Swift heavy ions impacting on matter lose energy through the creation of dense tracks of charges. The study of the space and time evolution of energy exchange allows understanding the single event effects behavior in advanced microelectronic devices. In particular, the shrinking of minimum feature size of most advanced memory devices makes them very interesting test vehicles to study these effects since the device and the track dimensions are comparable; hence, measured effects are directly correlated with the time and space evolution of the energy release. In this work we are studying the time and space evolution of ion tracks by using advanced non volatile memories and Monte Carlo simulations. Experimental results are very well explained by the theoretical calculations.

1.
G.
Moore
,
Electronics
38
,
114
(
1965
).
2.
K.
Mistry
,
C.
Allen
,
C.
Auth
,
B.
Beattie
,
D.
Bergstrom
,
M.
Bost
,
M.
Brazier
,
M.
Buehler
,
A.
Cappellani
,
R.
Chau
,
C.
Choi
,
G.
Ding
,
K.
Fischer
,
T.
Ghani
,
R.
Grover
,
W.
Han
,
D.
Hanken
,
M.
Hattendorf
,
J.
He
,
J.
Hicks
,
R.
Huessner
,
D.
Ingerly
,
P.
Jain
,
R.
James
,
L.
Jong
,
S.
Joshi
,
C.
Kenyon
,
K.
Kuhn
,
K.
Lee
,
H.
Liu
,
J.
Maiz
,
B.
Mclntyre
,
P.
Moon
,
J.
Neirynck
,
S.
Pae
,
C.
Parker
,
D.
Parsons
,
C.
Prasad
,
L.
Pipes
,
M.
Prince
,
P.
Ranade
,
T.
Reynolds
,
J.
Sandford
,
L.
Shifren
,
J.
Sebastian
,
J.
Seiple
,
D.
Simon
,
S.
Sivakumar
,
P.
Smith
,
C.
Thomas
,
T.
Troeger
,
P.
Vandervoorn
,
S.
Williams
, and
K.
Zawadzki
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2007
,
247
.
3.
G. C.
Messenger
and
M. S.
Ash
,
Single Event Phenomena
(
Chapman and Hall
,
New York
,
1997
).
4.
B.
Gregory
and
B.
Shafer
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
20
,
293
(
1973
).
5.
F.
Irom
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
53
,
3563
(
2006
);
D. M.
Hiemstra
and
A.
Baril
,
IEEE Radiation Effects Data Workshop
, Reno, NV, July
2000
, pp.
39
42
.
6.
A.
Manuzzato
,
S.
Gerardin
,
A.
Paccagnella
,
L.
Sterpone
, and
M.
Violante
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
55
,
1968
(
2008
).
7.
M.
Bagatin
,
S.
Gerardin
,
G.
Cellere
,
A.
Paccagnella
,
A.
Visconti
,
S.
Beltrami
,
R.
Harboe-Sørensen
, and
A.
Virtanen
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
55
,
3302
(
2008
).
8.
G.
Cellere
,
S.
Gerardin
,
M.
Bagatin
,
A.
Paccagnella
,
A.
Visconti
,
M.
Bonanomi
,
S.
Beltrami
,
P.
Roche
,
G.
Gasiot
,
R.
Harboe Sorensen
,
A.
Virtanen
,
C.
Frost
,
P.
Fuochi
,
C.
Andreani
,
G.
Gorini
,
A.
Pietropaolo
, and
S.
Platt
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2008
,
1
.
9.
The International Technology Roadmap for Semiconductors, available online at: http://www.itrs.net/
10.
A.
Makihara
,
H.
Shindou
,
N.
Nemoto
,
S.
Kuboyama
,
S.
Matsuda
,
T.
Oshima
,
T.
Hirao
,
H.
Itoh
,
S.
Buchner
,
A. B.
Campbell
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
47
,
2400
(
2000
).
11.
D.
Giot
,
P.
Roche
,
G.
Gasiot
,
J. -L.
Autran
, and
R.
Harboe-Sorensen
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
55
,
2048
(
2008
).
12.
G.
Cellere
,
A.
Paccagnella
,
A.
Visconti
,
M.
