薄膜元件用基板、薄膜元件、薄膜晶体管及其制造方法

薄膜元件用基板、薄膜元件、薄膜晶体管及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种挠性装置用基板，其特征在于，具有：金属箔；形成于上述金属箔上，并含有聚酰亚胺的平坦化层；与形成于上述平坦化层上，并含有无机化合物的密合层。此外，本发明提供一种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有：对金属基材实施药液处理的金属基材表面处理步骤；与于上述金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物以形成绝缘层的绝缘层形成步骤；上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。另外，本发明提供一种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有：依使藉既定方法所算出的相对溶解氧饱和率为95％以下的方式，对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气的脱气步骤；与于金属基材上涂布上述聚酰亚胺树脂组合物以形成绝缘层的绝缘层形成步骤；上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
【专利说明】薄膜元件用基板、薄膜元件、薄膜晶体管及其制造方法
[0001] 本发明是申请号为201080043784. 6的专利申请的分案申请，母案申请日为2010 年9月29日。母案发明名称为：挠性装置用基板、挠性装置用薄膜晶体管基板、挠性装置、 薄膜元件用基板、薄膜元件、薄膜晶体管、薄膜元件用基板的制造方法、薄膜元件的制造方 法及薄膜晶体管的制造方法。

【技术领域】
[0002] 本发明涉及可用于有机电致发光显示装置或电子纸等的具有挠性的基板。
[0003] 另外，本发明涉及可用于薄膜晶体管、薄膜太阳能电池、电致发光元件等的薄膜元 件，且在金属基材上形成了含有聚酰亚胺的绝缘层的薄膜元件用基板及其制造方法。

【背景技术】
[0004] 作为层叠了金属层与聚酰亚胺层的具有挠性的基板的制造方法，已知有例如：将 金属箔与聚酰亚胺薄膜经由粘接剂予以贴合的方法；将金属箔与聚酰亚胺薄膜加热压合的 方法；在聚酰亚胺薄膜上蒸镀金属的方法；在金属箔上涂布聚酰亚胺溶液或聚酰亚胺前体 的方法。
[0005] 另外，当在塑料薄膜上制作薄膜晶体管（以下有时称为TFT)的情况下，为了防止 TFT从塑料薄膜剥离，而提出了在塑料薄膜上设置由无机材料所构成的膜（例如参照专利 文献1及专利文献2)。
[0006] 在层叠了金属层与聚酰亚胺层的具有挠性的基板的制造方法中，在使用金属箔的 方法的情况下，例如在金属箔为压延箔时，表面上存在因压延纹所造成的凹凸，即使在金属 箔为电解箔时，表面上也存在凹凸，故有在具有挠性的基板上制作TFT时，TFT的电性能降 低的问题。此外，在使用聚酰亚胺薄膜的方法的情况下，聚酰亚胺薄膜中通常以提升耐粘 连性为目的而含有粒子，故在表面存在凹凸，在具有挠性的基板上制作TFT时同样地存在 TFT的电性能降低的问题。
[0007] 因此，期望能有表面平滑性良好的聚酰亚胺层。
[0008] 然而，即使得到表面平滑性良好的聚酰亚胺层，由于聚酰亚胺的吸湿性较高，故在 具有挠性的基板上制作TFT的过程中，因水分使聚酰亚胺层的尺寸改变，会存在在TFT上发 生裂痕或剥离的问题。此外，不仅是水分，热也会造成聚酰亚胺尺寸改变，同样地发生TFT 的裂痕或剥离的问题。
[0009] 因此，高分子材料由于其加工容易、轻量等特性而被使用在身边的各种制品上。 1955年由美国杜邦所开发的聚酰亚胺，因耐热性优异而在航空宇宙领域等方面的应用等一 直进行着研究和开发。其后，许多研究者进行更详细的研讨，阐明了其耐热性、尺寸稳定性、 绝缘特性等性能就算在有机物中也显示顶级性能，因此不止在航空宇宙领域，在电子零件 的绝缘材料等的应用也已有所发展。目前，其用作半导体元件中的芯片被覆膜、或挠性印刷 布线板的基材等一直非常的流行。
[0010] 聚酰亚胺主要是由二胺与酸二酐所合成的高分子。通过使二胺与酸二酐在溶液中 反应，成为属于聚酰亚胺前体的聚酰胺酸（polyamic acid)，其后，经由脱水关环反应而成 为聚酰亚胺。一般而言，由于聚酰亚胺对溶剂缺乏溶解性而加工困难，故大多依前体状态形 成所需形状，随后通过进行加热而作成聚酰亚胺。聚酰亚胺前体大多对热或水呈不稳定，而 存在有时必须冷冻保存等保存稳定性劣化的倾向。从这方面考虑，虽通过在分子结构中导 入溶解性优异的骨架、或减小分子量等，以开发出改良成在作成聚酰亚胺后可溶解在溶剂 中而进行成形或涂布的聚酰亚胺，但在使用该物质的情况下，与使用聚酰亚胺前体的方式 相比，将有耐热性、耐药品性、线热膨胀系数、吸湿膨胀系数等膜物性等发生劣化的倾向。因 此，根据目的而分别应用使用聚酰亚胺前体的方式与使用溶剂溶解性聚酰亚胺的方式。 [0011] 在使用了溶剂溶解性聚酰亚胺的情况下，聚酰亚胺膜通过将聚酰亚胺树脂组合物 涂布在基板上，再进行热处理使溶剂蒸发而形成，在使用了聚酰亚胺前体的情况下，通过将 聚酰亚胺树脂组合物涂布在基板上，进行热处理使溶剂蒸发后，再进行加热使其酰亚胺化 加热环化而形成。此时，在涂布聚酰亚胺树脂组合物时，若对基板的湿润性差，则难以均匀 涂布在基材上，在制膜后的表面平坦性方面产生问题，而且，若其影响变得显著，则有发生 鱼眼（ii C爸）或泡迹、或在膜中形成针孔的问题。
[0012] 为了解决上述问题，提出了在聚酰亚胺树脂组合物中添加由硅油所构成的表面活 性剂（例如参照专利文献3)。根据此技术，通过添加表面活性剂，则在形成膜时不易发生气 泡，可抑制因气泡所造成的膜均匀性降低或针孔发生。
[0013] 近年来，聚酰亚胺被广泛用作电子零件的绝缘材料，而开始被要求各种性能。其 中，尤其是在用于薄膜晶体管（TFT)、薄膜太阳能电池、电致发光元件（以下有时将电致发 光称为EL)等薄膜元件中，且层叠了金属基材与含聚酰亚胺的绝缘层的薄膜元件用基板 中，由于绝缘层上所形成的薄膜元件部较薄，且由于在金属基材为压延箔时表面上存在因 压延纹所造成的凹凸，即使为电解箔时也在表面上存在凹凸，因此有因凹凸而薄膜元件特 性降低的问题。因此，要求改善薄膜元件用基板的表面平滑性。
[0014] 然而，在金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物来形成绝缘层的情况下，在如上述 那样涂布聚酰亚胺树脂组合物时，由于难以均匀涂布，会发生鱼眼或泡迹，而在金属基材表 面存在凹凸，故有膜的均匀性显著降低的问题。
[0015] 在专利文献3所记载的使用添加了表面活性剂的聚酰亚胺树脂组合物的方法中， 认为与基板表面凹凸无关，都可形成表面平滑性优异的膜。然而，在这种在聚酰亚胺树脂组 合物中添加添加剂的方法中，仍存在添加剂与聚酰亚胺树脂组合物间的相溶性、或因添加 剂所造成的膜的耐热性等特性降低等未解决的各种课题。
[0016] 另外，聚酰亚胺膜中存在因气泡导致产生凹坑或针孔的问题。若存在凹坑或针孔， 则难以用作电子零件的绝缘层。
[0017] 考虑在膜中发生气泡的各种原因，其一，可举例如聚酰亚胺膜的形成时所使用的 聚酰亚胺树脂组合物。在制造聚酰亚胺树脂组合物时在聚酰亚胺树脂组合物中混入气泡， 而该气泡残留在膜中所致。
