JP2019165162A - 抵抗変化素子及びその製造方法、記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗変化素子として機能させるのに十分な抵抗の変化が得られるようにし、その特性を向上させる。【解決手段】抵抗変化素子１を、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、イオンの量に応じて抵抗が変化する柱状の抵抗変化層２と、柱状の抵抗変化層の外周を覆うように設けられ、イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層３と、イオン伝導層の外周を覆うように設けられ、イオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層４とを備えるものとする。【選択図】図１

Description

本発明は、抵抗変化素子及びその製造方法、記憶装置に関する。

従来、正極活物質層と負極活物質層の間で電解質層を通ってイオンが移動することで充電、放電を行なう二次電池の原理を用い、その構成を利用した情報記憶素子が提案されている。

特開２０１１−２３３５５１号公報 特開２００９−０８１２５１号公報 特開２００３−１５７６７２号公報

ところで、記憶装置に備えられる抵抗変化素子に上述の二次電池の構成を適用する場合、例えば、正極活物質層を、イオンを吸蔵、放出でき、イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層に利用し、電解質層を、イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層に利用し、負極活物質層を、イオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層に利用することが考えられる。

この場合、抵抗変化層とイオン吸蔵放出層の間でイオン伝導層を通ってイオンが移動することで、抵抗変化層のイオンの量が変化し、これに応じて抵抗が変化するため、抵抗変化素子として機能させることができる。
しかしながら、抵抗変化層とイオン吸蔵放出層の間でのイオン伝導層を通したイオンの移動が不十分で、抵抗変化素子として機能させるには抵抗の変化が不十分であり、十分な特性が得られないことがわかった。

本発明は、抵抗変化素子として機能させるのに十分な抵抗の変化が得られるようにし、その特性を向上させることを目的とする。

１つの態様では、抵抗変化素子は、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、イオンの量に応じて抵抗が変化する柱状の抵抗変化層と、柱状の抵抗変化層の外周を覆うように設けられ、イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層と、イオン伝導層の外周を覆うように設けられ、イオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層とを備える。
１つの態様では、抵抗変化素子は、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出できる柱状のイオン吸蔵放出層と、柱状のイオン吸蔵放出層の外周を覆うように設けられ、イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層と、イオン伝導層の外周を覆うように設けられ、イオンを吸蔵、放出でき、イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層とを備える。

１つの態様では、記憶装置は、上述の抵抗変化素子と、抵抗変化素子に接続され、抵抗変化素子へ情報の書き込みを行なう書込回路と、抵抗変化素子に接続され、抵抗変化素子から情報の読み出しを行なう読出回路とを備える。
１つの態様では、抵抗変化素子の製造方法は、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、イオンの量に応じて抵抗が変化する柱状の抵抗変化層を形成する工程と、柱状の抵抗変化層の外周を覆うように、イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層を形成する工程と、イオン伝導層の外周を覆うように、イオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層を形成する工程とを含む。

１つの態様では、抵抗変化素子の製造方法は、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出できる柱状のイオン吸蔵放出層を形成する工程と、柱状のイオン吸蔵放出層の外周を覆うように、イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層を形成する工程と、イオン伝導層の外周を覆うように、イオンを吸蔵、放出でき、イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層を形成する工程とを含む。

１つの側面として、抵抗変化素子として機能させるのに十分な抵抗の変化が得られるようにし、その特性を向上させることができるという効果を有する。

本実施形態にかかる抵抗変化素子の構成を示す斜視図である。 本実施形態にかかる抵抗変化素子の構成におけるイオンの移動を説明するための断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、本実施形態にかかる抵抗変化素子の製造方法を説明するための断面図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、本実施形態にかかる抵抗変化素子の製造方法を説明するための断面図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、本実施形態にかかる抵抗変化素子の製造方法を説明するための断面図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、本実施形態にかかる抵抗変化素子の製造方法を説明するための断面図である。 本実施形態にかかる抵抗変化素子の他の構成を示す斜視図である。 本発明の課題を説明するための断面図である。 本発明の課題を説明するための断面図である。 本実施形態にかかる抵抗変化素子及びこれに接続される配線を示す平面図である。 本実施形態にかかる抵抗変化素子の他の構成及びこれに接続される配線を示す平面図である。 本実施形態にかかる記憶装置の構成を示す図である。 本実施形態にかかる抵抗変化素子による効果を説明するための図である。

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる抵抗変化素子及びその製造方法、記憶装置について、図１〜図１３を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる抵抗変化素子は、正極活物質層と負極活物質層の間で電解質層を通ってイオンが移動することで充電、放電を行なう二次電池の構成を適用した抵抗変化素子である。なお、二次電池を固体二次電池又はイオン電池ともいう。

つまり、二次電池の正極活物質層を、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、このイオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層に利用し、電解質層を、このイオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層に利用し、負極活物質層を、このイオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層に利用する。
この場合、抵抗変化層とイオン吸蔵放出層の間でイオン伝導層を通ってイオンが移動することで、抵抗変化層のイオンの量が変化し、これに応じて抵抗が変化するため、抵抗変化素子として機能させることができる。

また、抵抗変化層の中のイオンの量を連続的に変化させ、その抵抗を連続的に変化させることもできるため、多くの抵抗値を記憶することができる多値抵抗変化素子を実現することも可能である。
このため、図１に示すように、本実施形態の抵抗変化素子１は、基板９上に、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、このイオンの量に応じて抵抗が変化する柱状の抵抗変化層２と、このイオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層３と、このイオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層４とを備える。なお、図１では層間酸化膜は省略している。

ここで、抵抗変化層２は、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、このイオンの量に応じて抵抗が変化する材料からなる。また、イオン伝導層３は、このイオンを伝導し、電子を伝導しない材料からなる。また、イオン吸蔵放出層４は、このイオンを吸蔵、放出できる材料からなる。
本実施形態では、抵抗変化層２は、イオン電池に用いられる正極活物質からなる正極活物質層であり、イオン吸蔵放出層４は、イオン電池に用いられる負極活物質からなる負極活物質層であり、イオン伝導層３は、イオン電池に用いられる固体電解質からなる固体電解質層である。

