第1電極と、金属元素を有する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置され、前記金属元素が出入りすることで可逆的に抵抗変化が可能で半導体元素を有する抵抗変化層と、前記第2電極と前記抵抗変化層との間に挿入され、前記抵抗変化層よりも前記金属元素の拡散係数が小さい誘電体層とを備えることを特徴とする不揮発性抵抗変化素子。前記抵抗変化層は、多結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは単結晶シリコンであることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性抵抗変化素子。前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、酸窒化物または炭化物であることを特徴とする請求項1または2に記載の不揮発性抵抗変化素子。前記第1電極は、不純物ドープシリコンであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の不揮発性抵抗変化素子。第1電極と、金属元素を有する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置され、前記金属元素が出入りすることで可逆的に抵抗変化が可能な半導体元素を有する抵抗変化層と、前記第2電極と前記抵抗変化層との間に挿入され、前記金属元素の水酸化物を有する水酸化物層とを備えることを特徴とする不揮発性抵抗変化素子。本発明の一つの実施形態の目的は、電極との間で金属元素が出入りすることで可逆的に抵抗が変化する抵抗変化層の絶縁性の劣化を抑制することが可能な不揮発性抵抗変化素子を提供することである。実施形態の不揮発性抵抗変化素子によれば、第1電極と、第2電極と、抵抗変化層と、誘電体層とが設けられている。第2電極は、金属元素を有する。抵抗変化層は、前記第1電極と前記第2電極との間に配置され、前記金属元素が出し入れされることで可逆的に抵抗変化が可能で半導体元素を有する。誘電体層は、前記第2電極と前記抵抗変化層との間に挿入され、前記抵抗変化層よりも前記金属元素の拡散係数が小さい。以下、実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子について図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。第1実施形態図1は、第1実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の概略構成を示す断面図である。図1において、この不揮発性抵抗変化素子では、第1電極1上に抵抗変化層2が積層されている。そして、抵抗変化層2上には誘電体層3を介して第2電極4が積層されている。ここで、抵抗変化層2は半導体元素を有し、この半導体元素としては、例えば、Si、Ge、SiGe、GaAs、InP、GaP、GaInAsP、GaN、SiCなどから選択することができる。また、抵抗変化層2は、非晶質半導体であってもよいし、多晶質半導体であってもよいし、単晶質半導体であってもよく、例えば、多結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは単結晶シリコンを用いることができる。また、半導体元素にNまたはOが添加されていてもよく、例えば、SiNまたはSiO2などであってもよい。また、抵抗変化層2の膜厚は、典型的には1nm~300nmである。素子の微細化を考慮すれば、膜厚はより薄い方がよいが、薄すぎると均質な膜とはならないため、2nm~50nmがより好ましい。また、抵抗変化層2の半導体元素がSiである場合、第1電極1は不純物ドープシリコンを用いることができる。例えば、第1電極1の抵抗率が0.005Ωcm以下となるように、シリコンに高濃度のB、As、Pイオンを注入することができる。また、第2電極4は金属元素を有し、この金属元素としては、例えば、Agを用いることができる。第1電極1および第2電極4は、それ以外の導電性材料を用いるようにしてもよい。