金属元素を有する第1電極と、半導体元素を有する第2電極と、金属元素を有する第3電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置され、前記第1電極の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第1抵抗変化層と、前記第2電極と前記第3電極との間に配置され、前記第3電極の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第2抵抗変化層とを備えることを特徴とする不揮発性抵抗変化素子。第1の抵抗値、前記第1の抵抗値より大きい第2の抵抗値、前記第2の抵抗値より大きい第3の抵抗値を有し、前記第1の抵抗値から前記第2の抵抗値へ変化させる際の駆動電圧の絶対値と前記第2の抵抗値から前記第3の抵抗値へ変化させる際の駆動電圧の絶対値とは互いに異な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。前記第1電極の金属元素と前記第2電極の金属元素とは互いに異な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。半導体元素を有する第1電極と、金属元素を有する第2電極と、半導体元素を有する第3電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置され、前記第2電極の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第1抵抗変化層と、前記第2電極と前記第3電極との間に配置され、前記第2電極の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第2抵抗変化層とを備えることを特徴とする不揮発性抵抗変化素子。第1の抵抗値、前記第1の抵抗値より大きい第2の抵抗値、前記第2の抵抗値より大きい第3の抵抗値を有し、前記第1の抵抗値から前記第2の抵抗値へ変化させる際の駆動電圧の絶対値と前記第2の抵抗値から前記第3の抵抗値へ変化させる際の駆動電圧の絶対値とは互いに異なることを特徴とする請求項4に記載の不揮発性抵抗変化素子。前記第2電極は、第1の金属元素を有する下部電極と、第2の金属元素を有する上部電極とを備えることを特徴とする請求項4または5に記載の不揮発性抵抗変化素子。前記第1抵抗変化層と前記第2抵抗変化層の膜厚は互いに異なることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の不揮発性抵抗変化素子。前記第1抵抗変化層のセット電圧と前記第2抵抗変化層のリセット電圧は第1の極性に設定され、前記第1抵抗変化層のリセット電圧と前記第2抵抗変化層のセット電圧は第1の極性と逆の第2の極性に設定されることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の不揮発性抵抗変化素子。第1セットパルス電圧が与えられることで前記第1抵抗変化層に第1導電性フィラメントが形成された後、前記第1セットパルス電圧よりも駆動電圧の絶対値が小さく前記第1セットパルス電圧と極性が逆の前記第2セットパルス電圧が与えられることで前記第2抵抗変化層に第2導電性フィラメントが形成されることを特徴とする請求項8に記載の不揮発性抵抗変化素子。第1リセットパルス電圧が与えられることで前記第1抵抗変化層の第1導電性フィラメントが消滅された後、前記第1リセットパルス電圧よりも駆動電圧の絶対値が小さく前記第1リセットパルス電圧と極性が逆の前記第2リセットパルス電圧が与えられることで前記第2抵抗変化層の第2導電性フィラメントが消滅されることを特徴とする請求項9に記載の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、多値化を実現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、第3電極と、第1抵抗変化層と、第2抵抗変化層とが設けられている。第1電極は、金属元素を有する。第2電極は、半導体元素を有する。第3電極は、金属元素を有する。第1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、前記第1電極の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。第2抵抗変化層は、前記第2電極と前記第3電極との間に配置され、前記第3電極の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。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、第1電極11と第2電極13との間には第1可変抵抗層12が配置され、第2電極13と第3電極15との間には第2可変抵抗層14が配置されている。ここで、第1電極11と第3電極15は金属元素を有し、第1電極11の金属元素と第3電極15の金属元素は互いに異ならせることができる。例えば、第1電極11の金属元素と第3電極15の金属元素とは、第1可変抵抗層12あるいは第2可変抵抗層14における拡散速度、イオン化エネルギーまたは凝集エネルギーのうちの少なくともいずれか1つが互いに異なるように選択することができる。第1電極11および第3電極15としては、Ag、Au、Ti、Ni、Co、Al、Fe、Cr、Cu、W、Hf、Ta、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11および第3電極15として用いてもよい。例えば、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14がSiを主成分とする場合、第1電極11および第3電極15に適用可能なSi中での拡散速度の速い金属材料としてはAg、Cu、Ni、Fe、Ru、Cr、Ir、Au、Pt、Co、Irなどである。また、Si中での拡散速度の遅い金属材料としてはTi、Hf、Zr、Ta、Al、Wなどである。また、凝集エネルギーが小さい金属としては、例えば、Ag、Al、凝集エネルギーが大きい金属としては、例えば、Ni、Coを挙げることができる。第2電極13は半導体元素を有し、例えば、不純物がドープされた半導体層を用いることができる。例えば、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14がSiを主成分とする場合、第3電極13は不純物ドープシリコンを用いることができる。この不純物ドープシリコンは、高濃度にボロン、ヒ素、リンが注入されたSi層を熱処理にて活性化させて形成することができる。この不純物ドープシリコンのシート抵抗は、例えば、3×103Ω/□以下に設定することができる。なお、第2電極13は、非晶質半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよいし、単結晶半導体であってもよい。第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14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、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14は、非晶質半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよいし、単結晶半導体であってもよい。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、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14は、同一の半導体元素から構成されるようにしてもよい。また、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14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~20nmがより好ましい。なお、第1可変抵抗層12は、第1電極11の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。第2可変抵抗層14は、第3電極15の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。すなわち、第1可変抵抗層12は、第1電極11から供給される金属元素から導電性フィラメントが形成することで高低抵抗状態から低抵抗状態に変化する。また、第1可変抵抗層12に形成された導電性フィラメントの金属元素が第1電極11に回収され、第1可変抵抗層12に形成された導電性フィラメントが消滅することで低抵抗状態から高低抵抗状態に変化する。また、第2可変抵抗層14は、第3電極15から供給される金属元素から導電性フィラメントが形成されることで高低抵抗状態から低抵抗状態に変化する。また、第2可変抵抗層14に形成された導電性フィラメントの金属元素が第3電極15に回収され、第2可変抵抗層14に形成された導電性フィラメントが消滅することで低抵抗状態から高低抵抗状態に変化する。ここで、第1電極11の金属元素と第3電極15の金属元素とを互いに異ならせることにより、導電性フィラメントが第1可変抵抗層12に形成される時に第1電極11と第3電極15との間に印加される駆動電圧と、導電性フィラメントが第2可変抵抗層14に形成される時に第1電極11と第3電極15との間に印加される駆動電圧とを互いに異ならせることができる。このため、不揮発性抵抗変化素子の抵抗を段階的に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値のトレランスを増大させつつ、不揮発性抵抗変化素子の多値化を図ることができる。