东南大学mems简介
国内院校微电子专业简介

国内院校微电子专业简介中国科学院微电子所中国科学院微电子所成立于1986年,由原中国科学院109集成电路制造厂和半导体所微电子学部合并而成,2003年9月正式更名为中国科学院微电子研究所,是一所专业从事微电子领域研究与开发的国立研究机构,是中国科学院微电子技术总体和中国科学院EDA中心的依托单位。
下设4个研究室和两个制造部。
设有博士和硕士学位授予点和博士后流动站.主要研究方向:1. 硅器件及集成技术;⒉微细加工与新型纳米器件集成;3. 微波电路与化合物半导体器件;4.集成电路设计与系统应用(包括专用集成电路与系统、通讯与多媒体系统芯片、集成电路设计与应用开发)。
本专业一级学科为电子科学与技术。
作为一门交叉与综合性学科,跨专业学习具有极大的发展前景与潜力,因此微电子所欢迎并鼓励通讯与通信工程类、计算机类、自动化类、软件类、光电技术、物理与应用物理学、材料学等相关专业的同学报考。
博士学位授予权的专业微电子学与固体电子学(080903)□硅器件及集成技术①英语②半导体物理③半导体器件□微细加工与新型纳米器件集成①英语②半导体物理或固体物理③半导体器件或电子线路□微波电路与化合物半导体器件①英语②半导体物理③半导体器件或电子线路□集成电路设计与系统应用(专用集成电路与系统、通讯与多媒体系统芯片、集成电路设计与应用开发)①英语②模拟集成电路③数字集成电路或信号与系统或通信原理或电子线路中国科学院半导体研究所中国科学院半导体研究所成立于1960年,建有材料和器件大楼、基础理论和理化楼、电子楼、超净楼、离子楼及专业图书馆等。
本所现有研究员69人,包括9位中国科学院院士和中国工程院院士。
本所是国务院首批批准的博士和硕士学位授予权的单位和博士后流动站建站单位,现有4个博士学位授权点,5个硕士学位授权点,3个博士后流动站,博士生导师55名,硕士生导师53名。
本所是从事半导体物理、材料、器件、电路及其应用研究的综合性研究所。
MEMS传感器的封装

新技术研究
电子工业专用设备
Equipment for Electronic Produacts Manufacturing
EPE
M E M S 传感器的封装
沈广平,秦明
东南大学 MEMS 教育部重点实验室 南京 210096
摘 要 首先通过对 M E M S 封装所面临的挑战进行分析 提出了 M E M S 封装所需要考虑的一些 问题 然后从芯片级 晶片级和系统级三个方面详细介绍了倒装焊 BGA WLP MCM 和 3D 封 装等先进的封装技术 并给出了一些应用这些封装方式对 MEMS 系统封装的实例 最后对 MEMS 和 M E M S 封装的走向进行了展望 并对全集成 M E M S 系统的封装进行了一些探讨 关键词 芯片级封装( C S P ) 倒装焊 模块式 M E M S 封装 M E M S 系统封装 中图分类号 TP212 文献标识码 A 文章编号 1004-4507(2006)05-0028-08
The Packaging of MEMS Sensor
SHEN Guang-ping, QIN Ming
( The Key Laboratory of MEMS of Education Ministry, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 210096, China)
收稿日期 2006-2-12 作者简介 沈广平(1984-) 男 江苏南京人 2000 年获东南大学学士学位,现为东南大学 MEMS 教育部重点实验室博士
东南大学--材料学院--表面微细加工技术简介