[0018] 为了将混入在聚酰亚胺树脂组合物中的气泡去除，已提出了将聚酰胺酸清漆或聚 酰亚胺清漆进行脱气的方法（例如参照专利文献4?6)。作为聚酰胺酸清漆或聚酰亚胺清 漆的脱气方法，例如专利文献4公开了减压脱气法、薄膜式减压脱气法、离心薄膜脱气法； 专利文献4、5公开了利用了超声波的脱气法；专利文献4、6公开了使用过滤器进行过滤的 脱气法。
[0019] 如上述，在用于TFT、薄膜太阳能电池、EL元件等薄膜元件中、且层叠了金属基材 与含聚酰亚胺的绝缘层的薄膜元件用基板中，由于绝缘层上所使用的薄膜元件部较薄，故 存在薄膜元件用基板表面的细微凹凸使薄膜元件特性降低之虞，因此，要求改善薄膜元件 用基板的表面平滑性。在例如TFT的情况下，若在TFT的半导体层、尤其是沟道形成区域的 基底存在细微凹凸，也即在含聚酰亚胺的绝缘层表面存在细微凹凸时，则TFT的迁移率显 著降低、或漏电流流通，会对TFT特性造成重大影响。此外，由于含聚酰亚胺的绝缘层的表 面状态，产率会降低。
[0020] 通过聚酰亚胺树脂组合物的脱气，可抑制含聚酰亚胺的绝缘层表面中的气泡所造 成的凹坑或针孔的发生。然而，以往都是如专利文献4、6所记载那样的微米等级的气泡将 造成问题，针对纳米级的气泡尚无任何研究。另一方面，薄膜元件用基板中，由于薄膜元件 部较薄，因此能对薄膜元件部造成影响那样的纳米级的气泡成为问题。例如在TFT中，对沟 道形成区域造成影响之类的纳米级的气泡将成为问题。
[0021] 在此，液体中的泡是气体以气状原样混合在液体中的状态。此泡不仅是由外部混 入，由液体所产生的情况也非常多见。另一方面，所谓溶存气体指溶解在液体中的气体，其 并非如泡那样目视可见。
[0022] 气体在液体的溶解量，因液体的种类、温度或压力、甚至接液材质而改变，饱和量 以上的溶存气体将成为泡而出现。也就是说，即使是无泡状态的液体，仍会因温度或压力等 改变而产生泡。另一方面，即使是液体中存在泡，在既定的温度或压力等情况、或气体的溶 解量未达饱和值的情况下，泡也会溶解在液体中。也就是说，仅去除泡并不充分，重要的是 去除溶存气体。
[0023] 若在聚酰亚胺树脂组合物中存在接近饱和量的量的溶存气体，则随着涂布等工艺 而温度或压力发生变化时，超过饱和量的气体成为泡而出现。在超过饱和量的气体为少量 时，由于气泡尺寸不易成长，故从削减微米尺寸气泡的观点出发，并不会成为太大问题。
[0024] 然而，在绝缘层的表面中，为了在纳米级控制平滑性，则必须抑制纳米级尺寸的气 泡发生。因此，为了避免存在饱和量以上的溶存气体，必须削减溶存气体量。因此，在防止 对薄膜元件用基板中的绝缘层表面平滑性造成不良影响的纳米级气泡的发生时，将聚酰亚 胺树脂组合物中的溶存气体量保持为较饱和量低的值变得非常重要。
[0025] 现有技术文献
[0026] 专利文献
[0027] [专利文献1]日本特开2006-35368号公报
[0028] [专利文献2]日本特开2008-147207号公报
[0029] [专利文献3]日本特开2001-139808号公报
[0030] [专利文献4]日本特开平8-186343号公报
[0031] [专利文献5]日本特开平8-176505号公报
[0032] [专利文献6]日本特开2002-348388号公报


【发明内容】

[0033] (发明所欲解决的问题）
[0034] 本发明鉴于上述实情而研发，其第1目的在于：提供一种在层叠了金属层与聚酰 亚胺层的具有挠性的基板上制作TFT时，能够抑制因金属箔表面凹凸所造成的TFT电气性 能劣化，并能够抑制TFT的剥离或裂痕的挠性装置用基板。
[0035] 另外，鉴于上述实情，本发明的第2目的在于：提供一种表面平滑性优异、能够抑 制薄膜元件的特性劣化的薄膜元件用基板及其制造方法。
[0036](解决问题的手段）
[0037] 本发明为了实现上述目的，提供一种挠性装置用基板，其特征在于，具有：金属箔； 形成在上述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层；以及，形成在上述平坦化层上并含有无 机化合物的密合层。
[0038] 根据本发明，由于在金属箔上形成了含聚酰亚胺的平坦化层，故可使金属箔表面 的凹凸平坦化，在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，可防止TFT的电气性能降低。此 夕卜，根据本发明，由于形成有密合层，故在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，挠性装 置用基板与TFT之间的密合性良好，可防止TFT发生剥离或裂痕。
[0039] 上述发明中，优选上述平坦化层以聚酰亚胺作为主成分。通过以聚酰亚胺作为主 成分，则可制成绝缘性、耐热性优异的平坦化层。此外，通过以聚酰亚胺作为主成分，则能够 尽心平坦化层的薄膜化并提升平坦化层的热传导性，可制成热传导性优异的挠性装置用基 板。
[0040] 上述发明中，优选上述密合层的表面粗糙度Ra为25nm以下。这是因为，在本发明 的挠性装置用基板上制作TFT时，通过使密合层具有上述平滑性，能有效防止TFT的电气性 能降低。
[0041] 另外，本发明中，优选构成上述密合层的上述无机化合物为选自由氧化硅、氮化 硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种。因为 通过使用这些材料，能够得到密合性、平滑性、耐热性、绝缘性等良好的膜。
[0042] 另外，本发明中，上述密合层也可为多层膜。此时，优选上述密合层具有：第1密 合层，其形成在上述平坦化层上，含有选自由铬、钛、铝、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化 铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种；以及，第2密合层，其形成在第1 密合层上，含有氧化硅。通过第1密合层，可提高平坦化层与第2密合层间的密合性，通过 第2密合层，可提高平坦化层与在本发明的挠性装置用基板上所制作的TFT间的密合性。此 夕卜，通过这种构成，可制成密合性、平滑性、耐热性、绝缘性等优异的密合层。
[0043] 另外，本发明中，优选上述密合层的厚度为lnm?500nm的范围内。因为若密合层 的厚度过薄，则有时无法得到充分密合性，若密合层的厚度过厚，则有时产生裂痕。
[0044] 另外，本发明中，优选上述平坦化层的表面粗糙度Ra为25nm以下。因为在本发明 的挠性装置用基板上制作TFT时，通过使平坦化层具有上述平滑性，能有效防止TFT的电气 性能降低。
[0045] 另外，本发明中，优选上述平坦化层的吸湿膨胀系数为Oppm/% RH?Ιδρρηι/1% RH 的范围内。吸湿膨胀系数为吸水性的指标，吸湿膨胀系数越小则吸水性越小。因此，若吸湿 膨胀系数为上述范围，则可在湿气存在下实现高可靠性。例如在将本发明的挠性装置用基 板用于有机EL显示设备时，由于有机EL显示设备忌水分，因此为了降低元件内部水分，优 选吸湿膨胀系数为较小。此外，平坦化层的吸湿膨胀系数越小，则平坦化层的尺寸稳定性越 高。由于金属箔的吸湿膨胀系数几乎近于零，故若平坦化层的吸湿膨胀系数过大，则有平坦 化层及金属箔的密合性降低之虞。