また、第1可変抵抗層12と第2可変抵抗層14との間に第2電極13を配置することにより、導電性フィラメントが第1可変抵抗層12に形成される時と第2可変抵抗層14に形成される時とで駆動電圧の極性を互いに異ならせることができる。このため、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14のうちの一方に導電性フィラメントを形成させる時に他方に導電性フィラメントが形成されにくくすることができ、セットの制御性を向上させることができる。また、第1可変抵抗層12と第2可変抵抗層14との間に第2電極13を配置することにより、第2電極13に接するように導電性フィラメントを第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14に形成させることができる。このため、いずれの導電性フィラメントに対しても第2電極13からホールまたは電子を十分に供給させることができ、リセットの制御性を向上させることができる。図2aは、第1実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の第1のオン状態を示す断面図、図2bは、第1実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子のオフ状態を示す断面図である。図2aにおいて、不揮発性抵抗変化素子が図1の状態にあるものとすると、第3電極15に対して正となる電圧を第1電極11に印加することにより、第1電極11の金属元素がイオン化され、金属イオンが第1可変抵抗層12に拡散するとともに、第2電極13を介して電子が第1可変抵抗層12に供給される。そして、第1可変抵抗層12において、金属イオンと電子とが結合することにより、第1電極11の金属元素からなる導電性フィラメント16が形成され、第1可変抵抗層12が低抵抗状態にセットされる。この図2aの状態から、第3電極15に対して負となる電圧を第1電極11に印加すると、図2bに示すように、第2電極13を介してホールが第1可変抵抗層12に供給されることで、第1可変抵抗層12内で導電性フィラメント16の金属元素がイオン化される。そして、その金属イオンが第1電極11に回収され、第1可変抵抗層12内で導電性フィラメント16が消滅されることで、第1可変抵抗層12が高抵抗状態にリセットされる。図2bの状態から、第3電極15に対して正となる電圧を第1電極11に再度印加すると、図2aに示すように、第1可変抵抗層12に導電性フィラメント16が再度形成される。すなわち、図2aの状態と図2bの状態とは可逆的に制御可能である。これら二つの状態をそれぞれオン状態とオフ状態に対応させることで、2値の不揮発性抵抗変化メモリが実現できる。次に、不揮発性抵抗変化素子の多値化方法について説明する。上述したように、第1電極11と第3電極15は、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14での拡散速度またはイオン化エネルギーまたは凝集エネルギーがそれぞれ異なる金属元素を有しているため、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14に導電性フィラメントが形成される駆動電圧が互いに異なる。その駆動電圧の違いを利用して不揮発性抵抗変化素子の多値化を実現することができる。図3a~図3cは、第1実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の書き込み時における導電性フィラメントの生成過程を示す断面図、図3dは、第1実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の書き込み時におけるパルス電圧印加方法を示すタイミングチャート、図3eは、第1実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の書き込み時における抵抗値の変化状態を示す図である。なお、以下の説明では、第1電極11の金属元素が第3電極15の金属元素に比べてイオン化エネルギーが高いもしくはシリコン中での拡散速度が遅いもしくは凝集エネルギーが大きいものとする。この場合、第1可変抵抗層12に導電性フィラメント16が形成される時の駆動電圧V1の絶対値は、第2可変抵抗層14に導電性フィラメント17が形成される時の駆動電圧V2の絶対値より大きくなる。図3aにおいて、導電性フィラメント16、17が第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14にそれぞれ形成されていない場合、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14は高抵抗状態にあり、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値はR0となる。この図3aの状態から、第3電極15に対して正となる駆動電圧V1の第1セットパルス電圧Ps1を第1電極11に印加すると、第1電極11の金属元素がイオン化され、金属イオンが第1可変抵抗層12に拡散するとともに、第2電極13を介して電子が第1可変抵抗層12に供給される。そして、第1可変抵抗層12において、金属イオンと電子とが結合することにより、図3bに示すように、第1電極11の金属元素からなる導電性フィラメント16が形成され、第1可変抵抗層12が低抵抗状態にセットされる。この時、第1可変抵抗層12は低抵抗状態、第2可変抵抗層14は高抵抗状態にあり、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値はR1となる。だだし、R0>R1である。この図3bの状態から、第3電極15に対して負となる駆動電圧V2の第2セットパルス電圧Ps2を第1電極11に印加すると、第3電極15の金属元素がイオン化され、金属イオンが第2可変抵抗層14に拡散するとともに、第2電極13を介して電子が第2可変抵抗層14に供給される。そして、第2可変抵抗層14において、金属イオンと電子とが結合することにより、第3電極15の金属元素からなる導電性フィラメント17が形成され、第2可変抵抗層14が低抵抗状態にセットされる。この時、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14は低抵抗状態にあり、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値はR2となる。だだし、R0>R1>R2である。これにより、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値を3段階に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の3値化を図ることができる。また、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値R0、R1、R2は離散的な値をとることができ、抵抗値R0、R1、R2のトレランスを増大させることが可能となることから、抵抗値R0、R1、R2にばらつきが発生した場合においても、データが誤って読み出されるのを低減することができる。また、導電性フィラメント16が第1可変抵抗層12に形成される時と導電性フィラメント17が第2可変抵抗層14に形成される時とで第1可変抵抗層12に印加される電界の極性を逆にすることができる。このため、導電性フィラメント16を第1可変抵抗層12に形成させる時に、導電性フィラメント17が第2可変抵抗層14に形成されないようにでき、不揮発性抵抗変化素子の抵抗変化の段階性を向上させることができる。ただし、導電性フィラメント17を第2可変抵抗層14に形成させる場合、第1可変抵抗層12に対しては図3cの導電性フィラメント16が消滅される方向に電界が働く。このため、図3cの導電性フィラメント16をリセットする時の駆動電圧をViとすると、|Vi|>|V2|という条件を満たすように第1電極11および第3電極15の金属元素を選択する必要がある。図4a~図4cは、第1実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の消去時における導電性フィラメントの生成過程を示す断面図、図4dは、第1実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の消去時におけるパルス電圧印加方法を示すタイミングチャート、図4eは、第1実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の消去時における抵抗値の変化状態を示す図である。図4aの状態から、第3電極15に対して負となる駆動電圧Viの第1リセットパルス電圧Pr1を第1電極11に印加すると、第2電極13を介してホールが第1可変抵抗層12に供給されることで、第1可変抵抗層12内で導電性フィラメント16の金属元素がイオン化される。そして、図4bに示すように、その金属イオンが第1電極11に回収され、第1可変抵抗層12内で導電性フィラメント16が消滅されることで、第1可変抵抗層12が高抵抗状態にリセットされる。この図4bの状態から、第3電極15に対して正となる駆動電圧Viiの第2リセットパルス電圧Pr2を第1電極11に印加すると、第2電極13を介してホールが第2可変抵抗層14に供給されることで、第2可変抵抗層14内で導電性フィラメント17の金属元素がイオン化される。そして、図4cに示すように、その金属イオンが第3電極15に回収され、第2可変抵抗層14内で導電性フィラメント17が消滅されることで、第2可変抵抗層14が高抵抗状態にリセットされる。