基板上に形成された第1電極層と、前記第1電極層上に配置された抵抗変化層と、前記抵抗変化層上に配置された第2電極層とを備え、前記抵抗変化層は、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層と、タンタル酸化物層とが積層された2層構造を有している不揮発性記憶素子。前記抵抗変化層は、前記タンタル酸化物層から前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層へ酸素イオンが移動することにより低抵抗化し、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層から前記タンタル酸化物層へ酸素イオンが移動することにより高抵抗化する請求項1に記載の不揮発性記憶素子。前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の組成をTaOxNyと表すと、xとyは0.8≦xy≦1.90<y≦0.5を満足し、且つ前記タンタル酸化物層の組成をTaOzと表すと、zはxy<zを満足する請求項1または2に記載の不揮発性記憶素子。前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の厚さは、前記タンタル酸化物層の厚さよりも厚い請求項1~3のいずれか1項に記載の不揮発性記憶素子。前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層は、導電性を有している請求項1~4のいずれか1項に記載の不揮発性記憶素子。前記タンタル酸化物層に接する電極は、タンタルの標準電極電位より標準電極電位が高い材料のうちの1つまたは複数の材料を用いて構成される請求項1~5のいずれか1項に記載の不揮発性記憶素子。前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層に接する電極は、タンタルの標準電極電位より標準電極電位が低い材料のうちの1つまたは複数の材料を用いて構成される請求項1~6のいずれか1項に記載の不揮発性記憶素子。前記タンタル酸化物層に接する電極は、Au、Pt、Ir、Pd、CuおよびAgのうちの1つまたは複数の材料を用いて構成される請求項6に記載の不揮発性記憶素子。前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層に接する電極は、W、NiおよびTaNのうちの1つまたは複数の材料を用いて構成される請求項7に記載の不揮発性記憶素子。基板上に、第1電極層を構成する第1電極材料層を形成する工程aと、前記第1電極材料層上に、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層を構成する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層を形成する工程bと、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層上に、タンタル酸化物層を構成するタンタル酸化物材料層を形成する工程cと、前記タンタル酸化物材料層上に、第2電極層を構成する第2電極材料層を形成する工程dとを有しており、前記工程bにおいて、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層を、スパッタリング法により形成する不揮発性記憶素子の製造方法。基板上に、第2電極層を構成する第2電極材料層を形成する工程aと、前記第2電極材料層上に、タンタル酸化物層を構成するタンタル酸化物材料層を形成する工程bと、前記タンタル酸化物材料層上に、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層を構成する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層を形成する工程cと、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層上に、第1電極層を構成する第1電極材料層を形成する工程dと、を有しており、前記工程cにおいて、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層を、スパッタリング法により形成する不揮発性記憶素子の製造方法。後述するように、本願発明者らが鋭意検討を行った結果、従来の抵抗変化素子は、熱バジェット等によって抵抗変化特性が劣化する可能性がある、あるいは低電圧での安定動作が困難であるという課題を有していることを見出した。上記の課題を解決するために、本発明は、熱バジェットによる抵抗変化層の酸素濃度プロファイルの劣化を抑制し、且つ低電圧で安定して動作可能な不揮発性記憶素子およびその製造方法の提供を目的とする。上述した課題を解決するために、本発明の一形態に係る不揮発性記憶素子は、基板上に形成された第1電極層と、前記第1電極層上に配置された抵抗変化層と、前記抵抗変化層上に配置された第2電極層とを備え、前記抵抗変化層は、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層と、タンタル酸化物層とが積層された2層構造を有している。酸窒素不足型タンタル酸窒化物層を構成する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料とは、化学量論的な組成stoichiometriccompositionを有する酸化物と比較して酸素および窒素の少なくともいずれかの含有量原子比:総原子数に占める酸素および窒素の原子数の割合が少ない非化学量論的な組成を有する酸化物をいう。つまり、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料とは、その組成をTaOxNyで表すと、2x’3y’<5となるような組成を有する材料である。酸窒素不足型タンタル酸窒化物層においては、熱バジェットを与えたときも酸素は拡散しにくい。この構成によれば、抵抗変化層に酸窒素不足型タンタル酸窒化物層を用いることで、タンタル酸化物層から酸窒素不足型タンタル酸窒化物層へ酸素が拡散するのを抑制することができる。これにより、酸素濃度プロファイルの劣化を抑制することが可能となる。また、前記抵抗変化層は、前記タンタル酸化物層から前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層へ酸素イオンが移動することにより低抵抗化し、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層から前記タンタル酸化物層へ酸素イオンが移動することにより高抵抗化することが好ましい。また、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の組成をTaOxNyと表すと、xとyは0.8≦xy≦1.90<y≦0.5を満足し、且つ前記タンタル酸化物層の組成をTaOzと表すと、zはxy<zを満足することが好ましい。抵抗変化動作は、電圧パルス印加によりタンタル酸化物層を酸素酸素イオンが出入りすることにより発現する。酸窒素不足型タンタル酸窒化物層は、酸素の拡散を抑制する効果を有しているが、酸窒素不足型のタンタル酸窒化物層の窒素含有量を高くしすぎるとすなわち、y値を高くしすぎると、抵抗変化動作の阻害となる。この構成によれば、TaOxNyで表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物層のy値を0<y≦0.5とすることにより、酸素濃度プロファイルの劣化を抑制し、且つ良好な抵抗変化動作を実現することができる。また、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層組成:TaOxNyのx値およびy値を0.8≦xy≦1.9、タンタル酸化物層組成:TaOzをxy<zとすることにより、タンタル酸化物層の抵抗率は、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の抵抗率よりも高くなる。抵抗変化動作時に印加した電圧パルスは、タンタル酸化物層と酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の両方に分配されるが、このうち抵抗変化動作に寄与するのは、酸素が出入りするタンタル酸化物層に分配される分である。タンタル酸化物層の抵抗率を酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の抵抗率より高くすることで、タンタル酸化物層に分配される電圧パルスの成分が大きくなり、不揮発性記憶素子を低電圧で動作させることが可能となる。不揮発性記憶素子を上記した構成とすることで、不揮発性記憶素子を抵抗変化動作させるために必要な電圧は2.4V以下となり、従来の不揮発性記憶素子に比べ、低電圧で動作させることが可能となる。また、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の厚さは、前記タンタル酸化物層の厚さよりも厚いことが好ましい。この構成によれば、タンタル酸窒化物層の膜厚をタンタル酸化物層の厚さよりも厚くすることにより、従来の抵抗変化素子の課題であった酸素濃度プロファイルの劣化を低減することが可能となる。また、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層は、導電性を有していることが好ましい。