本发明提供的一种半导体器件侧墙空洞层结构，包括半导体衬底、栅极、介质层和接触孔，所述栅极的两侧设有空洞层，所述空洞层和所述栅极和半导体衬底之间设有SiO₂层。本发明还提供了半导体器件侧墙空洞层结构的制备方法，包括以下步骤：在设有栅极的半导体衬底上沉积一层无定形碳层，自对准刻蚀形成无定形碳侧墙；化学机械研磨介质层至无定形碳侧墙露出后进行灰化处理将无定形碳侧墙全部灰化干净，并继续灰化直至栅极和露出的硅表面形成一层SiO₂层；快速填充介质层，使去除了无定形碳侧墙的部分仍然保留着孔隙。本发明的半导体器件侧墙空洞层结构结构简单，方法简便易行。