つまり、本実施形態の抵抗変化素子１は、固体電解質材料を含む抵抗変化素子であって、固体電解質層３を正極活物質層２と負極活物質層４で挟んだ構造を有する。
このような抵抗変化素子１では、負極活物質、固体電解質、正極活物質は、固体電解質を通るイオンによって決められる。
例えば、Ｌｉイオンを用いる場合、負極活物質は、Ｌｉ、Ｃ（黒鉛）、Ｓｉ、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等、固体電解質は、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_９Ａｌ_３（Ｐ_２Ｏ_７）_３（ＰＯ_４）_２、Ｌｉ_２．９ＰＯ_３．３Ｎ_０．４６、（Ｌａ，Ｌｉ）ＴｉＯ_３等、正極活物質は、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＴｉ_５Ｏ_１２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４等を用いれば良い。

なお、Ｌｉイオン以外のイオンを用いても良い。
例えば、Ｚｎ（亜鉛）イオンを用いる場合、負極活物質は、Ｚｎ等、固体電解質は、ＺｎＺｒ_４（ＰＯ_４）_６等、正極活物質は、ＭｎＯ_２等を用いれば良い。
また、例えば、Ｃｕ（銅）イオンを用いる場合、負極活物質は、Ｃｕ等、固体電解質は、ＲｂＣｕ_４Ｉ_２−ＸＣｌ_３＋Ｘ（Ｘ＝０．２５〜０．５）等、正極活物質は、Ｃｕ_ｎＭｎＯ_３（ｎ＝０．４〜０．８）等を用いれば良い。

特に、本実施形態では、図１に示すように、イオン伝導層３としての固体電解質層は、柱状の抵抗変化層２としての柱状の正極活物質層の外周を覆うように設けられている。
また、イオン吸蔵放出層４としての負極活物質層は、イオン伝導層３としての固体電解質層３の外周を覆うように設けられている。
この場合、イオン伝導層３としての固体電解質層は、柱状の抵抗変化層２としての柱状の正極活物質層の外周全体を覆うように設けられていることが好ましい。

また、イオン吸蔵放出層４としての負極活物質層は、イオン伝導層３としての固体電解質層の外周の上下方向中間部を部分的に覆うように設けられていることが好ましい。
このように、単に、正極活物質層２上に、固体電解質層３、負極活物質層４を順に積層した構造（例えば図８参照）とするのではなく、柱状の正極活物質層２の外周（周囲；側面；好ましくは外周全体）が覆われるように、柱状の正極活物質層２の外周上に、その径方向へ向けて、固体電解質層３、負極活物質層４を順に積層するようにしている。ここでは、正極活物質層２、固体電解質層３、負極活物質層４は、同心状に形成された同心円柱状構造となる。

これにより、図２に示すように、正極活物質層２の外周（周囲；側面；好ましくは外周全体）の面を介して、正極活物質層２と負極活物質層４の間での固体電解質層３を通したイオンの移動が生じることになる。
この結果、抵抗変化素子１として機能させるのに十分な抵抗の変化が得られるようになり、その特性を向上させることができる。

特に、イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層２としての正極活物質層に対して、イオンを供給する負極活物質層４から効率的にイオンを供給することができ、イオンの量を大きく変化させることができるようになる。
この結果、抵抗変化素子１として機能させるのに十分な抵抗の変化が得られるようになり、その特性を向上させることができる。

ところで、本実施形態では、正極活物質層２の上部に電気的に接続され、情報（抵抗値）の読み出しに用いられ、情報の書き込みに用いられる場合もある第１電極５と、正極活物質層２の下部に電気的に接続され、情報の読み出しに用いられ、情報の書き込みに用いられる場合もある第２電極６と、正極活物質層２の上下方向中間部に電気的に接続され、情報の書き込みに用いられる第３電極７とが設けられている。このように、例えば図８に示すような構造のものと比較して、必要電極数を削減することが可能である。

この場合、情報（抵抗値）の書き込みを行なうときには、第１電極５と第３電極７の間に電圧を印加するか、第２電極６と第３電極７の間に電圧を印加するか、第１電極５と第３電極７の間及び第２電極６と第３電極７の間に電圧を印加すれば良い。また、情報の読み出しを行なうときは、第１電極５と第２電極６の間に電圧を印加すれば良い。
特に、本実施形態では、第１電極５は、正極活物質層２の上面全体に接するように設けられている。また、第２電極６は、正極活物質層２の下面全体に接するように設けられている。また、負極活物質層４は、第３電極７も兼ねている。これにより、必要電極数を削減することが可能である。ここで、第１電極５及び第２電極６は、金属電極とすれば良い。

なお、これに限られるものではなく、例えば、第１電極５を、正極活物質層２の上面全体に接するように設け、第２電極６を、正極活物質層２の下面全体に接するように設け、第３電極７を、負極活物質層４の表面上に設けても良い。つまり、負極活物質層４とは別に第３電極７を設けても良い。ここで、第１電極５、第２電極６及び第３電極７は、金属電極とすれば良い。

次に、本実施形態にかかる抵抗変化素子１の製造方法について説明する。
本実施形態にかかる抵抗変化素子１の製造方法は、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、イオンの量に応じて抵抗が変化する柱状の抵抗変化層２を形成する工程と、柱状の抵抗変化層２の外周を覆うように、イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層３を形成する工程と、イオン伝導層３の外周を覆うように、イオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層４を形成する工程とを含む。

以下、図３〜図６を参照しながら、具体例を挙げて説明する。
まず、図３（Ａ）に示すように、例えばシリコン基板９上にシリコン酸化膜１０を形成する。
ここで、シリコン酸化膜１０の形成方法は、例えば、熱酸化やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の方法を用いれば良い。なお、シリコン酸化膜１０を形成するのではなく、シリコン窒化膜やシリコン窒化酸化膜等を形成しても良い。

次に、図３（Ｂ）に示すように、第２電極６を構成する材料（電極材料；金属材料）からなる膜６Ａを、例えばスパッタ法や蒸着法等によって形成する。
この電極材料は、後述する正極活物質層２を構成する材料と反応しない材料とするのが好ましい。ここでは、その一例として、チタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）を積層した膜を形成する。なお、ＴｉはＰｔとシリコン酸化膜の密着性を向上させるために用いるものである。

