[发明专利]高分子膜层叠基板以及柔性电子设备的制造方法

说明书

本发明提供一种聚酰亚胺膜层叠基板，其中，在将聚酰亚胺膜从无机基板剥离之时，即使在超过500℃的温度下进行了热处理之后，也可稳定地、利用低且恒定的力进行剥离。在无机基板的至少单面的一部分上连续或不连续地形成出铝氧化物的薄膜、或者铝与硅的复合氧化物的薄膜、或者钼乃至钨、或者钼与钨的合金薄膜，在该无机基板上进行硅烷偶联剂处理，进一步在硅烷偶联剂层之上层叠聚酰亚胺膜层。所获得的层叠体中的具有铝氧化物薄膜层的部分作为易剥离层而发挥功能，不具有铝氧化物薄膜层的部分作为良好粘合部而发挥功能，即使在经过了500℃以上的热处理之后易剥离部的粘合强度也不变化，稳定地维持低的值。

技术领域

本发明涉及一种高分子膜层叠基板，其为在无机基板与高分子膜层(下文中，亦称为“高分子膜”)之间具备有薄膜的高分子膜层叠基板，对于制造柔性的电子设备而言有用，且无机基板的再循环利用(recycle)性也优异。

近年来，以半导体元件、MEMS元件、显示器元件等功能元件的轻量化、小型·薄型化、柔性(flexibility)化为目的，人们正在活跃地开发在高分子膜上形成这些元件的技术。即，关于信息通信设备(广播设备、移动终端无线、便携式通信设备等)、雷达和/或高速信息处理装置等这样的电子部件的基材材料，以往，人们使用了具有耐热性且也可应对于信息通信设备的信号频带的高频率化(到达GHz带)的陶瓷，但由于陶瓷不是柔性的并且也不易薄型化，因而存在有可适用的领域受到限定这样的缺点，因而最近使用了高分子膜作为基板。

在高分子膜表面形成半导体元件、MEMS元件、显示器元件等功能元件之时，理想的是利用所谓的辊对辊(roll-to-roll)工艺进行加工，该辊对辊工艺利用了高分子膜的特性即柔性。但是，在半导体产业、MEMS产业、显示器产业等的业界中，一直以来构建了以晶圆基体(wafer base)或者玻璃基板基体等刚性的平面基板为对象的工艺技术。因此，为了利用现有基础设施在高分子膜上形成功能元件，因而使用了如下的工艺：将高分子膜贴合于例如玻璃板、陶瓷板、硅晶圆、金属板等由无机物形成的刚性的支撑体，在其上形成了所期望的元件，然后从支撑体剥离。

然而，在贴合了高分子膜与由无机物形成的支撑体的层叠体上形成所期望的功能元件的工艺中，该层叠体大多暴露于高温。例如，在多晶硅(polysilicon)和/或氧化物半导体等功能元件的形成中，在200～500℃左右的温度区域的工序是必需的。另外，在低温多晶硅薄膜晶体管的制作方面，为了实现脱氢化，存在必需在450℃左右进行加热的情况，在氢化非晶硅薄膜的制作方面，存在将200～300℃左右的温度施加于膜的情况。因此，在构成层叠体的高分子膜方面，要求耐热性，但是作为现实问题，能够在该高温区域实际使用的高分子膜是受限的。另外，可认为在将高分子膜向支撑体贴合的过程中通常使用粘合剂和/或粘接剂，但是对于此时的高分子膜与支撑体的接合面(即贴合用的粘接剂和/或粘合剂)，也要求耐热性。然而，通常的贴合用的粘接剂和/或粘合剂不具有充分的耐热性，因而在功能元件的形成温度高的情况下基于粘接剂和/或粘合剂的贴合是无法适用的。

由于没有将高分子膜粘贴于无机基板的耐热接合手段，因而在相关的用途上，已知如下的技术：在无机基板上涂布高分子溶液或者高分子的前体溶液，在支撑体上进行干燥·固化而进行膜化，使用于该用途。但是，由相关的手段获得的高分子膜是脆的并且容易裂开，因而在将形成在高分子膜表面上的功能元件从支撑体剥离之时常常发生破坏。特别是极难将大面积的膜从支撑体剥离，无法获得大致在工业上成立的成品率。

鉴于这样的情形，作为用于形成功能元件的高分子膜与支撑体的层叠体，有人提出了如下的层叠体，即，通过介由硅烷偶联剂，将耐热性优异并且强韧且可进行薄膜化的聚酰亚胺膜贴合于由无机物形成的支撑体(无机层)而成的层叠体(专利文献1～3)。