防伪结构、防伪结构的制备方法和芯片与流程

1.本技术实施例涉及显色技术领域，尤其涉及一种防伪结构、一种防伪结构的制备方法和一种芯片。


背景技术：

2.防伪结构广泛地应用在很多商品上，其用于甄别产品是否属于假冒和仿冒。目前技术中大多是通过在产品上涂布颜料，通过颜料不同的色彩来进行防伪，但是传统颜料的分辨率低，导致目前的防伪结构容易被仿制，防伪性能差。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
4.为此，本发明的第一方面提供了一种防伪结构。
5.本发明的第二方面提供了一种防伪结构的制备方法。
6.本发明的第三方面提供了另一种防伪结构的制备方法。
7.本发明的第四方面提供了一种芯片。
8.有鉴于此，根据本技术实施例的第一方面提出了一种防伪结构，包括：
9.基底层；
10.多个凸起结构，形成于所述基底层上，其中，用于制备所述凸起结构的材料的折射率大于1.4。
11.在一种可行的实施方式中，所述基底层的材料和用于制备所述凸起结构的材料相同。
12.在一种可行的实施方式中，制备所述凸起结构的材料包括硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一种。
13.在一种可行的实施方式中，所述凸起结构沿高度方向的截面为椭圆形；所述凸起结构的高度为140纳米至240纳米。
14.在一种可行的实施方式中，所述椭圆形的短轴直径为80纳米至240纳米；所述椭圆形的长轴直径为80纳米至240纳米，所述长轴直径的取值大于所述短轴直径的取值。
15.在一种可行的实施方式中，多个所述凸起结构在所述基底层上呈矩形阵列排布；其中，矩形阵列排布的x轴排布周期与y轴排布周期相同，所述x轴排布周期和所述y轴排布周期的取值为290纳米至310纳米。
16.在一种可行的实施方式中，防伪结构还包括：
17.金属层，覆盖在所述凸起结构背离于所述基底的一侧；
18.所述金属层的厚度为25纳米至35纳米。
19.在一种可行的实施方式中，制备所述金属层的材料包括金、银、铝和铬中的至少一种。
20.根据本技术实施例的第二方面提出了一种防伪结构的制备方法，用于制备上述任
一技术方案所述的防伪结构，所述制备方法包括：
21.提供基底，用于制备所述基底的材料的折射率大于1.4；
22.对所述基底进行刻蚀，以在所述基底上形成多个凸起结构。
23.在一种可行的实施方式中，所述对所述基底进行刻蚀，以在所述基底上形成多个凸起结构的步骤包括：
24.在所述基底上设置金属掩膜层；
25.通过电子束光刻工艺刻蚀所述基底，以在所述基底上形成多个凸起结构。
26.在一种可行的实施方式中，制备所述基底的材料包括硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一种。
27.根据本技术实施例的第三方面提出了另一种防伪结构的制备方法，用于制备上述任一技术方案所述的防伪结构，所述制备方法包括：
28.提供基底；
29.在所述基底上形成薄膜结构，用于制备所述薄膜结构的材料的折射率大于1.4；
30.对所述薄膜结构进行刻蚀，以在所述基底上形成多个凸起结构。
31.在一种可行的实施方式中，所述对所述薄膜结构进行刻蚀，以在所述基底上形成多个凸起结构的步骤包括：
32.在所述薄膜结构上设置金属掩膜层；
33.通过电子束光刻工艺刻蚀所述薄膜结构，以在所述基底上形成多个凸起结构。
34.在一种可行的实施方式中，制备所述薄膜结构的材料包括pmma胶、硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一种。
35.根据本技术实施例的第四方面提出了一种芯片，包括：
36.如上述任一技术方案所述的防伪结构。
37.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本技术实施例提供的防伪结构包括了基底层和设置在基底层上的多个凸起结构，且用于制备凸起结构的材料的折射率大于1.4，基于此当入射光照射在防伪结构上时，入射光会与多个凸起结构产生米氏共振现象，使得防伪结构的凸起结构上不同角度反射的光线不同，进而使得经由不同的角度看向防伪结构时会呈现不同的颜色，基于此即可实现防伪作用，本技术实施例提供的防伪结构基于结构色进行显色，无需依赖于颜料，分辨率高，使得防伪结构难以被仿制，且本技术实施例提供的防伪结构无需依赖于化学染料，能够降低对环境的污染。
附图说明
38.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
39.图1为本技术提供的一种实施例的防伪结构的示意性结构图；
40.图2为本技术提供的一种实施例的防伪结构的另一个角度的示意性结构图；
41.图3为本技术提供的一种实施例的防伪结构的又一个角度的示意性结构图；