次に、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）に示すように、柱状の抵抗変化層２としての柱状の正極活物質層を形成する。
つまり、まず、図３（Ｃ）に示すように、正極活物質層２を構成する材料からなる膜２Ａを、例えばスパッタ法等によって形成する。
ここで、正極活物質層２を構成する材料（正極活物質）としては、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）を用いれば良い。

そして、正極活物質層２を構成する材料からなる膜２Ａの結晶化を行なうために熱処理を行なう。
この熱処理は、例えば酸素（Ｏ_２）ガスがある状態（例えば大気、Ａｒ＋Ｏ_２、Ｏ_２のみの雰囲気中など）で行なえば良い。
このようにして正極活物質層２を構成する材料からなる膜２Ａを結晶化した後、図３（Ｄ）に示すように、この膜２Ａに対して、例えばフォトレジストを用いて、露光、引き続いて加工を行なって、柱状の正極活物質層２を形成する。

ここで、加工は、例えば塩素（Ｃｌ_２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等によって行なえば良い。
次に、図３（Ｅ）、図３（Ｆ）、図４（Ａ）に示すように、柱状の正極活物質層２の外周全体を覆うように、柱状の正極活物質層２と同心円状に、イオン伝導層３としての固体電解質層を形成する。

つまり、まず、図３（Ｅ）に示すように、固体電解質層３を構成する材料からなる膜３Ａを、例えばスパッタ法によって形成する。
ここで、固体電解質層３を構成する材料（固体電解質）としては、例えばＬｉ_３ＰＯ_４を用いれば良い。
次に、図３（Ｆ）に示すように、この膜３Ａに対して、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等を用いて平坦化処理を行なう。

次に、図４（Ａ）に示すように、この膜３Ａに対して、例えばフォトレジストを用いて、露光、引き続いて加工を行なって、柱状の正極活物質層２の外周全体を覆うように、柱状の正極活物質層２と同心円状に、固体電解質層３を形成する。
ここで、加工は、例えば塩素（Ｃｌ_２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたＲＩＥ等によって行なえば良い。

次に、図４（Ｂ）に示すように、上述のようにして形成した電極材料からなる膜６Ａ（ここではＴｉ膜上にＰｔ膜を積層した積層膜；Ｐｔ／Ｔｉ積層膜）に対して、例えばフォトレジストを用いて、露光、引き続いて加工を行なって、第２電極６を形成する。
ここで、加工は、例えば塩素（Ｃｌ_２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたＲＩＥ等によって行なえば良い。

次に、図４（Ｃ）に示すように、全体を覆うように、層間膜としてのシリコン酸化膜１１を、例えばＣＶＤ法やスパッタ法等によって形成する。
次に、図４（Ｄ）に示すように、このシリコン酸化膜１１に対して、例えばＣＭＰ法等を用いて平坦化処理を行なう。
次に、図４（Ｅ）に示すように、例えば炭化フッ素（ＣＦ_４）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたＲＩＥ法等によって全面エッチバックを行なう。これにより、次工程において負極活物質層４を形成する位置まで掘り下げる。

次に、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、固体電解質層３の外周の上下方向中間部を部分的に覆うように、イオン吸蔵放出層４としての負極活物質層を形成する。
つまり、まず、図５（Ａ）に示すように、負極活物質層４を構成する材料からなる膜４Ａを、例えばスパッタ法又は蒸着法によって形成する。
ここで、負極活物質層４を構成する材料（負極活物質）としては、例えばＬｉを用いれば良い。

次に、図５（Ｂ）に示すように、この膜４Ａに対して、例えばフォトレジストを用いて、露光、引き続いて加工を行なって、負極活物質層４を形成する。
ここで、加工は、例えば塩素（Ｃｌ_２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたＲＩＥ等によって行なえば良い。
次に、図５（Ｃ）に示すように、全体を覆うように、層間膜としてのシリコン酸化膜１２を、例えばＣＶＤ法やスパッタ法等によって形成する。

次に、図５（Ｄ）に示すように、このシリコン酸化膜１２に対して、例えばＣＭＰ法等を用いて平坦化処理を行なう。このとき、固体電解質層３及び正極活物質層２の上面が露出するまでＣＭＰ処理を行なう。
次に、図５（Ｅ）に示すように、例えば炭化フッ素（ＣＦ_４）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたＲＩＥ法等によって、負極活物質層４が露出するまで全面エッチバックを行なう。

次に、図６（Ａ）に示すように、柱状の正極活物質層２及び固体電解質層３の側壁に沿って上方へ向けて突出している負極活物質層４の部分を、例えばアルゴン（Ａｒ）リング法を用いて除去する。
このようにして、固体電解質層３の外周の上下方向中間部を部分的に覆うように負極活物質層４が形成される。

次に、図６（Ｂ）に示すように、全体を覆うように、層間膜としてのシリコン酸化膜１３を、例えばＣＶＤ法やスパッタ法等によって形成する。
次に、図６（Ｃ）に示すように、このシリコン酸化膜１３に対して、例えばＣＭＰ法等を用いて平坦化処理を行なう。
次に、図６（Ｄ）に示すように、柱状の正極活物質層及び固体電解質層３上に、第１電極５を構成する材料（電極材料；金属材料）からなる膜５Ａを、例えばスパッタ法等によって形成し、この膜５Ａに対して、例えばフォトレジストを用いて、露光、引き続いて例えばＲＩＥ等による加工を行なって、第１電極５を形成する。

次に、図６（Ｅ）に示すように、例えばアルミミウム（Ａｌ）やＴｉ等を用いて、金属配線１４（コンタクト部を含む）を形成する。なお、金属配線１４は書込配線又は読出配線として用いられる。
このようにして、本実施形態の一例としての抵抗変化素子１を製造することができる。
ところで、上述の実施形態では、柱状の正極活物質層（抵抗変化層）２の外周上に、その径方向へ向けて、固体電解質層（イオン伝導層）３、負極活物質層（イオン吸蔵放出層）４の順に積層した構造を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、逆に、図７に示すように、柱状の負極活物質層（イオン吸蔵放出層）４の外周上に、その径方向へ向けて、固体電解質層（イオン伝導層）３、正極活物質層（抵抗変化層）２の順に積層した構造としても良い。

