JP4713130B2 - Flip-flop with scan, semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、高速に動作し、且つ少ないトランジスタ数で構成可能なスキャン付きフリップフロップに関する。   The present invention relates to a flip-flop with scan that operates at high speed and can be configured with a small number of transistors.

半導体集積回路のロジック回路における面積、消費電力、及びクリティカルパス遅延におけるフリップフロップの占める割合は大きく、フリップフロップの小面積化、低消費電力化、及び高速化が望まれる。また、設計したLSIのテストを容易に行うためにスキャン付きフリップフロップが多く使われており、特に、スキャン付きフリップフロップの小面積化、低消費電力化、及び高速化が重要である。   The area occupied by the flip-flop in the area, power consumption, and critical path delay in the logic circuit of the semiconductor integrated circuit is large, and it is desired to reduce the area of the flip-flop, reduce the power consumption, and increase the speed. In addition, a flip-flop with a scan is often used in order to easily test the designed LSI. In particular, it is important to reduce the area of the flip-flop with a scan, to reduce power consumption, and to increase the speed.

近年、高速用途向けにクロック周期よりも短いパルス幅の期間にデータを取り込むラッチ回路を用いたフリップフロップが提案されている。以下、このような構成のフリップフロップの従来例について図11及び図12の回路図を用いて説明する。   In recent years, flip-flops using a latch circuit that captures data in a period with a pulse width shorter than a clock cycle have been proposed for high-speed applications. Hereinafter, a conventional example of the flip-flop having such a configuration will be described with reference to the circuit diagrams of FIGS.

図11は、SDFF(Semi−Dynamic Flip−Flop)と呼ばれるスキャン付きフリップフロップであり、特許文献1に記載されている一構成例(以下、従来例1と呼ぶ)である。   FIG. 11 shows a flip-flop with scan called SDFF (Semi-Dynamic Flip-Flop), which is a configuration example described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as Conventional Example 1).

図11において、Dはデータ信号、CKはクロック信号、SIはテスト入力信号、SCANはテスト選択信号、Qは出力信号、VDDはVDD電源、GNDはGND電位を示す。   In FIG. 11, D is a data signal, CK is a clock signal, SI is a test input signal, SCAN is a test selection signal, Q is an output signal, VDD is a VDD power supply, and GND is a GND potential.

N20〜N23はnMOSトランジスタであり、nMOSトランジスタN20及びN21による直列接続と、nMOSトランジスタN22及びN23による直列接続とが並列に接続されてセレクタ回路S0が構成され、この構成において、nMOSトランジスタN21のデータ信号Dによる制御又はnMOSトランジスタN23のテスト入力信号SIによる制御の何れかが、インバータ回路INV7で反転させたテスト選択信号SCANで制御するnMOSトランジスタN20と、テスト選択信号SCANで制御するnMOSトランジスタN22とにより排他的に選択される。   N20 to N23 are nMOS transistors, and a series connection by nMOS transistors N20 and N21 and a series connection by nMOS transistors N22 and N23 are connected in parallel to form a selector circuit S0. In this configuration, data of the nMOS transistor N21 Either the control by the signal D or the control by the test input signal SI of the nMOS transistor N23 is controlled by the test selection signal SCAN inverted by the inverter circuit INV7, the nMOS transistor N22 controlled by the test selection signal SCAN, Are selected exclusively.

P1はソースにVDD電源が接続されたpMOSトランジスタ、N3はソースにGND電位が接続されたnMOSトランジスタであり、それぞれのゲートにはクロック信号CKが入力される。このpMOSトランジスタのドレインにはnMOSトランジスタN1が直列に接続され、更に、nMOSトランジスタN1のソースとnMOSトランジスタN3のドレインとの間に、上記のセレクタ回路S1が直列に挿入される。ここで、pMOSトランジスタP1のドレインとnMOSトランジスタN1のドレインとの接続ノードはX1である。nMOSトランジスタN1のゲートには2入力のNAND回路ND1の出力端子が接続される。このNAND回路ND1の一方の入力端子にはノードX1が、また、他方の入力端子にはクロック信号CKが2つのインバータ回路INV1及びINV2により遅延されて入力される。ここで、インバータ回路INV2とNAND回路ND1の一方の入力端子との接続ノードはCKDである。   P1 is a pMOS transistor whose source is connected to the VDD power source, N3 is an nMOS transistor whose source is connected to the GND potential, and a clock signal CK is inputted to each gate. An nMOS transistor N1 is connected in series to the drain of the pMOS transistor, and the selector circuit S1 is inserted in series between the source of the nMOS transistor N1 and the drain of the nMOS transistor N3. Here, the connection node between the drain of the pMOS transistor P1 and the drain of the nMOS transistor N1 is X1. The output terminal of the two-input NAND circuit ND1 is connected to the gate of the nMOS transistor N1. A node X1 is input to one input terminal of the NAND circuit ND1, and a clock signal CK is input to the other input terminal after being delayed by two inverter circuits INV1 and INV2. Here, the connection node between the inverter circuit INV2 and one input terminal of the NAND circuit ND1 is CKD.

