
僅かな改善を伴う１つの電圧駆動法を図５に示しており、ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイスはまた、制御電圧Ｖｂｏｔｔｏｍ＝ＨＶおよびＶｔｏｐ＝０Ｖによって、最初に下部に着地している。ｔ＝ｔ０において、下部電圧が解除され（Ｖｂｏｔ＝０Ｖ）、上部電極Ｖｔｏｐが０からＨＶにゆっくり上昇する（この図の時間スケールは、図４の時間スケールより大きい）。デバイスが、下部電極から解放されるとすぐに、自由に振動しつつ、上部制御電圧が上昇する。振動が消滅する速度は、ＭＥＭＳデバイスのＱ値に依存し、これは空洞内の圧力（スクイズ膜ダンピング）およびＭＥＭＳデバイス自体の内部損失に関係する。デバイスは、電圧が必要なプルイン電圧レベルに到達した場合、ｔ＝ｔ１において上部電極に引き込む。この時点でかなりのオーバー駆動が存在しないため、衝撃速度は、約０．６ｍ／ｓに減少する。電圧は、上昇し続けて、ｔ＝ｔ２においてその最終値に到達する。制御方式は、図４の高速電圧駆動方式から既に改善されているが、この衝撃速度は未だかなり高く、コンタクト表面の構造的損傷をもたらし、早期の寿命故障をもたらす。
【００１８】
ここで議論したように、ＭＥＭＳデバイスの引き込み移動時の駆動電圧を減少させることは、コンタクト表面に向かうＭＥＭＳデバイスの加速を低減し、衝撃速度を低減する。ＭＥＭＳデバイスの引き込み移動時の駆動電圧を減少させる主な利点は、ＭＥＭＳの歩留まりおよび寿命を著しく改善することである。駆動電圧を減少させることは、コンタクト表面に対する衝撃損傷を低減する。該波形（即ち、駆動電圧の減少）なしで、ＭＥＭＳデバイスは、数百万サイクルだけ周期運動できる。寿命改善した波形では、ＭＥＭＳデバイスは、デバイス性能の損失なしで、数十億サイクルの周期運動が可能である。他の利点は、制御ラインでのピーク電流が減少することであり、これはシステム内のノイズを低減し、回路設計の電力負荷に対してあまり厳しい要求を課さない。
【００１９】
ここで議論したように、上述した低速電圧上昇駆動方式の変形が利用される。この低速電圧上昇に加えて、駆動電圧は、自己制御機構によって、ＭＥＭＳデバイスのスナップイン時に劇的に減少する。電圧の減少は、電極に向かうＭＥＭＳデバイスの加速を減少させ、劇的に減少した衝撃速度をもたらす。
【００２０】
ＭＥＭＳデバイスが移動すると、ＭＥＭＳデバイスと制御電極との間の容量が変調される。その結果、コントローラによって提供される必要がある、制御キャパシタを流れる電流も変調される。
【００２１】
【数１】
0006655006.tif 000002
【００２２】
標準キャパシタにおいて、電流は、Ｃ＊ｄＶ／ｄｔによって与えられるだけである。しかしながら、キャパシタは、時間とともに変調されるため、追加の電流Ｖ＊ｄＣ／ｄｔが必要になる。ＭＥＭＳデバイスのスナップイン（即ち、移動）時に、容量は急に増加し、コントローラが供給すべき必要な電流は、指数関数的に増加する。コントローラが配給できる電流を制限することによって、電極での実際の電圧は、スナップイン時に減少する。
【００２３】
電極電圧ドライバの２つの概略的な実装例を図６と図７に示す。基本的なドライバは、２つのトランジスタからなり、Ｍ１は、Ｖｃｏｎｔｒｏｌを高い電圧レベルＨＶに引き、Ｍ２は、出力電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌをグランドに引く。Ｖｃｏｎｔｒｏｌは、ＭＥＭＳデバイス（容量Ｃｃｏｎｔｒｏｌで表す）のプルアップまたはプルダウン電極と接続される。各ＭＥＭＳ  ＤＶＣデバイスは、これらの制御ドライバの２つを有し、一方はプルアップ電極と接続され、もう一方はプルダウン電極と接続される。Ｍ１と直列に電流制限デバイスがあり、抵抗Ｒｓｌ（図６）またはスルーレート制限電流源Ｉｓｌ（図７）である。図１では、ＰＵ電極に接続された電極電圧ドライバおよびＰＤ電極に接続された電極電圧ドライバを示しており、これらの電極電圧ドライバは互いに実質的に同一である。
【００２４】