この場合、抵抗変化素子１は、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出できる柱状のイオン吸蔵放出層４と、柱状のイオン吸蔵放出層４の外周を覆うように設けられ、イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層３と、イオン伝導層３の外周を覆うように設けられ、イオンを吸蔵、放出でき、イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層２とを備えるものとなる。

特に、イオン伝導層３は、柱状のイオン吸蔵放出層４の外周全体を覆うように設けられており、抵抗変化層２は、イオン伝導層３の外周の上下方向中間部を部分的に覆うように設けられていることが好ましい。
このように、単に、正極活物質層２上に、固体電解質層３、負極活物質層４を順に積層した構造（例えば図８参照）とするのではなく、柱状の負極活物質層４の外周（周囲；側面；好ましくは外周全体）が覆われるように、柱状の負極活物質層４の外周上に、その径方向へ向けて、固体電解質層３、正極活物質層２を順に積層するようにしている。ここでは、負極活物質層４、固体電解質層３、正極活物質層２は、同心状に形成された同心円柱状構造となる。

これにより、負極活物質層４の外周（周囲；側面；好ましくは外周全体）の面を介して、負極活物質層４と正極活物質層２の間での固体電解質層３を通したイオンの移動が生じることになる。
この結果、抵抗変化素子１として機能させるのに十分な抵抗の変化が得られるようになり、その特性を向上させることができる。

特に、イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層２としての正極活物質層に対して、イオンを供給する負極活物質層４から効率的にイオンを供給することができ、イオンの量を大きく変化させることができるようになる。
この結果、抵抗変化素子１として機能させるのに十分な抵抗の変化が得られるようになり、その特性を向上させることができる。

この場合、イオン吸蔵放出層４の上部及び下部の少なくとも一方（ここでは下部）に電気的に接続され、情報（抵抗値）の書き込みに用いられる第１電極５Ｂと、イオン吸蔵放出層４及びイオン伝導層３を挟んで水平方向両側に位置する抵抗変化層２の第１部分２Ｘ及び第２部分２Ｙのそれぞれに電気的に接続され、情報の読み出しに用いられ、情報の書き込みに用いられる場合もある第２電極６Ｂ及び第３電極７Ｂとを備えるものとすれば良い。このように、例えば図８に示すような構造のものと比較して、必要電極数を削減することが可能である。ここで、第１電極５Ｂ、第２電極６Ｂ及び第３電極７Ｂは、金属電極とすれば良い。

この場合、情報（抵抗値）の書き込みを行なうときには、第１電極５Ｂと第２電極６Ｂの間に電圧を印加するか、第１電極５Ｂと第３電極７Ｂの間に電圧を印加するか、第１電極５Ｂと第２電極６Ｂの間及び第１電極５Ｂと第３電極７Ｂの間に電圧を印加すれば良い。また、情報の読み出しを行なうときは、第２電極６Ｂと第３電極７Ｂの間に電圧を印加すれば良い。

特に、本実施形態では、第１電極５Ｂは、イオン吸蔵放出層４の上面全体及び下面全体の少なくとも一方（ここでは下面全体）に接するように設けられており、第２電極６Ｂ及び第３電極７Ｂは、抵抗変化層２の第１部分２Ｘ及び第２部分２Ｙのそれぞれの表面上に設けられている。
この場合、抵抗変化素子１の製造方法は、少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出できる柱状のイオン吸蔵放出層４を形成する工程と、柱状のイオン吸蔵放出層４の外周を覆うように、イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層３を形成する工程と、イオン伝導層３の外周を覆うように、イオンを吸蔵、放出でき、イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層２を形成する工程とを含むものとすれば良い。

なお、その他の詳細は、上述の実施形態の場合と同様にすれば良い。
ところで、上述のような構成を採用しているのは、以下の理由による。
近年、人工知能（ＡＩ）と呼ばれる技術が注目を集め、技術開発が盛んに行なわれている。そのＡＩ関連の技術の中でも、基本的な学習データを用いた機械学習が注目されている。

機械学習は、事前に基本的なデータを用いて、データの各要素の重要度に応じて重み付けをしている。この重み付けにより、新たな大量のデータに対して、機械自身が判断し、結果を予測することが可能となる。したがって、この重み付けという工程は非常に重要な工程となる。
コンピュータ内で当該重み付けを行なうために、その重みをメモリに記憶されておく方法がある。

しかしながら、毎回、その重みを読み出すことになり、処理速度低下、消費電力増大の問題点がある。
そこで、重みを抵抗素子の抵抗値の変化を用いる方法が検討されている。つまり、抵抗素子の抵抗値の変化に応じて、流れる電流が変化するため、これを重み付けとして用いる方法である。

この抵抗素子は、重みを記憶するために不揮発性でなければならない。
不揮発性抵抗メモリとしては、磁気を利用したＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）、結晶状態を利用したＰＣＲＡＭ（Phase Change Random Access Memory）、酸化還元等を利用したＲｅＲＡＭ（Resistive Random Access Memory）がある。
この重み付けは、例えば「０」と「１」の２値で表すよりも、例えば「０」、「１」、「２」のように多値で表す方が、より高精度の予測をする上で好ましい。

しかしながら、上述のＭＲＡＭは、磁気の平衡、反平衡を利用している関係上、２値しか取れない。また、上述のＲｅＲＡＭは、酸化物状態と金属状態の２状態を利用するため、その中間状態の維持が困難である。さらに、上述のＰＣＲＡＭも、結晶状態と非結晶状態を利用するため、同様に、その中間状態を維持するのが困難である。
そこで、連続で抵抗値が変化する例えばリチウム電池等の二次電池、即ち、正極活物質層と負極活物質層の間で電解質層を通ってイオンが移動することで充電、放電を行なう二次電池の原理を用い、その構成を利用して、抵抗変化素子を構成することが考えられる。

