杂质原子穿越硅结构的热扩散方式和载流子扩散的方式非常相似（节1.1.3）。由于较重的杂质原子和晶体结构结合的更牢固，所以为了获得适当的扩散率需要800℃到1250℃的高温。一旦杂质进入预期的节深度，wafer就要冷却下来，杂质原子也被固定到晶体结构中。用这种方法形成的掺杂区域叫做diffusion。
通常制作一个diffusion包括两个步骤：首先是沉积（或预沉积），然后是drive（或drive-in）。沉积指加热wafer，让它和外部的杂质原子源接触。其中的一些从源扩散到硅wafer的表面形成一浅层重掺杂区。然后移开外部杂质源，wafer被加热到一个更高的温度并保持一段时间。在沉积过程中引入的杂质向下运动，形成更深的但浓度降低的diffusion。如果要制作掺杂非常重的结，就不需要从wafer旁移开杂质源，沉积和接下来的drive就能合并成一个步骤。
在硅工艺中有4种广泛使用的杂质：硼，磷，砷和锑。（11 选这些杂质的原因是他们很容易离子化和溶于硅形成重掺杂diffusion。参见F.A. Trumbore, “Solid Solubilities of Impurity Elements in Germanium and Silicon,” Bell Syst. Tech. J., Vol. 39, #1, 1960, pp. 205-233.）只有硼是acceptor；其他三个都是donors。硼和磷扩散起来相对来说更快，砷和锑扩散起来就慢了很多（表2.2）。砷和锑用在要求非常慢速的扩散场合－比如，要制作非常浅的结的时候。即使硼和磷在温度低于800℃也不扩散，必须使用特别的高温扩散炉。
表2.2 典型的微米下的结深（1020原子/cm3，1016原子/cm3 background, 15分钟沉积，1小时drive）。（12 使用R.S. Muller 和 T.I. Kamins的Device Electronics for Integrated Circuits, 2nd ed.(New York: John Wiley and Sons,1986), p.85.中的扩散率计算）
图2.17 是简化的典型磷扩散设备图。长的fused silica管子穿过电炉，电炉能在管子的中部产生一个非常稳定的加热区。Wafer装上wafer boat后，通过控制插入速率的机构慢慢的被推进炉子。干氧被注入装有液体氯氧化磷（POCl3，通常叫做pockle）的瓶子。一小部分POCl3蒸发了，并由气流带到wafer。由POCl3分解出的磷原子扩散到氧化层，形成掺杂氧化物，它起到了沉积源的作用。当足够长时间沉积大量的杂质在硅上后，wafer撤出炉子并去除掺杂的氧化物（称为deglazing的过程）。Wafer然后装入到另一个炉子，他们被加热来驱使磷向下扩散形成需要的diffusion。如果要制作高浓度的磷diffusion，drive前的deglazing就不需要了。只要对杂质源做适当的变化，这个设备就能用来扩散4种杂质中的任何一种。
图2.17 用POCl3源的磷扩散炉简图
已经有很多其他沉积源被发明出来了。气态的杂质比如乙硼烷（代替硼）或磷化氢（代替磷）可以直接注入到运送气流。放在硅wafer之间的薄氮化硼圆片能作为硼的固体沉积源。在高温氧化环境中，从这些圆片中释放出的三氧化硼会接触到周围的wafer。其他不同的spin-on glasses也被作为杂质源出售。这些含有掺杂氧化物的东西溶解于挥发性的溶剂中。当溶液被滴入wafer上后，简短的烘焙去掉溶剂，在wafer上留下掺杂氧化层。这个叫做glass的物质就作为接下来扩散的杂质源。
这些沉积方法都不特别好控制。即使使用气态源（它能被精确计量），wafer周围不均匀的气体流不可避免的产生掺杂变化。对于不非常苛刻的工艺，比如标准bipolar，这些方法都能得到很好的结果。现代CMOS和BiCMOS工艺要求比通常的沉积技术能达到的更精确的沉积程度和结深度控制。离子植入能达到需要的精度，但代价是更复杂和更昂贵的设备。
