本发明提供一种纳米管存储器结构及其制备方法，该结构包括：表面具有重掺杂外延层的半导体衬底；位于半导体衬底之上的第一隔离介电层、地选择栅电极层、字线栅电极层、串选择栅电极层、介于地选择栅电极层、字线栅电极层和串选择栅电极层之间的多层第二隔离介电层；贯穿地选择栅电极层、字线栅电极层和串选择栅电极层的半导体沟道；包裹在半导体沟道侧壁上的栅极介电层，所述半导体沟道为在所述重掺杂外延层上的半导体纳米管。本发明的存储器结构采用在重掺杂外延层上外延生长的半导体纳米管作为垂直沟道，相对于现有的垂直沟道型NAND结构，器件结构得到了进一步简化，制备工艺易于控制，产品良率高。