例えば、図８に示すように、基板９上に、第２書込電極６Ｘ、抵抗変化層２としての正極活物質層、イオン伝導層３としての固体電解質層、イオン吸蔵放出層４としての負極活物質層（第１書込電極５Ｘを兼ねる）を積層し、正極活物質層２の両側にそれぞれ読出電極７Ｘ、８Ｘを設けて、抵抗変化素子を構成することが考えられる。
この場合、正極活物質層２と負極活物質層４の間で固体電解質層３を通ってイオンが移動することで、正極活物質層２のイオンの量が変化し、これに応じて抵抗が変化するため、これを読出電極７Ｘ、８Ｘ間の抵抗値として読み出すことで、抵抗変化素子として機能させることができる。

例えば、リチウム電池の構成を利用し、負極活物質層４にＬｉ層を用い、正極活物質層２にＬｉＣｏＯ_２層を用いる場合、第２書込電極６Ｘに正電圧を印加し、最上層の第１書込電極５Ｘを兼ねる負極活物質層４としてのＬｉ層を接地させると、正極活物質層２としてのＬｉＣｏＯ_２層からＬｉが抜けて、固体電解質３を通ってＬｉ層４に吸蔵（吸収）される。

逆に、第１書込電極５Ｘを兼ねる負極活物質層４としてのＬｉ層に正電圧を印加し、第２書込電極６Ｘを接地すると、Ｌｉ層４からＬｉが脱離し、固体電解質３を通って正極活物質層２としてのＬｉＣｏＯ_２層に吸蔵（吸収）される。
この場合、抵抗が変化する部分、即ち、抵抗変化層として機能するのは、正極活物質層２としてのＬｉＣｏＯ_２層であり、その抵抗値はその内部のＬｉ量によって変化する。

このため、正極活物質層２としてのＬｉＣｏＯ_２層のＬｉを出し入れすることによって、Ｌｉ量を変化させ、これに応じて抵抗値を変化させ、正極活物質層２としてのＬｉＣｏＯ_２層の抵抗値をその両側に設けられた読出電極７Ｘ、８Ｘ間の抵抗値として読み出すことで、抵抗変化素子として機能させることができる。
なお、固体電解質は、絶縁材料であり、電子の導電性はないが、Ｌｉイオンは流れる。また、読出電極７Ｘ、８Ｘ間で、電気は固体電解質層３を通してではなく、正極活物質層２を通して流れることになる。

しかしながら、図９に示すように、単に、正極活物質層２上に、固体電解質層３、負極活物質層４を順に積層した構造とすると、正極活物質層２の上方の１つの面を介して、正極活物質層２と負極活物質層４の間での固体電解質層３を通したイオンの移動が生じるだけである。
このため、正極活物質層２と負極活物質層４の間での固体電解質層３を通したイオンの移動が不十分で、抵抗変化素子として機能させるには抵抗の変化が不十分であり、十分な特性が得られないことがわかった。

特に、負極活物質層４からのイオンの供給が不十分で、抵抗変化素子として機能させるには抵抗の変化が不十分であり、十分な特性が得られないことがわかった。これは、当該イオンが固体電解質層３内を移動し、正極活物質層２に供給されることで、電気伝導するため、そのイオンの供給が不足していると、電気伝導が生じないためである。
また、正極活物質層２の上方のみに固体電解質層３、負極活物質層４を順に積層した構造とし、正極活物質層２に層状の結晶構造を有する材料を用いる場合には、イオンが層を跨いで移動しなければならないため、抵抗変化層２としての正極活物質層の上側部分のみでイオンの出し入れが行なわれるだけになり、効率的にイオンの出し入れを行なうのが難しい。このため、イオンの出し入れが不十分で、抵抗変化素子として機能させるには抵抗の変化が不十分となり、十分な特性が得られないことがわかった。

また、正極活物質層２の上面のみでイオンの出し入れが行なわれる場合、正極活物質層２の中にイオンの濃度勾配が発生してしまい、この濃度分布が抵抗ばらつきの原因となるため好ましくない。
そこで、抵抗変化素子として機能させるのに十分な抵抗の変化が得られるようにし、その特性を向上させるために、上述のような構成を採用している（例えば図１、図２、図７参照）。

これにより、正極活物質層２（又は負極活物質層４）の外周（周囲；側面；好ましくは外周全体）の面を介して、正極活物質層２と負極活物質層４の間での固体電解質層３を通したイオンの移動が生じることになる。
このため、正極活物質層２、固体電解質層３、負極活物質層４が互いに接している面の面積を大きくすることができ、効率的にイオンを移動させる（供給する）ことができ、安定して電気伝導を生じ、抵抗変化素子として機能させることが可能となる。

ところで、上述のように構成される抵抗変化素子１を備えるものとして、記憶装置を構成することができる。
この場合、例えば、上述のように構成される抵抗変化素子１（図１参照）をアレイ状に並べて配置し、例えば図１０に示すように、各抵抗変化素子１の第１電極５、第２電極６及び第３電極７のそれぞれに第１配線１５、第２配線１６及び第３配線１７を接続することによってメモリ素子３０を構成すれば良い。

つまり、上述のように構成される抵抗変化素子１（図１参照）をアレイ状に並べて配置し、各抵抗変化素子１の第１電極５及び第２電極６のそれぞれに連なるように第１配線１５及び第２配線１６を接続するとともに、第３電極７にコンタクト部１８を介して第３配線１７を接続することによってメモリ素子３０を構成すれば良い。
なお、上述のように構成される抵抗変化素子１（図７参照）をアレイ状に並べて配置する場合には、例えば図１１に示すように、各抵抗変化素子１の第１電極５Ｂ、第２電極６Ｂ及び第３電極７Ｂのそれぞれに第１配線１９、第２配線２０及び第３配線２１を接続することによってメモリ素子３０を構成すれば良い。

つまり、上述のように構成される抵抗変化素子１（図７参照）をアレイ状に並べて配置し、各抵抗変化素子１の第１電極５Ｂに連なるように第１配線１９を接続するとともに、第２電極６Ｂ及び第３電極７Ｂのそれぞれに第２配線２０及び第３配線２１を接続することによってメモリ素子３０を構成すれば良い。なお、ここでは、第２電極６Ｂ及び第３電極７Ｂはコンタクト部を兼ねている。また、第２配線２０は第１部分２０Ａと第２部分２０Ｂとがコンタクト部２２を介して接続されている。