ノードX1は、ソースをVDD電源に接続されたpMOSトランジスタP2のゲートと、ソースがGND電位に接続されたnMOSトランジスタN5のゲートに接続される。また、pMOSトランジスタP2とnMOSトランジスタN5との間には、ゲートにクロック信号CKを受けるnMOSトランジスタN4が直列に挿入される。ここで、pMOSトランジスタP2とnMOSトランジスタN4との接続ノードから得られる出力電位は出力信号Qである。   The node X1 is connected to the gate of the pMOS transistor P2 whose source is connected to the VDD power source and to the gate of the nMOS transistor N5 whose source is connected to the GND potential. Further, an nMOS transistor N4 receiving a clock signal CK at its gate is inserted in series between the pMOS transistor P2 and the nMOS transistor N5. Here, the output potential obtained from the connection node between the pMOS transistor P2 and the nMOS transistor N4 is the output signal Q.

また、インバータ回路INV3、INV4により構成されるラッチ回路はノードX1に接続され、インバータ回路INV5、INV6により構成されるラッチ回路は出力信号Qを出力するpMOSトランジスタのドレインに接続される。   The latch circuit constituted by the inverter circuits INV3 and INV4 is connected to the node X1, and the latch circuit constituted by the inverter circuits INV5 and INV6 is connected to the drain of the pMOS transistor that outputs the output signal Q.

次に、上記構成のスキャン付きフリップフロップ回路において動作を説明する。   Next, the operation of the flip-flop circuit with scan configured as described above will be described.

先ず、テスト選択信号SCANがローレベル、すなわち、データ信号Dが選択されているときについて説明する。   First, the case where the test selection signal SCAN is at a low level, that is, the data signal D is selected will be described.

クロック信号CKがローレベルの期間には、pMOSトランジスタP1がオンすることによりノードX1の電位はハイレベルとなる。このとき、nMOSトランジスタN4及びpMOSトランジスタP2がカットオフされるため、出力信号Qは以前の値に保持される。   While the clock signal CK is at a low level, the pMOS transistor P1 is turned on, so that the potential of the node X1 is at a high level. At this time, since the nMOS transistor N4 and the pMOS transistor P2 are cut off, the output signal Q is held at the previous value.

続いて、クロック信号CKがハイレベルに遷移する時、ノードCKDの電位は直ちにハイレベルには遷移せず、インバータ回路INV1、INV2による遅延時間の後にハイレベルに遷移する。クロック信号CKがハイレベルであり、且つノードCKDの電位がローレベルの期間(以下、評価期間と呼ぶ)はnMOSトランジスタN1がオン状態となる為、この期間にデータ信号Dがハイレベルであれば、ノードX1はハイレベルからローレベルに遷移し、pMOSトランジスタP2により出力信号Qがハイレベルに遷移する。評価期間に入力信号Dがローレベルであれば、ノードX1はハイレベルのままであり、nMOSトランジスタN4及びN5によって出力信号Qがローレベルに遷移する。   Subsequently, when the clock signal CK changes to a high level, the potential of the node CKD does not immediately change to a high level, but changes to a high level after a delay time by the inverter circuits INV1 and INV2. Since the nMOS transistor N1 is on during the period when the clock signal CK is high level and the potential of the node CKD is low level (hereinafter referred to as an evaluation period), if the data signal D is high level during this period The node X1 changes from the high level to the low level, and the output signal Q changes to the high level by the pMOS transistor P2. If the input signal D is at the low level during the evaluation period, the node X1 remains at the high level, and the output signal Q is changed to the low level by the nMOS transistors N4 and N5.

