SiO2层中缺陷对双极晶体管电离辐射损伤影响至关重要,SiO2中通常存在三种前驱体缺陷形式:非桥氧空穴中心、缺氧中心和过氧键。这些前驱体缺陷形成两类缺陷状态,即深能级缺陷和浅能级缺陷,且两类缺陷以含氢和不含氢形式存在。前驱体缺陷可释放质子形成界面态,同时也可俘获空穴形成氧化物电荷,从而对晶体管造成电离辐射损伤。然而,界面态的形成过程较为复杂,在不同H2浓度下演化机制存在差异。本文基于工艺和器件数值模拟、分子动力学模拟和60Co-γ射线辐照试验,针对前驱体缺陷状态不同的双极晶体管,探究不同H2浓度下前驱体缺陷对界面态影响规律,进而对晶体管电离辐射损伤的影响。采用工艺和器件数值模拟手段对高低H2浓度下的前驱体缺陷演化机制及缺陷对晶体管电离辐射损伤的影响进行研究,发现低H2浓度下,质子的产生主要依赖浅能级含氢缺陷的直接释放。浅能级缺陷中,含氢缺陷占主导,而不含氢缺陷基本不起作用,增加浅能级缺陷浓度,促进界面态的增加,加剧晶体管电离辐射损伤程度;深能级缺陷中,不含氢缺陷占主导地位,而含氢缺陷基本不起作用,增加深能级缺陷浓度,抑制界面态的增加,减轻晶体管电离辐射损伤程度。高H2浓度下主要依赖深能级不含氢缺陷裂解H2释放质子,形成界面态。相比于浅能级缺陷,深能级缺陷对界面态起决定性作用,尤其是含氢缺陷,深能级含氢缺陷浓度越高,界面态越小,电离辐射损伤程度也越小。加氢辐照能加速晶体管的电离辐射损伤,H2浓度越高,损伤越加剧,1%H2条件下更能模拟低剂量率辐射损伤增强效应。采用60Co-γ射线辐照试验,对只有氧化层制程温度（T＞1000℃）存在差异的双极晶体管进行研究,发现氧化层制程温度越高,电离辐射损伤越小。基于仿真与试验结果,提出了一种氧化层制程温度依赖的缺陷演化机制,认为氧化层制程温度越高的双极晶体管,其SiO2层前驱体缺陷中深能级缺陷越多,浅能级缺陷越少,并基于分子动力学数值模拟手段对机制进一步验证。