[0046] 另外，本发明中，也可在上述金属箔上部分地形成上述平坦化层。使用本发明的挠 性装置用基板制作例如有机EL显示设备时，若在金属箔整面形成平坦化层且平坦化层的 端面露出，则由于通常聚酰亚胺显示吸湿性，故在制造时或驱动时，水分由平坦化层的端面 渗入至元件内部，从而有元件性能降低之虞。此外，在使用本发明的挠性装置用基板制作例 如有机EL显示设备时，可不经由平坦化层而使密封构件与金属箔密合，由此可防止水分渗 入至有机EL显示设备。另外，在露出金属箔的区域，可得到贯通平坦化层与密合层而用于 使金属箔电性导通的贯通孔。
[0047] 另外，本发明中，优选上述平坦化层的厚度为Ιμπι?ΙΟΟΟμπι的范围内。这是因 为，若平坦化层的厚度过薄，则无法维持绝缘性，难以使金属箔表面的凹凸平坦化。还因为， 若平坦化层的厚度过厚，则挠性降低、变得过重、制造时的干燥困难、或成本变高。另外还因 为，在对本发明的挠性装置用基板赋予散热功能时，若平坦化层的厚度较厚，则由于聚酰亚 胺的热传导率比金属低，所以热传导性降低。
[0048] 另外，本发明中，优选上述平坦化层的线热膨胀系数为0ppm/°C?25ppm/°C的范 围内。若平坦化层的线热膨胀系数为上述范围，则可制成平坦化层及金属箔的线热膨胀系 数接近的基板，能够抑制挠性装置用基板的翘曲并可提高平坦化层及金属箔的密合性。 [0049] 另外，本发明中，优选上述平坦化层的线热膨胀系数与上述金属箔的线热膨胀系 数之差为15ppm/°C以下。如上所述，平坦化层及金属箔的线热膨胀系数越接近，则越能够抑 制挠性装置用基板的翘曲，平坦化层及金属箔的密合性越高。
[0050] 另外，本发明中，优选上述金属箔的厚度为1 μ m?1000 μ m的范围内。若金属箔 的厚度过薄，则有对氧或水蒸气的阻气性降低或耐久性劣化的情况。此外，若金属箔的厚度 过厚，则使挠性降低、变得过重、或成本变高。
[0051] 另外，本发明提供一种挠性装置用TFT基板，其特征在于，具有上述挠性装置用 基板、以及形成在上述挠性装置用基板的密合层上的TFT。
[0052] 根据本发明，由于使用上述挠性装置用基板，故可防止金属箔表面凹凸所造成的 TFT电气性能降低，并可通过密合层防止TFT发生剥离或裂痕。
[0053] 上述发明中，优选上述TFT具有氧化物半导体层。氧化物半导体虽然因水或氧的 影响而会使其电气特性改变，但由于本发明的挠性装置用TFT基板具有金属箔，故能够抑 制水蒸气穿透，因此可防止半导体的特性劣化。此外，例如在将本发明的挠性装置用TFT基 板用于有机EL显示设备时，虽然有机EL显示设备对水或氧的耐性差，但由于可通过金属箔 抑制氧及水蒸气的穿透，故能够抑制元件性能劣化。
[0054] 另外，本发明提供一种挠性装置，其特征在于，具备上述挠性装置用TFT基板。
[0055] 根据本发明，由于使用上述挠性装置用TFT基板，故可防止因金属箔表面凹凸所 造成的TFT电气性能降低，在挠性装置的制造时或使用时也可防止TFT发生剥离或裂痕。
[0056] 另外，本发明提供一种有机EL显示设备，其特征在于，具有：挠性装置用基板，其 具有金属箔、形成在上述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层、以及形成在上述平坦化层 上并含有无机化合物的密合层；形成在上述挠性装置用基板的密合层上的背面电极层及 TFT ;以及形成在上述背面电极层上，并至少含有有机发光层的电致发光（以下有时称为 EL)层；以及，形成在上述EL层上的透明电极层。
[0057] 根据本发明，由于使用上述挠性装置用基板，故可防止因金属箔表面凹凸所造成 的TFT电气性能降低，在有机EL显示设备的制造时或使用时也可防止TFT发生剥离或裂 痕。
[0058] 另外，本发明提供一种电子纸，其特征在于，具有：挠性装置用基板，其具有金属 箔、形成在上述金属箔上并含有聚酰亚胺的平坦化层、以及形成在上述平坦化层上并含有 无机化合物的密合层；形成在上述挠性装置用基板的密合层上的背面电极层及TFT ;形成 在上述背面电极层上的显示层；以及，形成在上述显示层上的透明电极层。
[0059] 根据本发明，由于使用上述挠性装置用基板，故可防止因金属箔表面凹凸所造成 的TFT电气性能降低，在电子纸的制造时或使用时也可防止TFT发生剥离或裂痕。
[0060] 另外，本发明为了实现上述目的，提供一种薄膜元件用基板，其具有金属基材、与 形成在上述金属基材上并含有聚酰亚胺的绝缘层，其特征在于，上述绝缘层的表面粗糙度 Ra为30nm以下。
[0061] 根据本发明，由于绝缘层的表面平滑性优异，故可防止因细微凹凸所造成的薄膜 元件特性降低。
[0062] 上述发明中，优选上述金属基材表面的对上述绝缘层中所使用的聚酰亚胺树脂组 合物所含的溶剂的接触角为30°以下。通过使对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角 小至规定范围，则可使聚酰亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性更加良好，使涂膜的均匀 性进一步提高。此外，可使金属基材彼此或金属基材内的对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶 剂的接触角的偏差降低，而稳定地形成绝缘层。
[0063] 另外，本发明中，优选上述金属基材以铁作为主成分。以铁作为主成分的金属基材 已开发出各式各样的组成，可根据用途所需的特性进行选择。此外，以铁为主成分的金属基 材的药液耐性高，而可应用各种药液处理。另外，以铁作为主成分的金属基材也具有耐热 性、耐氧化性、低膨胀等物性方面优异的优点。
[0064] 另外，本发明中，优选在上述金属基材表面，通过X射线光电子能谱分析（XPS)所 检测出的碳（C)相对于总元素的元素量比为0.25以下。若所检测出的碳（C)相对于总元 素的元素量比为上述范围，则金属基材表面对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角变 小，可使聚酰亚胺树脂组合物在金属基材上的涂布性良好。
[0065] 另外，本发明中，优选上述绝缘层的吸湿膨胀系数为Oppm/% RH?Ιδρρηι/1% RH的 范围内。吸湿膨胀系数为吸水性的指标，吸湿膨胀系数越小则吸水性越小。因此，若吸湿膨 胀系数为上述范围，则可在湿气存在下实现高可靠性。此外，绝缘层的吸湿膨胀系数越小， 则绝缘层的尺寸稳定性越提升。由于金属基材的吸湿膨胀系数近乎为零，故若绝缘层的吸 湿膨胀系数过大，则有绝缘层及金属基材的密合性降低之虞。
[0066] 另外，本发明中，优选上述绝缘层的线热膨胀系数为Oppm/°C?25ppm/°C的范围 内。若绝缘层的线热膨胀系数为上述范围，则可使绝缘层及金属基材的线热膨胀系数接近， 能够抑制薄膜元件用基板的翘曲并可提高绝缘层及金属基材的密合性。
[0067] 另外，本发明中，优选上述绝缘层的线热膨胀系数与上述金属基材的线热膨胀系 数之差为15ppm/°C以下。如上述，绝缘层及金属基材的线热膨胀系数越接近，则越能够抑制 薄膜元件用基板的翘曲，绝缘层及金属基材的密合性越高。
[0068] 另外，本发明提供一种薄膜元件，其特征在于，具有上述薄膜元件用基板、与形成 在上述薄膜元件用基板上的薄膜元件部。