続いて、クロック信号CKがハイレベルであり、且つノードCKDの電位がハイレベルの状態(以下、保持期間と呼ぶ)に移行するが、このときノードX1の電位がハイレベルであれば、2入力NAND回路ND1によりnMOSトランジスタN1はカットオフされるので、データ信号Dの値に影響されることなく、インバータ回路INV3及びINV4により、そのハイレベル電位が保持される。ノードX1がローレベルで保持期間に入った場合、pMOSトランジスタP1がカットオフされている為、入力信号Dの値に関係なくインバータ回路INV3及びINV4によりノードX1の電位はローレベルを保持する。   Subsequently, when the clock signal CK is at a high level and the potential of the node CKD is in a high level state (hereinafter referred to as a holding period), if the potential of the node X1 is at a high level, two inputs Since the nMOS transistor N1 is cut off by the NAND circuit ND1, the high-level potential is held by the inverter circuits INV3 and INV4 without being affected by the value of the data signal D. When the node X1 enters the holding period at the low level, since the pMOS transistor P1 is cut off, the potential of the node X1 is held at the low level by the inverter circuits INV3 and INV4 regardless of the value of the input signal D.

通常、インバータ回路はMOSトランジスタを2個、2入力NAND回路は4個のMOSトランジスタにより構成されるので、図11に示す従来例1のフリップフロップ回路は合計28個のMOSトランジスタにより構成される。   Usually, the inverter circuit is composed of two MOS transistors, and the 2-input NAND circuit is composed of four MOS transistors. Therefore, the flip-flop circuit of the conventional example 1 shown in FIG. 11 is composed of a total of 28 MOS transistors.

また、図12は、同じくSDFFと呼ばれるスキャン付きフリップフロップ回路の別の構成例(以下、従来例2と呼ぶ)である。ここでは、図11と同じ構成については同じ符号を付して、その説明を省略する。   FIG. 12 shows another configuration example of a flip-flop circuit with scan also called SDFF (hereinafter referred to as Conventional Example 2). Here, the same components as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図12では、図11に示したスキャン付きフリップフロップと同じ機能を有するが、図11において、ノードX1(図12においてはノードn1に相当する)の電位を保持期間においてハイレベルに保持するために設けられていたnMOSトランジスタN1及びNAND回路ND1を削除し、代わりに2入力のAND回路の出力とテスト選択信号SCANとが入力されるORインバータ回路とからなるアンドオアインバータ回路AOI1、及び、同じく2入力のAND回路の出力とテスト選択信号SCANをインバータ回路INV7により反転させた信号とが入力されるORインバータ回路とからなるAOI2を加えた点において異なっている。すなわち、データ信号Dがローレベルの状態において、クロック信号CKがローレベルからハイレベルに立ち上がった場合、保持期間ではノードCKDの電位はローレベルからハイレベルに遷移するので、テスト選択信号SCANの値に関らず、nMOSトランジスタN20及びN22はカットオフされる。したがって、データ信号Dの値に関係せず、ノードX1の電位はハイレベルに保持され、図11におけるnMOSトランジスタN1と同様の機能を有する。   12 has the same function as the flip-flop with scan shown in FIG. 11, but in FIG. 11, in order to hold the potential of the node X1 (corresponding to the node n1 in FIG. 12) at a high level in the holding period. The nMOS transistor N1 and the NAND circuit ND1 provided are deleted, and instead, an AND-or inverter circuit AOI1 composed of an OR inverter circuit to which the output of the 2-input AND circuit and the test selection signal SCAN are input, and 2 The difference is in that AOI2 including an OR inverter circuit to which an output of the input AND circuit and a signal obtained by inverting the test selection signal SCAN by the inverter circuit INV7 are input is added. That is, when the data signal D is at a low level and the clock signal CK rises from a low level to a high level, the potential of the node CKD changes from a low level to a high level in the holding period, so that the value of the test selection signal SCAN Regardless, the nMOS transistors N20 and N22 are cut off. Therefore, regardless of the value of the data signal D, the potential of the node X1 is held at a high level and has the same function as the nMOS transistor N1 in FIG.