表面微细加工技术简介一、表面微细加工技术●表面技术的一个重要组成部分●微电子工业重要的工艺技术基础●工艺精度决定了集成电路的特征尺寸●微米量级、亚微米量级、纳米量级●微型传感器、微执行器(微马达、微开关、微泵等)、微型机器人、微型飞机、微生物化学芯片等表面微细加工技术:●光刻加工电子束加工离子束加工激光束微细加工●超声波加工微细电火花加工电解加工电铸加工1.1 光刻加工●光刻加工●复印图像+化学腐蚀●广泛应用平面器件和集成电路●光刻三要素:光刻胶、掩膜版和光刻机●光刻胶又叫光致抗蚀剂,它是由光敏化合物、基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体●光刻胶受到特定波长光线的作用后,导致其化学结构发生变化,使光刻胶在某种特定溶液中的溶解特性改变光刻加工步骤: 1、涂胶、前烘2、曝光3、显影、坚膜(形成窗口)4、腐蚀或刻蚀5、沉积(形成电路)6、去胶曝光:对光刻胶膜进行选择性光化学反应,曝光部分改变在显影液的溶解性光刻胶的种类:●正胶:辐照后溶解性增加分辨率高,在超大规模集成电路工艺中,一般采用正胶●负胶:辐照后溶解性降低分辨率差,适于加工线宽≥3 m的线条曝光时影响分辨率的主要因素:1、掩膜版和光刻胶膜的接触情况2、曝光线平行度3、光的衍射、反射和散射4、光刻胶膜的质量和厚度5、曝光时间6、掩膜版的分辨率和质量曝光方式:●接触式:掩膜与胶膜贴紧曝光●分辨率高,胶膜和掩膜易磨损●低分辨率器件生产>5 μm●接近式:掩膜与胶膜有40μm间隙●避免污损,衍射造成分辨率差●投影式复印法:通过透镜系统使掩膜版图形缩小●精度依赖于光学系统,近紫外光波长(0.35-0.4 μm )●加工极限0.4μm突破光刻极限: 采用短波长光源曝光●深紫外曝光技术(0.2~0.35μm )●合理选择激光的激发物,KrF(248nm), ArF(193nm)●X射线曝光技术(零点几纳米)●线宽0.1 μm●位置对准困难,需防护严格●准分子激光光刻技术●线宽0.2 μm●精确控制剂量方面有待进一步提高腐蚀/刻蚀:●湿法刻蚀:利用酸碱溶液作为腐蚀剂化学反应●优点:选择性好、重复性好、设备简单、成本低●缺点:钻蚀严重、对图形的控制性较差●干法刻蚀:●等离子体腐蚀:利用强电场下气体辉光放电产生的活性基与被腐蚀胶膜发生化学反应,产生挥发性气体而去除选择性好、对衬底损伤较小,但各向异性较差●离子腐蚀:利用具有一定动能的惰性气体的离子轰击集体表面,离子束腐蚀和溅射腐蚀(物理过程)●反应离子刻蚀(RIE:Reactive Ion Etching):离子轰击的物理效应和活性离子的化学效应结合具有前两者优点,同时各向异性和选择性应用最广泛的主流刻蚀技术新一代光刻技术:●接触-接近式→反射投影式→步进投影式→步进扫描式●436nm ~365nm(汞弧灯)→248nm (KrF准分子激光源)●利用光刻印刷细微图形已接近极限,50nm及以下,光学光刻将被其它新技术取代:●X射线光刻技术(XRL)●极紫外光刻技术(EUVL)●电子束投影光刻技术●离子束投影光刻技术●激光辅助直接刻印法(LADI)X射线光刻技术(XRL)●解决100nm以下光刻节点最现实的技术●光源波长0.7-1.3nm●缺点:掩膜衬底的机械性能(已获得较大突破)极紫外光刻技术(EUVL)——软X射线光刻●极紫外光源波长:10-14nm●物质吸收严重,反射光学系统●Mo、Si组成多层膜对13nm有较高的反射系数●若能得到应用,有可能解决≤50nm的光刻技术激光辅助直接刻印法(LADI)●2002年6月,美国普林斯顿大学研制的一种在硅片上制造出更精细结构的新技术●带有待压印线路图的石英压印模●将模子直接压印在硅片上,施加五千万分之一秒的大功率激光脉冲,使硅熔化后,按照模子的图案凝固,●可印出10nm的线路图,四百万分之一秒●《Science》杂志评论:该工艺可维持芯片小型化进程,摩尔定律在接下来的20年里可能仍然有效1.2 电子束加工工作原理:真空条件下,利用电流加热阴极发射电子束,经控制栅极初步聚焦后,由加速阳极加速,通过透镜聚焦系统进一步聚焦,使能量密度集中在直径1~10μm斑点内。
MEMS的简介

当今的微机电系统(Micro Electro Mechanical System,简称MEMS)产业重点不断从单个的微机电系统器件向微机电系统产品转移,而且其中的机械、热、电、静电及电磁间耦合作用与机理日趋复杂,一些传统的工程设计方法(如经验设计法等)无法满足微系统的设计要求。
