Si3N4 je zlúčenina založená hlavne na kovalentných väzbách. Väzby sú silné a smerovosť väzieb je silná. Vznik a migrácia defektov v štruktúre si vyžaduje veľa energie, to znamená, že koeficient difúzie defektov je nízky (nevýhody) a ťažko sa spekajú. Medzi nimi kovalentná väzba Si- Zložka N je 70 % a iónová väzba je 30 %. Súčasne, pretože štruktúra samotného Si3N4 nie je dostatočne hustá, na zlepšenie výkonu je potrebné pridať malé množstvo oxidového pomocného prostriedku na spekanie a zahustí sa spekaním v kvapalnej fáze.
Si3N4 obsahuje dve kryštálové formy, jedna je -Si3N4, ihlicovité kryštály, biele alebo sivobiele, a druhá je -Si3N4, tmavšej farby, vo forme hustých zrnitých mnohostenov alebo krátkych hranolov. Obidva sú hexagonálne kryštálové systémy a obe sú trojrozmernými priestorovými sieťami zloženými z [SiN4]4-tetraérov zdieľajúcich vrcholové rohy.
Pri vysokých teplotách je fáza termodynamicky stabilnejšia, takže fáza prechádza fázovou zmenou a prechádza do fázy. Preto, keď je prášok Si3N4 s vysokým obsahom fázy spekaný, možno získať jemnozrnné, dlhé stĺpcovité zrná -Si3N4, čo zlepšuje lomovú húževnatosť materiálu. Abnormálny rast častíc však musí byť kontrolovaný počas spekania keramiky, čo spôsobí objavenie sa pórov, prasklín a dislokačných defektov, ktoré sa stanú zdrojom lomu materiálu.