ここで、アンドオアインバータ回路は通常MOSトランジスタ6個で構成されるため、図12に示した回路は合計35個のMOSトランジスタにより構成される。
米国特許第5898330号明細書
Here, since the AND-or inverter circuit is normally composed of six MOS transistors, the circuit shown in FIG. 12 is composed of a total of 35 MOS transistors.
US Pat. No. 5,898,330

しかしながら、上記図11に示す従来のスキャン付きフリップフロップでは、ノードX1からグランドまでの間にデータ信号Dにより動作するトランジスタはnMOSトランジスタN1、N20、M21及びN3の4個が直列に並んでおり、ノードX1の電位の遷移において遅延時間が大きくなるという問題があった。   However, in the conventional flip-flop with scan shown in FIG. 11, four transistors, nMOS transistors N1, N20, M21, and N3, are operated in series between the node X1 and the ground, and are operated in series. There is a problem that the delay time becomes large in the transition of the potential of the node X1.

また、このトランジスタを1つ削減し、上記遅延時間を低減した図12に示す従来のフリップフロップにおいては、同一機能を保つために追加したアンドオアインバータ回路AOI1及びAOI2によりトランジスタ数が増加し、全体に使用するMOSトランジスタ数が多くなってしまうという問題があった。   Further, in the conventional flip-flop shown in FIG. 12 in which the number of transistors is reduced by one and the delay time is reduced, the number of transistors is increased by AND-or inverter circuits AOI1 and AOI2 added to maintain the same function. There is a problem that the number of MOS transistors used for the above increases.

本発明は上記問題を解決するものであり、その目的は、データ入力時の信号伝達を行う直列のトランジスタ数の信号伝達経路のトランジスタ数を削減することにより動作速度の高速化を図ると共に、総トランジスタ数の削減を図ることにある。   The present invention solves the above problem, and aims to increase the operation speed by reducing the number of transistors in the signal transmission path of the number of serial transistors that perform signal transmission at the time of data input, The purpose is to reduce the number of transistors.

前記目的を達成するために、本発明では、データ信号入力時とテスト信号入力時とを選択する選択回路において、データ信号を入力する側の直列トランジスタ(ディスチャージトランジスタ)数を削減して高速化を図ると共に、高速動作をさせる必要のないテスト信号入力側については、前記直列トランジスタの削減を行わず、前記削減に伴う不要なトランジスタ数の増加を抑制する。   In order to achieve the above object, the present invention reduces the number of series transistors (discharge transistors) on the data signal input side in the selection circuit that selects when a data signal is input and when a test signal is input. At the same time, on the test signal input side that does not require high-speed operation, the series transistors are not reduced, and an increase in the number of unnecessary transistors due to the reduction is suppressed.

すなわち、請求項1記載の発明のスキャン付きフリップフロップは、複数のnMOSトランジスタを備え、クロック信号と、データ信号と、テスト入力信号と、テスト選択信号とからなる第1の論理情報が入力され、前記第1の論理情報に基づく第2の論理情報を出力する入力部と、少なくとも前記第2の論理情報に基づく情報が入力され、前記第2の論理情報に基づく信号を出力する出力部と、前記入力部が前記第1の論理情報から前記第2の論理情報を生成するための制御信号を前記入力部に入力する制御部と、前記第2の論理情報を前記入力部から前記出力部へ伝達する第1のノードとを備えるフリップフロップであり、前記入力部は、前記クロック信号がローレベルからハイレベルに遷移するときに、前記第1の論理情報のうち、前記データ信号又は前記テスト入力信号の何れを有効にして前記第2の論理情報を生成するのかを前記テスト選択信号に基づいて選択する選択部を有すると共に、前記クロック信号がローレベルのときに、前記第2の論理情報をハイレベルの信号として前記第1のノードに出力し、前記入力部において、前記第1のノードがハイレベルからローレベルに遷移する際に電流が流れる経路に含まれる前記nMOSトランジスタの数が、前記データ信号が選択されたときの方が、前記テスト入力信号が選択されたときよりも少ないことを特徴とする。 In other words, the flip-flop with scan according to the first aspect of the present invention includes a plurality of nMOS transistors, and receives first logic information including a clock signal, a data signal, a test input signal, and a test selection signal, An input unit that outputs second logical information based on the first logical information; an output unit that receives information based on at least the second logical information and outputs a signal based on the second logical information; A control unit that inputs a control signal for generating the second logic information from the first logic information to the input unit; and the second logic information from the input unit to the output unit. A flip-flop including a first node for transmitting, and the input unit includes a first flip-flop of the first logic information when the clock signal transitions from a low level to a high level. A selection unit that selects whether to generate the second logic information by enabling either the data signal or the test input signal based on the test selection signal, and when the clock signal is at a low level, The second logic information is output as a high level signal to the first node, and the nMOS included in a path through which a current flows when the first node changes from a high level to a low level in the input unit. The number of transistors is smaller when the data signal is selected than when the test input signal is selected.

