Я думаю, это то, что вы ищете:
string s = @"1234567";
s = Regex.Replace(s, @"(\w{3})(\w+)", @"$1/$1$2");
Вместо того, чтобы пытаться сопоставить часть строки, затем сопоставить всю строку, просто сопоставить все это в двух группах захвата и использовать повторнопервый.