MEMS steht für Micro Electro-Mechanical Systems und bezeichnet funktionale Maschinensysteme mit in Mikrometern gemessenen Komponenten. MEMS wird oft als Sprungbrett zwischen konventionellen makroskaligen Maschinen und futuristischen Nanomaschinen angesehen. MEMS-Vorläufer gibt es schon seit einiger Zeit in Form der Mikroelektronik, aber diese Systeme sind rein elektronisch und können nichts anderes als eine Reihe von elektrischen Impulsen verarbeiten oder ausgeben. Moderne MEMS-Herstellungstechniken basieren jedoch weitgehend auf derselben Technologie, die zur Herstellung integrierter Schaltungen verwendet wird, d. h. Filmabscheidungstechniken, die Photolithographie verwenden.
Die Herstellung von MEMS wird von Ingenieuren und Technologen weitgehend als grundlegende Technologie und nicht als Selbstzweck angesehen und wird von Ingenieuren und Technologen als ein weiterer willkommener Fortschritt in unserer Fähigkeit angesehen, ein breiteres Spektrum physikalischer Strukturen zu synthetisieren, die für nützliche Aufgaben entwickelt wurden. Am häufigsten wird in Verbindung mit MEMS die Idee eines „Lab-on-a-Chip“ erwähnt, eines Geräts, das winzige Proben einer Chemikalie verarbeitet und nützliche Ergebnisse liefert. Dies könnte sich im Bereich der medizinischen Diagnose als ziemlich revolutionär erweisen, wo Laboranalysen zu zusätzlichen Kosten für die medizinische Versorgung, Verzögerungen bei der Diagnose und umständlichem Papierkram führen.
MEMS werden auf zwei Arten hergestellt: entweder durch Oberflächenmikrobearbeitung, bei der aufeinanderfolgende Materialschichten auf einer Oberfläche abgeschieden und dann in Form geätzt werden, oder durch Massenmikrobearbeitung, bei der das Substrat selbst geätzt wird, um ein Endprodukt herzustellen. Die Oberflächenmikrobearbeitung ist am weitesten verbreitet, da sie auf den Fortschritten der integrierten Schaltungen aufbaut. Einzigartig bei MEMS hinterlassen Abscheidungstechniken manchmal „Opferschichten“, Materialschichten, die am Ende des Herstellungsprozesses aufgelöst und weggewaschen werden sollen und eine verbleibende Struktur hinterlassen. Dieser Prozess ermöglicht einem MEMS-Bauelement eine komplexe Struktur in 3 Dimensionen. Es wurden verschiedene Mikrozahnräder, Pumpen, Sensoren, Rohre und Aktoren hergestellt und einige davon bereits in alltägliche kommerzielle Produkte integriert.
Beispiele für den modernen Einsatz von MEMS sind Tintenstrahldrucker, Beschleunigungsmesser in Automobilen, Drucksensoren, hochpräzise Optik, Mikrofluidik, Überwachung einzelner Neuronen, Kontrollsysteme und Mikroskopie. Derzeit gibt es kein produktives Mikromaschinensystem in der Größenordnung produktiver Montagelinien im Makromaßstab, aber es scheint, dass die Erfindung einer solchen Vorrichtung nur eine Frage der Zeit ist. Die Aussicht auf die Herstellung mit MEMS ist spannend, da Arrays solcher Systeme, die tangential arbeiten, wesentlich produktiver sein könnten als Systeme im Makromaßstab, die das gleiche Volumen einnehmen und die gleiche Menge an Energie verbrauchen. Eine herausragende Einschränkung wäre jedoch, dass makroskalige Produkte, die von mikroskaligen Maschinensystemen hergestellt werden, hauptsächlich aus vorgefertigten mikroskaligen Bausteinen bestehen müssten.