化學計量組成（Stoichiometry）是指構成化合物的元素比例符合化學式整數比的狀態。例如氮化矽Si₃N₄中矽與氮為3比4，二氧化矽SiO₂為1比2，砷化鎵GaAs則為1比1。比例偏離此值的狀態稱為非化學計量組成（非整比組成），有時會像SiOx或SiNx一樣以變數x表示組成。「化學計量學」本身是探討參與化學反應之物質量關係的化學領域名稱。
在半導體薄膜中，組成因成膜方法而偏離並不罕見。以高溫低壓CVD（LPCVD）製作的氮化矽膜幾乎是化學計量的Si₃N₄，折射率約為2.0。另一方面，以低溫電漿CVD製作的氮化膜含有大量氫，矽與氮的比例也會偏離。矽含量較多的富矽氮化膜，會刻意用於降低膜應力或儲存電荷。組成偏離會大幅改變折射率、蝕刻速率、絕緣性、應力等性質，因此會以折射率量測、XPS（X射線光電子能譜）、RBS等管理組成。
在閘極絕緣層HfO₂等高介電常數膜中，缺氧的部分（氧空缺）會造成電荷捕捉、漏電流與臨界電壓變動，因此組成控制很重要。在化合物半導體GaAs或SiC中，長晶時元素比例只要稍有偏離，點缺陷就會增加，電氣特性也會改變。也有像電阻式記憶體（ReRAM）這樣，積極利用缺氧（非化學計量性）來運作的元件。