請求項2記載の発明は、請求項1記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、前記入力部は、第1に、前記制御部と第1、第2及び第3のノードを介して接続され、更に第2に、前記クロック信号がローレベルのとき、前記第1のノードにハイレベルを出力し、更に第3に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第1の状態から、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第2の状態に入力状態が移行したとき、前記第3のノードの電位がハイレベルであれば、所定時間内に前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第2の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号のレベルに関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第4に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に入力状態が移行したとき、前記第1のノードの電位をハイレベルの状態とし、前記所定時間以上経過後に、前記第2及び第3のノードの電位がハイレベルからローレベルへ遷移すれば、前記第2の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号のレベルに関係なく、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、更に第5に、前記テスト入力信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第3の状態から、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第4の状態に移行したとき、前記第2のノードの電位がハイレベルであれば、前記所定時間内に前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第4の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号のレベルに関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第6に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、前記第3のノードの電位がローレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルの状態とし、前記所定時間以上経過後に、前記第2のノードの電位がハイレベルからローレベルへ遷移すれば、前記第4の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号のレベルに関係なく、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、前記制御部は、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、前記第2及び第3のノードの電位を、前記所定時間以上経過後に、ハイレベルからローレベルに遷移させ、更に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、前記第2のノードの電位を、前記所定時間以上経過後に、ハイレベルからローレベルに遷移させ、前記第3のノードの電位をローレベルのままとし、前記出力部は、前記クロック信号がハイレベルのときは前記第1のノードに現れる信号を反転させた信号を出力信号として出力し、更に、前記クロック信号がローレベルのときは以前の信号のレベルを保持することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the flip-flop with scan according to the first aspect, the input unit is first connected to the control unit via first, second and third nodes, and Second, when the clock signal is at a low level, a high level is output to the first node. Third, when the data signal is at a high level, the test selection signal is at a low level, and When the input state transitions from the first state in which the clock signal is at low level to the second state in which the test selection signal is at low level and the clock signal is at high level, the third node If the potential of the first node is high level, the potential of the first node is changed from the high level to the low level within a predetermined time, and the data signal and the test signal are maintained while the second state is maintained. Regardless of the level of the input signal, the potential of the first node is held at a low level. Fourth, when the data signal is at a low level, the first state is changed to the second state. When the input state transitions, the potential of the first node is set to a high level state, and if the potentials of the second and third nodes transition from a high level to a low level after the predetermined time or more, While maintaining the second state, the potential of the first node is held at a high level regardless of the levels of the data signal and the test input signal, and fifth, the test input signal is at a high level. In the third state, from the third state in which the test selection signal is high level and the clock signal is low level, the test selection signal is high level and the clock signal is low. If the second node potential is high level, the first node potential is shifted from the high level to the low level within the predetermined time when the second state is shifted to the fourth state. While maintaining the fourth state, the potential of the first node is held at a low level regardless of the levels of the data signal and the test input signal, and sixth, the test input signal is at a low level. In the case of level, when the third state is shifted to the fourth state, if the potential of the third node is low level, the potential of the first node is set to high level, If the potential of the second node transits from a high level to a low level after elapse of a predetermined time or more, the previous state is maintained regardless of the level of the data signal and the test input signal while maintaining the fourth state. The potential of the first node is held at a high level, and the control unit, when the data signal is at a low level, shifts from the first state to the second state when the data signal is at a low level. The potential of the node 3 is changed from a high level to a low level after elapse of the predetermined time or more, and further, when the test input signal is at a low level, the potential is shifted from the third state to the fourth state. The potential of the second node is changed from a high level to a low level after elapse of the predetermined time or more, the potential of the third node is kept at a low level, and the output unit receives the clock signal When the level is high, a signal obtained by inverting the signal appearing at the first node is output as an output signal. Further, when the clock signal is low level, the level of the previous signal is maintained. The features.