42.图4为本技术提供的一种实施例的防伪结构的制备方法的示意性步骤流程图；
43.图5为本技术提供的另一种实施例的防伪结构的制备方法的示意性步骤流程图；
44.图6为本技术提供的又一种实施例的防伪结构的制备方法的示意性步骤流程图；
45.图7为本技术提供的又一种实施例的防伪结构的制备方法的工艺流程图。
46.其中，附图标记与部件名称之间的对应关系为：
47.100基底层、200凸起结构、300金属层。
具体实施方式
48.为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本技术实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本技术实施例技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
49.如图1至图3和图7所示，根据本技术实施例的第一方面提出了一种防伪结构，包括：基底层100；多个凸起结构200，形成于基底层100上，其中，用于制备凸起结构200的材料的折射率大于1.4。
50.本技术实施例提供的防伪结构包括了基底层100和设置在基底层100上的多个凸起结构200，且用于制备凸起结构200的材料的折射率大于1.4，基于此当入射光照射在防伪结构上时，入射光会与多个凸起结构200产生米氏共振现象，使得防伪结构的凸起结构200上不同角度反射的光线不同，进而使得经由不同的角度看向防伪结构时会呈现不同的颜色，基于此即可实现防伪作用，本技术实施例提供的防伪结构基于结构色进行显色，无需依赖于颜料，分辨率高，使得防伪结构难以被仿制，且本技术实施例提供的防伪结构无需依赖于化学染料，能够降低对环境的污染。
51.可以理解的是，多个凸起结构200可以是通过光刻工艺制备而成的，使得本技术实施例提供的防伪结构在亚波长范围内具有高分辨，易于制造，与传统的半导体工艺兼容，且与化学染料和颜料相比具有环境友好性以及良好的耐久性。
52.在一些示例中，为了提高多个凸起结构200的显色效果，用于制备所述凸起结构200的材料的折射率大于1.7。
53.在一些示例中，基底层100的材料和用于制备凸起结构200的材料相同。
54.基底层100的材料和用于制备凸起结构200的材料相同，一方面，在防伪结构的制备过程中，可以通过刻蚀基底层100，以直接在基底层100上形成多个凸起结构200，利于凸起结构200的加工成型，能够降低防伪结构的生成成本；另一方面，基底层100和凸起结构200由相同材料制成，使得基底层100和凸起结构200之间的连接更为可靠，能够提高防伪结构的机械强度，能够提高防伪结构的使用寿命。
55.在一些示例中，制备凸起结构200的材料包括硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一种。
56.制备凸起结构200的材料包括硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一种，当光线照射在防伪结构时，利于光线与凸起结构200发生米氏共振，利于光线在多个凸起结构200之间进行耦合，从而使得经由不同的角度看向防伪结构时会呈现不同的颜色，实现防伪结构的防伪作用。
57.在一些示例中，凸起结构200沿高度方向的截面为椭圆形；凸起结构200的高度为140纳米至240纳米。
58.凸起结构200沿高度方向的截面为椭圆形，使得凸起结构200为椭圆形的凸柱，而通过控制椭圆形的长轴和短轴长度，即可控制入射光线与凸起结构200之间的米氏共振，进而即可对防伪结构的显色进行控制，利于使防伪结构满足于不同波长的入射光，且采用椭圆形的凸柱激发米氏共振产生的结构色，绿色环保，分辨率高，可通过显微镜和照相机初步观察到图像的色彩变化。
59.凸起结构200的高度为140纳米至240纳米，进一步明确了凸起结构200的设置高度，通过该高度的选取，确保了经由不同的角度看向防伪结构时会呈现不同的颜色，如若凸起结构200的高度高于240纳米，则防伪结构的显色效果会降低，甚至会失去色彩，且加工成本和生产难度均会提高，如果凸起结构200的高度低于140纳米，那么有可能使防伪结构的显色呈现单一的黑色，有可能使防伪结构失去防伪效果，或者会使防伪结构的防伪效果降低。
60.在一些示例中，凸起结构200沿高度方向的截面也可以为异形结构，以提高防伪结构的仿制难度，例如凸起结构200沿高度方向的截面可以为万字形。
61.在一些示例中，椭圆形的短轴直径为80纳米至240纳米；椭圆形的长轴直径为80纳米至240纳米，长轴直径的取值大于短轴直径的取值。
62.椭圆形的短轴直径和长轴直径的取值范围为80纳米至240纳米，一方面便于凸起结构200的加工成型；另一方面通过该范围的选取，利于入射光线与凸起结构200产生米氏共振现象，使得防伪结构的凸起结构200上不同角度反射的光线不同，进而使得经由不同的角度看向防伪结构时会呈现不同的颜色。