[0069] 根据本发明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到具有优异特性的薄膜元件。
[0070] 另外，本发明提供一种TFT，其特征在于，具有上述薄膜元件用基板、与形成在上述 薄膜元件用基板上的TFT。
[0071] 根据本发明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到电气性能良好的TFT。
[0072] 另外，本发明为了实现上述目的，提供一种薄膜元件用基板的制造方法，其特征 在于，具有对金属基材实施药液处理的金属基材表面处理步骤、以及在上述金属基材上涂 布聚酰亚胺树脂组合物来形成绝缘层的绝缘层形成步骤，上述绝缘层的表面粗糙度Ra为 30nm以下。
[0073] 未实施任何处理的金属基材，存在金属基材的制造后至使用为止的期间大气中所 含的有机成分附着于金属基材表面上的情形。此外，金属基材有压延箔或电解箔，在压延箔 的情况下，会存在压延箔的制造过程、尤其是金属的压延步骤中所使用的压延油等有机成 分会附着在金属基材表面的情形。因此，由于许多有机物成分附着在金属基材表面，故聚酰 亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性降低。
[0074] 根据本发明，通过对金属基材实施药液处理，可将残留在金属基材表面的上述有 机成分去除，可使聚酰亚胺树脂组合物对金属基材的湿润性良好。因此，在将聚酰亚胺树脂 组合物涂布在金属基材上时，可均匀涂布，并能够抑制鱼眼、泡迹的发生。因而，涂布的均匀 性提升，且针孔或凹坑减少，可形成表面平滑性优异的绝缘层。即使是在金属基材表面存在 凹凸的情况下，仍可通过在金属基材上形成绝缘层而使金属基材表面的凹凸平坦化，可改 善薄膜元件用基板的表面平滑性。因此，本发明中，可得到能防止薄膜元件特性降低的薄膜 元件用基板。另外，根据本发明，由于使用聚酰亚胺树脂组合物形成绝缘层，故可形成绝缘 性、耐热性、尺寸稳定性优异的绝缘层。此外，可得到达到绝缘层的薄膜化、提升绝缘层的热 传导性、散热性优异的薄膜元件用基板，并通过具有金属基材而可得到阻气性优异的薄膜 元件用基板。
[0075] 另外，金属基材的厚度较薄、可卷绕，在使用量较大的情况下，主要使用辊状的金 属基材，此外，在其厚度较厚、难以卷绕、或使用量较少的情况下，主要使用片材状的金属基 材。在此，对于未实施任何处理的金属基材而言，在金属基材彼此或金属基材内，聚酰亚胺 树脂组合物对金属基材的湿润性的偏差较大。尤其是金属基材内的上述聚酰亚胺树脂组合 物的湿润性的偏差，在辊状金属基材中更为显著。可认为这是由于金属基材不同而上述有 机成分的残留程度不同而造成的。
[0076] 因此，通过对金属基材实施药液处理，通过将残留在金属基材表面的上述有机成 分去除，则使在金属基材彼此或金属基材内的上述聚酰亚胺树脂组合物的湿润性的偏差降 低，可稳定制造绝缘层。
[0077] 本发明中，优选通过上述金属基材表面处理步骤，以上述金属基材表面对上述聚 酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角达到30°以下的方式实施药液处理。通过使对聚酰 亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角小至规定范围，则可使聚酰亚胺树脂组合物对金属基 材的湿润性更良好，可进一步提高涂膜的均匀性。此外，可使金属基材彼此或金属基材内的 对聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角的偏差降低，而可稳定形成绝缘层。
[0078] 另外，本发明中，优选上述金属基材以铁作为主成分。以铁作为主成分的金属基材 已开发出各式各样的组成，可配合用途所需的特性进行选择。此外，以铁为主成分的金属基 材的药液耐性高，而可应用各种药液处理。另外，以铁作为主成分的金属基材也具有耐热 性、耐氧化性、低膨胀等物性方面优异的优点。
[0079] 另外，本发明中，优选上述聚酰亚胺树脂组合物含有聚酰亚胺前体。由于关环后的 聚酰亚胺不易溶解在溶剂中，故优选使用聚酰亚胺前体。
[0080] 另外，本发明中，优选在上述金属基材表面处理步骤后的金属基材表面，通过X射 线光电子能谱分析（XPS)所检测出的碳（C)相对于总元素的元素量比为0. 25以下。若所 检测出的碳（C)相对于总元素的元素量比为上述范围，则金属基材表面对聚酰亚胺树脂组 合物所含的溶剂的接触角变小，可使聚酰亚胺树脂组合物在金属基材上的涂布性良好。
[0081] 另外，本发明为了实现上述目的，提供一种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在 于，具有：脱气步骤，以使通过下述方法所算出的相对溶解氧饱和率为95%以下的方式，对 聚酰亚胺树脂组合物进行脱气；以及绝缘层形成步骤，在金属基材上，涂布上述聚酰亚胺树 脂组合物以形成绝缘层；上述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
[0082] 〈相对溶解氧饱和率的计算方法〉
[0083] 首先，使用对将包含于聚酰亚胺树脂组合物的溶剂进行吹泡30分钟以上的溶解 氧饱和溶剂，以完全未溶解氧的上述溶剂的溶解氧量的测定值为0、上述溶解氧饱和溶剂 的溶解氧量的测定值为100的方式，进行溶解氧测量计的校准。其次，通过经校准的上述 溶解氧测量计，测定使聚酰亚胺树脂组合物在大气下静置了 1小时以上的基准聚酰亚胺树 脂组合物的溶解氧量的相对值、与经脱气的聚酰亚胺树脂组合物的脱气聚酰亚胺树脂组合 物的溶解氧量的相对值。然后，将上述基准聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值设为 100%，以此时的上述脱气聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值作为相对溶解氧饱和 率。
[0084] 若气体溶存在聚酰亚胺树脂组合物中，有时将因温度或压力的变化而聚酰亚胺树 脂组合物中的溶存气体成为泡而出现。因此，为了降低绝缘层中的气泡，重要的是去除聚酰 亚胺树脂组合物中的溶存气体。此外，溶解在聚酰亚胺树脂组合物中的气体大部分为氮或 氧，虽然氮为惰性气体而难以测定，但由于氧可测定，且氧与氮相对于溶剂的溶解度比几乎 是恒定的，故可通过求出溶解氧量而估算氮及氧的合并溶存气体量。另外，溶解氧量在水以 外的溶剂中难以测定绝对值。
[0085] 因此，本发明中，以对将包含于聚酰亚胺树脂组合物中的溶剂进行吹泡30分钟以 上的溶解氧饱和溶剂的溶解氧量作为基准并以相对值（相对溶解氧饱和率）进行评价，以 相对溶解氧饱和率为95%以下的方式对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气。若相对溶解氧饱和 率为95%以下，则不致因温度或压力的变化而使溶解氧超过饱和量，故能够抑制气泡发生。 其结果，不仅能够抑制微米级的气泡发生，也能够抑制纳米级的气泡发生。因此，可形成表 面粗糙度Ra为30nm以下的表面平滑性优异的绝缘层，可制造能够防止因细微凹凸所造成 的薄膜元件特性降低的薄膜元件用基板。
[0086] 上述发明中，优选在即将进行上述绝缘层形成步骤之前进行上述脱气步骤。由此， 可有效降低绝缘层中内包的气泡。