ここで、第1可変抵抗層12と第2可変抵抗層14との間に第2電極13を配置することにより、第2電極13から導電性フィラメント16、17にホールを供給させることができ、リセットの制御性を向上させることができる。ただし、導電性フィラメント17を第2可変抵抗層14から消滅させる場合、第1可変抵抗層12に対しては導電性フィラメント16が生成される方向に電界が働く。このため、図4cの導電性フィラメント17をリセットする時の駆動電圧をViiとすると、|V1|>|Vii|という条件を満たすように第1電極11および第3電極15の金属元素を選択する必要がある。第2実施形態次に、図1の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11としてニッケルNi、第3電極15として銀Ag、第2電極13としてp型Si、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14としてアモルファスシリコンを用いた場合を例にとる。図1において、スパッタなどの方法にてシリコン単結晶基板に第3電極15となる銀Agを堆積する。次に、例えば、化学気相成長法ChemicalVaporDeposition:CVDにより第2可変抵抗層14としてアモルファスシリコンを第3電極15上に堆積する。次に、第2電極13として不純物ドープシリコン層を第2可変抵抗層14上に作製する。この不純物ドープシリコン層の作製方法は、第2可変抵抗層14がシリコンの場合、デルタ的に高濃度にボロンBを注入し活性化させることができる。なお、後工程においてボロンBの拡散を抑制するために、ボロンBとともに炭素Cなどを注入するCo-Implantationを行うようにしてもよい。あるいは、第2可変抵抗層14と第2電極13の界面へのSiO2などの拡散防止層を挿入するようにしてもよい。あるいは、Ge層を堆積させた後にGe層に高濃度にボロンBを注入することで不純物ドープゲルマ層を形成するようにしてもよい。次に、例えば、化学気相成長法により第1可変抵抗層12としてアモルファスシリコンを第2電極13上に堆積する。次に、スパッタなどの方法にて第1電極11となるニッケルNiを第1可変抵抗層12上に堆積する。ここで、ニッケルNiは銀Agに比べて凝集エネルギーが大きいため、導電性フィラメント16が第1可変抵抗層12に生成される時の駆動電圧を導電性フィラメント17が第2可変抵抗層14に生成される時の駆動電圧よりも大きくすることができる。このため、不揮発性抵抗変化素子の抵抗を段階的に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値のトレランスを増大させつつ、不揮発性抵抗変化素子の多値化を図ることができる。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、第1電極21と第2電極23との間には第1可変抵抗層22が配置され、第2電極23と第3電極25との間には第2可変抵抗層24が配置されている。ここで、第1電極21と第3電極25は金属元素を有し、第1電極21の金属元素と第3電極25の金属元素は互いに同一とすることができる。第1電極21および第3電極25としては、Ag、Au、Ti、Ni、Co、Al、Fe、Cr、Cu、W、Hf、Ta、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21および第3電極25として用いてもよい。第2電極23は半導体元素を有し、例えば、不純物がドープされた半導体層を用いることができる。例えば、第1可変抵抗層22および第2可変抵抗層24がSiを主成分とする場合、第3電極25は不純物ドープシリコンを用いることができる。この不純物ドープシリコンは、高濃度にボロンが注入されたSi層を熱処理にて活性化させて形成することができる。この不純物ドープシリコンのシート抵抗は、例えば、3×103Ω/□以下に設定することができる。なお、第2電極23は、非晶質半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよいし、単結晶半導体であってもよい。第1可変抵抗層22および第2可変抵抗層24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、第2可変抵抗層22および第2可変抵抗層24は、非晶質半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよいし、単結晶半導体であってもよい。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、第1可変抵抗層22および第2可変抵抗層24は、同一の半導体元素から構成されるようにしてもよい。また、第1可変抵抗層22および第2可変抵抗層24の膜厚は、互いに異なるように設定することができ、図5では、第1可変抵抗層22の方が第2可変抵抗層24に比べて膜厚が厚い場合を示した。また、第1可変抵抗層22および第2可変抵抗層24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~20nmがより好ましい。なお、第1可変抵抗層22は、第1電極21の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。第2可変抵抗層24は、第3電極25の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。すなわち、第1可変抵抗層22は、第1電極21から供給される金属元素から導電性フィラメントが形成されることで高低抵抗状態から低抵抗状態に変化する。また、第1可変抵抗層22に形成された導電性フィラメントの金属元素が第1電極21に回収され、第1可変抵抗層22に形成された導電性フィラメントが消滅することで低抵抗状態から高低抵抗状態に変化する。また、第2可変抵抗層24は、第3電極25から供給される金属元素から導電性フィラメントが形成されることで高低抵抗状態から低抵抗状態に変化する。また、第2可変抵抗層24に形成された導電性フィラメントの金属元素が第3電極25に回収され、第2可変抵抗層24に形成された導電性フィラメントが消滅することで低抵抗状態から高低抵抗状態に変化する。ここで、第1可変抵抗層22および第2可変抵抗層24の膜厚を互いに異ならせることにより、導電性フィラメントが第1可変抵抗層22に形成される時に第1電極21と第3電極25との間に印加される駆動電圧と、導電性フィラメントが第2可変抵抗層24に形成される時に第1電極21と第3電極25との間に印加される駆動電圧とを互いに異ならせることができる。このため、不揮発性抵抗変化素子の抵抗を段階的に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値のトレランスを増大させつつ、不揮発性抵抗変化素子の多値化を図ることができる。また、第1可変抵抗層22と第2可変抵抗層24との間に第2電極23を配置することにより、導電性フィラメントが第1可変抵抗層22に形成される時と第2可変抵抗層24に形成される時とで駆動電圧の極性を互いに異ならせることができる。このため、第1可変抵抗層22および第2可変抵抗層24のうちの一方に導電性フィラメントを形成させる時に他方に導電性フィラメントが形成されにくくすることができ、セットの制御性を向上させることができる。また、第1可変抵抗層22と第2可変抵抗層24との間に第2電極23を配置することにより、第2電極23に接するように導電性フィラメントを第1可変抵抗層22および第2可変抵抗層24に形成させることができる。このため、いずれの導電性フィラメントに対しても第2電極23からホールまたは電子を十分に供給させることができ、リセットの制御性を向上させることができる。第4実施形態次に、図5の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21および第3電極25として銀Ag、第2電極13としてp型Si、第1可変抵抗層12および第2可変抵抗層14としてアモルファスシリコンを用いた場合を例にとる。図5において、スパッタなどの方法にてシリコン単結晶基板に第3電極25となる銀Agを堆積する。次に、例えば、化学気相成長法により第2可変抵抗層24としてアモルファスシリコンを第3電極25上に堆積する。次に、第2電極23として不純物ドープシリコン層を第2可変抵抗層24上に作製する。この不純物ドープシリコン層の作製方法は、第2可変抵抗層24がシリコンの場合、デルタ的に高濃度にボロンBを注入し活性化させることができる。なお、後工程においてボロンBの拡散を抑制するために、ボロンBとともに炭素Cなどを注入するCo-Implantationを行うようにしてもよい。あるいは、第2可変抵抗層24と第2電極23の界面にSiO2などの拡散防止層を挿入するようにしてもよい。あるいは、Ge層を堆積させた後にGe層に高濃度にボロンBを注入することで不純物ドープゲルマ層を形成するようにしてもよい。次に、例えば、化学気相成長法により第1可変抵抗層22としてアモルファスシリコンを第2電極23上に堆積する。この時、第2可変抵抗層24が第1可変抵抗層22よりも膜厚が薄くなるようにアモルファスシリコンを堆積する。次に、スパッタなどの方法にて第1電極21となる銀Agを第1可変抵抗層22上に堆積する。ここで、第1可変抵抗層22は第2可変抵抗層24よりも膜厚が厚いため、導電性フィラメントが第1可変抵抗層22に生成される時の駆動電圧を導電性フィラメントが第2可変抵抗層24に生成される時の駆動電圧よりも大きくすることができる。このため、不揮発性抵抗変化素子の抵抗を段階的に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値のトレランスを増大させつつ、不揮発性抵抗変化素子の多値化を図ることができる。