63.如图3所示，其中图3中竖直方向即为y轴排布方向，横向方向即为x轴排布方向，p1即为x轴排布周期，p2即为y轴排布周期，在一些示例中，多个凸起结构200在基底层100上呈矩形阵列排布；其中，矩形阵列排布的x轴排布周期与y轴排布周期相同，x轴排布周期和y轴排布周期的取值为290纳米至310纳米。
64.多个凸起结构200在基底层100上呈矩形阵列排布，使得多个凸起结构200之间的间隙和基底层100之间形成法布里
‑
珀罗腔，当光线入射到防伪结构时，光线即可在多个凸起结构200之间的间隙和基底层100之间形成米氏共振现象，光线可以在相邻凸起结构200之间进行耦合，使得防伪结构的凸起结构200上不同角度反射的光线不同，进而使得经由不同的角度看向防伪结构时会呈现不同的颜色。矩形阵列的排布方式，一方面便于防伪结构的生产加工，另一方面，使得防伪颜色的显色更为规律，便于防伪识别。
65.矩形阵列排布的x轴排布周期与y轴排布周期相同，x轴排布周期和y轴排布周期的取值为290纳米至310纳米，控制矩形阵列排布的x轴排布周期与y轴排布周期即可控制防伪结构的显色，通过矩形阵列排布的x轴排布周期与y轴排布周期相同，使得防伪颜色的显色更为规律，便于防伪识别。通过x轴排布周期和y轴排布周期的取值为290纳米至310纳米，能够满足绝大多数波长的入射光，使得绝大多数的入射光在入射到防伪结构内的情况下可以产生米氏共振现象，利于防伪结构的防伪识别。
66.在一些示例中，矩形阵列排布的x轴排布周期与y轴排布周期相同，x轴排布周期和y轴排布周期的取值为300纳米，这种情况下防伪结构的显色效果最佳。
67.在一些示例中，防伪结构还包括：金属层300，覆盖在凸起结构200背离于基底的一侧；金属层300的厚度为25纳米至35纳米。
68.防伪结构还包括：金属层300，覆盖在凸起结构200背离于基底的一侧，一方面，在防伪结构的生产制备过程中，金属层300可以作为刻蚀形成凸起结构200的掩膜，使得防伪结构的加工成型更为方便；另一方面，通过在凸起结构200的表面设置金属层300能够进一步提高防伪结构的显色效果，能够进一步提高防伪结构的分辨率。
69.金属层300的厚度为25纳米至35纳米，通过该厚度的选取，使得金属层300不妨碍光线与凸起结构200之间的米氏共振，同时能够保障金属层300的强度，保障了金属层300的防伪效果。
70.在一些示例中，金属层300的厚度为30纳米，使得金属层300不妨碍光线与凸起结构200之间的米氏共振，同时能够保障金属层300的强度更佳，保障了金属层300的防伪效果。
71.在一些示例中，制备金属层300的材料包括金、银、铝和铬中的至少一种。
72.制备金属层300的材料包括金、银、铝和铬中的至少一种，金、银、铝和铬具备较强的稳定性，利于提高防伪结构的使用寿命，同时金、银、铝和铬显色效果较强，能够进一步提高防伪结构的分辨率。
73.如图4所示，根据本技术实施例的第二方面提出了一种防伪结构的制备方法，用于制备上述任一技术方案的防伪结构，制备方法包括：
74.步骤101：提供基底，用于制备基底的材料的折射率大于1.4。可以理解的是用于制备基底的材料可以包括材料包括硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一种，当用于制备基底的材料为硅时，可以为单晶硅或多晶硅，单晶硅的显色能力更强。
75.步骤102：对基底进行刻蚀，以在基底上形成多个凸起结构。凸起结构是对基底进行刻蚀形成的，一方面，使得凸起结构和基底为一体式结构，能够提高防伪结构的机械强度；另一方面，简化了凸起结构的制备工艺，降低了工艺难度和工艺成本。
76.本技术实施例提供防伪结构的制备方法，通过对基底刻蚀以形成多个凸起结构，便于防伪结构的生产加工，利于降低防伪结构的生产成本，同时能够提高防伪结构的机械强度。
77.通过本技术实施例提供的制备方法制备的防伪结构，当入射光照射在防伪结构上时，入射光会与多个凸起结构产生米氏共振现象，使得防伪结构的凸起结构上不同角度反射的光线不同，进而使得经由不同的角度看向防伪结构时会呈现不同的颜色，基于此即可实现防伪作用，本技术实施例提供的防伪结构基于结构色进行显色，无需依赖于颜料，分辨率高，使得防伪结构难以被仿制，且本技术实施例提供的防伪结构无需依赖于化学染料，能够降低对环境的污染。
78.在一些示例中，对基底进行刻蚀，以在基底上形成多个凸起结构的步骤包括：在基底上设置金属掩膜层；通过电子束光刻工艺刻蚀基底，以在基底上形成多个凸起结构。
79.先在基底上设置金属掩膜层，而后再通过电子束光刻基底即可形成多个凸起结构，可以理解的是，金属掩膜层上形成由刻蚀图案，通过该刻蚀图案遮挡部分基底，再进行光刻即可形成多个凸起结构，同时使得形成的凸起结构顶部具备金属层，该金属层形成于凸起结构的表面，能够进一步提高防伪结构的显色效果，能够进一步提高防伪结构的分辨率。