[0087] 另外，本发明中，优选上述绝缘层的吸湿膨胀系数为Oppm/% RH?15ppm/% RH的 范围内。吸湿膨胀系数为吸水性的指标，吸湿膨胀系数越小则吸水性越小。因此，若吸湿膨 胀系数为上述范围，则可在湿气存在下实现高可靠性。此外，绝缘层的吸湿膨胀系数越小， 则绝缘层的尺寸稳定性越提升。由于金属基材的吸湿膨胀系数几乎近于零，故若绝缘层的 吸湿膨胀系数过大，则有绝缘层及金属基材的密合性降低之虞。
[0088] 另外，本发明中，优选上述绝缘层的线热膨胀系数为0ppm/°C?25ppm/°C的范围 内。若绝缘层的线热膨胀系数为上述范围，则可使绝缘层及金属基材的线热膨胀系数接近， 能够抑制薄膜元件用基板的翘曲并可提高绝缘层及金属基材的密合性。
[0089] 另外，本发明中，优选上述绝缘层的线热膨胀系数与上述金属基材的线热膨胀系 数之差为15ppm/°C以下。如上所述，绝缘层及金属基材的线热膨胀系数越接近，则越能够抑 制薄膜元件用基板的翘曲，绝缘层及金属基材的密合性越高。
[0090] 另外，本发明中，优选在上述绝缘层形成步骤后，具有在上述绝缘层上，形成含有 无机化合物的密合层的密合层形成步骤。通过形成密合层，使其与薄膜元件部的密合性良 好，可得到能够在薄膜元件部防止发生剥离或裂痕的薄膜元件用基板。
[0091] 上述情况下，优选构成上述密合层的上述无机化合物为选自由氧化硅、氮化硅、氮 氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种。因为通过使 用这些材料，则可得到密合性、平滑性、耐热性、绝缘性等良好的膜。
[0092] 另外，上述情况下，上述密合层也可为多层膜。此时，优选上述密合层具有：第1 密合层，其形成在上述绝缘层上，含有选自由铬、钛、铝、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化 铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种；以及第2密合层，其形成在第1密 合层上，含有氧化硅。通过第1密合层，可提高绝缘层与第2密合层间的密合性，通过第2密 合层，可提高绝缘层与薄膜元件部的密合性。此外，通过这种构成，可制成密合性、平滑性、 耐热性、绝缘性等优异的密合层。
[0093] 另外，本发明提供一种薄膜元件的制造方法，其特征在于，具有：在通过上述薄膜 元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板上，形成薄膜元件部的薄膜元件部形成步 骤。
[0094] 根据本发明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到具有优异特性的薄膜元件。 [0095] 另外，本发明提供一种TFT的制造方法，其特征在于，具有：在通过上述薄膜元件 用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板上，形成TFT的TFT形成步骤。
[0096] 根据本发明，由于使用上述薄膜元件用基板，故可得到电气性能良好的TFT。
[0097] 上述发明中，优选上述TFT具有氧化物半导体层。氧化物半导体虽因水或氧的影 响而使其电气特性改变，但由于利用薄膜元件用基板能够抑制水蒸气或氧的穿透，因此可 防止半导体的特性劣化。
[0098](发明效果）
[0099] 本发明中，由于在金属箔上形成有平坦化层，故可使金属箔表面凹凸平坦化，可防 止TFT的电气性能降低，且由于形成有密合层，故挠性装置用基板与TFT的密合性良好，在 TFT中可发挥防止剥离或裂痕发生的效果。
[0100] 另外，本发明中，通过对金属基材实施药液处理，可使聚酰亚胺树脂组合物对金属 基材的湿润性良好，故在将聚酰亚胺树脂组合物涂布在金属基材上时，可进行均匀涂布，另 夕卜，能够抑制鱼眼、泡迹发生，发挥可得到表面平滑性优异的薄膜元件用基板的效果。
[0101] 另外，本发明中，通过以既定方法所算出的相对溶解氧饱和率成为95%以下的方 式对聚酰亚胺树脂组合物进行脱气，则不仅能够抑制微米级的气泡发生，也能够抑制纳米 级的气泡发生，可形成表面粗糙度Ra为30nm以下的表面平滑性优异的绝缘层，发挥可防止 细微凹凸所造成的薄膜元件特性降低的效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0102] 图1为表示本发明的挠性装置用基板一例的示意剖面图。
[0103] 图2为表不本发明的挠性装置用TFT基板一例的不意剖面图。
[0104] 图3为表示本发明的挠性装置用TFT基板的其他例的示意剖面图。
[0105] 图4为表示本发明的挠性装置用TFT基板的其他例的示意剖面图。
[0106] 图5为表示本发明的挠性装置用基板的其他例的示意剖面图。
[0107] 图6为表示本发明的挠性装置用基板的其他例的示意剖面图及平面图。
[0108] 图7为表示具备本发明的挠性装置用基板的电极基板的一例的示意剖面图。
[0109] 图8为表示本发明的有机EL显示设备的一例的示意剖面图。
[0110] 图9为表示本发明的电子纸的一例的示意剖面图。
[0111] 图10为表示本发明的挠性装置用基板的其他例的示意剖面图。
[0112] 图11为表示本发明的薄膜元件用基板的制造方法的一例的步骤图。
[0113] 图12为表示本发明的薄膜元件用基板的制造方法的其他例的步骤图。
[0114] 图13为表示具备本发明的薄膜元件用基板的TFT的一例的示意剖面图。
[0115] 图14为表示具备本发明的薄膜元件用基板的TFT的其他例的示意剖面图。
[0116] 图15为表示具备本发明的薄膜元件用基板的TFT的其他例的示意剖面图。
[0117] 图16为表示本发明的薄膜元件用基板的一例的示意剖面图。
[0118] 图17为表示本发明的薄膜元件用基板的其他例的示意剖面图。

【具体实施方式】
[0119] 以下，针对本发明的挠性装置用基板、挠性装置用TFT基板、挠性装置、有机ELS 示设备、电子纸、薄膜元件用基板、薄膜元件、TFT、薄膜元件用基板的制造方法、薄膜元件的 制造方法及TFT的制造方法进行详细说明。
[0120] A.挠性装置用基板
[0121] 首先，针对本发明的挠性装置用基板进行说明。
[0122] 本发明的挠性装置用基板的特征在于，具有：金属箔；形成在上述金属箔上，并含 有聚酰亚胺的平坦化层；以及形成在上述平坦化层上，并含有无机化合物的密合层。
[0123] 针对本发明的挠性装置用基板，参照附图进行说明。
[0124] 图1为表示本发明的挠性装置用基板的一例的示意剖面图。图1所例示的挠性装 置用基板1，具有：金属箔2 ;形成在金属箔2上，并含有聚酰亚胺的平坦化层3 ;以及形成在 平坦化层3上，并含有无机化合物的密合层4。
[0125] 图2(a)?图4(b)为表示具备本发明的挠性装置用基板的TFT基板的例子的示意 剖面图。
[0126] 图2 (a)例示的TFT基板10A，具备具有顶部栅极?底部接触结构的TFT，并具有形 成在挠性装置用基板1的密合层4上的源极电极12S及漏极电极12D及半导体层11、形成 在源极电极12S及漏极电极12D及半导体层11上的栅极绝缘膜14、与形成在栅极绝缘膜 14上的栅极电极13G。