また、前記タンタル酸化物層に接する電極は、タンタルの標準電極電位より標準電極電位が高い材料のうちの1つまたは複数の材料を用いて構成されることが好ましい。また、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層に接する電極は、タンタルの標準電極電位より標準電極電位が低い材料のうちの1つまたは複数の材料を用いて構成されることが好ましい。また、前記タンタル酸化物層に接する電極は、Au、Pt、Ir、Pd、CuおよびAgのうちの1つまたは複数の材料を用いて構成されることが好ましい。また、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物層に接する電極は、W、NiおよびTaNのうちの1つまたは複数の材料を用いて構成されることが好ましい。この構成によれば、抵抗変化層での抵抗変化動作を、タンタル酸化物層とこれに接する電極との界面のみで生じさせることができ、安定な抵抗変化動作を実現することができる。また、本発明の一形態に係る不揮発性記憶素子の製造方法は、基板上に、第1電極層を構成する第1電極材料層を形成する工程aと、第1電極材料層上に、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層を構成する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層を形成する工程bと、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層上に、タンタル酸化物層を構成するタンタル酸化物材料層を形成する工程cと、タンタル酸化物材料層上に、第2電極層を構成する第2電極材料層を形成する工程dと、を有しており、工程bにおいて、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層を、スパッタリング法により形成する。この構成によれば、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層をスパッタ法により形成する工程bにおいて、スパッタターゲットにタンタルを用い、スパッタガスに酸素と窒素を用いた反応性スパッタ法を用いることができる。これにより、TaOxNy0.8≦xy≦1.9、y≦0.5で表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の組成制御が容易となる。また、本発明の一形態に係る不揮発性記憶素子の製造方法は、基板上に、第2電極層を構成する第2電極材料層を形成する工程aと、前記第2電極材料層上に、タンタル酸化物層を構成するタンタル酸化物材料層を形成する工程bと、前記タンタル酸化物材料層上に、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層を構成する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層を形成する工程cと、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層上に、第1電極層を構成する第1電極材料層を形成する工程dとを有しており、工程cにおいて、前記酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層を、スパッタリング法により形成する。この構成によれば、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層をスパッタ法により形成する工程cにおいては、TaOxNy0.8≦xy≦1.9、y≦0.5で表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の組成制御が容易となる。また、この構成によれば、タンタル酸化物層を、成膜レートの速い反応性スパッタ法を用いて形成することができる。上記した不揮発性記憶素子の製造方法では、タンタル酸化物材料層を反応性スパッタ法で形成すると、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層の表面が酸素プラズマに曝される。このため、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層の表面が酸化してしまい、所望の酸素濃度プロファイルを有する抵抗変化層を得ることができない。これにより、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層が酸化されないため、成膜レートの速い反応性スパッタ法を用いてタンタル酸化物材料層を形成することができる。したがって、製造コストの削減が可能となる。本発明によれば、熱バジェットによる抵抗変化層の酸素濃度プロファイルの劣化を抑制し、且つ低電圧で安定して動作可能な不揮発性記憶素子および不揮発性記憶素子の製造方法を提供することができる。はじめに、本発明の実施の形態を説明する前に、本願発明者らが見出した知見について説明する。なお、以下の説明は本発明を理解する上で一助となるものであるが、以下の種々の実験条件等は本発明を限定するものではない。図13は、特許文献1に記載された抵抗変化素子212を搭載した不揮発性記憶素子20の概略構成を示す断面図である。図13に示すように、不揮発性記憶素子20は、第1配線201が形成された基板200と、この基板200上に第1配線201を覆って形成された第1層間絶縁層202と、この第1層間絶縁層202を貫通して第1配線201と第1電極層205とを電気的に接続するための第1コンタクトホール203が形成されている。コンタクトホール203の内部には、主成分としてタングステンを埋め込まれた第1コンタクトプラグ204が形成されている。そして、第1コンタクトプラグ204を被覆するように、第1層間絶縁層202上に、第1電極層205、抵抗変化層206、第2電極層207で構成される抵抗変化素子212が形成されている。さらに、この抵抗変化素子212を被覆して、第2層間絶縁層208が形成され、この第2層間絶縁層208を貫通して、第2電極層207と第2配線211とを電気的に接続するための第2コンタクトホール209が形成されている。第2コンタクトホール209の内部には、主成分としてタングステンが埋め込まれ、第2コンタクトプラグ210が形成されている。さらに、第2コンタクトプラグ210を被覆するように、第2層間絶縁層208上に、第2配線211が形成されている。抵抗変化層206は、第1のタンタル酸化物層206aと第2のタンタル酸化物層206bとの積層構造からなる。第1のタンタル酸化物層206aを構成する第1のタンタル酸化物材料層は、0.8≦x≦1.9を満たすTaOxで表される組成を有している。また、第2のタンタル酸化物層206bを構成する第2のタンタル酸化物材料層は、2.1≦z<2.5を満足するTaOzで表される組成を有している。不揮発性記憶素子20の製造プロセスにおいては、多層配線の形成の際に、層間絶縁層の成膜、コンタクトプラグの形成、配線の形成、リカバリーアニールなどの工程において、抵抗変化素子212が熱処理されることになる。この熱処理により、抵抗変化素子212に熱バジェットthermalbudgetorthermalhistoryが与えられ、第2のタンタル酸化物層206bから第1のタンタル酸化物層206aに酸素が拡散する場合があることを、本願発明者らは見出した。図14は、TaOx0.8≦x≦1.9で表される第1のタンタル酸化物材料層と、TaOz2.1≦zで表される組成を有する第2のタンタル酸化物材料層と、第2のタンタル酸化物材料層上に第2電極材料層としてのIrを積層した膜において、膜厚方向に酸素濃度プロファイル酸素濃度分布をオージェ電子分光法AESにより分析した結果を示す図である。図14に、第2電極材料層としてのイリジウムを成膜後に、熱バジェットを与えたサンプル破線と与えていないサンプル実線を合わせて示す。図14から分かるように、熱バジェットを与えることにより、第2のタンタル酸化物材料層におけるAESピーク強度が減衰し、第1のタンタル酸化物材料層におけるAESピーク強度が増加している。すなわち、熱バジェットを与えることにより、第2のタンタル酸化物材料層中の酸素が、第1のタンタル酸化物材料層に拡散していることが確認できる。抵抗変化素子212の抵抗値や抵抗変化特性は、第2のタンタル酸化物材料層の膜厚と酸素含有量に依存する。しかしながら、図14に示したように、与えられた熱バジェットにより第2のタンタル酸化物層206bから酸素が拡散するため、第2のタンタル酸化物層206bの酸素含有量や膜厚が減少する。所望の抵抗値と抵抗変化特性を有する不揮発性記憶素子を得るためには、熱バジェットによる酸素濃度プロファイルの劣化、つまり、酸素濃度の高い領域からの酸素酸素イオンの拡散を抑制しなければならない。また、図15は、特許文献2に記載された抵抗変化素子312を搭載した不揮発性記憶素子30の概略構成を示す断面図である。図15に示すように、不揮発性記憶素子30では、第1配線301が形成された基板300と、この基板300上に第1配線301を覆って形成された第1層間絶縁層302と、この第1層間絶縁層302を貫通して第1配線301と第1電極層305とを電気的に接続するための第1コンタクトホール303が形成されている。コンタクトホール303の内部には、主成分としてタングステンを埋め込まれた第1コンタクトプラグ304が形成されている。