Diffuusio on atomien siirtymistä kaoottisen lämpöliikkeen seurauksena, se voi muuttua suunnatuksi pitoisuuden tai lämpötilagradientin vaikutuksesta. Diffundoitua voivat sekä sisäiset hilaatomit (itsediffuusio tai homodiffuusio) että muiden puolijohteeseen liuenneiden kemiallisten alkuaineiden atomit (epäpuhtaus tai heterodiffuusio), samoin kuin kiderakenteen pistevikoja - interstitiaalisia atomeja ja tyhjiä paikkoja.
Erityyppisten johtavuuden ja pn-liitosten omaavien kerrosten luomiseksi puolijohteeseen käytetään tällä hetkellä kolmea epäpuhtauksien lisäämismenetelmää: lämpödiffuusio, neutronitransmutaatiodoping ja ioni-istutus ( ionidoping ). IC-elementtien koon ja seostettujen kerrosten paksuuden pienentyessä toisesta menetelmästä tuli vallitseva. Diffuusioprosessi ei kuitenkaan menetä merkitystään, varsinkin kun epäpuhtauksien jakautuminen puolijohteen hehkutuksen aikana ioniseostuksen jälkeen noudattaa yleisiä diffuusion lakeja.
Tähän mennessä ei ole olemassa riittävän täydellistä yleisteoriaa, joka mahdollistaisi näiden ominaisuuksien tarkan laskemisen. Olemassa olevat teoriat kuvaavat todellisia prosesseja joko erikoistapauksiin ja prosessin tiettyihin olosuhteisiin tai diffuusiokerrosten muodostamiseen suhteellisen alhaisilla pitoisuuksilla ja riittävän suurilla epäpuhtauksien sisääntulon syvyyksillä. Syynä tähän ovat kiintoaineessa diffuusion aikana tapahtuvat prosessit, kuten erilaisten epäpuhtauksien atomien vuorovaikutus keskenään ja puolijohdeatomien kanssa, mekaaniset jännitykset ja muodonmuutokset kidehilassa, ympäristön vaikutus ja muu prosessi ehdot.
Tärkeimmät mekanismit atomien liikkumiselle kiteessä voivat olla: atomien suora vaihto paikoissa - a; renkaanvaihto - b; liike solmuväliä pitkin - sisään; rele diffuusio (väkijoukko) - g; siirtyminen avoimien työpaikkojen läpi - d; dissosiatiivinen liike - e; vaeltaminen laajennettuja vikoja pitkin (sijoittumat, pinoamisvirheet, raeraajat).
Kaikissa diffuusioprosessissa tapahtuu yleensä kaikki luetellut atomiliikkeen mekanismit. Heterodiffuusiossa ainakin yksi atomeista on epäpuhtaus. Todennäköisyys, että nämä prosessit tapahtuvat kiteessä, on kuitenkin erilainen. Atomien suora vaihto vaatii erittäin suurta hilan vääristymistä tässä paikassa ja siihen liittyvää energiapitoisuutta pienellä alueella. Siksi tämä prosessi on epätodennäköinen, kuten myös renkaan vaihto.