例えば、第1電極1および第2電極4として、Ag、Au、Ti、Ni、Co、Al、Fe、Cr、Cu、Hf、Pt、Ru、ZrまたはIrや、その窒化物あるいは炭化物あるいはカルコゲナイド材料などを用いることができる。さらに、このような金属や半導体元素のうち複数を含む合金材料を第1電極1および第2電極4として用いてもよい。また、第1電極1および第2電極4は同じ金属を含んでいてもよい。ただし、第1電極1は第2電極4よりもイオン化しにくい材料で構成することが好ましい。誘電体層3は、抵抗変化層2よりも第2電極4が有する金属元素の拡散係数が小さい。この誘電体層3としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、酸窒化物または炭化物などから選択することができる。また、この誘電体層3は、第2電極4が有する金属元素のイオンが通過できるように材料および膜厚が設定されることが好ましい。すなわち、誘電体層3が抵抗変化層2と第2電極4との間に均一に存在できるならば、誘電体層3の膜厚は薄い方がよく、誘電体層3の膜厚は5nm以下に設定することができる。また、誘電体層3は、抵抗変化層2よりも誘電率が小さいことが好ましい。そして、この不揮発性抵抗変化素子は、第2電極4から供給される金属元素から構成される導電性フィラメントが抵抗変化層2に形成されることで高抵抗状態から低抵抗状態に変化する。また、抵抗変化層2に形成された導電性フィラメントの金属元素が第2電極4に回収され、抵抗変化層2に形成された導電性フィラメントが縮小させられることで低抵抗状態から高抵抗状態に変化する。ここで、抵抗変化層2は、第2電極4が有する金属元素が出入りすることで可逆的に抵抗変化が可能である。高抵抗状態から低抵抗状態に変化する時においては、第2電極4の金属元素がイオン化することで抵抗変化層2に侵入し、そのイオン化した金属元素が電子と結合することで抵抗変化層2に導電性フィラメントが形成される。また、低抵抗状態から高抵抗状態に変化する時においては、第1電極1を介してホールが抵抗変化層2に供給されることで、導電性フィラメントの金属元素がイオン化され、そのイオン化された金属元素が第2電極4に回収されることで抵抗変化層2内の導電性フィラメントが消滅される。ここで、抵抗変化層2と第2電極4との間に誘電体層3を設けることにより、第2電極4の金属元素が抵抗変化層2に拡散するのを抑制することができる。このため、抵抗変化層2内の導電性フィラメントが消滅された場合においても、第2電極4の金属元素が抵抗変化層2内に染み出したままになるのを防止することができ、抵抗変化層2の絶縁性の劣化を抑制することが可能となる。このため、抵抗変化層2の薄膜化を図ることが可能となるとともに、不揮発性抵抗変化素子の駆動電流を低減させることが可能となり、不揮発性抵抗変化素子の微細化を可能として、メモリの大容量化を図ることができる。また、不揮発性抵抗変化素子に流れる電流のオンオフ比を向上させることが可能となり、信頼性を向上させることができる。なお、誘電体層3は抵抗変化層2よりも電流が流れやすいことが好ましい。これは、誘電体層3が抵抗変化層2よりも絶縁性がよくかつ高抵抗であると、抵抗変化層2におけるスイッチング動作が起こらなくなるためである。ここで、抵抗変化層2よりも誘電体層3の膜厚および誘電率を小さくすることにより、抵抗変化層2よりも誘電体層3の電流を流れやすくすることができる。図2aは、図1の不揮発性抵抗変化素子の低抵抗状態を示す断面図、図2bは、図1の不揮発性抵抗変化素子の高抵抗状態を示す断面図である。図2aにおいて、導電性フィラメントF1の発生過程では、第2電極4が第1電極1よりも高電位になるように設定することで、第2電極4にセット電圧を印加する。そして、第2電極4にセット電圧が印加されると、第2電極4の金属元素がイオン化され、イオン化された金属元素が誘電体層3を介して抵抗変化層2に侵入するとともに、電子が第1電極1を介して抵抗変化層2に供給される。そして、抵抗変化層2において、イオン化された金属元素と電子とが結合することにより、第2電極4を構成する金属元素からなる導電性フィラメントF1が抵抗変化層2に成長する。