[0127] 图2 (b)例示的TFT基板10A，具备具有顶部栅极?顶部接触结构的TFT，并具有形 成在挠性装置用基板1的密合层4上的半导体层11及源极电极12S及漏极电极12D、形成 在半导体层11及源极电极12S及漏极电极12D上的栅极绝缘膜14、与形成在栅极绝缘膜 14上的栅极电极13G。
[0128] 图3(a)例示的TFT基板10A，具备具有底部栅极?底部接触结构的TFT，并具有形 成在挠性装置用基板1的密合层4上的栅极电极13G、以被覆栅极电极13G的方式形成的栅 极绝缘膜14、形成在栅极绝缘膜14上的源极电极12S及漏极电极12D及半导体层11、以及 形成在源极电极12S及漏极电极12D及半导体层11上的保护膜15。
[0129] 图3 (b)例示的TFT基板10A，具备具有底部栅极?顶部接触结构的TFT，并具有形 成在挠性装置用基板1的密合层4上的栅极电极13G、以被覆栅极电极13G的方式形成的栅 极绝缘膜14、形成在栅极绝缘膜14上的半导体层11及源极电极12S及漏极电极12D、以及 形成在半导体层11及源极电极12S及漏极电极12D上的保护膜15。
[0130] 图4 (a)例示的TFT基板10A，具备具有共平面型结构的TFT，并具有形成在挠性装 置用基板1的密合层4上的半导体层11、形成在半导体层11上源极电极12S及漏极电极 12D、形成在半导体层11上的栅极绝缘膜14、以及形成在栅极绝缘膜14上的栅极电极13G。
[0131] 图4(b)例示的TFT基板10A，也具备具有共平面型结构的TFT，并具有形成在挠性 装置用基板1的密合层4上的栅极电极13G、形成在栅极电极13G上的栅极绝缘膜14、形成 在栅极绝缘膜14上的半导体层11、形成在半导体层11上源极电极12S及漏极电极12D、以 及形成在半导体层11上的保护膜15。
[0132] 根据本发明，由于在金属箔上形成了含聚酰亚胺的平坦化层，故可使金属箔表面 的凹凸平坦化，可防止TFT的电气性能降低。此外，根据本发明，由于在平坦化层上形成有 密合层，故挠性装置用基板与TFT之间的密合性优异，即使是在TFT基板制造时施加水分或 热而使含聚酰亚胺的平坦化层的尺寸改变的情况下，仍可防止构成TFT的电极或半导体层 中发生剥离或裂痕。
[0133] 另外，由于本发明的挠性装置用基板具有金属箔，故可降低水分或氧的穿透。因 此，在使用本发明的挠性装置用基板制作有机EL显示设备时，能够抑制因水分或氧所造成 的EL层劣化，另外在使用本发明的挠性装置用基板制作液晶显示方式的电子纸时，能够抑 制液晶曝露在水蒸气中。另外，根据本发明，由于金属箔的热传导性通常较优异，故可制成 具有散热性的挠性装置用基板。因此，在使用本发明的挠性装置用基板制作有机EL显示设 备时，能够抑制有机EL显示设备发光时的发热所造成的EL层劣化、从而抑制发光亮度不均 或元件寿命变短等情形。
[0134] 另外，由于本发明的挠性装置用基板具有金属箔，故可增加强度。因此，在使用本 发明的挠性装置用基板制作有机EL显示设备或电子纸时，可提升耐久性。
[0135] 以下，针对本发明的挠性装置用基板的各构成进行说明。
[0136] 1.密合层
[0137] 本发明的密合层形成在平坦化层上，并含有无机化合物，为用于实现含有聚酰亚 胺的平坦化层与在本发明的挠性装置用基板上所制作的TFT之间的充分的密合力而设置 的层。
[0138] 密合层优选具有平滑性。密合层的表面粗糙度Ra只要小于金属箔的表面粗糙度 Ra即可，具体而言优选25nm以下、更优选10nm以下。若密合层的表面粗糙度Ra过大，则在 本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，有TFT的电气性能劣化之虞。
[0139] 需要说明的是，上述表面粗糙度Ra是使用原子力显微镜（AFM)或扫描型白色干 涉计所测定的值。例如，在使用AFM进行测定时，使用Nanoscope Vmultimode(Veeco公 司制），以敲拍模式（tapping mode)，以悬臂：MPP11100、扫描范围：50 μ mX 50 μ m、扫描 速度：0. 5Hz，对表面形状进行摄影，由所得影像算出粗糙度曲线的中心线，再算出从该中 心线的平均偏差，由此可求得Ra。此外，在使用扫描型白色干涉计进行测定的情况下，使 用 New View5000(Zygo 公司制），以物镜：100 倍、放大镜：2 倍、Scan Length :15μπι，对 50μπιΧ50μπι的范围的表面形状进行摄影，由所得影像算出粗糙度曲线的中心线，再算出 从该中心线的平均偏差，由此可求得Ra。
[0140] 另外，密合层优选具有耐热性。因为在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时， TFT制作时通常施加高温处理。作为密合层的耐热性，优选密合层的5%重量减少温度为 300°C以上。
[0141] 需要说明的是，5%重量减少温度的测定，使用热分析装置（DTG_60(岛津制作 所（股）制）），以环境：氮环境、温度范围：30°C?600°C、升温速度：10°C/min，进行热重 量·示差热（TG-DTA)测定，将试样的重量减少5%的温度设为5%重量减少温度（°C )。
[0142] 密合层通常具有绝缘性。这是因为在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，对 挠性装置用基板要求绝缘性所致。
[0143] 另外，在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，密合层优选可防止含有聚酰亚 胺的平坦化层中所含的杂质离子扩散至TFT的半导体层中。具体而言，作为密合层的离子 穿透性，优选铁（Fe)离子浓度为0. lppm以下，或钠（Na)离子浓度为50ppb以下。此外，作 为Fe离子、Na离子的浓度的测定方法，可使用对形成在密合层上的层进行取样，萃取后，通 过离子色谱法进行分析的方法。
[0144] 作为构成密合层的无机化合物，只要满足上述特性则无特别限制，可举例如氧化 娃、氮化娃、氮氧化娃、氧化错、氮化错、氮氧化错、氧化铬、氧化钛。这些可使用1种或2种 以上。
[0145] 密合层可为单层或多层。
[0146] 密合层为多层膜的情况下，可将由上述无机化合物所构成的层进行多层层叠，也 可将由上述无机化合物所构成的层与由金属所构成的层进行层叠。作为此时所使用的金 属，只要是可得到满足上述特性的密合层则无特别限定，可举例如铬、钛、铝、硅。
[0147] 另外，在密合层为多层膜的情况下，密合层的最外表层优选为氧化硅膜。也就是 说，在本发明的挠性装置用基板上制作TFT时，优选在氧化硅膜上制作TFT。这是由于氧化 硅膜充分满足上述特性。此时的氧化硅优选为SiO x(X为1. 5?2. 0的范围内）。
[0148] 其中，密合层4优选如图5所例示那样，具有：第1密合层4a，其形成在平坦化层 3上，含有选自由铬、钛、错、娃、氮化娃、氮氧化娃、氧化错、氮化错、氮氧化错、氧化铬及氧化 钛所组成的组中的至少1种；以及第2密合层4b，其形成在第1密合层4a上，含有氧化硅。 因为通过第1密合层可提高平坦化层与第2密合层间的密合性，通过第2密合层，可提高平 坦化层与在本发明的挠性装置用基板上所制作的TFT间的密合性。此外，含有氧化硅的第 2密合层可充分满足上述特性。
