本发明提供了SONOS栅极结构及其制备方法、以及半导体器件。根据本发明的SONOS栅极结构包括：布置在衬底上的第一隧穿氧化层、布置在所述第一隧穿氧化层上的电荷存储氮化硅层、布置在所述电荷存储氮化硅层上的第二氧化硅层、布置在所述第二氧化硅层上的Si/N含量渐变的渐变薄氮化硅层、布置在所述渐变薄氮化硅层上的第三氧化硅层、以及布置在所述第三氧化硅层上的多晶硅控制栅层。渐变薄氮化硅层TN中氮化硅的Si/N比例是逐渐增加的，其中越靠近第二氧化硅层，氮化硅的氮含量越高，并且越靠近第三氧化硅层，氮化硅的硅含量越高。