そして、第2電極4の金属元素からなる導電性フィラメントF1が抵抗変化層2に成長し、第1電極1と第2電極4とが導電性フィラメントF1にて短絡されることで、不揮発性抵抗変化素子が低抵抗状態にセットされる。一方、図2bに示すように、導電性フィラメントF1の消滅過程では、第2電極4が第1電極1よりも低電位になるように設定することで、第2電極4にリセット電圧を印加する。そして、第2電極4にリセット電圧が印加されると、第1電極1を介してホールが抵抗変化層2に供給されることで、抵抗変化層2内で導電性フィラメントF1の金属元素5がイオン化される。そして、導電性フィラメントF1の金属元素5が誘電体層3を介して第2電極4に回収され、抵抗変化層2内で導電性フィラメントF1が消滅されることで、不揮発性抵抗変化素子が高抵抗状態にリセットされる。この低抵抗状態及び高抵抗状態は電圧印加の極性により可逆制御が可能である。この時、高抵抗状態をオフ状態、低抵抗状態をオン状態と対応させることができる。そして、ある電圧を印加したときに不揮発性抵抗変化素子に流れる電流値を読み取り、オン状態とオフ状態を区別することでメモリとして動作させることができる。また、高抵抗状態と低抵抗状態の遷移は電圧印加時にしか生じないために、不揮発性メモリを実現することができる。図3は、図1の不揮発性抵抗変化素子のスイッチング特性を示す図である。図3において、不揮発性抵抗変化素子の第2電極4に与える電圧を正方向に増大させるとP1、セット電圧Vset4V付近で電流が急激に上昇し、高抵抗状態から低抵抗状態へ遷移する。そして、低抵抗状態では、第2電極4に与える電圧がセット電圧Vsetよりある程度小さい範囲では、その電圧にほぼ比例して電流が流れるP2。一方、低抵抗状態の不揮発性抵抗変化素子に対して第2電極4に与える電圧を負方向に掃引すると、リセット電圧Vreset-2.5V付近で電流が急激に減少し、低抵抗状態から高抵抗状態へ遷移するP3。そして、高抵抗状態では、第2電極4に与える電圧がリセット電圧Vresetよりある程度大きい範囲では、その電圧に対して電流がほとんど流れなくなるP4。この状態からさらに第2電極4に与える電圧を正方向へ掃引するとP1、セット電圧Vsetで電流が急激に上昇し、高抵抗状態から低抵抗状態へ遷移する。すなわち、この不揮発性抵抗変化素子は、高抵抗状態と低抵抗状態との間で可逆的に遷移し、1ビット分のデータを記憶することができる。図4は、図1の不揮発性抵抗変化素子のスイッチング特性を誘電体層がない不揮発性抵抗変化素子と比較して示す図である。なお、L1は誘電体層3がある場合のスイッチング特性、L2は誘電体層3がない場合のスイッチング特性を示す。図4において、誘電体層3がない場合とある場合とでは、第2電極4に正の電圧を印加した時に高抵抗状態から低抵抗状態への遷移が起こる電圧、いわゆるセット電圧Vsetは、1V以内の違いであり、大きく異なることはない。ただし、高抵抗状態時に流れる電流であるオフ電流の大きさは、誘電体層3がない場合に比べて誘電体層3がある場合の方が1桁程小さい。一方、低抵抗状態時に流れる電流であるオン電流の大きさは、誘電体層3がない場合とある場合と同程度であった。すなわち、誘電体層3を挿入することにより、オフ電流を低減する効果が高いことが判った。第2実施形態次に、第2実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の製造方法について説明する。なお、この第2実施形態では、図1の第1電極1としてp型Si、抵抗変化層2としてアモルファスシリコン、誘電体層3としてシリコン酸化膜、第2電極4として銀Agを用いた場合を例にとる。例えば、加速電圧30keV、ドーズ量2×1015cm-2という条件でシリコン単結晶基板にBイオンを注入し、その後活性化アニールを施して形成したp型Si領域を第1電極1とする。次に、例えば、化学気相成長法ChemicalVaporDeposition:CVDにより、抵抗変化層2としてアモルファスシリコン層を堆積する。ここでは、LP-CVDLowPressureChemicalVaporDeposition法を用いた。次に、アモルファスシリコン層表面のフッ酸処理にて自然酸化膜を取り除いた後、SH処理硫酸:過酸化水素水2:1混合液による洗浄を行うことで、2nm程度の化学酸化膜SiOxを誘電体層3として形成する。