Si3N4 je spoj koji se uglavnom temelji na kovalentnim vezama. Veze su jake i usmjerenost veza je jaka. Formiranje i migracija defekata u strukturi zahtijevaju dosta energije, odnosno koeficijent difuzije defekata je nizak (nedostaci) i teško se sinteruje. Među njima je kovalentna veza Si- N komponenta je 70%, a ionska veza 30%. U isto vrijeme, budući da sama struktura Si3N4 nije dovoljno gusta, kako bi se poboljšala izvedba, potrebno je dodati malu količinu oksidnog sredstva za sinteriranje, koje se zgušnjava sinteriranjem u tekućoj fazi.
Si3N4 sadrži dva kristalna oblika, jedan je -Si3N4, igličasti kristali, bijeli ili prljavo bijeli, a drugi je -Si3N4, tamnije boje, u obliku gustih zrnatih poliedra ili kratkih prizmi. Oba su heksagonalni kristalni sustavi i oba su trodimenzionalne prostorne mreže sastavljene od [SiN4]4-tetraedra koji dijele vrhove.
Pri visokim temperaturama faza je termodinamički stabilnija, pa faza prolazi faznu promjenu i prelazi u fazu. Stoga, kada se prah Si3N4 s visokim udjelom faze sinteruje, mogu se dobiti fino zrnata, duga stupna zrna -Si3N4, što poboljšava otpornost materijala na lom. Međutim, abnormalni rast čestica mora se kontrolirati tijekom sinteriranja keramike, uzrokujući pojavu pora, pukotina i dislokacijskih defekata koji postaju izvor loma materijala.