そして、第1コンタクトプラグ304を被覆するように、第1層間絶縁層302上に、第1電極層305、抵抗変化層306、第2電極層307で構成される抵抗変化素子312が形成されている。さらに、この抵抗変化素子312を被覆して、第2層間絶縁層308が形成され、この第2層間絶縁層308を貫通して、第2電極層307と第2配線311とを電気的に接続するための第2コンタクトホール309が形成されている。第2コンタクトホール309の内部には、主成分としてタングステンが埋め込まれ、第2コンタクトプラグ310が形成されている。さらに、第2コンタクトプラグ310を被覆するように、第2層間絶縁層308上に、第2配線311が形成されている。抵抗変化素子312における抵抗変化層306は、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層により構成されており、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の窒素に対する酸素の含有率が1.08以上1.35以下である。本願発明者らは、鋭意検討した結果、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層においては、熱バジェットを与えたときも酸素は拡散しにくいことを見出した。すなわち、本願発明者らは、抵抗変化層306を酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層で形成することにより、熱バジェットによる抵抗変化層の酸素濃度プロファイルの劣化を抑制することが可能であると考えた。しかし、抵抗変化層306を酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層で形成することにより、抵抗変化層306の抵抗変化動作が阻害される場合がある。例えば、特許文献2に開示されている抵抗変化素子312では、抵抗変化動作をさせるために、3.0Vと高いパルス電圧を印加している。また、図16は、特許文献3に記載された抵抗変化素子412の概略構成図である。図17は、抵抗変化素子412の抵抗値特性を示す図である。図16に示すように、特許文献3に記載の抵抗変化素子412は、第1電極層405と、抵抗変化層406と、第2電極層407を有している。抵抗変化層406は、タンタル酸化物層Ta2O5406cとタンタル酸化物層TaOx406aとの間にタンタル酸窒化物層TaON406bを有している。タンタル酸化物層Ta2O5406cとタンタル酸化物層TaOx406aとの間にタンタル酸窒化物層TaON406bを設けることで、図17に示すように、抵抗変化層406の抵抗変化時の抵抗値はばらつきを示している。そこで、抵抗変化素子412は、抵抗変化時の抵抗値のさらなる安定化、つまり、抵抗変化動作のさらなる安定化が望まれている。以下に説明する本発明の実施の形態は、上記の検討に基づいて着想されたものであり、熱バジェットによる抵抗変化層の酸素濃度プロファイルの劣化をより抑制し、且つ低電圧で安定して動作可能な不揮発性記憶素子およびその製造方法の提供を実現し得るものである。以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明について、以下の実施の形態および添付の図面を用いて説明を行うが、これは例示を目的としており、本発明がこれらに限定されることを意図しない。実施の形態1[不揮発性記憶素子の構成]図1Aは、本発明の実施の形態1に係る不揮発性記憶素子10の概略構成を示す断面図である。図1Aに示すように、不揮発性記憶素子10は、基板100と、基板100上に形成された第1配線101と、基板100上に第1配線101を覆って形成されたシリコン酸化膜等500~1000nmで構成される第1層間絶縁層102と、第1層間絶縁層102を貫通して形成された第1コンタクトホール103直径:50~300nmと、第1コンタクトホール103の内部にタングステンを主成分として埋め込まれた第1コンタクトプラグ104を有している。そして、第1層間絶縁層102上には、抵抗変化素子112が設けられている。また、抵抗変化素子112を被覆して、シリコン酸化膜厚さ:500~1000nmで構成される第2層間絶縁層108が形成され、この第2層間絶縁層108を貫通して形成された第2コンタクトホール109直径:50~300nmと、第2コンタクトホール109の内部にタングステンを主成分として埋め込まれた第2コンタクトプラグ110とを有している。さらに、第2コンタクトプラグ110を被覆して、第2層間絶縁層108上には、第2配線111が形成されている。抵抗変化素子112は、第1コンタクトプラグ104を被覆するように形成された、窒化タンタル等で構成された第1電極層105厚さ:5~100nmと、抵抗変化層106厚さ:20~100nmと、貴金属Pt、Ir、Pd等等で構成された第2電極層107厚さ:5~100nmと、で構成されている。ここで、図1Aに示すように、抵抗変化層106は、第1電極層105の上に形成された酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aと、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの上に形成されたタンタル酸化物層106bとの、2層構造で構成されている。酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aは、導電性を有し、特許文献1に記載された第1のタンタル酸化物層206aに比べて酸素が拡散しにくいという特徴を有している。したがって、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aを配置することにより、タンタル酸化物層106bから酸素が拡散することを抑制することが可能となる。また、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの膜厚は、一例として、44.5nm程度であり、タンタル酸化物層106bの膜厚は、一例として5.5nm程度である。つまり、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの厚さは、タンタル酸化物層106bの厚さよりも厚く形成されている。特許文献3に示した従来の抵抗変化素子412では、タンタル酸窒化物層406bの膜厚は3nm~5nm程度であり、タンタル酸化物層406aよりも薄く形成されていた。抵抗変化素子112において、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの膜厚をタンタル酸化物層106bの厚さよりも厚くすることにより、従来の抵抗変化素子の課題であった酸素濃度プロファイルの劣化を低減することが可能となる。ここで、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの膜厚は、少なくとも15nmあればよい。また、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの膜厚は、タンタル酸化物層106bの膜厚の2倍以上であることが好ましい。次に、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料の定義について説明する。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料とは、化学量論的な組成を有する酸窒化物と比較して酸素および窒素の少なくともいずれかの含有量原子比:総原子数に占める酸素および窒素の原子数の割合が少ない非化学量論的な組成を有する酸窒化物をいう。一般に、タンタル酸窒化物材料の組成は、タンタル:酸素:窒素=1:1:1である。すなわち、タンタルは5価、酸素は-2価、窒素は-3価のイオンとして存在することが安定状態である。したがって、タンタル酸窒化物材料の組成をTaOxNyで表すと、2x’3y’=5を満たすタンタル酸窒化物材料が安定に存在しうることになる。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料とは、その組成をTaOxNyで表すと、2x’3y’<5となるような組成を有する材料である。また、Taをタンタル、Oを酸素として、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの組成をTaOxNyで表すと、x値およびy値は、0.8≦xy≦1.9、0<y≦0.5の範囲にある。次に、不揮発性記憶素子10の抵抗変化動作について説明する。抵抗変化層106として、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料で構成される酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aと、高酸素濃度のタンタル酸化物材料で構成されるタンタル酸化物層106bとで構成される積層構成を用いた場合、タンタル酸化物層106bの存在により、不揮発性記憶素子10の初期の抵抗は非常に高くなる。よって、抵抗変化特性を得るためには、初期の状態の抵抗変化層106に通常抵抗変化に用いる電圧より高い電気的パルス初期ブレイクダウン電圧を印加することにより、導電パスを抵抗変化層106内に形成するブレイクダウンさせる必要がある。このような処理は初期ブレイク初期ブレイクダウンと呼ばれている。