本发明的下级金属互连结构在其上具有半导体装置的基板上方形成。半导体材料层以及电介质隔层和绝缘层的交替堆叠在所述下级金属互连结构上方形成。存储堆叠结构阵列穿过所述交替堆叠形成。沟槽穿过所述交替堆叠形成，由此使得阶梯区域位于远离距所述沟槽阈值横向距离处，而相邻的阶梯区域在距所述沟槽所述阈值横向距离内形成。所述沟槽近侧的所述电介质隔层的部分被导电层替换，而所述交替堆叠的保留部分存在于所述阶梯区域中。至少一个直通存储级通孔结构可以穿过所述电介质隔层的所述保留部分和所述绝缘层形成，以提供穿过存储级组件的竖直导电路径。