第5実施形態図6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6において、第1電極31と第2電極33との間には第1可変抵抗層32が配置され、第2電極33と第3電極35との間には第2可変抵抗層34が配置されている。ここで、第2電極33には、下部電極33aおよび上部電極33cが設けられ、下部電極33aと上部電極33cとの間には拡散防止層33bが設けられている。下部電極33aと上部電極33cは金属元素を有し、下部電極33aの金属元素と上部電極33cの金属元素は互いに異ならせることができる。例えば、下部電極33aの金属元素と上部電極33cの金属元素とは、第1可変抵抗層32あるいは第2可変抵抗層34における拡散速度、イオン化エネルギーまたは凝集エネルギーのうちの少なくともいずれか1つが互いに異なるように選択することができる。下部電極33aおよび上部電極33cとしては、Ag、Au、Ti、Ni、Co、Al、Fe、Cr、Cu、W、Hf、Ta、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下部電極33aおよび上部電極33cとして用いてもよい。例えば、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34がSiを主成分とする場合、下部電極33aおよび上部電極33cに適用可能なSi中での拡散速度の速い金属材料としてはAg、Cu、Ni、Fe、Ru、Cr、Ir、Au、Pt、Co、Irなどである。また、Si中での拡散速度の遅い金属材料としてはTi、Hf、Zr、Ta、Al、Wなどである。また、凝集エネルギーが小さい金属としては、例えば、Ag、Al、凝集エネルギーが大きい金属としては、例えば、Ni、Coを挙げることができる拡散防止層33bは、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34として用いられるアモルファスシリコンあるいはポリシリコンと誘電率の異なる材料あるいはTi、Zr、Ta、WまたはSiの酸化物、窒化物、硼化物または酸窒化物のような金属の拡散速度の遅い材料から構成することができる。例えば、アモルファスシリコンあるいはポリシリコンより誘電率が高い材料として、Ta2O5、La2O3、HfO2、ZrO2、ZrAlxOy、HfAlxOyなどを用いることができる。また、アモルファスシリコンあるいはポリシリコンより誘電率が低い材料として、SiO2、Si3N4、Al2O3などを用いることができる。例えば、拡散防止層33bとして第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34より誘電率の低いSiO2膜を用いることができる。また、拡散防止層33bは、その厚みが100nm以下であることが好ましい。拡散防止層33bが下部電極33aと上部電極33cとの間に介在することによって抵抗値が増加することがあるが、拡散防止層33bを100nm以下とすることによって不揮発性抵抗変化素子の抵抗値を抑えることが可能となる。第1電極31および第3電極35は半導体元素を有し、例えば、不純物がドープされた半導体層を用いることができる。例えば、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34がSiを主成分とする場合、第1電極31および第3電極35は不純物ドープシリコンを用いることができる。この不純物ドープシリコンは、高濃度にボロンが注入されたSi層を熱処理にて活性化させて形成することができる。この不純物ドープシリコンのシート抵抗は、例えば、3×103Ω/□以下に設定することができる。なお、第1電極31および第3電極35は、非晶質半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよいし、単結晶半導体であってもよい。第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34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、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34は、非晶質半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよいし、単結晶半導体であってもよい。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、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34は、同一の半導体元素から構成されるようにしてもよい。また、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34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~20nmがより好ましい。なお、第1可変抵抗層32は、上部電極33cの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。第2可変抵抗層34は、下部電極33aの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。すなわち、第1可変抵抗層32は、上部電極33cから供給される金属元素から導電性フィラメントが形成されることで高低抵抗状態から低抵抗状態に変化する。また、第1可変抵抗層32に形成された導電性フィラメントの金属元素が上部電極33cに回収され、第1可変抵抗層32に形成された導電性フィラメントが消滅することで低抵抗状態から高低抵抗状態に変化する。また、第2可変抵抗層34は、下部電極33aから供給される金属元素から導電性フィラメントが形成されることで高低抵抗状態から低抵抗状態に変化する。また、第2可変抵抗層34に形成された導電性フィラメントの金属元素が下部電極33aに回収され、第2可変抵抗層34に形成された導電性フィラメントが消滅することで低抵抗状態から高低抵抗状態に変化する。ここで、下部電極33aの金属元素と上部電極33cの金属元素とを互いに異ならせることにより、導電性フィラメントが第1可変抵抗層32に形成される時に第1電極31と第3電極35との間に印加される駆動電圧と、導電性フィラメントが第2可変抵抗層34に形成される時に第1電極31と第3電極35との間に印加される駆動電圧とを互いに異ならせることができる。このため、不揮発性抵抗変化素子の抵抗を段階的に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値のトレランスを増大させつつ、不揮発性抵抗変化素子の多値化を図ることができる。また、第1可変抵抗層32の上面側に第1電極31を配置し、第2可変抵抗層34の下面側に第3電極35を配置することにより、導電性フィラメントが第1可変抵抗層32に形成される時と第2可変抵抗層34に形成される時とで駆動電圧の極性を互いに異ならせることができる。このため、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34のうちの一方に導電性フィラメントを形成させる時に他方に導電性フィラメントが形成されにくくすることができ、セットの制御性を向上させることができる。また、第1可変抵抗層32の上面側に第1電極31を配置し、第2可変抵抗層34の下面側に第3電極35を配置することにより、第1電極31に接するように導電性フィラメントを第1可変抵抗層32に形成させ、第3電極35に接するように導電性フィラメントを第1可変抵抗層34に形成させることができる。このため、いずれの導電性フィラメントに対しても第1電極31または第3電極35からホールまたは電子を十分に供給させることができ、リセットの制御性を向上させることができる。図7aは、第5実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の第1のオン状態を示す断面図、図7bは、第5実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子のオフ状態を示す断面図である。図7aにおいて、不揮発性抵抗変化素子が図6の状態にあるものとすると、第3電極35に対して負となる電圧を第1電極31に印加することにより、上部電極33cの金属元素がイオン化され、金属イオンが第1可変抵抗層32に拡散するとともに、第1電極31を介して電子が第1可変抵抗層32に供給される。そして、第1可変抵抗層32において、金属イオンと電子とが結合することにより、上部電極33cの金属元素からなる導電性フィラメント36が形成され、第1可変抵抗層32が低抵抗状態にセットされる。この図7aの状態から、第3電極35に対して正となる電圧を第1電極31に印加すると、図7bに示すように、第1電極31を介してホールが第1可変抵抗層32に供給されることで、第1可変抵抗層32内で導電性フィラメント36の金属元素がイオン化される。そして、その金属イオンが上部電極33cに回収され、第1可変抵抗層32内で導電性フィラメント36が消滅されることで、第1可変抵抗層32が高抵抗状態にリセットされる。図7bの状態から、第3電極35に対して負となる電圧を第1電極31に再度印加すると、図7aに示すように、第1可変抵抗層32に導電性フィラメント36が再度形成される。すなわち、図7aの状態と図7bの状態とは可逆的に制御可能である。これら二つの状態をそれぞれオン状態とオフ状態に対応させることで、2値の不揮発性抵抗変化メモリが実現できる。