Диффузия используется для введения в полупроводник некоторого заданного количества легирующей примеси. Большинство примесных атомов располагаются в кремнии в узлах кристаллической решетки, замещая основные атомы. Эти примеси могут перемещаться в направлении пустых узлов кристаллической  решетки   (вакансий).  При  очень  высокой  температуре ( + 1000 °С) многие атомы кремния покидают узлы решетки, а плотность вакансий становится высокой. Если существует градиент концентрации, то атомы примеси перемещаются по вакансиям и происходит диффузия в твердом теле. Когда после диффузии кристалл остывает, вакансии исчезают, а примесные атомы, занимающие узлы  решетки, фиксируются.
Примесные атомы, которые занимают пространство между основными  атомами,  называются  межузельными  примесями. Примесные атомы перемещаются по кристаллической решетке скачками от одного межузлия (или узла) к другому. При высокой температуре пространство между атомами увеличивается так что примеси могут диффундировать по межузлиям. После охлаждения кристалла межузельные атомы могут вернуться в узлы, замещая основные атомы. Этот процесс обычно называется загонкой.
В результате полупроводник может стать электрически активными. Замещение является механизмом диффузии для бора, фосфора и большинства примесей, используемых для легирования кремния. Особым исключением является золото, которое диффундирует в основном по междоузлиям.