80.在一些示例中，制备基底的材料包括硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一
种。
81.使得制备凸起结构的材料包括硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一种，当光线照射在防伪结构时，利于光线与凸起结构发生米氏共振，利于光线在多个凸起结构之间进行耦合，从而使得经由不同的角度看向防伪结构时会呈现不同的颜色，实现防伪结构的防伪作用。
82.如图5所示，根据本技术实施例的第三方面提出了另一种防伪结构的制备方法，用于制备上述任一技术方案的防伪结构，制备方法包括：
83.步骤201：提供基底。
84.步骤202：在基底上形成薄膜结构，用于制备薄膜结构的材料的折射率大于1.4。可以理解的是用于制备薄膜结构的材料可以包括材料包括硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一种，当用于制备薄膜结构的材料为硅时，可以为单晶硅或多晶硅，单晶硅的显色能力更强。
85.步骤203：对薄膜结构进行刻蚀，以在基底上形成多个凸起结构。凸起结构是对薄膜结构进行刻蚀形成的，一方面，简化了凸起结构的制备工艺，降低了工艺难度和工艺成本，另一方面，使得凸起结构的材质无需依赖于基底结构的材质，能够使基底的选材更加多样化，可以在不同的基底上形成多个凸起结构。
86.通过本技术实施例提供的制备方法制备的防伪结构，当入射光照射在防伪结构上时，入射光会与多个凸起结构产生米氏共振现象，使得防伪结构的凸起结构上不同角度反射的光线不同，进而使得经由不同的角度看向防伪结构时会呈现不同的颜色，基于此即可实现防伪作用，本技术实施例提供的防伪结构基于结构色进行显色，无需依赖于颜料，分辨率高，使得防伪结构难以被仿制，且本技术实施例提供的防伪结构无需依赖于化学染料，能够降低对环境的污染。
87.在一些示例中，对薄膜结构进行刻蚀，以在基底上形成多个凸起结构的步骤包括：在薄膜结构上设置金属掩膜层；通过电子束光刻工艺刻蚀薄膜结构，以在基底上形成多个凸起结构。
88.先在薄膜结构上设置金属掩膜层，而后再通过电子束光刻薄膜结构即可形成多个凸起结构，可以理解的是，金属掩膜层上形成由刻蚀图案，通过该刻蚀图案遮挡部分基底，再进行光刻即可形成多个凸起结构，同时使得形成的凸起结构顶部具备金属层，该金属层形成与凸起结构的表面，能够进一步提高防伪结构的显色效果，能够进一步提高防伪结构的分辨率。
89.如图6和图7所示，在一些示例中，在基底由硅材料制成的情况下，防伪结构的制备方法可以包括：
90.步骤301：在硅衬底材料上设置薄膜结构，该薄膜结构由pmma胶制成；
91.步骤302：通过电子束光刻工艺刻蚀薄膜结构，以在基底上形成多个凸起结构；
92.步骤303：通过电子束蒸发方法在凸起结构和基底上沉积金属掩蔽铬；
93.步骤304：采用湿法去胶方法，剥离基底上的金属掩蔽铬；
94.步骤305：采用感应耦合等离子刻蚀方法以设置在凸起结构上的金属掩蔽铬为掩蔽刻蚀硅衬底。
95.如此设置能够使得凸起结构包括pmma胶和硅材层，更佳利于米氏共振现象的形
成。
96.在一些示例中，制备薄膜结构的材料包括pmma胶、硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一种。
97.使得制备凸起结构的材料包括硅、二氧化钛、氧化铝和氧化铪中的至少一种，当光线照射在防伪结构时，利于光线与凸起结构发生米氏共振，利于光线在多个凸起结构之间进行耦合，从而使得经由不同的角度看向防伪结构时会呈现不同的颜色，实现防伪结构的防伪作用。
98.根据本技术实施例的第四方面提出了一种芯片，包括：如上述任一技术方案的防伪结构。
99.本技术实施例提供的芯片，因该芯片包括了上述任一技术方案的防伪结构，因此该芯片具备上述任一技术方案的防伪结构的全部有益效果。
100.在一些示例中，芯片还可以包括芯片本体，而防伪结构设置在芯片本体上，通过该防伪结构的设置，一方面能以对芯片的真伪进行鉴别，另一方面能够对芯片的生产进行溯源。
101.在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
102.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
103.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
104.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。