自1956年IBM向世人展示了世界上第一台商用磁盘至今，已有五十余年。其间，磁盘虽没有象CPU那样经历了飞速发展，但其存储密度在不断增加。尤其在近年来，随着巨磁阻磁头（GMR）、磁阻磁头（MR）等技术的应用，磁盘存储密度迅速提高（年增长100％）。同时，由于人们对计算机的依赖程度越来越高，“磁盘有价，数据无价”，因此人们在对磁盘存储密度提出更高要求的同时，对其使用寿命以及可靠性也提出了更高的要求，即对磁头／磁盘保护膜的性能提出更高要求。提高磁存储密度要求必须减小磁头和磁盘间隙，即减小磁头／磁盘保护膜厚度。未来，在磁存储密度达到1T bit／in²时，磁头／磁盘保护膜在具有必要的抗腐蚀、抗磨损性能同时，要求其厚度降至2.5nm以下。本论文围绕微波电子回旋共振等离子体性质，采用非平衡磁控溅射技术，开展一系列研究工作，制备出满足磁头／磁盘保护膜使用要求的超薄a-SiN_x薄膜。主要研究内容如下：（1）在微波电子回旋共振等离子体对Si原子腐子、N离子／活性基团密度的影响研究中发现：Si靶的溅射产额并不受微波功率变化的影响，而只与其射频溅射功率有关；然而，在N₂流量不变的情况下，等离子体密度、以及等离子体中N离子／活性基团的相对含量却随着微波功率的增加而增加。在空间等离子体中Si原子／离子含量不变（恒定Si靶溅射功率）、以及N₂流量不变的情况下，N离子／活性基团密度，是影响a-SiN_x薄膜结构、性质的主要因素。因此，必须调节微波功率至较高值，以使N离子／活性基团密度保持一合适值，这样才能使Si原子／离子与其充分反应，生长出高性能的a-SiN_x薄膜。（2）在最优化实验参数过程中发现：在各实验参数中，N₂流量、Si靶溅射功率为最重要参数。Si靶溅射功率直接影响Si原子／离子的溅射产额，在恒定微波功率和N₂流量的条件下，增加Si靶溅射功率，Si原子／离子的溅射产额随之增加，在高功率（350W）下制备的薄膜，由于到达基片的Si原子／离子束流较高，因此薄膜显示较好的化学结构，以及较好的机械性能。在Si靶溅射功率恒定的情况下，N₂流量为2sccm时所制备的a-SiN_x薄膜中Si-N键含量最高，可达94.8％，此时薄膜中N／Si原子比例为1.33，满足Si₃N₄的化学配比；同时，薄膜显示出最佳的机械性能，硬度值达到23GPa，RMS为0.18nm，摩擦系数为0.1，且薄膜表现出优良的抗腐蚀、抗磨损性能。过量增加N₂流量，由于靶中毒以及N元素存在方式变化，导致沉积的薄膜转向富N结构，并且薄膜表现出较差的机械性能，以及较差的抗腐蚀、抗磨损性能。（3）在研究a-SiN_x薄膜膜厚极限过程中发现：在最优化参数下，即Si靶溅射功率为350W，Ar、N₂流量分别为20sccm和2sccm时，薄膜厚度与沉积时间呈线性关系，薄膜沉积速率为4.7nm／min。所制备的厚度为5nm的a-SiN_x薄膜，其FT-IR光谱显示结构以Si-N键为主。此时，薄膜硬度较Si基片增加1GPa有余，同时，薄膜显示出优良的抗腐蚀、抗磨损性能。以a-Al₂O₃／Si多层结构为基片，模仿磁头真实结构制备a-SiN_x／a-Al₂O₃／Si多层膜，并模仿磁头生产厂真实测试条件，研究a-SiN_x薄膜膜厚极限。实验结果表明，2nm的a-SiN_x薄膜可以为基底材料提供充分的抗腐蚀、抗磨损保护，a-SiN_x薄膜的膜厚极限（＜2nm）低于DLC薄膜和CN_x薄膜（4nm）。（4）在a-SiN_x薄膜沉积过程中，在恒定微波功率和Ar流量的条件下，虽然等离子体电位、电子温度等参数随N₂流量的增加单调下降，但是适当增加N₂流量，由于Ar^*的过量，因此MW-ECR等离子体中N⁺、N2⁺密度、以及等离子体密度都不断增加，在N₂流量为5sccm时，等离子体密度达到最高值。同时，随着N₂流量的增加，由于Si靶表面中毒现象加剧导致Si原子的溅射产额不断减少。综合这两方面的原因，在N₂为2sccm时制备的薄膜，显示出最佳的结构、最佳的机械性能，以及最佳的抗腐蚀、抗磨损性能。在高N₂流量情况下，由于Ar^*的减少而导致MW-ECR等离子体中N⁺减少，N元素主要以N²⁺形式存在；同时，由于Si靶中毒加剧导致Si原子的溅射产额严重下降，因此所制备薄膜显示为富N态结构，相应薄膜的各方面性能都严重下降。因此，在薄膜沉积过程中，等离子体中Si原子的密度，以及N元素的存在状态，是决定薄膜结构、性能的主要因素。