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【発明の名称】電気抵抗の測定方法 【出願人】 【識別番号】522066849 【氏名又は名称】金子 守 【住所又は居所】群馬県邑楽郡大泉町坂田4丁目5番22号 【代理人】 【識別番号】100107906 【弁理士】 【氏名又は名称】須藤 克彦 【発明者】 【氏名】金子 守 【住所又は居所】群馬県邑楽郡大泉町坂田4丁目5番22号 【要約】 【課題】接触抵抗の影響を極力低減し、信頼性の高い電気抵抗の測定方法を提供する。 【解決手段】抵抗体１の表面に電流印加端子Ｔ１，Ｔ２と電圧測定端子Ｔ３，Ｔ４を並設し、それぞれの端子Ｔ１〜Ｔ４にプローブ針Ｐ１〜Ｐ４を接触させる。プローブ針Ｐ１〜Ｐ４を介して電流印加端子Ｔ１，Ｔ２に電流をゼロから電気抵抗Ｒが安定化する電流値Ｉ０まで連続的に増加させて印加し、プローブ針Ｐ１〜Ｐ４を介して電圧測定端子間のＴ３，Ｔ４の電圧を測定することにより電圧対電流特性を取得する。この電圧対電流特性に基づいて抵抗体１の電気抵抗Ｒを算出して電気抵抗対電流特性を取得する。そして、電圧対電流特性にオーミック性があり、かつ電気抵抗対電流特性において電気抵抗Ｒが電流に対して安定化した電流範囲があるかどうかをモニタリングする。 【選択図】図１ 【特許請求の範囲】 【請求項１】 抵抗体の電気抵抗を４端子法により測定する方法であって、 抵抗体に電流を連続的に増加させて印加し、抵抗体に生じる電圧降下を測定することに より電圧対電流特性を取得し、 前記電圧対電流特性に基づいて抵抗体の電気抵抗を算出して電気抵抗対電流特性を取得し、前記電圧対電流特性にオーミック性があり、かつ前記電気抵抗対電流特性における電気抵抗が電流に対して安定化した電流範囲があるかどうかをモニタリングし、そのような電流範囲が見つかった場合に、その電流範囲において抵抗体の電気抵抗を決定することを特徴とする電気抵抗の測定方法。 【請求項２】 抵抗体の電気抵抗を４端子法により測定する方法であって、 抵抗体の表面に一対の電流印加端子と一対の電圧測定端子を並設し、 それぞれの端子にプローブ針を接触させ、 プローブ針を介して一対の電流印加端子に電流を連続的に増加させて印加し、プローブ針を介して一対の電圧測定端子間の電圧を測定することにより電圧対電流特性を取得し、 前記電圧対電流特性に基づいて抵抗体の電気抵抗を算出して電気抵抗対電流特性を取得し、 前記電圧対電流特性にオーミック性があり、かつ前記電気抵抗対電流特性における電気抵抗が電流に対して安定化した電流範囲があるかどうかをモニタリングし、そのような電流範囲が見つかった場合に、その電流範囲において抵抗体の電気抵抗を決定することを特徴とする電気抵抗の測定方法。 【請求項３】 前記抵抗体は、セラミックス材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の電気抵抗の測定方法。 【請求項４】 前記電圧対電流特性、電気抵抗対電流特性の取得及び電気抵抗の算出は、半導体パラメータアナライザーを用いて行うことを特徴とする請求項１または２に電気抵抗の測定方法。 【発明の詳細な説明】 【技術分野】 【０００１】 本発明は、抵抗体の電気抵抗を４端子法により測定する方法に関する。 【背景技術】 【０００２】 一般に、抵抗体の電気抵抗には電圧印加法と電流印加法がある。電流印加法には、２端子法と４端子法があるが、２端子法では抵抗体表面の接触抵抗（抵抗体と測定端子間の接触抵抗）による電圧降下が生じる。