Bonanomi
,
R.
Harboe Sørensen
, and
A.
Virtanen
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
54
,
2371
(
2007
).
13.
G.
Cellere
,
A.
Paccagnella
,
A.
Visconti
, and
M.
Bonanomi
,
J. Appl. Phys.
99
,
074101
(
2006
).
14.
L.
Edmonds
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
45
,
3153
(
1998
).
15.
L.
Edmonds
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
38
,
828
(
1991
).
16.
A. R.
Knudson
,
A. B.
Campbell
,
J. R.
Hauser
,
M.
Jessee
,
W. J.
Stapor
, and
P.
Shapiro
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
33
,
1560
(
1986
).
17.
W. J.
Stapor
,
P. T.
McDonald
,
A. R.
Knudson
, and
A. B.
Campbell
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
35
,
1585
(
1988
).
18.
P. E.
Dodd
,
O.
Musseau
,
M.
Shaneyfelt
,
F. W.
Sexton
,
C.
D’hose
,
G. L.
Hash
,
M.
Martinez
,
R. A.
Loemker
,
J. -L.
Leray
, and
P. S.
Winokur
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
45
,
2483
(
1998
).
19.
S.
Duzellier
,
D.
Falguere
, and
L.
Moulière
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
42
,
1797
(
1995
).
20.
M.
Murat
,
A.
Akkerman
, and
J.
Barak
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
55
,
3046
(
2008
).
21.
A.
Johnston
,
T.
Miyahira
,
L.
Edmonds
, and
F.
Irom
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
49
,
3082
(
2002
).
22.
H.
Bradt
and
B.
Peters
,
Phys. Rev.
74
,
1828
(
1948
).
23.
R.
Katz
and
E.
Kobetich
,
Phys. Rev.
186
,
344
(
1969
).
24.
G.
Ausman
and
F.
McLean
,
Appl. Phys. Lett.
26
,
173
(
1975
).
25.
M.
Murat
,
A.
Akkerman
, and
J.
Barak
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
51
,
3211
(
2004
).
26.
T. R.
Oldham
and
F. B.
McLean
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
50
,
483
(
2003
).
27.
M.
Murat
,
A.
Akkerman
, and
J.
Barak
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
55
,
2113
(
2008
).
28.
B. G.
Lowe
and
R. A.
Sareen
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A
576
,
367
(
2007
).
29.
F.
Gao
,
L. W.
Campbell
,
R.
Devanathan
,
Y.
Xie
,
L. R.
Corrales
,
A. J.
Peurrung
, and
W. J.
Weber
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A
579
,
292
(
2007
).
30.
M. N.
Mazziotta
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A
584
,
436
(
2008
).
31.
N.
Mott
,
Proc. R. Soc. London
124
,
425
(
1929
).
32.
E.
Kobetich
and
R.
Katz
,
Phys. Rev.
170
,
391
(
1968
).
33.
W. H.
Barkas
,
Nuclear Research Emulsions
(
Academic
,
NY
,
1963
), Vol.
1
, p.
371
.
34.
35.
M.
Inokuti
,
Rev. Mod. Phys.
43
,
297
(
1971
).
36.
J.
Knipp
and
E.
Teller
,
Phys. Rev.
59
,
659
(
1941
).
37.
G.
Schiwietz
,
K.
Czerski
,
M.
Roth
,
F.
Staufenbiel
, and
P. L.
Grande
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
226
,
683
(
2004
).
38.
W.
Brandt
and
M.
Kitagawa
,
Phys. Rev. B
25
,
5631
(
1982
).
39.
J.
Anthony
and
W.
Lanford
,
Phys. Rev. A
25
,
1868
(
1982
).
40.
M.
Beuve
,
M.
Caron
,
P. D.
Fainstein
,
M.
Galassi
,
B.
Gervais
,
R. D.
Rivarola
, and
H.
Rothard
,
Eur. Phys. J. D
21
,
125
(
2002
).
41.
F. A.
Cucinotta
,
R.
Katz
,
J. W.
Wilson
, and
R. R.
Dubey
, Faculty Publications, Department of Physics and Astronomy, University of Nebraska, Lincoln, pp.
