본 발명은 비휘발성 메모리 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자는 제 1 전극; 제 2 전극; 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되며, 가역적 필라멘트가 형성되는 제 1 산화물 층; 및 상기 1 산화물 층과 상기 제 2 전극 사이에 배치되고, 상기 제 1 산화물 층에 상기 가역적 필라멘트를 구성하는 산소 공공을 형성하도록 상기 제 1 산화물 층의 산소 중 일부를 흡수하는 산소 저장 층을 포함하며, 상기 산소 공공의 농도는 제 1 산화물 층 측에서 상기 산소 저장 층 측으로 갈수록 증가한다.