初期ブレイクにおいては、抵抗変化層106に初期ブレイクダウン電圧を印加することにより、抵抗変化層106の高酸素濃度のタンタル酸化物層106bに電流を流して、当該タンタル酸化物層106bの抵抗値を非常に高い初期抵抗値1×106~1×108Ωから抵抗変化が可能な抵抗値1×102~1×104Ωに調整する。ここで、初期ブレイクにより形成される導電パスの直径は、10nm程度であると考えられる。また、発明者らが鋭意検討した結果、初期ブレイク処理による導電パスの形成は、抵抗変化層106に流れる電流密度に大きく依存する、という新たな知見を得た。したがって、抵抗変化素子112の電流が流れる実効的な素子寸法及び面積のばらつきが生じると、導電パスが形成される初期ブレイクダウン電圧が複数の抵抗変化素子112間でばらつくという問題が生じる。つまり、所定の初期ブレイクダウン電圧を印加しても、各抵抗変化素子112に流れる電流密度がばらつくことにより、初期ブレイクされるものと、初期ブレイクされないものとが発生する。すなわち、初期ブレイク率が低下することで、歩留りが低下する。さらに、リテンションデータ保持特性及びエンデュランスデータ書き換え回数といった特性が不揮発性記憶素子10ごとに変化する。これにより、適切な初期ブレイク電圧を設定することができないので、不揮発性記憶素子10の歩留りをさらに下げてしまうこととなる。具体的には、初期ブレイク電圧が高過ぎるとデータ0を示す抵抗値が低くなるため、データ1を示す高抵抗側へ抵抗変化できなくなる。これにより、再書き込みができなくなるエンデュランス不良が発生する場合がある。逆に、初期ブレイク電圧が低すぎるとデータ0を示す抵抗値が高くなる。これにより、データ保持中に抵抗値がより高いデータ1を示す高抵抗側へ変動して、データが書き換わるリテンション不良データ保持不可が発生する場合がある。以上のように、各抵抗変化素子112の、電流が流れる実効的な素子寸法及び面積のばらつきに起因して、初期ブレイクを行う際に素子に流れる電流密度、すなわち電流が流れる断面の実効的な面積がばらつくことが不良の原因となる。これにより、不揮発性記憶素子10の歩留りの低下及び信頼性劣化が生じる。初期ブレイクされた不揮発性記憶素子10は、第1電極層105を基準にして、第2電極層107に正または負の電圧パルスが印加されることにより、抵抗変化素子112が低抵抗状態または高抵抗状態に変化されるものである。第2電極層107に負の電圧パルスが印加されることにより、抵抗変化素子112は高抵抗状態から低抵抗状態に変化低抵抗化される。また、第2電極層107に正の電圧パルスが印加されることにより、抵抗変化素子112は低抵抗状態から高抵抗状態に変化高抵抗化される。低抵抗化は、第2電極層107に印加された負の電圧パルスにより、タンタル酸化物層106b中の導電パスの酸素イオンがタンタル酸化物層106b中から追い出され、タンタル酸化物層106bの導電パスの酸素含有率が減少することにより発生するものと考えられる。一方、高抵抗化は、第2電極層107に印加された正の電圧パルスにより、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106a中の酸素イオンがタンタル酸化物層106b中の導電パスに取り込まれ、タンタル酸化物層106b中の導電パスの酸素含有率が増大することにより発生するものと考えられる。より詳細には、以下のとおりである。図1Bは、初期ブレイクにより局所領域106cが形成された抵抗変化素子112の構成を示す図である。初期ブレイク電圧が印加された抵抗変化層106は、第1の酸化物層である酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aと第2の酸化物層であるタンタル酸化物層106bとの界面近傍に、局所領域106cを備える。局所領域106cの酸素不足度は、タンタル酸化物層106bの酸素不足度よりも大きく、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの酸素不足度と異なる。局所領域106cは、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aとタンタル酸化物層106bとの積層構造を備える抵抗変化層106に対して初期ブレイク電圧を印加することにより形成できる。このとき、初期ブレイク電圧は低電圧であることが好ましい。初期ブレイクにより、第2電極層107と接し、タンタル酸化物層106bを貫通して酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aに一部侵入し、第1電極層105と接していない局所領域106cが形成される。本明細書において、局所領域106cとは、抵抗変化層106のうち、第1電極層105と第2電極層107との間に電圧を印加した際に、支配的に電流が流れる領域を意味する。なお、局所領域106cは、抵抗変化層106内に形成される複数本のフィラメント導電パスの集合を含む領域を意味する。すなわち、抵抗変化層106における抵抗変化は、局所領域106cを通じて発現する。抵抗変化動作は、局所領域106c中の酸素欠損の密度が酸化還元によって変化することにより発現すると推測される。したがって、低抵抗状態の抵抗変化層106に対して駆動電圧を印加した際に、フィラメントを備える局所領域106cに支配的に電流が流れる。抵抗変化層106は、局所領域106cにおいて高抵抗状態と低抵抗状態とを遷移する。なお、特許文献2における抵抗変化素子312では、タンタル酸窒化物中に抵抗変化動作が発現する局所領域が形成されることにより抵抗変化層306の抵抗値が変化して高抵抗状態と低抵抗状態とを遷移する。ここで、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aとタンタル酸化物層106bの組成について説明する。xyの値が0.8よりも小さい場合、抵抗変化素子112の抵抗値が低くなるため、抵抗変化素子112に電圧がかかりにくく、動作電圧を高くする必要が生じる。また、xyの値が1.9を超えると、抵抗変化素子112の抵抗値が高くなり、急激に抵抗変化素子112の動作電圧が高くなる。したがって、例えば抵抗変化素子を5V以下で動作させたい場合、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの組成をTaOxNyで表すと、x値およびy値は、0.8≦xy≦1.9の範囲であることが好ましい。また、y値が0<y≦0.5の範囲であるときには、抵抗変化素子112が動作することが確認されている。抵抗変化素子112が安定して動作するためには、y値は、0.22<y≦0.5であることが好ましい。また、タンタル酸化物層106bの組成をTaOzで表すと、タンタル酸化物層106bのほうが酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aよりも酸素濃度が高く設定されるため、z値は、xy<zの範囲となる。なお、タンタル酸化物層106bは、酸素不足型でなくてもよい。かかる構成とすることで、抵抗変化素子112の動作電圧を低減することができ、従来の抵抗変化素子に比べて低電圧での動作が可能となる。[不揮発性記憶素子の製造方法]図2のaからkは本実施の形態に係る、不揮発性記憶素子10の製造方法を示す断面図である。これらを用いて、不揮発性記憶素子10の要部の製造方法について説明する。図2のaに示すように、基板100上に第1配線101を形成する。トランジスタや下層配線などが形成されている基板100上に、アルミ等で構成された導電層厚さ:400~600nmをスパッタリング法等により形成する。これを所望の配線パターンを有するマスクを用いたパターニングとドライエッチングによる加工により第1配線101を形成する。なお、ダマシン等の製造方法を用いて第1配線101を形成してもよい。次に、図2のbに示すように、第1層間絶縁層102を形成する。第1配線101を被覆するように基板100上に絶縁層としてのプラズマTEOSをCVD法により形成した後、表面を平坦化することで第1層間絶縁層102厚さ:500~1000nmを形成する。第1層間絶縁層102については、プラズマTEOSを用いたが、配線間の寄生容量の低減のためにフッ素含有酸化物例えば、FSGやlow-k材料を用いてもよい。次に、図2のcに示すように、第1コンタクトホール103を形成する。所望のコンタクトホールのパターンを有するマスクを用いたパターニングとドライエッチングによる加工により、第1層間絶縁層102を貫通した第1コンタクトホール103直径:50~300nmを形成する。ここでは、第1配線101の幅が第1コンタクトホール103より小さい場合には、マスク合わせずれの影響により第1配線101と第1コンタクトプラグ104の接触する面積が変わり、例えばセル電流が変動する。これを防止する観点から、第1配線101の幅は第1コンタクトホール103より大きな外形としている。次に、図2のdに示すように、第1配線101に接続される第1コンタクトプラグ104を形成する。まず、下層に密着層および拡散バリアとして機能するチタンTi/チタン窒化物TiN層厚さ:各々5~30nmをそれぞれスパッタリング法およびCVD法で成膜した後、上層に第1コンタクトプラグ104の主たる構成要素となるタングステンW、厚さ:200~400nmをCVD法で成膜する。このとき、第1コンタクトホール103は後に第1コンタクトプラグ104となる積層構造の導電層104’で充填される。