次に、第2電極4としてAg層を誘電体層3上に蒸着することにより、図1の不揮発性抵抗変化素子を作製することができる。第3実施形態図5は、第3実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の概略構成を示す断面図である。図5において、この不揮発性抵抗変化素子では、第1電極11上に抵抗変化層12が積層されている。そして、抵抗変化層12上には水酸化物層13を介して第2電極14が積層されている。なお、第1電極11、抵抗変化層12および第2電極14は、図1の第1電極1、抵抗変化層2および第2電極4と同様である。水酸化物層13は、第2電極14の金属元素の水酸化物を有する。この水酸化物層13としては、第2電極14の金属元素に応じて、例えば、AgOH、MgOH2、FeOH2、ZnOH2、AlOH3、CuOH2などから選択することができる。そして、この不揮発性抵抗変化素子は、第2電極14から供給される金属元素から構成される導電性フィラメントが抵抗変化層12に形成されることで高抵抗状態から低抵抗状態に変化する。また、抵抗変化層12に形成された導電性フィラメントの金属元素が第2電極14に回収され、抵抗変化層12に形成された導電性フィラメントが縮小させられることで低抵抗状態から高抵抗状態に変化する。ここで、抵抗変化層12は、第2電極14が有する金属元素が出し入れされることで可逆的に抵抗変化が可能である。この時、第2電極14の金属元素がイオン化されることで抵抗変化層12に侵入し、そのイオン化された金属元素が電子と結合することで抵抗変化層12に導電性フィラメントが形成される。また、第1電極11を介してホールが抵抗変化層12に供給されることで、導電性フィラメントの金属元素がイオン化され、そのイオン化された金属元素が第2電極14に回収されることで抵抗変化層12内の導電性フィラメントが消滅される。ここで、抵抗変化層12と第2電極14との間に水酸化物層13を設けることにより、水酸化物層13との界面で第2電極14の金属元素のイオン化を促進させることができ、抵抗変化層12の抵抗を変化させるのに必要な電圧を低減させることが可能となるとともに、動作電流を低減させることができる。図6aは、図5の不揮発性抵抗変化素子の低抵抗状態を示す断面図、図6bは、図5の不揮発性抵抗変化素子の高抵抗状態を示す断面図である。図6aにおいて、導電性フィラメントF2の発生過程では、第2電極14が第1電極11よりも高電位になるように設定することで、第2電極14にセット電圧を印加する。そして、水酸化物層13の界面において、水酸化物層13のOH基が第2電極14の金属元素に作用することで、第2電極14の金属元素のイオン化が促進され、イオン化された金属元素が抵抗変化層12に侵入するとともに、電子が第1電極11を介して抵抗変化層12に供給される。そして、抵抗変化層12において、イオン化された金属元素と電子とが結合することにより、第2電極14の金属元素からなる導電性フィラメントF2が抵抗変化層12に成長する。そして、第2電極14の金属元素からなる導電性フィラメントF2が抵抗変化層12に成長し、第1電極11と第2電極14とが導電性フィラメントF2にて短絡されることで、不揮発性抵抗変化素子が低抵抗状態にセットされる。一方、図6bに示すように、導電性フィラメントF2の消滅過程では、第2電極14が第1電極11よりも低電位になるように設定することで、第2電極14にリセット電圧を印加する。そして、第1電極11を介してホールが抵抗変化層12に供給されることで、抵抗変化層12内で導電性フィラメントF2の金属元素15がイオン化される。この時、水酸化物層13のOH基が電界により抵抗変化層12に移動し、導電性フィラメントF2の金属元素15に作用することで、導電性フィラメントF2の金属元素15のイオン化が促進される。そして、導電性フィラメントF2の金属元素15が第2電極14に回収され、抵抗変化層12内で導電性フィラメントF2が消滅されることで、不揮発性抵抗変化素子が高抵抗状態にリセットされる。