对微机电系统产品开发而言,这种反复尝试的设计方法、长设计周期以及微系统原型机的高昂费用导致了一种效率极为低下的、不切实际的情况。
目前,针对微机电系统的现代设计理论与方法已日益受到微机电系统CAD厂商以及高等院校的相关研究机构的重视,但对微机电系统大规模生产阶段的自动装配系统的研究较少。
微装配作为MEMS产业化过程中的一项重要技术理应受到重视。
在研究的过程中,我们查阅了大量国内外各方面的资料,发现迄今为止还没有一本书来系统讲解微装配的过程,于是我们项目组萌生了编写一本介绍微装配的书籍,希望对MEMS感兴趣的人在获取这方面知识的时候能够比我们来的容易些。
在现代产品设计过程中,装配技术作为检验设计质量的一个重要环节显得越来越重要。
而这个过程通常是用各种CAD设计软件来实现的,于是又出现了仿真的问题。
具体到MEMS,微装配与仿真更是一个有机的整体。
在设计MEMS时,要检验MEMS的可装配性,于是就要把MEMS系统进行建模仿真。
因此,有必要将两者联合起来进行论述。
“国家大学生创新性实验计划”作为教育部、财政部高等学校本科教学质量与教学改革工程的重要组成部分,是培养高素质创新型人才的重要举措之一。
该计划的实施,旨在培养大学生从事科学研究和探索未知的兴趣,从而激发大学生的创新思维和创新意识,锻炼大学生思考问题、解决问题的能力,培养其从事科学研究和创造发明的素质。
2007年,教育部批准了首批60所高校实施该计划项目,西安电子科技大学作为实施该计划项目的高校之一,已经有40个项目被正式列入“国家大学生创新性实验计划”,“MEMS自动装配系统的虚拟化研究”项目有幸成为其中之一。
东南大学集成电路与MEMS协同设计方面取得重要进展

东南大学集成电路与MEMS协同设计方面取得重要进展佚名
【期刊名称】《半导体信息》
【年(卷),期】2018(000)002
【摘要】日前,东南大学射频与光电集成电路研究所(射光所)王志功教授团队的王科平副研究员在集成电路与微机电系统(MEMS)协同设计方面取得重要进展。
成果以''''Design of a 1.8mW PLL-free 2.4GHz receiver utilizing temperaturecompensated FBAR resonator(基于温度补偿薄膜体声波谐振器的1.8毫瓦无锁相环2.4GHz接收机芯片)''''为题发表于集成电路领域顶级期刊IEEE Journal
【总页数】2页(P17-18)
【正文语种】中文
【中图分类】TN402
【相关文献】
1.我国在碳纳米材料表面电位设计方面取得进展 [J],
2.东南大学集成电路与MEMS协同设计方面取得重要进展 [J], 无;
3.上海硅酸盐所在钠离子电池材料设计方面取得进展 [J],
4.我国在基于人工维庋全光器件设计方面取得进展 [J], 科苑
5.北京大学在碳纳米管集成电路领域取得重要进展 [J],
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微电子专业考研重点院校推荐

一、北京大学北京大学微电子学系是国家大力支持的重点学科点。
北京大学微电子学系,又称微电子学研究所(院),有着源远流长的学术传统。
1956年,由著名物理学家黄昆院士在北大物理系领导创建了我国第一个半导体专业机构,之后在我国著名微电子专家王阳元院士的带领下,北京大学微电子学系发展成为我国培养高水平微电子人才的一个重要基地,是国家的重点学科点。
二、清华大学清华大学微电子所是全国微电子学领域首个重点学科点。
清华大学微电子学研究所成立于1980年9月,第一任所长由全国著名半导体物理学家、中科院院士李志坚担任。
该所是国家重点支持的北方微电子研究开发基地的主要组成单位,是高素质微纳电子科技人才的培养基地,1988年被定为全国微电子学领域第一个重点学科点。