245
265
(
1996
).
42.
R. N.
Hamm
,
J. E.
Turner
,
H. A.
Wright
, and
R. H.
Ritchie
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
26
,
4892
(
1979
).
43.
M.
Waligorski
,
R.
Hamm
, and
R.
Katz
,
Nucl. Tracks Radiat. Meas.
11
,
309
(
1986
).
44.
R. C.
Martin
and
N. M.
Ghoniem
,
Phys. Status Solidi A
104
,
743
(
1987
).
45.
S. I.
Khlupin
and
A. F.
Akkerman
,
Phys. Status Solidi B
158
,
63
(
1990
).
46.
O.
Fageeha
,
J. W.
Howard
, and
R. C.
Block
,
J. Appl. Phys.
75
,
2317
(
1994
).
47.
A.
Akkerman
and
J.
Barak
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
49
,
3022
(
2002
).
48.
J.
Barak
and
A.
Akkerman
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
52
,
2175
(
2005
).
49.
A.
Akkerman
,
J.
Barak
, and
D.
Emfietzoglou
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
227
,
319
(
2005
).
50.
T.
Colladant
,
A.
L’Hoir
,
J. E.
Sauvestre
, and
O.
Flament
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
245
,
464
(
2006
).
51.
B.
Gervais
and
S.
Bouffard
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
88
,
355
(
1994
).
52.
P. E.
Dodd
,
IEEE Trans. Device Mater. Reliab.
5
,
343
(
2005
).
53.
M.
Murat
,
A.
Akkerman
, and
J.
Barak
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
53
,
1973
(
2006
).
54.
S.
Mookerjee
,
M.
Beuve
,
S. A.
Khan
,
M.
Toulemonde
, and
A.
Roy
,
Phys. Rev. B
78
,
045435
(
2008
).
55.
R.
Fleischer
,
P.
Price
, and
R.
Walker
,
J. Appl. Phys.
36
,
3645
(
1965
).
56.
M.
Toulemonde
,
S.
Bouffard
, and
F.
Studer
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
91
,
108
(
1994
).
57.
A.
Meftah
,
F.
Brisard
,
J. M.
Costantini
,
E.
Dooryhee
,
M.
Hage-Ali
,
M.
Hervieu
,
J. P.
Stoquert
,
F.
Studer
, and
M.
Toulemonde
,
Phys. Rev. B
49
,
12457
(
1994
).
58.
E.
Bringa
and
R.
Johnston
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
165501
(
2002
).
59.
F.
Ghaly
and
R.
Averback
,
Phys. Rev. Lett.
72
,
364
(
1994
).
60.
P.
Pavan
,
R.
Bez
,
P.
Olivo
, and
E.
Zanoni
,
Proc. IEEE
85
,
1248
(
1997
).
61.
P.
Cappelletti
,
C.
Golla
,
P.
Olivo
, and
E.
Zanoni
,
Flash Memories
(
Kluver Academic
,
Boston
,
2000
).
62.
D.
Bisello
,
A.
Candelori
,
P.
Giubilato
,
A.
Kaminski
,
D.
Pantano
,
R.
Rando
,
M.
Tessaro
, and
J.
Wyss
,
Proceedings of the Seventh European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS)
, 15–19 September
2003
, Noordwijk, The Netherlands, pp.
451
455
.
63.
A.
Virtanen
,
A.
Javanainen
,
H.
Kettunen
,
A.
Pirojenko
,
I.
Riihimäki
, and
K.
Ranttila
, Radiation Effects Facility, RADEF, online available at jyu.fi/accelerator/radef;
H.
Kettunen
,
R.
Harboe-Sørensen
,
I.
Riihimäki
,
A.
Javanainen
,
A.
Pirojenko
,
K.
Ranttila
, and
A.
Virtanen
,
Proceedings of the RADECS 2006 Workshop
, Athens, Greece, 27–29 September
2006
.
64.
G.
Berger
,
G.
Ryckewaert
,
R.
Harboe-Sorensen
, and
L.
Adams
,
IEEE Radiation Effects Data Workshop
, 19 July
1996
, Indian Wells, CA, pp.