Ｍ１がオンになると、出力電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌは、ＲｓｌまたはＩｓｌによって制限され、ＨＶまでゆっくり上昇する。制御電圧の立上り時間は、Ｒｓｒ＊Ｃｃｏｎｔｒｏｌ（図６）またはＣｃｏｎｔｒｏｌ／Ｉｓｒ（図７）に対応しており、ＭＥＭＳデバイスの制御容量と関連して作動するために、ＲｓｒまたはＩｓｒについて適切な値を選択することによって制御される。ＶｃｏｎｔｒｏｌがＭＥＭＳデバイスのプルイン電圧に到達すると、スナップインして、Ｃｃｏｎｔｒｏｌが増加する。駆動電流が既に向きを変えているため、ドライバが配給できる電流はこれ以上にはならない。その結果、制御電極での電圧が降下する（Ｃ＊Ｖ＝一定）。
【００２５】
このことは、図８において見ることができ、ＭＥＭＳデバイスは、制御電圧Ｖｂｏｔｔｏｍ＝ＨＶおよびＶｔｏｐ＝０Ｖによって、最初に下部に着地している。ｔ＝ｔ０において、下部電圧が解除され（Ｖｂｏｔ＝０Ｖ）、上部電極Ｖｔｏｐが０からＨＶにゆっくり上昇する。下部電圧が解除されると、第１電圧（即ち、上部電圧）が最初に印加される。デバイスが、下部電極から解放されるとすぐに、周波数Ｆａで自由に振動（即ち、震える）しつつ、上部制御電圧が上昇する（即ち、増加する）。このことは、制御容量Ｃｃｏｎｔｒｏｌを変調する。制御ドライバは、既に最大電流（ＲｓｒまたはＩｓｒによって制限される）を供給しているため、制御容量変調は、制御ドライバの出力においてＶｃｏｎｔｒｏｌの変調として現れる。振動が消滅する速度は、ＭＥＭＳデバイスのＱ値に依存し、これは空洞内の圧力（スクイズ膜ダンピング）およびＭＥＭＳデバイス自体の内部損失に関係する。
【００２６】
ｔ＝ｔ１において、電圧がＭＥＭＳのプルイン電圧（即ち、第２電圧）に到達し、デバイスは、制御電極に向かって急に加速しつつ、振動している。その結果、制御容量は増加し、制御ドライバは電流飢餓(starved)になり、制御電圧は降下する。制御電圧は降下するため（即ち、プルアップに印加される電圧は、第２電圧から第３電圧に減少する）、ＭＥＭＳデバイスは、周波数Ｆｂ（Ｆａ＞Ｆｂ）で振動し続けながら、より遅い速度ではあるが、コンタクトポイント（即ち、プルアップ電極の上にある誘電体層）に向けて移動し続ける。ｔ＝ｔ２において、ＭＥＭＳデバイスは、コンタクトポイントに着地して振動を停止し、制御電圧の降下のため、ＭＥＭＳに作用する静電気力は減少し、ＭＥＭＳの加速が減少し、大幅に減少した衝撃速度をもたらす。
【００２７】
デバイスがｔ＝ｔ２において着地し、制御電圧が第３電圧に降下した後、制御電圧は、ＨＶ（即ち、第２電圧より大きい第４電圧）まで上昇し続ける。しかしながら、着地状態での制御容量はより高いため、電圧上昇レートは減少する（立上りはＣｃｏｎｔｒｏｌに対応する）。ｔ２からｔ３への電圧増加の際、ＭＥＭＳデバイスは、振動無しで、コンタクトポイントと接触したままである。ｔ＝ｔ３において、制御容量は最終値ＨＶに到達する。第３電圧から第４電圧への電圧増加の際、ＭＥＭＳデバイスは、コンタクトポイントとよりしっかり接触して引き込まれる。
【００２８】
図９に示す実装例は、この制御方式が、ＬＤＭＯＳデバイスを用いたＣＭＯＳ技術において実装可能である可能性のある方法の１つを示す。スルーレート電流源の実装は、ＨＶを基準とするカレントミラーを提供することを必要とする。図９は、どのように基準電流が発生するかを示す回路ブロック図を示す。
【００２９】
バンドギャップは、プロセス、温度および電圧変動に対して極めて安定な基準電圧を発生する（例えば、ＰＶＴと比べて１０ｍＶ未満）。バンドギャップ電圧は、Ｖ２Ｉブロックにおいて基準電流に変換される。そして、Ｉ２Ｉブロックは、この電流の基準をＨＶとする。ＨＶＳＷ（高電圧スイッチ）は、基準電流Ｉｓｒを使用して、出力スルーレートを設定する制御ドライバ（図７参照）である。ＨＶＳＷは、図１０に示すように、レベルシフタ、バッファおよびＨＶｍ３発生器からなる。レベルシフタは、ＨＶまで動作するバッファのための制御信号を発生する。バッファの出力電流は、スルーレート電流Ｉｓｒによって、またはスルーレート抵抗Ｒｓｒによって制限される。スルーレート抵抗の実装を使用した場合、バンドギャップ、Ｖ２ＩブロックおよびＩ２Ｉブロックは、ＨＶＳＷにとって要求されない。
