本发明公开了一种三维相变化存储器装置及其制造方法，该三维相变化存储器装置用以在每个存储单元中储存多位；存储单元是以多个电阻的非重叠范围所代表，电阻的非重叠范围是以存储单元中的相变化存储材料的不同的非晶相厚度来建立。一存取阵列可位于多个导电层之下，导电层通过绝缘层彼此分离且与存取阵列分离。导电柱阵列延伸通过多个导电层且接触对应的存取阵列。相变化存储元件介于导电柱与导电层之间。电路利用编程脉冲，在存储单元中编程数据，编程脉冲具有脉冲形状，是依据编程之前的存储单元电阻范围与被储存的数据值决定。