請求項3記載の発明は、請求項1記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、前記入力部は、第1に、前記制御部と第1、第2及び第3のノードを介して接続され、更に第2に、前記クロック信号がローレベルのとき、前記第1のノードにハイレベルを出力し、更に第3に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第1の状態から、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第2の状態に移行したとき、前記第3のノードがハイレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第2の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号の状態に関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第4に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、更に第5に、前記テスト入力信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第3の状態から、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第4の状態に移行したとき、前記第2のノードがハイレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第4の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号の電位に関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第6に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、前記第3のノードがローレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、前記制御部は、第1に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの電位変化を受けて前記第2及び第3のノードの電位をハイレベルに保持し、更に第2に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受けて前記第2及び第3のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、更に第3に、前記テスト入力信号がハイレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの電位変化を受けて前記第2及び第3のノードの電位をハイレベルに保持し、更に第4に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受けて前記第2のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させると共に、前記第3のノードの電位をローレベルのままとし、前記出力部は、前記クロック信号がハイレベルのときは前記第1のノードに現れる信号を反転させた信号を出力信号として出力し、更に、前記クロック信号がローレベルのときは以前の信号のレベルを保持することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the flip-flop with scan according to the first aspect, the input unit is first connected to the control unit via first, second, and third nodes, and Second, when the clock signal is at a low level, a high level is output to the first node. Third, when the data signal is at a high level, the test selection signal is at a low level, and From the first state where the clock signal is at a low level, when the test selection signal is at a low level and the clock signal is at a second state where the clock signal is at a high level, the third node is at a high level. If so, the potential of the first node is changed from the high level to the low level, and the second state is maintained regardless of the state of the data signal and the test input signal. The potential of the first node is held at a low level, and fourthly, when the data signal is at a low level, the first node is switched from the first state to the second state. And, fifth, when the test input signal is at a high level, the test selection signal is at a high level and the clock signal is at a low level. If the second node is at a high level when the test selection signal is at a high level and the clock signal is at a high level, the potential of the first node is set to a high level. The potential of the first node is held at a low level regardless of the potentials of the data signal and the test input signal during the transition from the low level to the low level and maintaining the fourth state. Sixth, when the test input signal is at a low level and the third node is at a low level when the third state is shifted to the fourth state, the first node First, when the data signal is at a high level, the control unit changes from the high level to the low level when the data signal is shifted from the first state to the second state. In response to the potential change of the first node that makes a transition, the potentials of the second and third nodes are held at a high level, and secondly, the first state when the data signal is at a low level. From the high level to the low level in response to the signal of the first node that maintains the high level when the transition to the second state from the high level to the low level. , Enter the test When the force signal is at the high level, when the third state shifts to the fourth state, the second and third nodes receive the potential change of the first node that changes from the high level to the low level. And fourthly, when the test input signal is at a low level, when the test input signal is shifted from the third state to the fourth state, the high level is maintained. In response to the signal of the first node, the potential of the second node is changed from the high level to the low level, and the potential of the third node is kept at the low level. When the signal is at a level, the output signal is an inverted signal of the signal appearing at the first node. Further, when the clock signal is at a low level, the previous signal level is maintained. And butterflies.

