SOS（Silicon on Sapphire）是一种通过外延生长技术在高纯度人工生长的蓝宝石（AL2O3）晶体上形成异质的外延层，外延层的薄层厚度通常小于0.6μm。SOS 技术就是把集成电路制造在这薄薄的外延层上，SOS 技术是最早出现的绝缘体上硅（Silicon on Insulator，SOI）CMOS 工艺技术。
1963年，在北美航空（后来改名波音公司）自动控制部工作的 Harold M. Manasevit 发现可以通过外延生长技术在蓝宝石上形成外延层。1964年，他和他的同事 William Simpson 在应用物理学杂志上发表了他的研究成果。
因为 SOS 蓝宝石衬底是一种优良的电绝缘体，在SOS 工艺集成电路中，器件仅制造于蓝宝石衬底表层很薄的硅薄层中，器件与器件之间由氧化物隔开，正是这种结构使得SOS 技术具有了体硅（传统的硅衬底称为体硅）无法比拟的优点，第一，SOS 工艺集成电路的全介质隔离可以彻底消除体硅CMOS 工艺集成电路中因为寄生晶体管而导致的闩锁效应，使得SOS 工艺集成电路的集成密度高以及抗辐照特性好；第二，SOS 工艺集成电路的全介质隔离可以降低阱与阱之间的寄生电容和漏电流，使得SOS集成电路拥有高速度和低功耗。
体硅CMOS 工艺集成电路在重离子、质子、中子和其他粒子面前非常脆弱，当重离子和带电粒子经过硅晶格时，会产生新的电荷，新产生的电荷会引起软错误和闩锁效应。而SOS工艺集成电路具有很强的抗辐射能力和非常低的寄生电容，利用SOS衬底可以有效地提高集成电路的性能和抗闩锁效应的能力，所以 SOS 工艺集成电路被广泛应用于航空航天和军事领域。对于早期的体硅CMOS 和SOS 工艺集成电路，辐射导致体CMOS产生新的电荷，如图2-27所示，新的电荷会流经衬底和NW形成电流，并会导致闩锁效应。辐射导致SOS CMOS 产生新的电荷，如图2-28所示，但是这些电荷仅仅存在于PW或者NW，并不会导致闩锁效应。
在蓝宝石上生长外延单晶薄膜层，只是取得了一定程度的成功，难以扩大应用，因为SOS 衬底材料在商业制造方面面临着一系列的挑战，在SOS形成外延的过程中，蓝宝石和硅之间晶格失配会形成位错、李晶和堆垛层错等缺陷，质量难以控制。此外，蓝宝石的介电常数为10，此数值较大，不能完全解决衬底的寄生电容。蓝宝石与硅的热膨胀系数相差一倍，这使得在外延降温时，在硅中形成压应力。在靠近蓝宝石的界面会有铝离子扩散到硅中，铝在硅中是一种p型掺杂剂，从而污染靠近界面的硅衬底，所以在制造高密度和小尺寸的集成电路变得异常困难。另外，SOS 硅晶圆的产量非常有限，所以利用SOS技术制造的集成电路也变得非常昂贵，没有办法普及。