そして、例えば図１２に示すように、記憶装置３１を、このように構成されるメモリ素子３０と、列選択部３２と、行選択部３３と、制御部３４と、検出部３５とを備えるものとすれば良い。
そして、制御部３４からの書き込み指令に基づいて列選択部３２及び行選択部３３によってメモリ素子３０に備えられるいずれかの抵抗変化素子１が選択され、選択された抵抗変化素子１に情報（抵抗値）の書き込みが行なわれるようにすれば良い。

ここで、例えば図１に示すように構成される抵抗変化素子１を用いる場合には、選択された抵抗変化素子１への情報（抵抗値）の書き込みは、図１０に示すように、例えば第２配線１６及び第３配線１７を介して、第２電極６と第３電極７の間に電圧を印加することによって（図中、符号Ｘで示す矢印参照）、抵抗変化素子１に備えられる抵抗変化層（正極活物質層）２とイオン吸蔵放出層（負極活物質層）４の間でイオン伝導層（固体電解質層）３を通してイオン（例えばＬｉイオンなど）を移動させ、抵抗変化層２の中のＬｉの量を制御して、抵抗変化層２の抵抗を変化させることによって行なわれる。

なお、これに限られるものではなく、例えば、第１配線１５及び第３配線１７を介して、第１電極５と第３電極７の間に電圧を印加するようにしても良いし、第２配線１６及び第３配線１７を介して、第２電極６と第３電極７の間に電圧を印加するとともに、第１配線１５及び第３配線１７を介して、第１電極５と第３電極７の間に電圧を印加するようにしても良い。

このようにして抵抗変化素子１への情報の書き込みが行なわれるため、情報の書き込みに用いられる第１配線１５、第２配線１６及び第３配線１７、列選択部３２、行選択部３３、制御部３４を含むものとして、書込回路３６が構成される。
なお、例えば図７に示すように構成される抵抗変化素子１を用いる場合には、選択された抵抗変化素子１への情報（抵抗値）の書き込みは、図１１に示すように、例えば第１配線１９及び第２配線２０を介して、第１電極５Ｂと第２電極６Ｂの間に電圧を印加するとともに、第１配線１９及び第３配線２１を介して、第１電極５Ｂと第３電極７Ｂの間に電圧を印加することによって（図中、符号Ｘで示す矢印参照）、抵抗変化素子１に備えられる抵抗変化層（正極活物質層）２とイオン吸蔵放出層（負極活物質層）４の間でイオン伝導層（固体電解質層）３を通してイオン（例えばＬｉイオンなど）を移動させ、抵抗変化層２の中のＬｉの量を制御して、抵抗変化層２の抵抗を変化させることによって行なわれる。

なお、これに限られるものではなく、例えば、第１配線１９及び第２配線２０を介して、第１電極５Ｂと第２電極６Ｂの間に電圧を印加するようにしても良いし、第１配線１９及び第３配線２１を介して、第１電極５Ｂと第３電極７Ｂの間に電圧を印加するようにしても良い。
このようにして抵抗変化素子１への情報の書き込みが行なわれるため、情報の書き込みに用いられる第１配線１９、第２配線２０及び第３配線２１、列選択部３２、行選択部３３、制御部３４を含むものとして、書込回路３６が構成される。

また、制御部３４からの読出し指令に基づいて列選択部３２及び行選択部３３によってメモリ素子３０に備えられるいずれかの抵抗変化素子１が選択され、選択された抵抗変化素子１から検出部３５によって情報（抵抗値）の読み出しが行なわれるようにすれば良い。
ここで、例えば図１に示すように構成される抵抗変化素子１を用いる場合には、選択された抵抗変化素子１からの情報（抵抗値）の読み出しは、図１０に示すように、第１配線１５及び第２配線１６を介して、第１電極５と第２電極６の間に電圧を印加し、それによって流れる電流を検出部３５によって検出（例えば電流計によって計測）することによって行なわれる（図中、符号Ｙで示す矢印参照）。

このようにして抵抗変化素子１からの情報の読み出しが行なわれるため、情報の読み出しに用いられる第１配線１５及び第２配線１６、列選択部３２、行選択部３３、制御部３４、検出部３５を含むものとして、読出回路３７が構成される。
なお、例えば図７に示すように構成される抵抗変化素子１を用いる場合には、選択された抵抗変化素子１からの情報（抵抗値）の読み出しは、図１１に示すように、第２配線２０及び第３配線２１を介して、第２電極６Ｂと第３電極７Ｂの間に電圧を印加し、それによって流れる電流を検出部３５によって検出（例えば電流計によって計測）することによって行なわれる（図中、符号Ｙで示す矢印参照）。

このようにして抵抗変化素子１からの情報の読み出しが行なわれるため、情報の読み出しに用いられる第２配線２０及び第３配線２１、列選択部３２、行選択部３３、制御部３４、検出部３５を含むものとして、読出回路３７が構成される。
この場合、記憶装置３１は、上述のように構成される抵抗変化素子１（図１、図７参照）と、抵抗変化素子１に接続され、抵抗変化素子１へ情報の書き込みを行なう書込回路３６と、抵抗変化素子１に接続され、抵抗変化素子１から情報の読み出しを行なう読出回路３７とを備えるものとして構成されることになる。

したがって、本実施形態にかかる抵抗変化素子及びその製造方法、記憶装置は、抵抗変化素子として機能させるのに十分な抵抗の変化が得られるようにし、その特性を向上させることができるという効果を有する。
ここで、図１３は、上述のように構成される本実施形態の抵抗変化素子（図１参照）と比較例の抵抗変化素子（図８参照）の抵抗特性を評価した結果を示している。