【００３０】
図１０のレベルシフタは、入力トランジスタＭ５，Ｍ６によって駆動されるクロス結合トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２からなる。ＬＤＭＯＳ技術では、Ｖｇｓは、典型的には５Ｖ未満に制限する必要がある。従って、カスコードトランジスタＭ３，Ｍ４が、レベルシフタに入力トランジスタＭ５，Ｍ６とクロス結合トランジスタＭ１，Ｍ２との間に追加される。カスコードのためのバイアス電圧は、図１１に示すＨＶｍ３発生器を用いて発生する。それは、ＨＶｍ３＝ＨＶ−３Ｖを発生し、これは多数の直列接続ＬＤＰＭＯＳデバイス（図１１参照）において、数Ｖｇｓ降下とともにＨＶから導出される。ＨＶｍ３発生器での低電圧デバイスは、ゲートがＶＤＤに接続されたＬＤＮＭＯＳを用いてＨＶから絶縁される。高電圧プロセス技術では、カスコードトランジスタＭ３，Ｍ４を除去した後、同じ回路トポロジーがレベルシフタのために使用できる。
【００３１】
ＭＥＭＳ  ＤＶＣがプルイン電極で通電され、プルアップ電極でオフになる（即ち、出力電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌが０Ｖのままである）ことを確保するために、トランジスタＭ２は、トランジスタＭ１よりも約１０％だけ強く製作してもよい。こうしてノードＮ２での電圧は、始動時に高くラッチされ、これはＨＶＳＷバッファへの電流をオフにし、Ｖｃｏｎｔｒｏｌの電圧が上昇するのを防止する。ＨＶおよびＨＶｍ３が充分に高く充電されるとすぐに、トランジスタＭ２はオンになり、ノードＮ２における電圧を増加させる。ノードＮ２の電圧はＨＶに追従し、これはＭ１をオフに維持する（そのＶｇｓ＝０Ｖ）。ノードＮ１での電圧は低いままであり、Ｍ３はオフになる。
【００３２】
Ｍ１およびＭ３の両方がオフであるため、ノードＮ１での電圧は未定義であり、任意の値を推定できる。クランプダイオードなしで、ノードＮ１での電圧は、トランジスタＭ１を損傷し得る極めて低い値を推定できる。これは、通常動作時に真実である。トランジスタＭ１，Ｍ３がオフであり、ノードＮ１での電圧は未定義であり、あるいは、トランジスタＭ２，Ｍ４がオフであり、ノードＮ２での電圧は未定義である。ノードＮ１とＨＶｍ３との間、そしてノードＮ２とＨＶｍ３との間にクランプダイオードを追加することによって、ノードＮ１，Ｎ２での電圧は、ＨＶｍ３−（ダイオード電圧降下）より低くなり、これはＭ１，Ｍ２での電圧降下が、これらのトランジスタの安全動作領域内に留まるのを確保する。
【００３３】
プルイン電極またはプルアップ電極に印加される電圧を制御することによって、ＭＥＭＳデバイスがコンタクト表面に衝撃を与える速度が制御でき、そのためＭＥＭＳデバイス衝撃が、一定で高い電圧で発生するものより少なくなる。印加される電圧を制御することによって、デバイス性能の損失なしで、ＭＥＭＳ  ＤＶＣの寿命を数十億サイクルに増加できる。
【００３４】
上記記載は、本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の他のおよび追加の実施形態が、その基本的範囲から逸脱することなく考案でき、その範囲は後記の請求項によって決定される。
【図１】
0006655006.tif 000003
【図２】
0006655006.tif 000004
【図３】
0006655006.tif 000005
【図４】
0006655006.tif 000006
【図５】
0006655006.tif 000007
【図６】
0006655006.tif 000008
【図７】
0006655006.tif 000009
【図８】
0006655006.tif 000010
【図９】
0006655006.tif 000011
【図１０】
0006655006.tif 000012
【図１１】
0006655006.tif 000013