[0149] 密合层的厚度只要为可满足上述特性的厚度则无特别限定，具体而言，优选 lnm?500nm的范围内。其中，在密合层如上述那样具有第1密合层与第2密合层时，优 选第2密合层的厚度较第1密合层厚，从而第1密合层较薄、第2密合层较厚。此时，第1 密合层的厚度优选为0. lnm?50nm的范围内、更优选0. 5nm?20nm的范围内、进一步优 选lnm?10nm的范围内。此外，第2密合层的厚度优选10nm?500nm的范围内、更优选 50nm?300nm的范围内、进一步优选80nm?120nm的范围内。若厚度过薄，贝U有无法得到 充分密合性之虞，若过厚，则有在密合层中发生裂痕之虞。
[0150] 密合层可在金属箔上整面地形成，也可在金属箔上部分性地形成。其中，在如后述 那样使平坦化层部分地形成在金属箔上时，如图6 (a)所例示，优选使密合层4与平坦化层3 同样地在金属箔2上部分性地形成。若在金属箔上直接形成含有无机化合物的密合层，则 有时会在密合层中发生裂痕。也就是说，优选密合层及平坦化层为相同形状。
[0151] 作为密合层的形成方法，只要为可形成上述含有无机化合物的层或上述含有金属 的层的方法，则无特别限定，可举例如DC(直流）溅射镀法、RF(高频）磁控溅射镀法、等离 子CVD(化学气相蒸镀）法等。其中，在形成上述的含有无机化合物的层时，在形成含有铝 或硅的层的情况下，优选使用反应性溅射镀法。这是因为可得到与平坦化层间的密合性优 异的膜。
[0152] 2.平坦化层
[0153] 本发明的平坦化层形成在金属箔上，并含有聚酰亚胺，为用于使金属箔表面的凹 凸平坦化而设置的层。
[0154] 作为平坦化层的表面粗糙度Ra，只要小于金属箔的表面粗糙度Ra即可，具体而 言，优选25nm以下、更优选10nm以下。此外，关于上述表面粗糙度的测定方法，与上述密合 层的表面粗糙度测定方法相同。
[0155] 平坦化层含有聚酰亚胺，优选以聚酰亚胺为主成分。聚酰亚胺通常具有吸水性。由 于TFT或有机EL显示设备等中所使用的半导体材料易受水分影响，故为了降低元件内部水 分、在湿气存在下实现高可靠性，优选平坦化层的吸水性较小。作为吸水性的指标之一为吸 湿膨胀系数。因此，吸湿膨胀系数越小越佳，具体而言，优选Oppm/% RH?15ppm/% RH的 范围内、更优选Oppm/% RH?12ppm/% RH的范围内、进一步优选Oppm/% RH?lOppm/% RH的范围内。吸湿膨胀系数越小则吸水性越小。例如在将本发明的挠性装置用基板用于有 机EL显示设备时，由于有机EL显示设备易受水分影响，故为了降低元件内部的水分，优选 吸湿膨胀系数为较小。此外，平坦化层的吸湿膨胀系数若为上述范围，则可使平坦化层的吸 水性充分减小，挠性装置用基板的保管容易，在使用挠性装置用基板而制作例如TFT基板 或有机EL显示设备时其步骤变得简化。另外，吸湿膨胀系数越小，则尺寸稳定性越高。若 平坦化层的吸湿膨胀系数较大，则存在因其与吸湿膨胀系数几乎接近零的金属箔间的膨胀 率差，随湿度上升而挠性装置用基板发生翘曲，或平坦化层及金属箔的密合性降低的情形。 因此，即使是在制造过程中进行湿式工艺的情况下，吸湿膨胀系数也优选较小。
[0156] 需要说明的是，吸湿膨胀系数如下述方法进行测定。首先，制作仅有平坦化层的薄 膜。平坦化层薄膜的制成方法是在耐热薄膜（UPILEX S50S(宇部兴产（股）制））或玻璃 基板上制作平坦化层薄膜后，再将平坦化层薄膜剥离的方法；或在金属基板上制作平坦化 层薄膜后，将金属通过蚀刻去除而得到平坦化层薄膜的方法等。接着，将所得的平坦化层 薄膜切断成宽5_X长20_，制成评价样本。吸湿膨胀系数通过湿度可变机械式分析装置 (Thermo Plus TMA8310(Rigaku公司制））来测定。例如，将温度固定为25°C，首先，在湿度 15% RH环境下使样本呈稳定状态，将此状态保持约30分钟?2小时后，将测定部位的湿度 设为20% RH，再使样本以此状态保持30分钟?2小时直到其呈稳定。随后，使湿度变化成 50% RH，将其呈稳定时的样本长与在20% RH下呈稳定状态时的样本长之差、除以湿度变化 (此情况下为50-20的30)，将该值再除以样本长而得的值作为吸湿膨胀系数（C. Η. E)。测 定时，以使评价样本的单位剖面积的负荷相同的方式，将拉伸负荷设为lg/25000ym2。
[0157] 另外，由尺寸稳定性的观点出发，平坦化层的线热膨胀系数与金属箔的线热膨胀 系数之差优选Ιδρρηι/?以下、更优选lOppm/O以下、进一步优选δρρηι/?以下。平坦化层与 金属箔的线热膨胀系数越接近，则越能够抑制挠性装置用基板的翘曲，在挠性装置用基板 的热环境发生变化时，平坦化层与金属箔的界面的应力变小而密合性提升。此外，本发明的 挠性装置用基板在操作方面，优选在〇°C?KKTC范围的温度环境下不翘曲，但若因平坦化 层的线热膨胀系数较大而平坦化层及金属箔的线热膨胀系数存在较大差异，则挠性装置用 基板将因热环境变化而发生翘曲。
[0158] 需要说明的是，所谓挠性装置用基板未发生翘曲，是指将挠性装置用基板切出宽 10mm、长50mm的短片状，将所得样本的一短边以水平方式固定在平滑台上时，样本的另一 短边从台表面的浮上距离为1. 〇mm以下。
[0159] 具体而言，由尺寸稳定性的观点出发，平坦化层的线热膨胀系数优选0ppm/°C? 30ppm/°C的范围内、更优选Oppm/°C?25ppm/°C的范围内、进一步优选Oppm/°C?18ppm/°C 的范围内、特别优选〇ppm/°C?12ppm/°C的范围内、最优选0ppm/°C?7ppm/°C的范围内。
[0160] 需要说明的是，线热膨胀系数如下述那样进行测定。首先，制作仅有平坦化层的薄 膜。平坦化层薄膜的制成方法如上所述。其次，将所得的平坦化层切断成宽5mmX长20mm， 制成评价样本。线热膨胀系数通过热机械分析装置（Thermo Plus TMA8310(Rigaku公司 制））来测定。测定条件为，将升温速度设为l〇°C /min、以使评价样本的单位剖面积的负荷 成为相同的方式将拉伸负荷设为?8/25000μπι2,将KKTC?200°C范围内的平均的线热膨胀 系数作为线热膨胀系数（C. T. E)。
[0161] 平坦化层具备绝缘性。具体而言，平坦化层的体积电阻优选1.0Χ109Ω ·Π 1以上、 更优选Ι.ΟΧΚΓΩ ·Π 1以上、进一步优选1.0Χ10ηΩ ·Π 1以上。
[0162] 需要说明的是，体积电阻可通过根据JIS K6911、JIS C418、ASTM D257等的规格的 方法进行测定。
[0163] 作为构成平坦化层的聚酰亚胺，若满足上述特性则无特别限定。例如，通过适当选 择聚酰亚胺的结构，能够抑制吸湿膨胀系数或线热膨胀系数。
[0164] 作为聚酰亚胺，由使平坦化层的线热膨胀系数或吸湿膨胀系数适于本发明的挠性 装置用基板的观点而言，优选含有芳香族骨架的聚酰亚胺。聚酰亚胺中，含有芳香族骨架的 聚酰亚胺因其刚直而呈高平面性骨架，故耐热性或薄膜的绝缘性优异，线热膨胀系数也较 低，因此适合用于本发明的挠性装置用基板的平坦化层。
[0165] 为了要求低吸湿膨胀、低线热膨胀，优选聚酰亚胺具有下式（I)所示的重复单元。 这种聚酰亚胺显示来自其刚直骨架的高耐热性或绝缘性，并显示与金属同等的线热膨胀。 另外，也可使吸湿膨胀系数减小。
[0166] [化 1]
[0167]