なお、図１３中、実線Ａは本実施形態の抵抗変化素子の抵抗特性を評価した結果を示しており、実線Ｂは比較例の抵抗変化素子の抵抗特性を評価した結果を示している。
ここでは、抵抗変化層２としての正極活物質層をコバルト酸リチウム層とし、イオン吸蔵放出層４としての負極活物質層をリチウム（Ｌｉ）層とした。
図１３において、充電又は放電電圧（充放電電圧）は、第１電極５及び第２電極６の少なくとも一方と第３電極７の間（金属電極５及び金属電極６の少なくとも一方とＬｉ層４の間）に印加する電圧であって、充電時は金属電極５及び金属電極６の少なくとも一方が正、放電時はＬｉ層４が正となるように電圧を印加する。また、「充３」は充電電圧３Ｖを意味し、「放３」は「充３」の場合と極性が逆になる３Ｖを意味する。また、充電及び放電電圧の上限は、正極活物質層２に用いる材料によって決まるが、ここでは、コバルト酸リチウムを用いているため、約３．９Ｖである。

図１３に示すように、充電時は、抵抗変化層２としての正極活物質層であるコバルト酸リチウム層からＬｉが抜けるため、抵抗値が下がり、逆に、放電時は、抵抗変化層２としての正極活物質層であるコバルト酸リチウム層にＬｉが吸収されるため、抵抗値が上がることがわかる。
このため、情報（抵抗値）の書き込み時に、抵抗変化素子１を構成する抵抗変化層２としての正極活物質層（ここではコバルト酸リチウム層）の抵抗値を上げるには放電電圧を印加すれば良く、抵抗値を下げるには充電電圧を印加すれば良いことになる。

なお、情報（抵抗値）の読み出し時には、例えば、第１電極５と第２電極６の間に約０．１Ｖの電圧を印加した時に流れる電流から抵抗値を計算すれば良い。
また、充電又は放電の電圧を連続的に変化させることによって、抵抗値が連続的に変化することがわかる。これにより、多くの値を記憶することができる多値抵抗変化素子（多値メモリ素子）として動作可能であることがわかる。

特に、上述のように構成される本実施形態の抵抗変化素子（図１参照）では、比較例の抵抗変化素子（図８参照）と比較して、抵抗値の変化が大きくなることがわかる。これは、抵抗変化層２としての正極活物質層であるコバルト酸リチウム層におけるＬｉの出し入れが効率的に動作しているため、Ｌｉの量（濃度）を大きく変えることができているからである。

なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、前記イオンの量に応じて抵抗が変化する柱状の抵抗変化層と、
前記柱状の抵抗変化層の外周を覆うように設けられ、前記イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層と、
前記イオン伝導層の外周を覆うように設けられ、前記イオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層とを備えることを特徴とする抵抗変化素子。

（付記２）
前記イオン伝導層は、前記柱状の抵抗変化層の外周全体を覆うように設けられており、
前記イオン吸蔵放出層は、前記イオン伝導層の外周の上下方向中間部を部分的に覆うように設けられていることを特徴とする、付記１に記載の抵抗変化素子。
（付記３）
前記抵抗変化層の上部に電気的に接続され、情報の読み出しに用いられ、情報の書き込みに用いられる場合もある第１電極と、
前記抵抗変化層の下部に電気的に接続され、情報の読み出しに用いられ、情報の書き込みに用いられる場合もある第２電極と、
前記抵抗変化層の上下方向中間部に電気的に接続され、情報の書き込みに用いられる第３電極とを備えることを特徴とする、付記２に記載の抵抗変化素子。

（付記４）
前記第１電極は、前記抵抗変化層の上面全体に接するように設けられており、
前記第２電極は、前記抵抗変化層の下面全体に接するように設けられており、
前記イオン吸蔵放出層は、前記第３電極も兼ねていることを特徴とする、付記３に記載の抵抗変化素子。

（付記５）
前記第１電極は、前記抵抗変化層の上面全体に接するように設けられており、
前記第２電極は、前記抵抗変化層の下面全体に接するように設けられており、
前記第３電極は、前記イオン吸蔵放出層の表面上に設けられていることを特徴とする、付記３に記載の抵抗変化素子。

（付記６）
少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出できる柱状のイオン吸蔵放出層と、
前記柱状のイオン吸蔵放出層の外周を覆うように設けられ、前記イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層と、
前記イオン伝導層の外周を覆うように設けられ、前記イオンを吸蔵、放出でき、前記イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層とを備えることを特徴とする抵抗変化素子。

（付記７）
前記イオン伝導層は、前記柱状のイオン吸蔵放出層の外周全体を覆うように設けられており、
前記抵抗変化層は、前記イオン伝導層の外周の上下方向中間部を部分的に覆うように設けられていることを特徴とする、付記６に記載の抵抗変化素子。

（付記８）
前記イオン吸蔵放出層の上部及び下部の少なくとも一方に電気的に接続され、情報の書き込みに用いられる第１電極と、
前記イオン吸蔵放出層及び前記イオン伝導層を挟んで水平方向両側に位置する前記抵抗変化層の第１部分及び第２部分のそれぞれに電気的に接続され、情報の読み出しに用いられ、情報の書き込みに用いられる場合もある第２電極及び第３電極とを備えることを特徴とする、付記７に記載の抵抗変化素子。

（付記９）
前記第１電極は、前記イオン吸蔵放出層の上面全体及び下面全体の少なくとも一方に接するように設けられており、
前記第２電極及び前記第３電極は、前記抵抗変化層の前記第１部分及び前記第２部分のそれぞれの表面上に設けられていることを特徴とする、付記８に記載の抵抗変化素子。

（付記１０）
前記抵抗変化層は、イオン電池に用いられる正極活物質からなる正極活物質層であり、
前記イオン吸蔵放出層は、前記イオン電池に用いられる負極活物質からなる負極活物質層であり、
前記イオン伝導層は、前記イオン電池に用いられる固体電解質からなる固体電解質層であることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の抵抗変化素子。

（付記１１）
付記１〜１０のいずれか１項に記載の抵抗変化素子と、
前記抵抗変化素子に接続され、前記抵抗変化素子へ情報の書き込みを行なう書込回路と、
前記抵抗変化素子に接続され、前記抵抗変化素子から情報の読み出しを行なう読出回路とを備えることを特徴とする記憶装置。