三、中科院中科院和微电子领域关系最密切的研究所有3个:微电子所、半导体所和微系统所,这3个所的师资、资金实力在国内同行中处于领先水平。
四、电子科技大学电子科技大学位于具有“天府之国”美誉的成都,是“211”和“985”名校之一,在2006年中国高校国际学术会议排名中名列第四,被誉为“我国电子类院校的排头兵”。
其微电子与固体电子学院拥有一支以中科院院士陈星弼领衔的包括16名博士生导师、27名教授在内的雄厚师资力量,与国内外相关公司、高校和研究机构有着广泛的合作关系。
五、东南大学东南大学的微电子研究比较特殊,既有以射频闻名的射光所,又有在MEMS方向颇具实力的微电子所。
射光所下属于在无线电系,而微电子所则下属于电子工程系。
两个研究所各有所长,优势互补。
六、西安电子科技大学西安电子科技大学微电子学院是国家集成电路人才培养基地。
西安电子科技大学微电子学院是在原微电子研究所及技术物理学院微电子系的基础上组建而成,是科技部资助的5个国家集成电路人才培养基地之一。
七、天津大学天津大学电子科学与技术系以传感器为主的科研特色。
天津大学微电子专业隶属于电子信息工程学院,下设两个机构:天津大学专用集成电路(IC)设计中心和半导体传感器研究室。
东南大学微机电系统-MEMS简介.

5:11 PM
14
国外MEMS 技术在引信中的应用
• MEMS 技术在精确打击弹药引信中的应用
美国FMU2159/ B 硬目标侵彻灵巧引信及加速度计
5:11
5:11 PM
装有弹道修正引信的MK64 制导炮弹
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5:11 PM
单兵20 mm 高 爆榴弹微机电引信
工作时间:8小时左右 视 角 度:140度 视 距:3cm 分 辨 力:0.1mm 体 积:13mm ×27.9mm 重 量:<6g 外 壳:无毒耐酸耐碱高分子材料
图象记录仪
5:11 PM
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影像工作站
5:11 PM
OMOM胶囊内镜的工作原理是:患者像服药一样用水将智 能胶囊吞下后,它即随着胃肠肌肉的运动节奏沿着胃→十 二指肠→空肠与回肠→结肠→直肠的方向运行,同时对经 过的腔段连续摄像,并以数字信号传输图像给病人体外携 带的图像记录仪进行存储记录,工作时间达6~8小时,在 智能胶囊吞服8~72小时后就会随粪便排出体外。医生通过 影像工作站分析图像记录仪所记录的图像就可以了解病人 整个消化道的情况,从而对病情做出诊断。
5:11 PM
3
微电子机械系统是以微电子、微机械及材料科学为基础, 研究、设计和制造具有特定功能的微型装置(包括微结构器件、 微传感器、微执行器和微系统等方面)的一门科学。
• 1959年就有科学家提出微型机械的设想,但直到1962年 才出现属于微机械范畴的产品—硅微型压力传感器。其 后尺寸为50~500微米的齿轮、齿轮泵、气动蜗轮及联 接件等微型机构相继问世。而1987年由华裔留美学生冯 龙生等人研制出转子直径为60微米和100微米的硅微型 静电电机,显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构 并与集成电路兼容制造微小系统的潜力,在国际上引起 轰动,科幻小说中描述把自己变成小昆虫钻到别人的居 室或心脏中去的场景将要成为现实展现在人们面前。同 时,也标志着微电子机械系统(MEMS)的诞生。
完整版mems简介

技术基础-1:微型碱金属腔制备技术
自行研制的微型碱金属腔照片
碱金属腔光谱测试图
特点:
1、钾、铷、铯的微型化封装以及混合封装
2、微腔形状、尺寸(几十微米-几厘米)可控;
3、铷腔内的气氛、压力可调,腔内压力 可高于3个大气压力
? 中国专利; ? IEEE EPTC ,2013; ? IEEE ECTC2014 ,Travel Award ;ECTC 2015 Accepted.
