本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种三维存储器及其形成方法。所述三维存储器的形成方法包括如下步骤：提供一衬底，所述衬底包括堆叠区域和位于所述堆叠区域外部的外围区域；形成第一沟槽于衬底中，所述第一沟槽至少位于所述外围区域；形成填充层于所述第一沟槽内；于所述堆叠区域的所述衬底表面形成牺牲层以及位于所述牺牲层表面的堆叠层，所述堆叠层内具有沟道孔以及填充于所述沟道孔内壁的电荷存储层、以及覆盖于所述电荷存储层表面的沟道层；形成沿垂直于所述衬底的方向贯穿所述堆叠层的第二沟槽，所述第二沟槽延伸至所述填充层内。本发明避免因外围区域的刻蚀速率过快而导致的衬底损伤，改善了三维存储器的电性能。