本公开提供了一种半导体结构及其制备方法、三维存储器，涉及半导体芯片技术领域，旨在解决如何优化接触柱的制备工艺的问题。制备方法包括：在衬底上形成堆叠结构，堆叠结构包括交替堆叠设置的多个电介质层和多个牺牲层，堆叠结构在台阶区形成包括多个台阶的台阶结构。形成至少覆盖台阶结构的内衬层。对内衬层的目标部分进行改性处理，内衬层的目标部分至少包括，内衬层中位于多个台阶的台阶面上方的部分。去除牺牲层，以形成第一空腔，去除内衬层的目标部分，以形成第二空腔，第一空腔和第二空腔连通。在第一空腔和第二空腔内填充导电材料，以形成栅极层。上述制备方法制得的半导体结构应用于三维存储器中，以实现数据的读取和写入操作。