図7aおよび図7bは、図5の不揮発性抵抗変化素子の導電性フィラメントの生成過程を示すエネルギーバンド図である。なお、この図7の例では、図5の第1電極11としてp型Si、抵抗変化層12としてアモルファスシリコン、水酸化物層13としてAgOH膜、第2電極14として銀Agを用いた場合を例にとる。図7aにおいて、水酸化物層13のOH基が第2電極14の銀Agに作用することで、以下のような反応が起こり、第2電極14の銀Agが水酸化される。AgOH-→AgOHe-ここで、銀Agの水酸化物は不安定なため、以下のような反応が起こることで、銀Agがイオン化され、抵抗変化層12に供給される。AgOH⇔AgOH-そして、図7bに示すように、電子e-が第1電極11を介して抵抗変化層12に供給され、銀イオンAgと電子e-とが結合することにより、銀Agからなる導電性フィラメントF2が抵抗変化層12に成長する。このように、電極金属の水酸化物が存在すると、水酸化物の反応により金属イオンを発生させる上に、電極金属のイオン化も促進する。なお、この反応は銀Agに固有のものでなく、銅Cuなどの他金属でも起こり得る反応である。第4実施形態次に、第4実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の製造方法について説明する。なお、この第4実施形態では、図5の第1電極11としてp型Si、抵抗変化層12としてアモルファスシリコン、水酸化物層13としてAgOH膜、第2電極14として銀Agを用いた場合を例にとる。例えば、加速電圧30keV、ドーズ量2×1015cm-2という条件でシリコン単結晶基板にBイオンを注入し、その後活性化アニールを施して形成したp型Si領域を第1電極11とする。次に、例えば、化学気相成長法ChemicalVaporDeposition:CVDにより、抵抗変化層12としてアモルファスシリコン層を堆積する。次に、アモルファスシリコン層表面のフッ酸処理にて自然酸化膜を取り除いた後、SH処理を行うことで、アモルファスシリコン層表面をOH終端させる。次に、第2電極14としてAg層を蒸着し、アモルファスシリコン層表面のOH基と第2電極14のAgとを反応させることにより、第2電極14と抵抗変化層12との間に水酸化物層13を挿入する。なお、上述した実施形態では、第1電極11→抵抗変化層12→水酸化物層13→第2電極14の順に積層する場合を例にとって説明したが、第2電極14→水酸化物層13→抵抗変化層12→第1電極11の順に積層するようにしてもよい。この場合、第2電極14としてAg層を用いた場合、Ag層のSH処理を行うことで、Ag層の表面にAgOHを形成することができる。ただし、Ag層の表面のAgOHが不安定で直ぐに分解されるような環境におかれる場合には、AgOHが形成されやすくするために、Ag層上にOH基を含む層を形成してからSH処理を行うようにしてもよい。例えば、Ag層を形成した後、1nm程度以下のアモルファスシリコン層を積層し、そのアモルファスシリコン層のSH処理にてアモルファスシリコン層表面をOH終端させ、その上に抵抗変化層12を形成することができる。この時、アモルファスシリコン層表面のOH基と第2電極14のAgとを反応させることにより、第2電極14と抵抗変化層12との間に水酸化物層13を挿入することができる。第5実施形態図8は、第5実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の概略構成を示す断面図である。図8において、この不揮発性抵抗変化素子では、第1電極21上に抵抗変化層22が積層されている。そして、抵抗変化層22上には誘電体層23および水酸化物層24を順次介して第2電極25が積層されている。なお、第1電極21、抵抗変化層22、誘電体層23および第2電極24は、図1の第1電極1、抵抗変化層2、誘電体層3および第2電極4と同様である。水酸化物層24は、図5の水酸化物層13と同様である。そして、この不揮発性抵抗変化素子は、第2電極25から供給される金属元素から構成される導電性フィラメントが抵抗変化層22に形成されることで高抵抗状態から低抵抗状態に変化する。また、抵抗変化層22に形成された導電性フィラメントの金属元素が第2電極25に回収され、抵抗変化層22に形成された導電性フィラメントが縮小させられることで低抵抗状態から高抵抗状態に変化する。