この導電層104’は、上記したW/Ti/TiN構造である。次に、図2のeに示すように、第1コンタクトプラグ104を形成する。上記した導電層104’が形成された後、化学的機械研磨法CMP法を用いて導電層104’の全面を平坦化研磨し、第1層間絶縁層102上の不要な導電層104’を除去して、第1コンタクトホール103の内部にのみ導電層104’を残した第1コンタクトプラグ104を形成する。次に、図2のfに示すように、第1電極材料層105’および酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’を形成する。第1コンタクトプラグ104を被覆するように、第1層間絶縁層102上に、タンタル窒化物TaNで構成される第1電極材料層105厚さ:20~50nmをスパッタリング法等で形成する。続いて、第1電極材料層105上に、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106aをスパッタリング法により形成する。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の形成には、例えば、タンタルからなるスパッタターゲットを酸素と窒素を含む雰囲気中でスパッタリングする、所謂反応性スパッタ法を用いる。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の厚さは、分光エリプソメトリ法を用いて測定することができ、一例としてその厚さは20~50nmである。反応性スパッタ法により酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’を形成するときのスパッタリング条件は、一例として、電源出力を1000W、成膜圧力を0.05Paとし、スパッタガスにはアルゴン、酸素、窒素を用いて、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率が0.75mΩcm~6mΩcmとなるよう、酸素と窒素の流量を制御する。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の詳細な成膜条件と抵抗率の関係については後述する。次に、図2のgに示すように、タンタル酸化物材料層106b’を形成する。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’上に、タンタル酸化物材料層106b’を形成する。タンタル酸化物材料層106b’の形成には、例えば、Ta2O5で表される組成を有するタンタル酸化物をスパッタターゲットとして用い、スパッタガスにアルゴンArを用いたRFマグネトロンスパッタリング法により形成する。スパッタリングの条件は、一例としてRF電源出力を200W、成膜圧力0.3Pa、アルゴンガス流量300sccm、基板温度を室温としている。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106aと積層して抵抗変化を起こすのに有効なタンタル酸化物材料層106b’の厚さは3~10nmであり、その厚さは分光エリプソメトリ法を用いて測定することができる。また、上述したスパッタリング条件を用いてタンタル酸化物材料層106b’を形成したときの成膜レートは、一例として1.2nm/分である。次に、図2のhに示すように、第2電極材料層107’を形成する。タンタル酸化物材料層106b上に第2電極材料層107としてのイリジウムIrを、例えば、スパッタリング法により形成する。スパッタリング法により形成された第2電極材料層107’の厚さは、一例として、80nm程度である。なお、抵抗変化素子112の抵抗変化動作を安定して実現するために、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106aに接する第1電極材料層105’は、W、NiおよびTaN等、タンタルの標準電極電位より標準電極電位が低い材料のうちの1つまたは複数の材料を用いて構成されることが好ましい。また、タンタル酸化物材料層106bと接する第2電極材料層107’は、タンタルの標準電極電位より標準電極電位が高い材料のうちの1つまたは複数の材料を用いて構成されることが好ましい。具体的には、Au金、Pt白金、Irイリジウム、Pdパラジウム、Cu銅およびAg銀等の貴金属で形成されることが望ましい。一般に貴金属は加工が困難であるが、第2電極材料層107’を抵抗変化素子112の上部に配置することにより、比較的加工が容易になる。このような構成とすることにより、抵抗変化層106での抵抗変化動作を、タンタル酸化物層106bとこれに接する第2電極層107との界面のみで生じさせることができ、安定な抵抗変化動作を実現することができる。次に、図2のiに示すように、抵抗変化素子112を形成する。マスクを用いたパターニングとドライエッチングによる加工により、第1電極材料層105’と、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’と、タンタル酸化物材料層106bと、第2電極材料層107’と、をパターニングすることにより加工し、第1電極層105と、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aと、タンタル酸化物層106bと、第2電極層107とで構成される積層構造の抵抗変化素子112を形成する。第2電極層107の厚さは、50~60nm程度である。次に、図2のjに示すように、抵抗変化素子112を被覆して、第2層間絶縁層108500~1000nmを形成する。第2層間絶縁層108を形成後に、第2層間絶縁層108の残留応力を緩和する目的と第2層間絶縁層108に残留する水分を除去する目的で、400°Cに加熱された炉の中で10分間熱処理する。最後に、図2のkに示すように、図2のaからeと同様の製造方法で、その第2コンタクトホール109および第2コンタクトプラグ110を形成する。その後、第2コンタクトプラグ110を被覆して、第2配線111を形成する。第2配線111を形成後、第2配線111を構成するアルミの腐食を防止する目的で、400°Cに加熱された炉の中で10分間熱処理を行い、不揮発性記憶素子10が完成する。上述のように、本実施の形態における不揮発性記憶素子10の製造方法では、図2のjおよび図2のkに示す工程おいて、それぞれ400°Cに加熱された炉の中で10分間熱処理を行う工程を含む。この熱処理により、抵抗変化素子112に所定の熱バジェットが与えられる。[酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の抵抗率]次に、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の成膜条件と抵抗率の関係について説明する。図3に、TaOxNyで表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’を、図2のfに記載した方法により形成したときの、酸素および窒素の流量と酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率との関係を示す。図3では、窒素流量を2sccm、6sccmとし、それぞれの窒素流量において酸素流量を変えたときの、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率を示している。また、比較のため、窒素流量を0sccmとしたとき、すなわち、タンタル酸窒化物TaOxNyにおいてy=0としたときの抵抗率と酸素流量との関係も合わせて示す。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率は、分光エリプソメトリ法による膜厚測定と、4端子測定法による抵抗値の測定結果から算出した。図3に示した結果から、窒素流量が6sccmのときのほうが、窒素流量が2sccmのときよりも酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率が高いことが分かる。つまり、窒素流量を増やすことにより、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率が増加していることが確認できる。これは、窒素流量を増やすことで、TaOxNyで表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の窒素含有量が増加しているすなわち、y値が増加しているためである。同様に、図3に示した結果から、酸素流量を増やすことにより、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率が増加していることが確認できる。これは、酸素流量を増やすことで、TaOxNyで表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の酸素含有量が増加しているすなわち、x値が増加しているためである。このように、図2のfに記載した反応性スパッタ法を用い、窒素流量と酸素流量を変えることで、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の窒素含有量と酸素含有量を制御することが可能である。[酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の組成]次に、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の組成について説明する。