78
83
.
65.
R.
Koga
,
V.
Tran
,
J.
Gorge
,
K.
Crawford
,
S.
Crain
, and
P.
Yu
,
IEEE Radiation Effects Data Workshop
, 22 July
2004
, Atlanta, GA, pp.
47
53
.
66.
D. N.
Nguyen
,
S. M.
Guertin
,
G. M.
Swift
, and
A. H.
Johnston
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
46
,
1744
(
1999
).
67.
D. N.
Nguyen
and
L. F.
Scheick
,
IEEE Radiation Effects Data Workshop
, 21–25 July
2003
, Monterey, CA, pp.
18
23
.
68.
G.
Cellere
,
P.
Pellati
,
A.
Chimenton
,
A.
Modelli
,
L.
Larcher
,
J.
Wyss
, and
A.
Paccagnella
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
48
,
2222
(
2001
).
69.
T. R.
Oldham
,
J. Appl. Phys.
57
,
2695
(
1985
).
70.
G.
Cellere
,
A.
Paccagnella
,
A.
Visconti
,
M.
Bonanomi
,
A.
Candelori
, and
S.
Lora
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
52
,
2372
(
2005
).
71.
E. S.
Snyder
,
P. J.
McWhirter
,
T. A.
Dellin
, and
J. D.
Sweetman
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
36
,
2131
(
1989
).
72.
G.
Cellere
,
A.
Paccagnella
,
A.
Visconti
, and
M.
Bonanomi
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
485
(
2004
).
73.
G.
Cellere
,
A.
Paccagnella
,
A.
Visconti
,
P.
Caprara
, and
M.
Bonanomi
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
51
,
3753
(
2004
).
74.
75.
G.
Cellere
,
L.
Larcher
,
A.
Paccagnella
,
A.
Visconti
, and
M.
Bonanomi
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
52
,
2144
(
2005
).
76.
G.
Cellere
,
A.
Paccagnella
,
A.
Visconti
, and
M.
Bonanomi
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
53
,
3349
(
2006
).
77.
L.
Larcher
,
G.
Cellere
,
A.
Paccagnella
,
A.
Chimenton
,
A.
Candelori
, and
A.
Modelli
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
50
,
2176
(
2003
).
78.
J.
Benedetto
and
H.
Boesch
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
33
,
1317
(
1986
).
79.
G.
Jaffe
,
Ann. Phys.
42
,
353
(
1913
).
80.
N. Z.
Butt
and
M.
Alam
,
IEEE Reliability Physics Symposium (IRPS)
, April 27-May 1
2008
, Phoenix, AZ, pp.
547
555
.
81.
M. J.
Beck
,
B. R.
Tuttle
,
R. D.
Schrimpf
,
D. M.
Fleetwood
, and
S. T.
Pantelides
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
55
,
3025
(
2008
).
82.
J.
Ziegler
, SRIM/TRIM computer code, available on line at www.srim.org
83.
LET124 computer code, available online at: http://www.tvdg.bnl.gov/LETCalc.html
84.
A. J.
Lelis
,
H. E.
Boesch
, Jr.
,
T. R.
Oldham
, and
F. B.
McLean
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
35
,
1186
(
1988
).
85.
S. N.
Rashkeev
,
D. M.
Fleetwood
,
R. D.
Schrimpf
, and
S. T.
Pantelides
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
48
,
2086
(
2001
).
86.
J. H.
Stathis
and
D. J.
DiMaria
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
1998
,
167
.
87.
T. P.
Ma
and
P. V.
Dressendorfer
,
IIonizing Radiation Effects in MOS Devices and Circuits
, (
Wiley
,
New York
,
1989
).
88.
J. R.
Schwank
,
D. M.
Fleetwood
,
P. S.
Winokur
,
P. V.
Dressendorfer
,
D. C.
Turpin
, and
D. T.
Sanders
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
34
,
1152
(
1987
).
89.
M. A.
Alam
,
J.
Bude
, and
A.
Ghetti
,
International Reliability Physics Symposium (IRPS)
, 10–13 April
2000
, San Jose, CA, pp.
21
26
.
You do not currently have access to this content.