2 预研教育部支撑
项目名称 ****** ******
3 重大专项子课题
高密度三维系统级封装关键技术研 究
4
江阴长电先进封装 有限公司
5
国家自然科学基金 面上项目
6
863项目
7
国家自然科学基金 面上项目
微电子封装开发重点项目
球形玻璃微腔用于MEMS基础研究
热成型玻璃微腔用于 MEMS圆片级、 真空封装技术研究
多样化的玻璃微结构
? 中国专利; ? IEEE J. MEMS ,2011; ? IEEE MEMS ,2010; ? IEEE ECTC ,2010; ? IEEE ECTC ,2011
三、 SEU-MEMS相关基础
技术基础-2:微透镜阵列加工技术
带有spacer 的聚合物透镜阵列
带有spacer 的单个聚合物透镜
3D CAPACITORS
ANTENNAS & FILTERS
其它MEMS 传感器1
MEMS
基板
其它MEMS 传感器2
高密度I/O
预留高 速接口
3D Iபைடு நூலகம்s 存储单元
电源/电池模块 供电模块
? 三维封装、基于基板的埋入式封装(EMAP+SIP) ? 系统级集成封装降低体积、功耗,低成本和可批量制造
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MEMS CAD
•MEMS 设计与优化/CMOS MEMS 设计与优化 •基于标准工艺的 MEMS 设计/商用 MEMS 设计软件的集成 •特定 MEMS 设计工具开发 •版图设计/器件级模拟/工艺模拟/系统模拟 •测试结构设计/建库
Simulation of thermal actuator
Etch rate diagram of silicon
Medical Technology
➢ Clinical diagnostics, drug delivery systems
Biotechnology
➢ DNA sequencing chips, Micro total analysis system (μTAS)
IT-peripherals and wireless
Mechanical Material”
26
MEMS的发展史(续2)
80年代后期: LPCVD、RIE、 Lithography
Polysilicon Surface Micromaching 技术的发展
– Polysilicon Cantilevers and Flexures (Howe - UCB) – Polysilicon Micromotors (UCB, MIT) – Accelerometer (Analog Devices) – Integration of Ferromagnetic Materials with MEMS
• 尺寸可调(几百微米-几毫米) • 圆片级制备
• IEEE Transactions on CPMT,2013; • IEEE ECTC,2012
三、 SEU-MEMS相关基础
技术基础-3:系统级封装基板埋入技术(SIP+Embeded)
薄芯板的通孔结构 (30-50um)
超薄柔性基板示意图
• 有源、无源元件埋入技术; • 超薄有机基板技术; • 玻璃基板埋入技术;
30 230
90
32 74 80
MEMS教育部重点实验室简介
教职员30余人 在读硕、博士研究生120人左右。每年招
收30余人 MEMS工艺线 半导体、测试设备等 正在投入建立微系统集成封装工艺平台
14
本课教材和内容
教材: 微机电系统基础/Chang Liu著,黄庆安译,
– Other names: Microsystems (Europe), – Micromachines (Japan)
20
MEMS的精确定义
A microsystem is an intelligent miniaturized system comprising sensing, processing and/or actuating functions
ANTENNAS & FILTERS
其它MEMS 传感器1
MEMS
基板
其它MEMS 传感器2
高密度I/O
预留高 速接口
3D ICs 存储单元
电源/电池模块 供电模块
三维封装、基于基板的埋入式封装(EMAP+SIP) 系统级集成封装降低体积、功耗,低成本和可批量制造
三、 SEU-MEMS相关基础
6
863项目
热成型玻璃微腔用于MEMS圆片级、 真空封装技术研究
7
国家自然科学基金 面上项目
自聚焦超声玻璃微流控器件的发泡 法制备及应用基础研究
起止时间 2014-2016 2012-2013 2009-2012 2011-2012 2008-2010 2009-2011 2013-2016
金额( 万元) 200
三、 SEU-MEMS相关基础
前期研究项目
序 号
类别
1
总装预研重点基金 (与33所合作)
2 预研教育部支撑
项目名称 ****** ******
3
重大专项子课题
高密度三维系统级封装关键技术研 究
4
江阴长电先进封装 有限公司
微电子封装开发重点项目
5
国家自然科学基金 面上项目
球形玻璃微腔用于MEMS基础研究
These would normally combine two or more of the following:
electrical, mechanical, optical, chemical, biological, magnetic or other properties, integrated onto a single or multichip hybrid.
