Si3N4 je jedinjenje uglavnom zasnovano na kovalentnim vezama. Veze su jake i usmjerenost veza je jaka. Formiranje i migracija defekata u konstrukciji zahtijevaju dosta energije, odnosno koeficijent difuzije defekta je nizak (nedostaci) i teško se sinteruje. Među njima, kovalentna veza Si-N komponenta je 70%, a jonska veza je 30%. Istovremeno, s obzirom da sama struktura Si3N4 nije dovoljno gusta, da bi se poboljšale performanse, potrebno je dodati malu količinu oksidnog pomoćnog sredstva za sinteriranje, a ono se zgušnjava sinteriranjem u tečnoj fazi.
Si3N4 sadrži dva kristalna oblika, jedan je -Si3N4, iglasti kristali, bijeli ili prljavobijeli, a drugi je -Si3N4, tamnije boje, u obliku gustih zrnastih poliedara ili kratkih prizmi. Oba su heksagonalni kristalni sistemi, a oba su trodimenzionalne prostorne mreže sastavljene od [SiN4]4-tetraedra koji dijele uglove vrhova.
Na visokim temperaturama, faza je termodinamički stabilnija, pa faza prolazi faznu promjenu i prelazi u fazu. Stoga, kada se sinteruje prah Si3N4 sa visokim sadržajem faze, mogu se dobiti sitnozrna, dugačka stupasta zrna -Si3N4, što poboljšava žilavost materijala na lom. Međutim, abnormalni rast čestica mora se kontrolisati tokom keramičkog sinterovanja, uzrokujući pojavu pora, pukotina i dislokacijskih defekata koji postaju izvor loma materijala.