表1に、図2のfに記載した反応性スパッタ法を用い、窒素流量を2sccm、6sccmとして形成した、TaOxNyで表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の、x値およびy値を、ラザフォード後方散乱法RBSにより分析した結果を示す。表1に示す酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’では、抵抗率が概2mΩcmとなるよう、酸素流量を調整した。それぞれの酸素流量について表1に合わせて示す。また、比較のため、窒素流量を0sccmとしたときのx値も合わせて示す。図2のfに記載した方法を用いて形成した酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’中に含まれる窒素含有量は、反応性スパッタ法で形成時の窒素流量に依存すると考えられる。したがって、表1に示した結果から、窒素流量を2sccmとして形成した酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’のy値は0.22、窒素流量を6sccmとして形成した酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’のy値は0.4となる。なお、RBS法により分析した酸素および窒素の組成は、atm単位で±4と、比較的大きな誤差を含む。このため、x値、y値にも誤差が生じる。RBS法による誤差を考慮すると、表1において、窒素流量を6sccmとしたときのy値は0.30≦y≦0.50の範囲にある。したがって、表1に示したTaOxNyで表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物の、y値の最大値は0.5である。[タンタル酸化物層の抵抗率と組成]次に、タンタル酸化物材料層106b’の抵抗率と組成について説明する。抵抗変化素子112の初期抵抗値の大小は、タンタル酸化物材料層106b’の組成をTaOzと示したときのz値に依存する。まず、図2のgに記載した方法と同じ条件を用いて、膜厚50nmのタンタル酸化物材料層106b’を形成し、4端子測定法によりそのシート抵抗値sheetresistanceを測定しようとした。しかしながら、測定可能なシート抵抗値107Ω/sqを超えていたため、測定できなかった。したがって、本実施の形態におけるタンタル酸化物材料層106b’の抵抗率は、少なくとも50000mΩcm以上である。図4に、TaOzで表される組成を有するタンタル酸化物材料層106b’の、抵抗率とRBS法により測定したz値との関係を示す。タンタル酸化物材料層106b’の抵抗率は、分光エリプソメトリ法により測定した膜厚と、4端子測定法により測定したシート抵抗値から算出している。図4から、z値が増加するとともにタンタル酸化物材料層106b’の抵抗率は増加することが確認できる。また、z=2.42の場合は4端子測定法による測定が可能であり、その抵抗率は5300mΩcmであった。したがって、抵抗率の測定可能範囲から、図2のgに記載した方法により形成したタンタル酸化物材料層106b’の組成をTaOzで表すと、z値は、2.42<zの範囲にある。また、図5に、タンタル酸化物材料層106b’の価電子帯の電子状態をXPS法により測定した結果を示す。図5に示したXPS法による測定結果から、本実施の形態におけるタンタル酸化物材料層106b’には、Ta2O5で表される組成を有するタンタル酸化物の還元成分に由来するすなわち、Ta2O5の酸素欠損に由来するピークが確認できた。つまり、タンタル酸化物材料層106b’には酸素欠損が確認されており、酸素不足型のタンタル酸化物材料層106b’であることが示されている。タンタル酸化物材料層106b’の組成をTaOzで表すと、z<2.5と表すことができる。なお、タンタル酸化物材料層106b’は酸素不足型のタンタル酸化物材料層106b’でなくてもよい。以上の結果から、本実施の形態におけるタンタル酸化物材料層106b’の組成をTaOzで表すと、2.42<z<2.5である。また、タンタル酸化物材料層106b’の抵抗率は50000mΩcm以上である。[酸素濃度プロファイルの劣化抑制効果]図6は、TaOxNyで表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’のx値およびy値と、不揮発性記憶素子の初期抵抗値との関係を示す図である。図6では、x値およびy値を0.8≦xy≦1.9、0<y≦0.5の範囲で変更して初期抵抗値を計測している。具体的には、y値が0、0.22、0.4であり、x値が0.4~1.42である酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’を用いた不揮発性記憶素子10の初期抵抗値を示している。また、図6に示した初期抵抗値の各点におけるx値を図6中に記載している。図6に示した例では、タンタル酸化物層106bの膜厚を5.5nmとしている。同図中の黒い四角で示したデータは、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの抵抗率が2mΩcmの場合、黒い菱形で示したデータは、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの抵抗率が4mΩcmの場合の初期抵抗値を示している。タンタル酸化物材料層106b’の抵抗率は、少なくとも50000mΩcm以上であり、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率2mΩcm、4mΩcm、第1電極材料層105’の抵抗率3mΩcm、第2電極材料層107’の抵抗率0.2mΩcmと比べても、10000倍以上大きい。このため、不揮発性記憶素子10の初期抵抗値は、実質的には、抵抗率が最も大きいタンタル酸化物層106bの膜厚と酸素含有率すなわち、z値により決定される。また、図6に示した、y値が0の場合の不揮発性記憶素子10の初期抵抗値は、特許文献1に記載された抵抗変化素子212を搭載した不揮発性記憶素子20の初期抵抗値に相当する。図6に示した例では、抵抗変化素子212における第2のタンタル酸化物層206bを構成する材料を本実施の形態におけるタンタル酸化物材料層106b’とし、その膜厚を5.5nmとした。なお、不揮発性記憶素子20においても、不揮発性記憶素子10と同じ理由により、第2のタンタル酸化物材料層206bの膜厚と酸素含有率により、初期抵抗値が決定される。図6から、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aを用いた本実施の形態の不揮発性記憶素子10では、特許文献1に記載された従来の不揮発性記憶素子20に比べて初期抵抗値が高い。つまり、従来の不揮発性記憶素子20においては、図2のjおよびkで示した工程において与えられる熱バジェットにより、第2のタンタル酸化物層206b中の酸素が第1のタンタル酸化物層206aに拡散され、タンタル酸化物層206bの膜厚や酸素含有率が減少する。一方、本実施の形態に係る不揮発性記憶素子10では、従来の不揮発性記憶素子20に比べて初期抵抗値が高いことから、タンタル酸化物層106bから酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’への酸素の拡散が抑制され、タンタル酸化物層106bの酸素濃度プロファイルの劣化が抑制されていると判断できる。また、図6から、y値が増加するに伴い初期抵抗値が増加していることが確認できる。窒素含有量すなわち、y値が増加するに伴い初期抵抗値が増加する理由は、窒素が存在することで酸素の拡散が抑制されるためであると考えられる。また、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の厚さはタンタル酸化物材料層106b’の厚さよりも厚いため、酸素の拡散はより抑制されると考えられる。したがって、本実施の形態に係る不揮発性記憶素子10において、抵抗変化層106は、酸素バリア性を有している酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’とタンタル酸化物材料層106b’の2層構造を有しているので、抵抗変化素子112の抵抗変化特性を安定させると考えられる。タンタル酸化物層106bの酸素濃度プロファイルの劣化を抑制する効果は、y>0であれば少なくとも得られると判断できる。なお、y値は0.22より大きいことが好ましい。[抵抗変化動作例]次に、実施例および比較例のメモリとしての動作例、すなわち情報の書き込み/読み出しをする場合の動作例について説明する。極性が異なる2種類の電圧パルスを印加することで、不揮発性記憶素子10が高抵抗状態と低抵抗状態に変化する。すなわち、第1電極層105に対し、第2電極層107に負の電圧パルス電圧:-1.8V、パルス幅100nsを印加した場合、不揮発性記憶素子10は、高抵抗状態抵抗値;46000~150000Ωから低抵抗状態抵抗値;約10000Ωへ減少する。他方、正の電圧パルス電圧:2.4V、パルス幅100nsを第2電極層107に印加した場合、不揮発性記憶素子10は、低抵抗状態から高抵抗状態へ増加する。図7Aおよび図7Bに、不揮発性記憶素子10の第1電極層105と第2電極層107との間に上記の極性が異なる電圧パルスを印加することで抵抗値を変化させたときの、高抵抗状態と低抵抗状態の、それぞれの状態における抵抗値を示す。