４端子法は電流印加端子と電圧測定端子とを分離することで接触抵抗の影響を減らすことができる。 【先行技術文献】 【特許文献】 【０００３】 【特許文献１】 特開２０１２−５２９３５号公報 【発明の概要】 【発明が解決しようとする課題】 【０００４】 ４端子法は接触抵抗の影響を低減することができるが、接触抵抗の影響をゼロにすることができるわけではなく、特に、抵抗体がセラミック材料のようなオーミック性が保証されない材料である場合には測定データの信頼性を保証することができなかった。 【０００５】 例えば、従来の測定方法は、ある電流（例えば１ｍＡ）を印加した時に、電気抵抗はある値（例えば、１０ｋΩ）であったというような方法であったので、印加電流が異なる場合に電気抵抗が安定しているかどうか不明であることに加え、接触抵抗の影響があるかどうかも不明であった。 【０００６】 そこで、本発明は接触抵抗の影響を極力低減し、信頼性の高い電気抵抗の測定方法を提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】 【０００７】 本発明の電気抵抗の測定方法は、抵抗体の電気抵抗を４端子法により測定する方法であって、抵抗体に電流を連続的に増加させて印加し、抵抗体に生じる電圧降下を測定することにより電圧対電流特性を取得し、前記電圧対電流特性に基づいて抵抗体の電気抵抗を算出して電気抵抗対電流特性を取得し、前記電圧対電流特性にオーミック性があり、かつ前記電気抵抗対電流特性における電気抵抗が電流に対して安定化した電流範囲があるかどうかをモニタリングし、そのような電流範囲が見つかった場合に、その電流範囲において抵抗体の電気抵抗を決定することを特徴とする。 【発明の効果】 【０００８】 本発明によれば、接触抵抗の影響を極力低減し、信頼性の高い電気抵抗の測定方法を提供することができる。本発明は、特に、抵抗体がセラミック材料のようなオーミック性が保証されない材料からなる場合に信頼性の高い測定データを得る上で有用性が高い。 【図面の簡単な説明】 【０００９】 【図１】本発明の実施形態における電気抵抗測定系の等価回路図である。 【図２】本発明の実施形態における電気抵抗測定系の端子接続部を示す模式図である。 【図３】本発明の実施形態における半導体パラメータアナライザーによる電気抵抗測定系の等価回路図である。 【図４】本発明の実施形態における印加電流の時間変化を示す図である。 【図５】本発明の実施形態における電圧対電流特性を示す図である。 【図６】本発明の実施形態における電気抵抗対電流特性を示す図である。 【図７】本発明の実施例における電圧対電流特性を示す図である。 【図８】本発明の実施例における電気抵抗対電流特性を示す図である。 【発明を実施するための形態】 【００１０】 以下、本発明の実施形態による電気抵抗の測定方法を図１乃至図６を参照して説明する。先ず、４端子法による電気抵抗測定系を図１の等価回路図に基づいて説明する。図示のように、抵抗体１に接触して設けられた一対の電流印加端子Ｔ１，Ｔ２、及び一対の電圧測定端子Ｔ３，Ｔ４が並設されている。 【００１１】 そして、電流源２は一対の電流印加端子Ｔ１、Ｔ２を介して抵抗体１に電流Ｉを印加する。また、電圧計３は一対の電流印加端子Ｔ３，Ｔ４を介して電流Ｉにより抵抗体１の両端に設けられた一対の電流印加端子Ｔ３，Ｔ４に生じる電圧Ｖ（電圧降下）を測定する。これにより、抵抗体１の電気抵抗Ｒは、Ｒ＝Ｖ／Ｉにて算出することができる。 