ここで、抵抗変化層22は、第2電極25が有する金属元素が出し入れされることで可逆的に抵抗変化が可能である。この時、第2電極25の金属元素がイオン化されることで抵抗変化層22に侵入し、そのイオン化された金属元素が電子と結合することで抵抗変化層22に導電性フィラメントが形成される。また、第1電極21を介してホールが抵抗変化層22に供給されることで、導電性フィラメントの金属元素がイオン化され、そのイオン化された金属元素が第2電極25に回収されることで抵抗変化層22内の導電性フィラメントが消滅される。ここで、抵抗変化層22と第2電極25との間に誘電体層23および水酸化物層24を設けることにより、第2電極25の金属元素が抵抗変化層22に拡散するのを抑制することが可能となるとともに、水酸化物層24との界面で第2電極25の金属元素のイオン化を促進させることができる。このため、抵抗変化層22の絶縁性の劣化を抑制することが可能となり、不揮発性抵抗変化素子に流れる電流のオンオフ比を向上させることが可能となるとともに、抵抗変化層22の抵抗を変化させるのに必要な電圧および動作電流を低減させることができる。図9aは、図8の不揮発性抵抗変化素子の低抵抗状態を示す断面図、図9bは、図8の不揮発性抵抗変化素子の高抵抗状態を示す断面図である。図9において、導電性フィラメントF3の発生過程では、第2電極25が第1電極21よりも高電位になるように設定することで、第2電極25にセット電圧を印加する。そして、水酸化物層24の界面において、水酸化物層24のOH基が第2電極25の金属元素に作用することで、第2電極25の金属元素のイオン化が促進され、イオン化された金属元素が誘電体層23を介して抵抗変化層22に侵入するとともに、電子が第1電極21を介して抵抗変化層22に供給される。そして、抵抗変化層22において、イオン化された金属元素と電子とが結合することにより、第2電極25の金属元素からなる導電性フィラメントF3が抵抗変化層22に成長する。そして、第2電極25の金属元素からなる導電性フィラメントF3が抵抗変化層22に成長し、第1電極21と第2電極25とが導電性フィラメントF3にて短絡されることで、不揮発性抵抗変化素子が低抵抗状態にセットされる。一方、図9bに示すように、導電性フィラメントF3の消滅過程では、第2電極25が第1電極21よりも低電位になるように設定することで、第2電極25にリセット電圧を印加する。そして、第1電極21を介してホールが抵抗変化層22に供給されることで、抵抗変化層22内で導電性フィラメントF3の金属元素26がイオン化される。この時、水酸化物層24のOH基が電界により抵抗変化層22に移動し、導電性フィラメントF3の金属元素26に作用することで、導電性フィラメントF3の金属元素26のイオン化が促進される。そして、導電性フィラメントF3の金属元素26が誘電体層23を介して第2電極25に回収され、抵抗変化層22内で導電性フィラメントF3が消滅されることで、不揮発性抵抗変化素子が高抵抗状態にリセットされる。第6実施形態図10aは、第6実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子が適用されるメモリセルアレイの概略構成を示す平面図、図10bは、図10aのメモリセルアレイのクロスポイント部分の概略構成を示す断面図である。図10aおよび図10bにおいて、メモリセルアレイ30には、下部配線31が列方向に形成され、上部配線34が行方向に形成されている。そして、下部配線31と上部配線34との間のクロスポイント部分には、整流素子32を介して不揮発性抵抗変化素子33が配置されている。ここで、不揮発性抵抗変化素子33は、例えば、図1、図5または図8の不揮発性抵抗変化素子を用いることができる。また、図10bの例では、不揮発性抵抗変化素子33に整流素子32を設ける方法について説明したが、整流素子32は除去するようにしてもよい。図11は、図10aのメモリセルアレイにおける選択セルの書き込み時の電圧設定方法を示す平面図である。図11において、メモリセルアレイ30の周辺には、行選択を行う制御部35および列選択を行う制御部36が設けられている。