次に、不揮発性抵抗変化素子の多値化方法について説明する。上述したように、下部電極33aおよび上部電極33cは、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34での拡散速度またはイオン化エネルギーまたは凝集エネルギーがそれぞれ異なる金属元素を有しているため、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34に導電性フィラメントが形成される駆動電圧が互いに異なる。その駆動電圧の違いを利用して不揮発性抵抗変化素子の多値化を実現することができる。図8a~図8cは、第5実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の書き込み時における導電性フィラメントの生成過程を示す断面図、図8dは、第5実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の書き込み時におけるパルス電圧印加方法を示すタイミングチャート、図8eは、第5実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の書き込み時における抵抗値の変化状態を示す図である。なお、以下の説明では、上部電極33cの金属元素が下部電極33aの金属元素に比べてイオン化エネルギーが高いもしくはシリコン中での拡散速度が遅いもしくは凝集エネルギーが大きいものとする。この場合、第1可変抵抗層32に導電性フィラメント36が形成される時の駆動電圧V1の絶対値は、第2可変抵抗層34に導電性フィラメント37が形成される時の駆動電圧V2の絶対値より大きくなる。図8aにおいて、導電性フィラメント36、37が第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34にそれぞれ形成されていない場合、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34は高抵抗状態にあり、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値はR0となる。この図8aの状態から、第3電極35に対して負となる駆動電圧V1の第1セットパルス電圧Ps11を第1電極31に印加すると、上部電極33cの金属元素がイオン化され、金属イオンが第1可変抵抗層32に拡散するとともに、第1電極31を介して電子が第1可変抵抗層32に供給される。そして、第1可変抵抗層32において、金属イオンと電子とが結合することにより、図8bに示すように、上部電極33cの金属元素からなる導電性フィラメント36が形成され、第1可変抵抗層32が低抵抗状態にセットされる。この時、第1可変抵抗層32は低抵抗状態、第2可変抵抗層34は高抵抗状態にあり、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値はR1となる。だだし、R0>R1である。この図8bの状態から、第3電極35に対して正となる駆動電圧V2の第2セットパルス電圧Ps12を第1電極31に印加すると、下部電極33aの金属元素がイオン化され、金属イオンが第2可変抵抗層34に拡散するとともに、第3電極35を介して電子が第2可変抵抗層34に供給される。そして、第2可変抵抗層34において、金属イオンと電子とが結合することにより、下部電極33aの金属元素からなる導電性フィラメント37が形成され、第2可変抵抗層34が低抵抗状態にセットされる。この時、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34は低抵抗状態にあり、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値はR2となる。だだし、R0>R1>R2である。これにより、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値を3段階に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の3値化を図ることができる。また、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値R0、R1、R2は離散的な値をとることができ、抵抗値R0、R1、R2のトレランスを増大させることが可能となることから、抵抗値R0、R1、R2にばらつきが発生した場合においても、データが誤って読み出されるのを低減することができる。また、導電性フィラメント36が第1可変抵抗層32に形成される時と導電性フィラメント37が第2可変抵抗層34に形成される時とで第1可変抵抗層32に印加される電界の極性を逆にすることができる。このため、導電性フィラメント36を第1可変抵抗層32に形成させる時に、導電性フィラメント37が第2可変抵抗層34に形成されないようにでき、不揮発性抵抗変化素子の抵抗変化の段階性を向上させることができる。ただし、導電性フィラメント37を第2可変抵抗層34に形成させる場合、第1可変抵抗層32に対しては図8cの導電性フィラメント36が消滅される方向に電界が働く。このため、図8cの導電性フィラメント36をリセットする時の駆動電圧をViとすると、|Vi|>|V2|という条件を満たすように下部電極33aおよび上部電極33cの金属元素を選択する必要がある。図9a~図9cは、第5実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の消去時における導電性フィラメントの生成過程を示す断面図、図9dは、第5実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の消去時におけるパルス電圧印加方法を示すタイミングチャート、図9eは、第5実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の消去時における抵抗値の変化状態を示す図である。図9aの状態から、第3電極35に対して正となる駆動電圧Viの第1リセットパルス電圧Pr11を第1電極31に印加すると、第1電極31を介してホールが第1可変抵抗層32に供給されることで、第1可変抵抗層32内で導電性フィラメント36の金属元素がイオン化される。そして、図9bに示すように、その金属イオンが上部電極33cに回収され、第1可変抵抗層32内で導電性フィラメント36が消滅されることで、第1可変抵抗層32が高抵抗状態にリセットされる。この図9bの状態から、第3電極35に対して負となる駆動電圧Viiの第2リセットパルス電圧Pr12を第1電極31に印加すると、第3電極35を介してホールが第2可変抵抗層34に供給されることで、第2可変抵抗層34内で導電性フィラメント37の金属元素がイオン化される。そして、図9cに示すように、その金属イオンが下部電極33aに回収され、第2可変抵抗層34内で導電性フィラメント37が消滅されることで、第2可変抵抗層34が高抵抗状態にリセットされる。ここで、第1可変抵抗層32の上面側に第1電極31を配置し、第2可変抵抗層34の下面側に第3電極35を配置することにより、第1電極31または第3電極35から導電性フィラメント36、37にホールを供給させることができ、リセットの制御性を向上させることができる。ただし、導電性フィラメント37を第2可変抵抗層34から消滅させる場合、第1可変抵抗層32に対しては導電性フィラメント36が生成される方向に電界が働く。このため、図9cの導電性フィラメント37をリセットする時の駆動電圧をViiとすると、|V1|>|Vii|という条件を満たすように下部電極33aおよび上部電極33cの金属元素を選択する必要がある。第6実施形態次に、図6の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6実施形態では、図6の上部電極33cとしてニッケルNi、下部電極33aとして銀Ag、拡散防止層33bとしてSiO2、第1電極31および第3電極35としてp型Si、第1可変抵抗層32および第2可変抵抗層34としてアモルファスシリコンを用いた場合を例にとる。図6において、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たp型Si領域を第3電極35とする。次に、例えば、化学気相成長法により第2可変抵抗層34としてアモルファスシリコンを第3電極35上に堆積する。次に、スパッタなどの方法にて下部電極33aとなる銀Agを第2可変抵抗層34上に堆積する。次に、スパッタなどの方法にて拡散防止層33bとなるSiO2を下部電極33a上に堆積する。次に、スパッタなどの方法にて上部電極33cとなるニッケルNiを拡散防止層33b上に堆積する。次に、例えば、化学気相成長法により第1可変抵抗層32としてアモルファスシリコンを上部電極33c上に堆積する。次に、第1電極31として不純物ドープシリコン層を第1可変抵抗層32上に作製する。この不純物ドープシリコン層の作製方法は、第1可変抵抗層32がシリコンの場合、デルタ的に高濃度にボロンBを注入し活性化させることができる。なお、後工程においてボロンBの拡散を抑制するために、ボロンBとともに炭素Cなどを注入するCo-Implantationを行うようにしてもよい。あるいは、第1可変抵抗層32と第1電極31の界面にSiO2などの拡散防止層を挿入するようにしてもよい。あるいは、Ge層を堆積させた後にGe層に高濃度にボロンBを注入することで不純物ドープゲルマ層を形成するようにしてもよい。ここで、ニッケルNiは銀Agに比べて凝集エネルギーが大きいため、導電性フィラメント36が第1可変抵抗層32に生成される時の駆動電圧を導電性フィラメント37が第2可変抵抗層34に生成される時の駆動電圧よりも大きくすることができる。