【００１２】 この場合、一対の電流印加端子Ｔ１，Ｔ２と電流源２との接続部には、接触抵抗ｒ１，ｒ２が介在し、また、一対の電圧測定端子Ｔ３，Ｔ４と電圧計３との接続部には、接触抵抗ｒ３，ｒ４が介在している。電流源２，電圧計３の接続配線に伴う配線抵抗は電気抵抗Ｒ、接触抵抗ｒ１〜ｒ４に比して無視できるほど小さいため、図示を省略している。また、電圧計３の内部抵抗は抵抗体１の抵抗値Ｒに比して十分大きく、電圧計３に流れ込む電流は十分小さいものとする。 【００１３】 このような電気抵抗測定系の端子接続部の構成を図２に基づいて説明する。図示のように、抵抗体１の表面に一対の電流印加端子Ｔ１，Ｔ２、及び一対の電圧測定端子Ｔ３，Ｔ４が並設されている。これらの端子Ｔ１〜Ｔ４の表面にはそれぞれのプローブ針Ｐ１〜Ｐ４が接触するように構成されている。 【００１４】 等価回路としては、図１のものと同様であり、プローブ針Ｐ１，Ｐ２及びを介して電流源２が接続され、プローブ針Ｐ１，Ｐ２及びを介しての電圧計３が接続されるようになっている。この場合、抵抗体１の接続部には、同様に、上述と同様に接触抵抗ｒ１〜ｒ４が介在しているが、プローブ針Ｐ１〜Ｐ４による接触抵抗も含まれている。 【００１５】 上述の電気抵抗測定系は、半導体パラメータアナライザーを用いて構成することができる。図３の等価回路図に示すように、電流源２、電圧計３ａ，３ｂは半導体パラメータアナライザーに内蔵され、プログラムにより測定条件を設定可能になっている。電圧計３ａは、電圧測定端子Ｔ４と接地の間の電圧ＶＭ１を測定し、電圧計３ｂは電圧測定端子Ｔ３と接地の間の電圧ＶＭ２を測定する。なお、図３のｒ１〜ｒ４は上述の接触抵抗と同じである。これにより、抵抗体１の電気抵抗Ｒは、Ｒ＝（ＶＭ１−ＶＭ２）／Ｉ にて算出することができる。 【００１６】 次に、上述の半導体パラメータアナライザーを用いた電気抵抗の測定方法を図４乃至図６を参照して説明する。先ず、図２に示すように、一対の電流印加端子Ｔ１，Ｔ２、及び一対の電圧測定端子Ｔ３，Ｔ４のそれぞれにプローブ針Ｐ１〜Ｐ４を接触させる。 【００１７】 次に、図４に示すように、プローブ針Ｐ１，Ｐ２を介して一対の電流印加端子Ｔ１，Ｔ２に電流をゼロから所定の電流値Ｉ０まで連続的に増加させて印加する。 【００１８】 このような連続電流印加の過程で、プローブ針Ｐ３，Ｐ４を介して一対の電圧測定端子Ｔ３，Ｔ４の電圧を測定することにより、図５に示すような一対の電圧対電流特性、すなわち電圧ＶＭ１対電流Ｉ特性、及びＶＭ２対電流Ｉ特性を取得する。そして、そのような一対の電圧対電流特性に基づいて抵抗体１の電気抵抗ＲをＲ＝（ＶＭ１−ＶＭ２）／Ｉの計算式に基づいて算出して、図６に示すような電気抵抗対電流特性を取得する。 【００１９】 この場合、測定データに信頼性があると判断するには、電圧対電流特性が直線（オーミック性のあることを示している）であり、かつ電気抵抗Ｒの測定値が安定している必要がある。しかしながら、図６に示すように、本発明者は、電気抵抗Ｒは印加電流Ｉが小さい領域、すなわち電流印加直後において異常に高い値を示すことを見出した。その原因は、そのような初期電流領域では、接触抵抗ｒ１〜ｒ４の影響により、電圧対電流特性の連続性、オーミック性が悪化するためであると考えられる。 【００２０】 このような現象は、抵抗体１がセラミックス材料のようにバンドギャップの大きい材料からなる場合に顕著である。例えば、抵抗体１がバンドギャップの小さい半導体材料からなる場合には、イオン注入や固相拡散などのプロセス技術を使って、電極（端子Ｔ１〜Ｔ４）を形成することにより、抵抗体１の端子接続部にオーミック性をもたせることで、端子接続部における接触抵抗ｒ１〜ｒ４の成分をゼロにはできないものの低減する方法が確立されている。 