Integrated CMOS anemometer
4
微系统集成与封装
•基于MEMS技术的原子磁强计 •基于MEMS技术的陀螺仪/原子钟 •微系统三维集成封装 •3-D微纳加工技术
应用
•生物磁测量/频标/导航 •IC系统微型化集成
Microfluidics
MEMS atomic devices
Micro-PNT
☆ Standardization, CAD, Foundries
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MEMS的发展史(续5)
MEMS的主要应用领域
Read/Write head for magnetic storage Ink Jet heads Automotive
➢ Accelerometers, force/torque sensors, pressure sensors
➢ Precision servo, shock sensors for HDD, new data storage mechanisms
Simulation of piezoresistive sensor
MEMS Device Simulator 3
CMOS MEMS
•CMOS工艺+后处理技术 •温度微传感器/湿度微传感器 •风速微传感器/压力微传感器 •加速度微传感器/气象检测系统 •惯性测量系统等
NEMS
• 原位表征 • 石墨烯
基板上50微米的通孔
IEEE MEMS 2015, Accepted; ICEPT 2012; IEEE ECTC 2009; 中国专利
三、 SEU-MEMS相关基础
硬件条件基础
激光钻孔设备
基板工艺线
EVG-501键合机
基板工艺线:包括钻孔、电镀、化学镀、高温层压等设备
MEMS设备:键合机、倒装焊机、引线键合、RIE、磁控溅射; 超净间,氧化、扩散等工艺;整套测试设备,包括RF测试、半 导体参数测试、TEM、SEM和表面形貌测试等
Gregory T. A. Kovacs 硅微机械加工技术/黄庆安著 …
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课程内容安排-1
课堂教学
课堂教学(14次课+1次复习+1次考试):
1.绪论
2.微制造导论
3.体微机械加工与硅各向异性腐蚀
4.表面微机械加工
5.微机电中电学与机械学基本概念
与IC的发展密不可分 MEMS的加工与传统的加工完全不同 萌芽阶段(60年代中-80年代)
MEMS的基本结构, 悬臂梁, 喷嘴,薄膜等 Resonant Gate Transistor (and first
magnetic micromotor) Anisotropic Silicon Etchants (EDP, KOH) Wafer Bonding (Anodic) Pressure Sensors (Honeywell, Motorola) Inkjet Printers (Hewlett Packard) 1982: Kurt Petersen: “Silicon as a
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MEMS的发展史(续3)
90年代 MEMS的发展的黄金时
代 政府/商业机构强力支持 新产品不断涌现
汽车用集成惯性传感器 ADXL系列/AD
DMD/TI 光MEMS 生物MEMS 微流控器件 RF MEMS NEMS
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MEMS的发展史(续4)
New Microfabrication Capabilities
三、 SEU-MEMS相关基础
技术基础-1:微型铷腔量产技术
5mm
圆片级玻璃微腔 (6英寸)
• Lab on a chip,2011; • IEEE ECTC,2012; • IEEE MEMS,2012; • US Patent及中国专利
三、 SEU-MEMS相关基础
技术基础-1:微型铷腔量产技术
技术基础
技术基础-1:微型碱金属腔制备技术
自行研制的微型碱金属腔照片
碱金属腔光谱测试图
特点:
1、钾、铷、铯的微型化封装以及混合封装
2、微腔形状、尺寸(几十微米-几厘米)可控;
3、铷腔内的气氛、压力可调,腔内压力可高于3个大气压力
• 中国专利; • IEEE EPTC,2013; • IEEE ECTC2014,Travel Award;ECTC 2015 Accepted.
MEMS、生物MEMS等器件的问世 ➢ 2000 年,微光学器件、微流体系统、MEMS 三维微结构、IT
传感等众多MEMS 产品进入市场 ➢ 第四轮商业化包括一些面向射频无源元件、在硅片上制作的
音频、生物和神经元探针,以及所谓的"片上实验室"生化药
品开发系统和微型药品输送系统的静态和移动器件。
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MEMS的发展史(续1)
☆ “New” Materials (glass, plastic, metals, magnetic materials, etc…)
☆ Microfabrication Processes (DRIE, XeF2 ) ☆ High Aspect Ratio (LIGA, DRIE, etc.)