Il processo Dual Damascene è probabilmente il metodo con cui le interconnessioni verranno realizzate in futuro. Il processo Damascene prevede la realizzazione di linee di interconnessione mediante la creazione prima di solchi o canali in uno strato dielettrico planare ed il loro riempimento poi con metallo. Nel processo Dual Damascene vi è la presenza di un secondo strato là dove una serie di fori (per esempio contatti o via sono attaccati chimicamente e riempiti in aggiunta al solco. Dopo la deposizione, il metallo e l’isolante sono planarizzati con una lappatura chimico - meccanica (CMP).

   Il vantaggio principale del processo Damascene è che elimina la necessità di rimuovere il metallo con attacco chimico. E questo è un aspetto importante dal momento che i processi industriali si stanno evolvendo dall’alluminio al rame, essendo il rame difficile da rimuovere. Un secondo vantaggio è che esclude la fase di riempimento di vacanze di materiale isolante. La rimozione del metallo ed il riempimento dei vuoti sono visti come due grossi obiettivi nella corsa alla miniaturizzazione. Un altro vantaggio è che il metodo Damascene aggira alcuni problemi associati alle tolleranze litografiche, permettendo di raggiungere più alte densità di interconnessione.

   Oltre al passaggio al rame, vi è anche l’interesse ad utilizzare materiali con una bassa costante dielettrica (k). La sfida è che potrebbe essere difficile e rischioso tentare tutti e tre questi cambiamenti su larga scala – passaggio al rame, processo Dual Damascene ed isolanti a bassa k – e tutti allo stesso tempo. Per minimizzare il rischio di insuccesso è auspicabile che le ditte produttrici seguano una strada più cauta, implementando solamente uno o due dei principali cambiamenti alla volta. Ci si chiede quindi quale innovazione effettuare per prima.

   Si sono evidenziate nella figura seguente le sequenze di fabbricazione nel processo Dual Damascene.
   L'approccio più vecchio e forse il più ovvio è l'attacco chimico e la creazione di solchi dopo la deposizione del materiale dielettrico. Segue poi l'applicazione di uno spesso strato di fotoresist. La geometria per le via viene impressionata, sviluppata ed infine realizzata con attacco chimico dell'ossido fino al substrato. Questo processo è difficilmente applicabile a livello industriale perché è complesso sviluppare un foro profondo (via) in uno spesso strato di fotoresist, oppure praticare chimicamente un foro ancor più profondo per raggiungere l'ossido sottostante. Inoltre, a causa delle esigenze di allineamento delle maschere litografiche, occorre avere dei solchi più larghi delle via.

   Una sequenza di processo alternativa, quella rappresentata in figura, crea prima le via [1] e quindi i solchi [2-4]. Ciò consente di evitare il problema delle via profonde ritrovato nella sequenza prima esposta. Questo processo presenta due problematiche di primario interesse. Primo, il fatto che dal momento che non viene usato alcun "etch stop", la creazione del solco deve essere arrestata da qualche parte nel mezzo dello strato di ossido. Ciò richiede un buon controllo sulla velocità di attacco ed una buona uniformità su tutto il wafer e tra wafer diversi. Secondo, può essere difficile rimuovere tutto il fotoresist ed il residuo di fotoresist nelle via [5].

   Una terza possibilità, leggermente più complessa, utilizza un sottilissimo strato di nitruro di silicio che funge da maschera. Lo strato, che potrebbe essere dello spessore di 250 Å, viene deposto sopra il dielettrico e poi viene impressa la geometria del foro necessaria per creare la via. Un secondo strato di dielettrico viene quindi deposto sopra il nitruro di silicio. Segue il processo litografico per definire i solchi e l'attacco chimico che partendo dallo strato di ossido superiore si arresta sullo strato di nitruro. L'azione chimica continua tuttavia attraverso il foro nel nitruro formando così la via. Come passo conclusivo il solco e la via vengono metallizzati. Il vantaggio principale di questa sequenza e che c'è un solo attacco chimico ed una sola deposizione metallica.

   Il processo Dual Damascene sarà probabilmente la scelta migliore per realizzare le interconnessioni in rame. Tuttavia questo processo può già da subito essere sviluppato industrialmente per migliorare l'attuale tecnologia dell'alluminio.