このため、不揮発性抵抗変化素子の抵抗を段階的に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値のトレランスを増大させつつ、不揮発性抵抗変化素子の多値化を図ることができる。第7実施形態図10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10において、第1電極41と第2電極43との間には第1可変抵抗層42が配置され、第2電極43と第3電極45との間には第2可変抵抗層44が配置されている。ここで、第2電極43は金属元素を有している。第2電極43としては、Ag、Au、Ti、Ni、Co、Al、Fe、Cr、Cu、W、Hf、Ta、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2電極43として用いてもよい。第1電極41および第3電極45は半導体元素を有し、例えば、不純物がドープされた半導体層を用いることができる。例えば、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44がSiを主成分とする場合、第1電極41および第3電極45は不純物ドープシリコンを用いることができる。この不純物ドープシリコンは、高濃度にボロンが注入されたSi層を熱処理にて活性化させて形成することができる。この不純物ドープシリコンのシート抵抗は、例えば、3×103Ω/□以下に設定することができる。なお、第1電極41および第3電極45は、非晶質半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよいし、単結晶半導体であってもよい。第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44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、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44は、非晶質半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよいし、単結晶半導体であってもよい。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、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44は、同一の半導体元素から構成されるようにしてもよい。また、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44の膜厚は、互いに異なるように設定することができ、図10では、第1可変抵抗層42の方が第2可変抵抗層44に比べて膜厚が厚い場合を示した。また、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44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~20nmがより好ましい。なお、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44は、第2電極43の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。すなわち、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44は、第2電極43から供給される金属元素から導電性フィラメントが形成されることで高低抵抗状態から低抵抗状態に変化する。また、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44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43に回収され、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44に形成された導電性フィラメントが消滅することで低抵抗状態から高低抵抗状態に変化する。ここで、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44の膜厚を互いに異ならせることにより、導電性フィラメントが第1可変抵抗層42に形成される時に第1電極41と第3電極45との間に印加される駆動電圧と、導電性フィラメントが第2可変抵抗層44に形成される時に第1電極41と第3電極45との間に印加される駆動電圧とを互いに異ならせることができる。このため、不揮発性抵抗変化素子の抵抗を段階的に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値のトレランスを増大させつつ、不揮発性抵抗変化素子の多値化を図ることができる。また、第1可変抵抗層42と第2可変抵抗層44との間に第2電極43を配置することにより、導電性フィラメントが第1可変抵抗層42に形成される時と第2可変抵抗層44に形成される時とで駆動電圧の極性を互いに異ならせることができる。このため、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44のうちの一方に導電性フィラメントを形成させる時に他方に導電性フィラメントが形成されにくくすることができ、セットの制御性を向上させることができる。また、第1可変抵抗層42と第2可変抵抗層44との間に第2電極43を配置することにより、第2電極43に接するように導電性フィラメントを第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44に形成させることができる。このため、いずれの導電性フィラメントに対しても第2電極43からホールを十分に供給させることができ、リセットの制御性を向上させることができる。図11aは、第7実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の第1のオン状態を示す断面図、図11bは、第7実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子のオフ状態を示す断面図である。図11aにおいて、不揮発性抵抗変化素子が図10の状態にあるものとすると、第3電極45に対して負となる電圧を第1電極41に印加することにより、第2電極43の金属元素がイオン化され、金属イオンが第1可変抵抗層42に拡散するとともに、第1電極41を介して電子が第1可変抵抗層42に供給される。そして、第1可変抵抗層42において、金属イオンと電子とが結合することにより、第2電極43の金属元素からなる導電性フィラメント46が形成され、第1可変抵抗層42が低抵抗状態にセットされる。この図11aの状態から、第3電極45に対して正となる電圧を第1電極41に印加すると、図11bに示すように、第1電極41を介してホールが第1可変抵抗層42に供給されることで、第1可変抵抗層42内で導電性フィラメント46の金属元素がイオン化される。そして、その金属イオンが第2電極43に回収され、第1可変抵抗層42内で導電性フィラメント46が消滅されることで、第1可変抵抗層42が高抵抗状態にリセットされる。図11bの状態から、第3電極45に対して負となる電圧を第1電極41に再度印加すると、図11aに示すように、第1可変抵抗層42に導電性フィラメント46が再度形成される。すなわち、図11aの状態と図11bの状態とは可逆的に制御可能である。これら二つの状態をそれぞれオン状態とオフ状態に対応させることで、2値の不揮発性抵抗変化メモリが実現できる。次に、不揮発性抵抗変化素子の多値化方法について説明する。上述したように、第1可変抵抗層42と第2可変抵抗層44とは膜厚が互いに異なっているため、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44に導電性フィラメントが形成される駆動電圧が互いに異なる。その駆動電圧の違いを利用して不揮発性抵抗変化素子の多値化を実現することができる。図12a~図12cは、第7実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の書き込み時における導電性フィラメントの生成過程を示す断面図、図12dは、第7実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の書き込み時におけるパルス電圧印加方法を示すタイミングチャート、図12eは、第7実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の書き込み時における抵抗値の変化状態を示す図である。図12aにおいて、導電性フィラメント46、47が第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44にそれぞれ形成されていない場合、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44は高抵抗状態にあり、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値はR0となる。この図12aの状態から、第3電極45に対して負となる駆動電圧V1の第1セットパルス電圧Ps11を第1電極41に印加すると、第2電極43の金属元素がイオン化され、金属イオンが第1可変抵抗層42に拡散するとともに、第1電極41を介して電子が第1可変抵抗層42に供給される。そして、第1可変抵抗層42において、金属イオンと電子とが結合することにより、図11bに示すように、第2電極43の金属元素からなる導電性フィラメント46が形成され、第1可変抵抗層42が低抵抗状態にセットされる。