そして、選択セルの書き込みを行う場合、選択列の下部配線31にセット電圧Vsetを印加し、非選択列の下部配線31にセット電圧Vsetの1/2の電圧を印加する。また、選択行の上部配線34に0Vを印加し、非選択行の上部配線34にセット電圧Vsetの1/2の電圧を印加する。この結果、選択列および選択行で指定される選択セルにはセット電圧Vsetが印加され、書き込みが行われる。一方、非選択列および選択行で指定される半選択セルにはセット電圧Vsetの1/2の電圧が印加され、書き込みが禁止される。また、選択列および非選択行で指定される半選択セルにはセット電圧Vsetの1/2の電圧が印加され、書き込みが禁止される。また、非選択列および非選択行で指定される非選択セルには0Vが印加され、書き込みが禁止される。図12は、図10aのメモリセルアレイにおける選択セルの読み出し時の電圧設定方法を示す平面図である。図12において、選択セルの読み出しを行う場合、選択列の下部配線31にリード電圧Vreadの1/2の電圧を印加し、非選択列の下部配線31に0Vを印加する。また、選択行の上部配線34にリード電圧Vreadの-1/2の電圧を印加し、非選択行の上部配線34に0Vを印加する。この結果、選択列および選択行で指定される選択セルにはリード電圧Vreadが印加され、読み出しが行われる。一方、非選択列および選択行で指定される半選択セルにはリード電圧Vreadの-1/2の電圧が印加され、読み出しが禁止される。また、選択列および非選択行で指定される半選択セルにはリード電圧Vreadの1/2の電圧が印加され、読み出しが禁止される。また、非選択列および非選択行で指定される非選択セルには0Vが印加され、読み出しが禁止される。図13は、図10aのメモリセルアレイにおける選択セルの消去時の電圧設定方法を示す平面図である。図13において、選択セルの消去を行う場合、選択列の下部配線31にリセット電圧Vresetを印加し、非選択列の下部配線31にリセット電圧Vresetの1/2の電圧を印加する。また、選択行の上部配線34に0Vを印加し、非選択行の上部配線34にリセット電圧Vresetの1/2の電圧を印加する。この結果、選択列および選択行で指定される選択セルにはリセット電圧Vresetが印加され、消去が行われる。一方、非選択列および選択行で指定される半選択セルにはリセット電圧Vresetの1/2の電圧が印加され、消去が禁止される。また、選択列および非選択行で指定される半選択セルにはリセット電圧Vresetの1/2の電圧が印加され、消去が禁止される。また、非選択列および非選択行で指定される非選択セルには0Vが印加され、消去が禁止される。第7実施形態図14は、第7実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の概略構成を示す断面図である。図14において、半導体基板41上には、ゲート絶縁膜44を介してゲート電極45が形成され、ゲート電極45上にはワード線46が形成されている。そして、半導体基板41には、ゲート電極45下に形成されるチャネル領域を挟むようにして不純物拡散層42、43が形成されることで、トランジスタ51が形成されている。ここで、不純物拡散層43にはソース線47が接続されている。また、半導体基板41上には、トランジスタ51に隣接するようにして不揮発性抵抗変化素子33が配置されている。なお、不揮発性抵抗変化素子33としては、例えば、図1と同様の構成を用いることができる。そして、不揮発性抵抗変化素子33の第2電極4は、接続導体48を介して不純物拡散層42に接続され、不揮発性抵抗変化素子33の第1電極1は、接続導体49を介してビット線50に接続されている。そして、ワード線46を介してトランジスタ51をオンさせることにより、不揮発性抵抗変化素子33にアクセスすることができ、読み書き対象となる不揮発性抵抗変化素子33を選択することができる。なお、図14の例では、不揮発性抵抗変化素子33として図1の構成を用いた場合について説明したが、図5または図8の構成を用いるようにしてもよい。図15は、図14の不揮発性抵抗変化素子が適用されるメモリセルアレイの概略構成を示す平面図である。