本公开提供了一种三维存储器及其制备方法、存储系统。三维存储器包括：叠层结构和栅线间隙结构。栅线间隙结构沿堆叠方向贯穿叠层结构、并在垂直于堆叠方向的第一方向上延伸，其中至少一个栅线间隙结构包括加固结构，加固结构在第一方向上将该加固结构所在的栅线间隙结构分割为多段；以及加固结构包括半导体填充层和阻隔层，阻隔层分隔叠层结构与半导体填充层，并分隔栅线间隙结构与半导体填充层。在本公开提供的三维存储器中，至少一个栅线间隙结构中设置有加固结构，该加固结构包括阻隔层和半导体填充层，可为形成栅极层的过程中去除栅极牺牲层的操作提供结构支撑，因而可改善并释放三维存储器结构的局部应力，增加三维存储器结构的稳定性。