この時、第1可変抵抗層42は低抵抗状態、第2可変抵抗層44は高抵抗状態にあり、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値はR1となる。だだし、R0>R1である。この図11bの状態から、第3電極45に対して正となる駆動電圧V2の第2セットパルス電圧Ps12を第1電極41に印加すると、第2電極43の金属元素がイオン化され、金属イオンが第2可変抵抗層44に拡散するとともに、第3電極45を介して電子が第2可変抵抗層44に供給される。そして、第2可変抵抗層44において、金属イオンと電子とが結合することにより、第2電極43の金属元素からなる導電性フィラメント47が形成され、第2可変抵抗層44が低抵抗状態にセットされる。この時、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44は低抵抗状態にあり、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値はR2となる。だだし、R0>R1>R2である。これにより、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値を3段階に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の3値化を図ることができる。また、この不揮発性抵抗変化素子の抵抗値R0、R1、R2は離散的な値をとることができ、抵抗値R0、R1、R2のトレランスを増大させることが可能となることから、抵抗値R0、R1、R2にばらつきが発生した場合においても、データが誤って読み出されるのを低減することができる。また、導電性フィラメント46が第1可変抵抗層42に形成される時と導電性フィラメント47が第2可変抵抗層44に形成される時とで第1可変抵抗層42に印加される電界の極性を逆にすることができる。このため、導電性フィラメント46を第1可変抵抗層42に形成させる時に、導電性フィラメント47が第2可変抵抗層44に形成されないようにでき、不揮発性抵抗変化素子の抵抗変化の段階性を向上させることができる。図13a~図13cは、第7実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の消去時における導電性フィラメントの生成過程を示す断面図、図13dは、第7実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の消去時におけるパルス電圧印加方法を示すタイミングチャート、図13eは、第7実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の消去時における抵抗値の変化状態を示す図である。図13aの状態から、第3電極45に対して正となる駆動電圧Viの第1リセットパルス電圧Pr11を第1電極41に印加すると、第1電極41を介してホールが第1可変抵抗層42に供給されることで、第1可変抵抗層42内で導電性フィラメント46の金属元素がイオン化される。そして、図11bに示すように、その金属イオンが第2電極43に回収され、第1可変抵抗層42内で導電性フィラメント46が消滅されることで、第1可変抵抗層42が高抵抗状態にリセットされる。この図11bの状態から、第3電極45に対して負となる駆動電圧Viiの第2リセットパルス電圧Pr12を第1電極41に印加すると、第3電極45を介してホールが第2可変抵抗層44に供給されることで、第2可変抵抗層44内で導電性フィラメント47の金属元素がイオン化される。そして、図11cに示すように、その金属イオンが第2電極43に回収され、第2可変抵抗層44内で導電性フィラメント47が消滅されることで、第2可変抵抗層44が高抵抗状態にリセットされる。ここで、第1可変抵抗層42の上面側に第1電極41を配置し、第2可変抵抗層44の下面側に第3電極45を配置することにより、第1電極41または第3電極45から導電性フィラメント46、47にホールまたは電子を供給させることができ、リセットの制御性を向上させることができる。第8実施形態次に、図10の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8実施形態では、図10の第1電極41および第3電極45としてp型Si、第2電極43として銀Ag、第1可変抵抗層42および第2可変抵抗層44としてアモルファスシリコンを用いた場合を例にとる。図10において、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たp型Si領域を第3電極45とする。次に、例えば、化学気相成長法により第2可変抵抗層44としてアモルファスシリコンを第3電極45上に堆積する。次に、スパッタなどの方法にて第2電極43となる銀Agを第2可変抵抗層44上に堆積する。次に、例えば、化学気相成長法により第1可変抵抗層42としてアモルファスシリコンを第2電極43上に堆積する。次に、第1電極41として不純物ドープシリコン層を第1可変抵抗層42上に作製する。この不純物ドープシリコン層の作製方法は、第1可変抵抗層42がシリコンの場合、デルタ的に高濃度にボロンBを注入し活性化させることができる。なお、後工程においてボロンBの拡散を抑制するために、ボロンBとともに炭素Cなどを注入するCo-Implantationを行うようにしてもよい。あるいは、第1可変抵抗層42と第1電極41の界面にSiO2などの拡散防止層を挿入するようにしてもよい。あるいは、Ge層を堆積させた後にGe層に高濃度にボロンBを注入することで不純物ドープゲルマ層を形成するようにしてもよい。ここで、第1可変抵抗層42は第2可変抵抗層44よりも膜厚が厚いため、導電性フィラメントが第1可変抵抗層42に生成される時の駆動電圧を導電性フィラメントが第2可変抵抗層44に生成される時の駆動電圧よりも大きくすることができる。このため、不揮発性抵抗変化素子の抵抗を段階的に変化させることができ、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値のトレランスを増大させつつ、不揮発性抵抗変化素子の多値化を図ることができる。第9実施形態図14は、第9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、この不揮発性抵抗変化素子では、図1の第2可変抵抗層14の代わりに第2可変抵抗層14 ́が設けられている。ここで、第2可変抵抗層14 ́は、第2可変抵抗層14に不純物をドープして構成されている。なお、この不純物としては、例えば、B、P、As、In、C、Geなどを用いることができる。これにより、第2可変抵抗層14 ́の抵抗値を低下させることができ、不揮発性抵抗変化素子がオフ状態の抵抗値と第1のオン状態の抵抗値の比抵抗を制御することが可能となる。なお、この実施形態は、導電性フィラメントを生成させる駆動電圧が小さい方の可変抵抗層に不純物をドープするものである。この方法は、図14の構成以外にも、図1、図5、図6または図10の構成に適用してもよい。第10実施形態次に、図14の不揮発性抵抗変化素子の製造方法について説明する。図14において、この不揮発性抵抗変化素子の製造方法では、第2可変抵抗層14 ́としてアモルファスシリコンを第3電極15上に堆積した後、このアモルファスシリコンにボロンBなどの不純物をイオン注入する工程が追加される以外は、図1の不揮発性抵抗変化素子の製造方法と同様である。第11実施形態図15は、第11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15において、この不揮発性抵抗変化素子では、図1の構成において第1可変抵抗層12に絶縁層18が追加されている。ここで、絶縁層18は、第1可変抵抗層12の電流パスの面積が第2可変抵抗層14の電流パスの面積よりも小さくなるように配置することができる。なお、絶縁層18としては、例えば、SiO2、Si3N4、Al2O3などを用いることができる。これにより、第1可変抵抗層12の抵抗値を増大させることができ、不揮発性抵抗変化素子がオフ状態の抵抗値と第1のオン状態の抵抗値の比抵抗を制御することが可能となる。なお、この実施形態は、導電性フィラメントを生成させる駆動電圧が大きい方の可変抵抗層に絶縁層を形成するものである。この方法は、図15の構成以外にも、図1、図5、図6、図10または図14の構成に適用してもよい。第12実施形態次に、図15の不揮発性抵抗変化素子の製造方法について説明する。図15において、この不揮発性抵抗変化素子の製造方法では、第1可変抵抗層12としてアモルファスシリコンを第2電極13上に堆積した後、フォトリソグラフィー技術およびドライエッチング技術を用いることで、アモルファスシリコンをパターニングする。そして、このパターニングされたアモルファスシリコンが埋め込まれるようにしてSiO2などの絶縁層18を第2電極13上に形成する工程が追加される以外は、図1の不揮発性抵抗変化素子の製造方法と同様である。第13実施形態図16は、第13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、この不揮発性抵抗変化素子では、図1の構成において第2電極13と第2可変抵抗層14との間に誘電体層19が追加されている。ここで、誘電体層19は、第2可変抵抗層14よりも誘電率が小さな材料を用いることができる。例えば、第2可変抵抗層14がアモルファスシリコンあるいはポリシリコンにて構成される場合、誘電体層19としては、例えば、SiO2、Si3N4、Al2O3などを用いることができる。これにより、導電性フィラメント17の消滅時の電圧印加時において、誘電体層19に電圧を集中させることができる。