（付記１２）
少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、前記イオンの量に応じて抵抗が変化する柱状の抵抗変化層を形成する工程と、
前記柱状の抵抗変化層の外周を覆うように、前記イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層を形成する工程と、
前記イオン伝導層の外周を覆うように、前記イオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層を形成する工程とを含むことを特徴とする抵抗変化素子の製造方法。

（付記１３）
少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出できる柱状のイオン吸蔵放出層を形成する工程と、
前記柱状のイオン吸蔵放出層の外周を覆うように、前記イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層を形成する工程と、
前記イオン伝導層の外周を覆うように、前記イオンを吸蔵、放出でき、前記イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層を形成する工程とを含むことを特徴とする抵抗変化素子の製造方法。

１ 抵抗変化素子
２ 抵抗変化層（正極活物質層）
２Ａ 正極活物質層を構成する材料からなる膜
２Ｘ 第１部分
２Ｙ 第２部分
３ イオン伝導層（固体電解質層）
３Ａ 固体電解質層を構成する材料からなる膜
４ イオン吸蔵放出層（負極活物質層）
４Ａ 負極活物質層を構成する材料からなる膜
５ 第１電極
５Ａ 第１電極を構成する材料からなる膜
５Ｂ 第１電極
５Ｘ 第１書込電極
６ 第２電極
６Ａ 第２電極を構成する材料からなる膜
６Ｂ 第２電極
６Ｘ 第２書込電極
７ 第３電極
７Ｂ 第３電極
７Ｘ 第１読出電極
８Ｘ 第２読出電極
９ 基板
１０〜１３ シリコン酸化膜
１４ 金属配線
１５ 第１配線
１６ 第２配線
１７ 第３配線
１８ コンタクト部
１９ 第１配線
２０ 第２配線
２０Ａ 第１部分
２０Ｂ 第２部分
２１ 第３配線
２２ コンタクト部
３０ メモリ素子
３１ 記憶装置
３２ 列選択部
３３ 行選択部
３４ 制御部
３５ 検出部
３６ 書込回路
３７ 読出回路

Claims (12)

1. 少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、前記イオンの量に応じて抵抗が変化する柱状の抵抗変化層と、
   前記柱状の抵抗変化層の外周を覆うように設けられ、前記イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層と、
   前記イオン伝導層の外周を覆うように設けられ、前記イオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層とを備えることを特徴とする抵抗変化素子。
2. 前記イオン伝導層は、前記柱状の抵抗変化層の外周全体を覆うように設けられており、
   前記イオン吸蔵放出層は、前記イオン伝導層の外周の上下方向中間部を部分的に覆うように設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の抵抗変化素子。
3. 前記抵抗変化層の上部に電気的に接続され、情報の読み出しに用いられ、情報の書き込みに用いられる場合もある第１電極と、
   前記抵抗変化層の下部に電気的に接続され、情報の読み出しに用いられ、情報の書き込みに用いられる場合もある第２電極と、
   前記抵抗変化層の上下方向中間部に電気的に接続され、情報の書き込みに用いられる第３電極とを備えることを特徴とする、請求項２に記載の抵抗変化素子。
4. 前記第１電極は、前記抵抗変化層の上面全体に接するように設けられており、
   前記第２電極は、前記抵抗変化層の下面全体に接するように設けられており、
   前記イオン吸蔵放出層は、前記第３電極も兼ねていることを特徴とする、請求項３に記載の抵抗変化素子。
5. 前記第１電極は、前記抵抗変化層の上面全体に接するように設けられており、
   前記第２電極は、前記抵抗変化層の下面全体に接するように設けられており、
   前記第３電極は、前記イオン吸蔵放出層の表面上に設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の抵抗変化素子。
6. 少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出できる柱状のイオン吸蔵放出層と、
   前記柱状のイオン吸蔵放出層の外周を覆うように設けられ、前記イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層と、
   前記イオン伝導層の外周を覆うように設けられ、前記イオンを吸蔵、放出でき、前記イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層とを備えることを特徴とする抵抗変化素子。
7. 前記イオン伝導層は、前記柱状のイオン吸蔵放出層の外周全体を覆うように設けられており、
   前記抵抗変化層は、前記イオン伝導層の外周の上下方向中間部を部分的に覆うように設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の抵抗変化素子。
8. 前記イオン吸蔵放出層の上部及び下部の少なくとも一方に電気的に接続され、情報の書き込みに用いられる第１電極と、
   前記イオン吸蔵放出層及び前記イオン伝導層を挟んで水平方向両側に位置する前記抵抗変化層の第１部分及び第２部分のそれぞれに電気的に接続され、情報の読み出しに用いられ、情報の書き込みに用いられる場合もある第２電極及び第３電極とを備えることを特徴とする、請求項７に記載の抵抗変化素子。
9. 前記第１電極は、前記イオン吸蔵放出層の上面全体及び下面全体の少なくとも一方に接するように設けられており、
   前記第２電極及び前記第３電極は、前記抵抗変化層の前記第１部分及び前記第２部分のそれぞれの表面上に設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の抵抗変化素子。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の抵抗変化素子と、
    前記抵抗変化素子に接続され、前記抵抗変化素子へ情報の書き込みを行なう書込回路と、
    前記抵抗変化素子に接続され、前記抵抗変化素子から情報の読み出しを行なう読出回路とを備えることを特徴とする記憶装置。
11. 少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出でき、前記イオンの量に応じて抵抗が変化する柱状の抵抗変化層を形成する工程と、
    前記柱状の抵抗変化層の外周を覆うように、前記イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層を形成する工程と、
    前記イオン伝導層の外周を覆うように、前記イオンを吸蔵、放出できるイオン吸蔵放出層を形成する工程とを含むことを特徴とする抵抗変化素子の製造方法。
12. 少なくとも１種類のイオンを吸蔵、放出できる柱状のイオン吸蔵放出層を形成する工程と、
    前記柱状のイオン吸蔵放出層の外周を覆うように、前記イオンを伝導し、電子を伝導しないイオン伝導層を形成する工程と、
    前記イオン伝導層の外周を覆うように、前記イオンを吸蔵、放出でき、前記イオンの量に応じて抵抗が変化する抵抗変化層を形成する工程とを含むことを特徴とする抵抗変化素子の製造方法。