Si3N4 esas olarak kovalent bağlara dayanan bir bileşiktir. Bağlar güçlüdür ve bağların yönlülüğü güçlüdür. Yapıda kusurların oluşması ve taşınması çok fazla enerji gerektirir, yani kusur difüzyon katsayısı düşüktür (dezavantajları) ve sinterlenmesi zordur. Bunlar arasında kovalent bağ Si- N bileşeni %70, iyonik bağ ise %30'dur. Aynı zamanda Si3N4'ün yapısı yeterince yoğun olmadığından performansı artırmak için az miktarda oksit sinterleme yardımcısı eklenmesi gerekir ve sıvı faz sinterleme yoluyla yoğunlaştırılır.
Si3N4 iki kristal formu içerir; biri -Si3N4, iğnemsi kristaller, beyaz veya kirli beyaz, diğeri ise daha koyu renkli, yoğun granüler polihedronlar veya kısa prizmalar formunda -Si3N4'tür. Her ikisi de altıgen kristal sistemlerdir ve her ikisi de köşe köşelerini paylaşan [SiN4]4-dörtyüzlülerden oluşan üç boyutlu uzaysal ağlardır.
Yüksek sıcaklıklarda faz termodinamik olarak daha kararlı olduğundan faz değişimine uğrar ve faza dönüşür. Bu nedenle yüksek faz içeriğine sahip Si3N4 tozu sinterlendiğinde ince taneli, uzun sütunlu -Si3N4 taneleri elde edilebilir, bu da malzemenin kırılma tokluğunu artırır. Bununla birlikte, seramik sinterleme sırasında parçacıkların anormal büyümesinin kontrol edilmesi gerekir, bu da gözeneklerin, çatlakların ve dislokasyon kusurlarının ortaya çıkmasına ve malzeme kırılmasının kaynağı haline gelmesine neden olur.