【００２１】 ところが、セラミックス材料のようにバンドギャップの大きい材料においては、このようなプロセス技術が利用できず、金やアルミニウムからなる電極（端子Ｔ１〜Ｔ４）を蒸着やスパッタなどで付着させる程度の技術に留まっており、抵抗体１と端子接続部のオーミック性を確実に得るのが難しい。このことが、電流印加直後における接触抵抗ｒ１〜ｒ４の影響を大きくしていると考えられる。なお、抵抗体１が電気抵抗Ｒの大きい材料からなる場合は、接触抵抗の影響は目立たないが、接触抵抗が小さい材料からなる場合は、その影響が顕在化してくる。 【００２２】 そこで、本発明においては、抵抗体１に電流Ｉを連続的に増加させて印加し、上記一対の電圧対電流特性（図５の電圧ＶＭ１対電流Ｉ特性、及びＶＭ２対電流Ｉ特性）にオーミック性があり、かつ電気抵抗対電流特性における電気抵抗Ｒが安定化する電流領域、つまり電気抵抗Ｒが印加する電流Ｉに対して一定になっている電流範囲、あるいは、電気抵抗Ｒが実質的に変化しない電流領域があるかどうかをモニタリングする。そして、そのような電気抵抗Ｒが安定な電流範囲が見つかった場合に、その電流範囲において抵抗体１の電気抵抗Ｒを決定することとした。 【００２３】 これにより、抵抗体１が、金属材料や半導体材料に限らず、セラミックス材料のようにオーミック性が保証されていない材料からなる場合であっても、信頼性の高い電気抵抗Ｒの測定データを得ることができる。 【００２４】 なお、電圧対電流特性にオーミック性が得られず、電気抵抗Ｒが安定な電流領域が見つからないという場合もあり得る。そのような場合における電気抵抗Ｒの測定値には信頼性がなく、不適当であると判断することができる。そして、そのような場合には、電流Ｉをさらに高い電流値Ｉ０まで増加させ、電気抵抗Ｒが安定化する電流領域があるかどうかをモニタリングすることとする。 【００２５】 上述の電気的抵抗の測定方法は、通常のテスターを使用して行うこともできるが、半導体パラメータアナライザーを用いることにより、電圧対電流特性の連続性、オーミック性をリアルタイムでモニタリングしながら、リアルタイムで電気抵抗Ｒを評価することができるので、利便性が高い。 【実施例】 【００２６】 次に、本発明の実施例による、セラミックス材料からなる抵抗体１の電気抵抗Ｒの測定方法を図７及び図８を参照して説明する。 【００２７】 図７，図８に示すように、プローブ針Ｐ１，Ｐ２を介して一対の電流印加端子Ｔ１，Ｔ２に印加する電流Ｉを０Ａから２０μＡまで連続的に増加させて印加した。そして、少なくとも印加電流Ｉが５μＡ以上の電流範囲では、一対の電圧対電流特性（電圧ＶＭ１対電流Ｉ特性、及びＶＭ２対電流Ｉ特性）が直線であり（すなわちオーミック性のあることを示しており）、かつ電気抵抗Ｒは印加する電流Ｉに対して安定化していることが見出された。これにより、本実施例では、この電流範囲（例えば１０μＡ）において、電気抵抗Ｒが４５０Ωと決定された。 【符号の説明】 【００２８】 １ 抵抗体 ２ 電流源 ３ 電圧計 Ｔ１，Ｔ２ 電流印加端子 Ｔ３，Ｔ４ 電圧測定端子 Ｐ１〜Ｐ４ プローブ針 ｒ１〜ｒ４ 接触抵抗 Ｒ 電気抵抗

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

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