図15において、図14の半導体基板41上には、ビット線BL1~BL3がカラム方向に配線されるとともに、ワード線WL1~WL3がロウ方向に配線されている。各ビット線BL1~BL3と各ワード線WL1~WL3のクロスポイント部分には、不揮発性抵抗変化素子33およびトランジスタ51が配置され、不揮発性抵抗変化素子33とトランジスタ51とは互いに直列に接続されている。ここで、同一カラムの不揮発性抵抗変化素子33の一端は同一のビット線BL1~BL3に接続され、同一ロウのトランジスタ51の一端は同一のソース線SL1~SL3に接続されている。また、同一ロウのトランジスタ51のゲート電極45は同一のワード線WL1~WL3に接続されている。そして、ワード線WL1~WL3を介してトランジスタ51をオンさせることにより、選択ロウの不揮発性抵抗変化素子33の第1電極1と第2電極4との間に電圧を印加させることができる。このため、選択ロウの不揮発性抵抗変化素子33の読み出し時に非選択ロウの不揮発性抵抗変化素子33に電流が流れるのを防止することができ、読み出し時間を短くすることができる。第8実施形態図16は、第8実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の概略構成を示す断面図である。図16において、下部配線61上には不揮発性抵抗変化素子33が配置され、不揮発性抵抗変化素子33上には接続導体62を介してユニポーラ型抵抗変化素子67が配置され、ユニポーラ型抵抗変化素子67上には上部配線66が配置されている。ユニポーラ型抵抗変化素子67では、下部電極63上に抵抗変化層64が積層され、抵抗変化層64上に上部電極65が積層されている。なお、抵抗変化層64としては、例えば、HfO2、ZrO2、NiO、V2O5、ZnO、TiO2、Nb2O5、WO3、CoOなどの遷移金属酸化物を用いることができる。このユニポーラ型抵抗変化素子67では、抵抗変化層64に印加されるパルスストレスの振幅および時間を変化させることで抵抗変化層64の抵抗を変化させることができる。そして、ユニポーラ型抵抗変化素子67に順バイアスがかる場合、下部配線61を介して不揮発性抵抗変化素子33にセット電圧Vsetを印加することで、図2aの導電性フィラメントF1を抵抗変化層2に形成し、不揮発性抵抗変化素子33を低抵抗化することができる。一方、ユニポーラ型抵抗変化素子67に逆バイアスがかる場合、下部配線61を介して不揮発性抵抗変化素子33にリセット電圧Vresetを印加することで、図2aの導電性フィラメントF1を抵抗変化層2から消滅させ、不揮発性抵抗変化素子33を高抵抗化することができる。ここで、ユニポーラ型抵抗変化素子67に不揮発性抵抗変化素子33を直列に接続することにより、ユニポーラ型抵抗変化素子67にダイオードを直列に接続した場合に比べてオンオフ比を稼ぐことができる。なお、図16の例では、不揮発性抵抗変化素子33として図1の構成を用いた場合について説明したが、図5または図8の構成を用いるようにしてもよい。図17は、図16の不揮発性抵抗変化素子が適用されるメモリセルアレイの概略構成を示す平面図である。図17において、ビット線BL1~BL3がカラム方向に配線されるとともに、ワード線WL1~WL3がロウ方向に配線されている。各ビット線BL1~BL3と各ワード線WL1~WL3のクロスポイント部分には、不揮発性抵抗変化素子33および、ユニポーラ型抵抗変化素子67が配置され、不揮発性抵抗変化素子33とユニポーラ型抵抗変化素子67とは互いに直列に接続されている。ここで、同一カラムのユニポーラ型抵抗変化素子67の一端は同一のビット線BL1~BL3に接続され、同一ロウの不揮発性抵抗変化素子33の一端は同一のワード線WL1~WL3に接続されている。このように接続することで、非選択セルに逆バイアスが印加された場合には抵抗変化素子は高抵抗化するため、選択セルの電流読み出し時に非選択セルから流れ込む電流ノイズを低減させることができ、読み出し動作の安定性を向上させ、読み出し時間を短縮することができる。本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。