Radiation Effects in Thin-Film Ferroelectric PZT for Non-Volatile Memory Applications in Microelectronics

(Received 11 June 1996, revised 10 February 1997, accepted 11 February 1997)

Abstract
This paper deals with ionising radiation effects (X or -rays) in ferroelectric materials for electronic non-volatile memories. After the recall of main observations, mechanisms are analysed and proposed to take into account the effects in PZT-based capacitors. Fatigue of the hysteresis cycle are studied and linked to irradiation effects. As for irradiation, fatigue shows a damping of hysteresis curves. We show that a connection exists between fatigue and irradiation. A mechanism is proposed based on domain wall motion and pinning.

Résumé
Cet article traite des effets des radiations ionisantes (rayons X ou ) dans les matériaux ferroélectriques destinés aux composants électroniques utilisant des couches minces polarisables (mémoires non-volatiles). Après avoir rappelé les types d'observations, on propose certaîns mécanismes pour décrire ces effets dans les caparités à base de PZT. Les effets de fatigue du cycle d'hystérésis sont étudiés et interprétés en les couplant aux effets d'une irradiation. Comme l'irradiation, la fatigue par cyclage montre un aplatissement des courbes d'hystérésis. Dans cet exposé, on montre qu'il existe un parallèle entre les effets des irradiations et de la fatigue. Un mécanisme est proposé basé sur le mouvement des parois de domaine et son empêchement progressif par épinglage des parois.