図7Aでは、y値を0.4、x値を0.4、1.1、および1.3と変化させた場合の酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’を用いた不揮発性記憶素子10の高抵抗状態、低抵抗状態の抵抗値をそれぞれ示している。また、図7Aでは、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率を0.80、2.1、および5.8mΩcmとして、それぞれの抵抗率に対する高抵抗状態と低抵抗状態の抵抗値を、それぞれ黒い四角、黒い三角で示している。また、それぞれの抵抗率に対するx値を図7A中に示している。x値が0.4、1.1、および1.3のいずれの場合も、不揮発性記憶素子10は高抵抗状態および低抵抗状態を示し、低電圧で安定に動作している。同様に、図7Bでは、y値を0.22、x値をそれぞれ0.6、1.2、および1.5と変化させた場合の酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’を用いた不揮発性記憶素子10の高抵抗状態、低抵抗状態の抵抗値を示している。また、図7Bでは、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率をそれぞれ0.76、1.9、および6.0mΩcmとして、それぞれの抵抗率に対する高抵抗状態と低抵抗状態の抵抗値を、それぞれ黒い四角、黒い三角で示している。また、それぞれの抵抗率に対するx値を図7B中に示している。x値が0.6、1.2、1.5のいずれの場合も、不揮発性記憶素子10は高抵抗状態および低抵抗状態を示し、低電圧で安定に動作している。以上のように、不揮発性記憶素子10では2.4V以下の電圧で抵抗変化動作が可能であり、特許文献2に記載される抵抗変化素子312を用いた不揮発性記憶素子30に比べ、低電圧での動作が可能である。また、抵抗変化動作は、特定の条件で酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aを形成した場合にのみ発現するわけではなく、抵抗率が0.75mΩcmから6mΩcmの範囲で抵抗変化動作が可能であることが確認できる。図8は、抵抗変化素子のデータ書き換えのパルス回数と抵抗値との関係を示す図である。つまり、高抵抗状態と低抵抗状態を交互に複数回繰り返して書き換えを行ったサイクリング特性を示している。図8に示すように、抵抗変化素子112において高抵抗状態と低抵抗状態を繰り返して書き込みをした場合、抵抗値の変化は、高抵抗状態と低抵抗状態の2値がそれぞれ安定して検出されている。したがって、本実施の形態に示した抵抗変化素子112では、図17に示した従来技術と比べて、高抵抗状態の抵抗値が次第に低下したり、低抵抗状態の抵抗値がばらつくという不具合が解消されていることが分かる。図9は、TaOxNyで表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’のy値とサイクリング動作パス率を示す図である。つまり、TaOxNyで表される組成を有する酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’のx値とy値を変更したときに、上記したサイクリング動作において高抵抗状態および低抵抗状態がそれぞれ所定の範囲の値を示した場合パスした場合を示している。図9に示すように、y値が高いとき、つまり、酸素拡散がより抑制されているときに、サイクリング動作パス率が高くなっている。したがって、本実施の形態に係る抵抗変化素子112では、酸窒素不足が少ないほうが抵抗変化素子112の書き換え動作が安定することが分かる。実施の形態2次に、本発明の一形態に係る実施の形態2について説明する。本実施の形態に係る不揮発性記憶素子が実施の形態1に係る不揮発性記憶素子と異なる点は、不揮発性記憶素子の抵抗変化層において、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層の上にタンタル酸化物層が配置されている点である。[不揮発性記憶素子の構成]図10は、図1Aに記載した不揮発性記憶素子10の変形例である、不揮発性記憶素子11の断面図である。図10において、図1Aと同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。図10に示すように、不揮発性記憶素子11と不揮発性記憶素子10との違いは、抵抗変化素子112の配置を上下逆にした点にある。図10に示すように、抵抗変化素子112は、第1コンタクトプラグ104を被覆するように形成された、貴金属Pt、Ir、Pd等等で構成された第1電極層505厚さ:5~100nmと、抵抗変化層106厚さ:20~100nmと、窒化タンタル等で構成された第2電極層507厚さ:5~100nmと、で構成されている。ここで、図10に示すように、抵抗変化層106は、第1電極層505の上に形成されたタンタル酸化物層106bと、タンタル酸化物層106bの上に形成された酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aとの、2層構造で構成されている。その他の構成は、実施の形態1に示した不揮発性記憶素子10と同様である。[不揮発性記憶素子の製造方法]図11のaからkは本実施の形態に係る、不揮発性記憶素子11の製造方法を示す断面図である。これらを用いて、不揮発性記憶素子11の要部の製造方法について説明する。図11のaに示すように、基板100上に第1配線101を形成する。トランジスタや下層配線などが形成されている基板100上に、アルミ等で構成された導電層厚さ:400~600nmをスパッタリング法等により形成する。これを所望の配線パターンを有するマスクを用いたパターニングとドライエッチングによる加工により第1配線101を形成する。なお、ダマシン法等の製造方法を用いて第1配線101を形成してもよい。次に、図11のbに示すように、第1層間絶縁層102を形成する。第1配線101を被覆するように基板100上に絶縁層としてのプラズマTEOSをCVD法により形成した後、表面を平坦化することで第1層間絶縁層102厚さ:500~1000nmを形成する。第1層間絶縁層102については、プラズマTEOSを用いたが、配線間の寄生容量の低減のためにフッ素含有酸化物例えば、FSGやlow-k材料を用いてもよい。次に、図11のcに示すように、第1コンタクトホール103を形成する。所望のコンタクトホールのパターンを有するマスクを用いたパターニングとドライエッチングによる加工により、第1層間絶縁層102を貫通した第1コンタクトホール103直径:50~300nmを形成する。ここでは、第1配線101の幅が第1コンタクトホール103より小さい場合には、マスク合わせずれの影響により第1配線101と第1コンタクトプラグ104の接触する面積が変わり、例えばセル電流が変動する。これを防止する観点から、第1配線101の幅は第1コンタクトホール103より大きな外形としている。次に、図11のdに示すように、第1配線101に接続される第1コンタクトプラグ104を形成する。まず、下層に密着層および拡散バリアとして機能するチタンTi/チタン窒化物TiN層厚さ:各々5~30nmをそれぞれスパッタリング法およびCVD法で成膜した後、上層に第1コンタクトプラグ104の主たる構成要素となるタングステンW、厚さ:200~400nmをCVD法で成膜する。このとき、第1コンタクトホール103は後に第1コンタクトプラグ104となる積層構造の導電層104’で充填される。この導電層104’は、上記したW/Ti/TiN構造である。次に、図11のeに示すように、第1コンタクトプラグ104を形成する。上記した導電層104’が形成された後、化学的機械研磨法CMP法を用いて導電層104’のウエハ全面を平坦化研磨し、第1層間絶縁層102上の不要な導電層104’を除去して、第1コンタクトホール103の内部にのみ導電層104’を残した第1コンタクトプラグ104を形成する。次に、図11のfに示すように、第1電極材料層505’およびタンタル酸化物材料層106b’を形成する工程において、第1コンタクトプラグ104を被覆するように、第1層間絶縁層102上に、イリジウムIrで構成される第1電極材料層505厚さ:20~50nmをスパッタリング法で形成する。なお、抵抗変化素子112の抵抗変化動作を安定して実現するためには、タンタル酸化物層106を構成するタンタル酸化物材料層106bと接する第1電極材料層505’は貴金属で形成されることが望ましい。続いて、第1電極材料層505上に、タンタル酸化物材料層106bをスパッタリング法により形成する。タンタル酸化物材料層106b’の形成方法には、Ta2O5で表される組成を有するタンタル酸化物をスパッタターゲットとして用い、スパッタガスにアルゴンArを用いたRFマグネトロンスパッタリング法により形成する。スパッタリングの条件は、一例としてRF電源出力を200W、成膜圧力0.3Pa、アルゴンガス流量300sccm、基板温度を室温としている。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106aと積層して抵抗変化を起こすのに有効なタンタル酸化物材料層106b’の厚さは分光エリプソメトリ法を用いて測定することができ、一例としてその厚さは3~10nmである。