【权利要求】
1. 一种薄膜元件用基板，其具有金属基材、以及形成于所述金属基材上并含有聚酰亚 胺的绝缘层，其特征在于， 所述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
2. 如权利要求1所述的薄膜元件用基板，其中，所述金属基材表面的、对所述绝缘层中 所使用聚酰亚胺树脂组合物所含溶剂的接触角为30°以下。
3. 如权利要求1或2所述的薄膜元件用基板，其中，所述金属基材以铁作为主成分。
4. 如权利要求1?3中任一项所述的薄膜元件用基板，其中，在所述金属基材表面，通 过X射线光电子能谱分析（XPS)所检测出的碳（C)相对于总元素的元素量比为0. 25以下。
5. 如权利要求1?4中任一项所述的薄膜元件用基板，其中，所述绝缘层的吸湿膨胀系 数为Oppm/% RH?15ppm/% RH的范围内。
6. 如权利要求1?5中任一项所述的薄膜元件用基板，其中，所述绝缘层的线热膨胀系 数为Oppm/O?Ζδρρηι/?的范围内。
7. 如权利要求1?6中任一项所述的薄膜元件用基板，其中，所述绝缘层的线热膨胀系 数与所述金属基材的线热膨胀系数之差为15ppm/°C以下。
8. -种薄膜元件，其特征在于，具有权利要求1?7中任一项所述的薄膜元件用基板、 以及形成于所述薄膜元件用基板上的薄膜元件部。
9. 一种薄膜晶体管，其特征在于，具有权利要求1?7中任一项所述的薄膜元件用基 板、以及形成于所述薄膜元件用基板上的薄膜晶体管。
10. -种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有： 对金属基材实施药液处理的金属基材表面处理步骤；以及 在所述金属基材上涂布聚酰亚胺树脂组合物以形成绝缘层的绝缘层形成步骤， 所述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下。
11. 如权利要求10所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在所述金属基材表面处 理步骤，以使所述金属基材表面对所述聚酰亚胺树脂组合物所含的溶剂的接触角为30°以 下的方式，实施药液处理。
12. 如权利要求10或11所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述金属基材以铁 为主成分。
13. 如权利要求10?12中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述聚酰 亚胺树脂组合物含有聚酰亚胺前体。
14. 如权利要求10?13中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在所述金 属基材表面处理步骤后的所述金属基材表面，通过X射线光电子能谱分析（XPS)所检测出 的碳（C)相对于总元素的元素量比为0. 25以下。
15. -种薄膜元件用基板的制造方法，其特征在于，具有： 以使通过下述方法算出的相对溶解氧饱和率为95%以下的方式，对聚酰亚胺树脂组合 物进行脱气的脱气步骤；以及 在金属基材上涂布所述聚酰亚胺树脂组合物以形成绝缘层的绝缘层形成步骤； 所述绝缘层的表面粗糙度Ra为30nm以下； 〈相对溶解氧饱和率的计算方法〉 首先，使用对将包含于聚酰亚胺树脂组合物的溶剂进行空气吹泡30分钟以上的溶解 氧饱和溶剂，以完全未溶解氧的所述溶剂的溶解氧量的测定值为0、所述溶解氧饱和溶剂 的溶解氧量的测定值为100的方式，进行溶解氧测量计的校准；其次，通过经校准的所述 溶解氧测量计，测定使聚酰亚胺树脂组合物于大气下静置1小时以上的基准聚酰亚胺树脂 组合物的溶解氧量的相对值、以及经将聚酰亚胺树脂组合物脱气的脱气聚酰亚胺树脂组合 物的溶解氧量的相对值；然后，将所述基准聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值设为 100%，以此时的所述脱气聚酰亚胺树脂组合物的溶解氧量的相对值作为相对溶解氧饱和 率。
16. 如权利要求15所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在即将进行所述绝缘层 形成步骤之前，进行所述脱气步骤。
17. 如权利要求10?16中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述绝缘 层的吸湿膨胀系数为Oppm/% RH?15ppm/% RH的范围内。
18. 如权利要求10?17中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述绝缘 层的线热膨胀系数为0ppm/°C?25ppm/°C的范围内。
19. 如权利要求10?18中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述绝缘 层的线热膨胀系数与所述金属基材的线热膨胀系数之差为15ppm/°C以下。
20. 如权利要求10?19中任一项所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，在所述绝 缘层形成步骤后，具有在所述绝缘层上形成含有无机化合物的密合层的密合层形成步骤。
21. 如权利要求20所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，构成所述密合层的所述 无机化合物为选自由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化 钛所组成的组中的至少1种。
22. 如权利要求20或21所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述密合层为多层 膜。
23. 如权利要求22所述的薄膜元件用基板的制造方法，其中，所述密合层具有：第1 密合层，其形成于所述绝缘层上，含有选自由铬、钛、铝、硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化 铝、氮氧化铝、氧化铬及氧化钛所组成的组中的至少1种；以及第2密合层，其形成于第1密 合层上，含有氧化娃。
24. -种薄膜元件的制造方法，其特征在于，具有：在通过权利要求10?23中任一项 所述的薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板上形成薄膜元件部的薄膜元 件部形成步骤。
25. -种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，具有：在通过权利要求10?23中任一 项所述的薄膜元件用基板的制造方法所制造的薄膜元件用基板上形成薄膜晶体管的薄膜 晶体管形成步骤。
26. 如权利要求25所述的薄膜晶体管的制造方法，其中，所述薄膜晶体管具有氧化物 半导体层。
【文档编号】H01L29/786GK104157694SQ201410274309
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2010年9月29日 优先权日:2009年9月30日
【发明者】福田俊治, 坂寄胜哉, 在原庆太, 市村公二, 天下井惠维 申请人:大日本印刷株式会社