このため、導電性フィラメント16が形成される第1可変抵抗層12への電圧集中を回避させることができ、導電性フィラメント17を消滅させやすくすることができる。なお、この実施形態は、導電性フィラメントを生成させる駆動電圧が小さい方の可変抵抗層と電極層との間に誘電体層を形成するものである。この方法は、図16の構成以外にも、図1、図5、図6、図10、図14または図15の構成に適用してもよい。第14実施形態次に、図16の不揮発性抵抗変化素子の製造方法について説明する。図16において、この不揮発性抵抗変化素子の製造方法では、第2可変抵抗層14としてアモルファスシリコンを第3電極15上に堆積した後、SiO2などの誘電体層19をアモルファスシリコン上に形成する工程が追加される以外は、図1の不揮発性抵抗変化素子の製造方法と同様である。第15実施形態図17は、図1の不揮発性抵抗変化素子に形成される容量および抵抗を示す断面図である。図17において、第1可変抵抗層12の導電性フィラメント16が消滅され、第2可変抵抗層14に導電性フィラメント17が存在している時の第1可変抵抗層12におけるキャパシタンスをC、第2可変抵抗層14におけるレジスタンスをRとする。図18は、第15実施形態に係る不揮発性抵抗変化素子の消去時におけるパルス電圧印加方法を示すタイミングチャートである。図18において、第2可変抵抗層14に形成された導電性フィラメント17を消滅させる場合、第2リセットパルスPr2のパルス幅PHは、図17のキャパシタンスCとレジスタンスRからなるCR時定数より小さくすることができる。なお、第2リセットパルスPr2は単パルスでもよいし、複数パルスであってもよい。これにより、導電性フィラメント17の消滅時の電圧印加時において、導電性フィラメント16が形成される第1可変抵抗層12に電圧がかかりにくくすることができ、第2可変抵抗層14に電圧を集中させることが可能となることから、導電性フィラメント17を消滅させやすくすることができる。第16実施形態図19aは、第16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19bは、図19a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19aおよび図19bにおいて、メモリセルアレイ60には、下部配線61が列方向に形成され、上部配線64が行方向に形成されている。そして、下部配線61と上部配線64との間のクロスポイント部分には、整流素子62を介して不揮発性抵抗変化素子63が配置されている。なお、整流素子62としては、例えば、M-I-Mダイオードのようなダイオード素子を用いることができる。ここで、不揮発性抵抗変化素子63は、例えば、図1、図5、図6、図10、図14、図15または図16の不揮発性抵抗変化素子を用いることができる。また、図19bの例では、不揮発性抵抗変化素子63に整流素子62を設ける方法について説明したが、整流素子62は除去するようにしてもよい。図20は、図19a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20において、メモリセルアレイ60の周辺には、行選択を行う制御部65および列選択を行う制御部66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61にセット電圧Vsetを印加し、非選択列の下部配線61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64に0Vを印加し、非選択行の上部配線64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21は、図19a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21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61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61に0Vを印加する。また、選択行の上部配線64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64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22は、図19a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22において、選択セルの消去を行う場合、選択列の下部配線61にリセット電圧Vresetを印加し、非選択列の下部配線61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64に0Vを印加し、非選択行の上部配線64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17実施形態図23は、第17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23において、半導体基板71上には、ゲート絶縁膜74を介してゲート電極75が形成され、ゲート電極75上にはワード線76が形成されている。そして、半導体基板71には、ゲート電極75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72、73が形成されることで、トランジスタ81が形成されている。ここで、不純物拡散層73にはソース線77が接続されている。また、半導体基板71上には、トランジスタ81に隣接するようにして不揮発性抵抗変化素子63が配置されている。なお、不揮発性抵抗変化素子63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63の第3電極15は、接続導体78を介して不純物拡散層72に接続され、不揮発性抵抗変化素子63の第1電極11は、接続導体79を介してビット線80に接続されている。そして、ワード線76を介してトランジスタ81をオンさせることにより、不揮発性抵抗変化素子63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63を選択することができる。なお、図23の例では、不揮発性抵抗変化素子63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、図6、図10、図14、図15または図16の構成を用いるようにしてもよい。図24は、図23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ブロック図である。図24において、図23の半導体基板71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63およびトランジスタ81が配置され、不揮発性抵抗変化素子63とトランジスタ81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63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81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81のゲート電極75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81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63の第1電極11と第3電極15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63の読み出し時に非選択ロウの不揮発性抵抗変化素子63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18実施形態上述した実施形態では、不揮発性抵抗変化素子の3値化を図る例について説明したが、第1可変抵抗層または第2可変抵抗層をオフ状態からオン状態に変化させる時に、不揮発性抵抗変化素子に注入される電流を制御することで、導電性フィラメントの伸縮の程度を制御し電流コンプライアンス制御法、不揮発性抵抗変化素子に4値以上のデータを記憶させるようにしてもよい。第19実施形態上述した実施形態では、可変抵抗層を2層分だけ積層することで不揮発性抵抗変化素子の3値化を図る例について説明したが、可変抵抗層の積層数をNNは3以上の整数とすることで不揮発性抵抗変化素子に4値以上のデータを記憶させるようにしてもよい。この時、N層分の可変抵抗層の膜厚を互いに異ならせることで各可変抵抗層に導電性フィラメントが形成される時の駆動電圧を異ならせることができ、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値を段階的に変化させることができる。また、N層分の可変抵抗層に対して、金属電極と半導体電極とを交互に配置することにより、各可変抵抗層に生成される導電性フィラメントが半導体電極に接するようにすることができる。このため、いずれの導電性フィラメントに対しても半導体電極からホールを十分に供給させることができ、リセットの制御性を向上させることができる。例えば、第1Ag電極→第1アモルファスシリコン層→第1p型Si層→第2アモルファスシリコン→第2Ag電極→第3アモルファスシリコン層→第2p型Si層という積層構造において、第1アモルファスシリコン層と第2アモルファスシリコン層と第3アモルファスシリコン層との膜厚を互いに異ならせることで、不揮発性抵抗変化素子の抵抗値を段階的に変化させることを可能としつつ4値化を図ることができる。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。