次に、図11のgに示すように、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’を形成する工程において、タンタル酸化物材料層106b’上に、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’を形成する。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の形成には、タンタルからなるスパッタターゲットを酸素と窒素を含む雰囲気中でスパッタリングする、反応性スパッタ法を用いる。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の厚さは分光エリプソメトリ法を用いて測定され、その厚さは20~50nmである。反応性スパッタ法により酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’を形成するときのスパッタリング条件は、電源出力を1000W、成膜圧力を0.05Paとし、スパッタガスにはアルゴン、酸素、窒素を用いて、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の抵抗率が0.75mΩcm~6mΩcmとなるよう、酸素と窒素の流量を制御する。次に、図11のhに示すように、第2電極材料層507’を形成する。酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a上に第2電極材料層507としての窒化タンタルTaNをスパッタリング法により形成する。次に、図11のiに示すように、抵抗変化素子112を形成する工程において、マスクを用いたパターニングとドライエッチングによる加工により、第1電極材料層505’と、タンタル酸化物材料層106b’と、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106aと、第2電極材料層507’とをパターニングすることにより加工し、第1電極層505と、タンタル酸化物層106bと、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aと、第2電極層507とで構成される抵抗変化素子112を形成する。次に、図11のjに示すように、抵抗変化素子112を被覆して、第2層間絶縁層108500~1000nmを形成する。第2層間絶縁層108を形成後に、第2層間絶縁層108の残留応力を緩和する目的と第2層間絶縁層108に残留する水分を除去する目的で、400°Cに加熱された炉の中で10分間熱処理する。最後に、図11のkに示すように、図2のaからeと同様の製造方法で、その第2コンタクトホール109および第2コンタクトプラグ110を形成する。その後、第2コンタクトプラグ110を被覆して、第2配線111を形成する。第2配線111を形成後、第2配線111を構成するアルミの腐食を防止する目的で、400°Cに加熱された炉の中で10分間熱処理を行い、不揮発性記憶素子11が完成する。上述のように、本実施の形態における不揮発性記憶素子11の製造方法では、図11のjおよび図11のkに示す工程おいて、それぞれ400°Cに加熱された炉の中で10分間熱処理を行う工程を含む。この熱処理により、抵抗変化素子112に熱バジェットが与えられる。本発明の実施の形態に示した不揮発性記憶素子11では、タンタル酸化物材料層106b’上に酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’を形成している。これにより、タンタル酸化物層106bの製造方法の選択幅が広がる。酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aの上にタンタル酸化物層106bを配置する不揮発性記憶素子10においては、例えば、タンタル酸化物材料層106b’を、酸素を反応ガスに用いた反応性スパッタ法により形成する場合、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’が酸素プラズマ雰囲気に曝される。これにより、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’の表面が酸化してしまい、所望の酸素濃度プロファイルを有する抵抗変化層106を得ることができない。不揮発性記憶素子11では、酸窒素不足型タンタル酸窒化物材料層106a’が酸素プラズマに曝されないため、図11のfで示した、タンタル酸化物材料層106b’を形成する工程において、タンタル酸化物材料層106b’を、タンタルをターゲットとし、酸素を反応ガスとした反応性スパッタ法で形成することができる。反応性スパッタ法により形成したときのタンタル酸化物材料層106b’の成膜レートは6nm/分であり、図2のgで示した製造方法成膜レート:1.2nm/分に比べて5倍程度速い。このように不揮発性記憶素子11の製造方法では、成膜レートを早くすることが可能であり、不揮発性記憶素子11は不揮発性記憶素子10に比べて低コストで製造可能である。実施の形態3次に、本発明の一形態に係る実施の形態3について説明する。本実施の形態に係る不揮発性記憶素子が実施の形態1に係る不揮発性記憶素子と異なる点は、実施の形態1および実施の形態2に示した不揮発性記憶素子が複数層積層されている点である。図12は、本発明の実施の形態に係る、不揮発性記憶素子12の一構成例を示す断面図である。図12に示した例では、図1Aに示した不揮発性記憶素子10が、第2配線を共通に用いて2層積層された構成としてある。図12に示した不揮発性記憶素子12では、図1Aで示した不揮発性記憶素子10の第2層間絶縁層108上に、第2配線111を覆って形成されたシリコン酸化膜等500~1000nmで構成される第3層間絶縁層113と、この第3層間絶縁層113を貫通して形成された第3コンタクトホール114直径:50~300nmと、第3コンタクトホール114の内部にタングステンを主成分として埋め込まれた第3コンタクトプラグ115を有している。そして、第3コンタクトプラグ115を被覆するように、第3層間絶縁層113上には、抵抗変化素子112と同じ構成である抵抗変化素子112’が形成されている。さらに、この抵抗変化素子112’を被覆するように形成された、シリコン酸化膜厚さ:500~1000nmで構成される第4層間絶縁層116と、この第4層間絶縁層116を貫通して形成された第4コンタクトホール117直径:50~300nmと、第4コンタクトホール117の内部にタングステンを主成分として埋め込まれた第4コンタクトプラグ118とを有している。さらに、第4コンタクトプラグ118を被覆するように、第4層間絶縁層116上には、第3配線119が形成されている。抵抗変化素子112’を構成する抵抗変化層106’は、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aとタンタル酸化物層106bとが積層された2層構造を有している。図12に示した例のように、単位面積当たりの容量を増やす目的で、不揮発性記憶素子が複数層積層される場合には、下層に位置する抵抗変化素子112と上層に位置する抵抗変化素子112’とでは、与えられる熱バジェットの量が異なる。これは、第3層間絶縁層113、第4層間絶縁層116、第3配線119を形成する工程等において熱処理が加わるためである。抵抗変化層106および抵抗変化層106’を構成する酸窒素不足型タンタル酸窒化物層106aは、与えられた熱バジェットによる酸素の拡散を抑制する効果を有する。したがって、不揮発性記憶素子12においては、与えられる熱バジェットの量が異なっても、抵抗変化層106の酸素濃度プロファイルと抵抗変化層106’の酸素濃度プロファイルの差を抑制することが可能となる。なお、図12に示した不揮発性記憶素子12の一構成例では、抵抗変化素子が2層積層された例を示しているが、2層以上積層されていてももちろんよい。また、図1Aで示した不揮発性記憶素子10の代わりに図10で示した不揮発性記憶素子11を積層してもよい。なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形を行ってもよい。例えば、タンタル酸化物層に接する電極は、Au金、Pt白金、Irイリジウム、Pdパラジウム、Cu銅およびAg銀等、タンタルの標準電極電位より標準電極電位が高い材料のうちの1つまたは複数の材料を用いて構成されることが好ましい。また、タンタル酸化物層に接していない電極、すなわち、酸窒素不足型タンタル酸窒化物層に接する電極は、W、NiおよびTaN等、タンタルの標準電極電位より標準電極電位が低い材料のうちの1つまたは複数の材料を用いて構成されることが好ましい。このような構成とすることにより、抵抗変化層での抵抗変化動作を、タンタル酸化物層とこれに接する電極との界面のみで生じさせることができ、安定な抵抗変化動作を実現することができる。また、不揮発性記憶素子は、第2配線を共通に用いて2層積層された構成に限らず、3層以上積層された構成であってもよい。また、不揮発性記憶素子は、上述した不揮発性記憶素子を複数備えて、不揮発性記憶素子が2次元状に配置された構成であってもよい。さらには、このような2次元状に配置された構成が複数層積層されたものであってもよい。また、本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。例えば、本発明に係る不揮発性記憶素子を備えたReRAM等の記憶システムも本発明に含まれる。