請求項4記載の発明は、請求項1記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、前記入力部と前記制御部とは第1、第2及び第3のノードを介して接続され、前記制御部と前記出力部とは第4及び第5のノードを介して接続され、また、前記入力部は、第1に、前記クロック信号がローレベルのとき、前記第1のノードにハイレベルを出力し、更に第2に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第1の状態から、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第2の状態に移行したとき、前記第3のノードがハイレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第2の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号の電位に関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第3に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、更に第4に、前記テスト入力信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第3の状態から、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第4の状態に移行したとき、前記第2のノードがハイレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第4の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号の電位に関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第5に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、前記第3のノードがローレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、前記制御部は、第1に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの信号を受け、前記第2及び第3のノードの電位をハイレベルに保持すると共に、前記第4のノードの電位をハイレベルに保持し、前記第5のノードの電位をローレベルからハイレベルに遷移させ、更に第2に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受け、前記第2及び第3のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させると共に、前記第4のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第5のノードの電位をローレベルに維持し、更に第3に、前記テスト入力信号ハイレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの信号を受け、前記第2のノードの電位をハイレベルに保持すると共に、前記第3のノードの電位をローレベルのままとし、更に、前記第4のノードの電位をハイレベルに保持し、前記第5のノードの電位をローレベルからハイレベルに遷移させ、更に第4に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受け、前記第2のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させると共に、前記第3のノードの電位をローレベルのままとすると共に、前記第4のノードの信号をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第5のノードの電位をローレベルに保持し、前記出力部は、第1に、前記第4及び第5のノードからハイレベルの信号を受けたとき、ハイレベルの出力信号及びローレベルの反転出力信号を出力し、更に第2に、前記第4及び第5のノードからローレベルの信号を受けたとき、ローレベルの出力信号及びハイレベルの反転出力信号を出力し、更に第3に、前記第4のノードにハイレベル、前記第5のノードにローレベルの信号を受けたとき、出力信号及び反転出力信号のレベルを以前のレベルに保持することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the flip-flop with scan according to the first aspect, the input unit and the control unit are connected via first, second and third nodes, and the control unit and the output Are connected to each other via the fourth and fifth nodes, and the input unit first outputs a high level to the first node when the clock signal is at a low level. Second, when the data signal is at a high level, the test selection signal is at a low level from the first state in which the test selection signal is at a low level and the clock signal is at a low level, and If the third node is at the high level when the clock signal is shifted to the second state where the clock signal is at the high level, the potential of the first node is shifted from the high level to the low level. While maintaining the state, regardless of the potential of the data signal and the test input signal, the potential of the first node is held at a low level, and thirdly, when the data signal is at a low level, When transitioning from the first state to the second state, the potential of the first node is held at a high level, and fourth, when the test input signal is at a high level, the test selection signal When the test selection signal is at a high level and the clock signal is at a high level, the third state, at which the clock signal is at a low level, shifts to the fourth state in which the clock signal is at a high level. If the second node is at a high level, the potential of the first node is changed from a high level to a low level, and the data signal and the Regardless of the potential of the strike input signal, the potential of the first node is held at the low level, and fifth, when the test input signal is at the low level, the third state to the fourth state When the third node is at a low level, the potential of the first node is held at a high level when the third node is at a low level. When transitioning from the first state to the second state, the first node signal that transitions from a high level to a low level is received, and the potentials of the second and third nodes are held at a high level. At the same time, the potential of the fourth node is held at a high level, the potential of the fifth node is changed from a low level to a high level, and secondly, when the data signal is at a low level, 1's When the state is shifted to the second state, the signal of the first node maintaining the high level is received, the potentials of the second and third nodes are shifted from the high level to the low level, and the first 4, the potential of the node 4 is changed from the high level to the low level, the potential of the fifth node is maintained at the low level, and third, in the case of the test input signal high level, from the third state When the state shifts to the fourth state, the signal of the first node that transitions from a high level to a low level is received, the potential of the second node is held at a high level, and the potential of the third node Is kept at the low level, the potential of the fourth node is held at the high level, the potential of the fifth node is changed from the low level to the high level, and fourth, the test is performed. When the force signal is at the low level, when the state shifts from the third state to the fourth state, the signal of the first node that maintains the high level is received, and the potential of the second node is set to the high level. To the low level, the potential of the third node is kept at the low level, the signal of the fourth node is changed from the high level to the low level, and the potential of the fifth node is changed to the low level. First, when the output unit receives a high level signal from the fourth and fifth nodes, the output unit outputs a high level output signal and a low level inverted output signal. 2. When a low level signal is received from the fourth and fifth nodes, a low level output signal and a high level inverted output signal are output, and third, a high level signal is output to the fourth node. When receiving the signal of the fifth node to the low level, characterized by holding the level of the output signal and the inverted output signal to the previous level.

請求項5記載の発明は、請求項1記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、前記データ信号が選択されたときのnMOSトランジスタの数は3個であり、前記テスト入力信号が選択されたときのnMOSトランジスタの数は4個であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the flip-flop with scan according to the first aspect , the number of nMOS transistors when the data signal is selected is three, and the nMOS transistor when the test input signal is selected The number of is four.

請求項6記載の発明は、請求項1記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、前記データ信号が選択されたときのnMOSトランジスタの数は2個であり、前記テスト入力信号が選択されたときのnMOSトランジスタの数は3個であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the flip-flop with scan according to the first aspect , the number of nMOS transistors when the data signal is selected is two, and the nMOS transistor when the test input signal is selected The number of is characterized by three.

請求項7記載の発明は、請求項2又は3記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、前記制御部は、第1に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの電位変化を受けて、ハイレベルの信号を前記第5のノードに出力し、更に第2に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受けて、ローレベルの信号を前記第5のノードに出力し、更に第3に、前記テスト入力信号がハイレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの電位変化を受けて、ハイレベルの信号を前記第5のノードに出力し、更に第4に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受けて、ローレベルの信号を前記第5のノードに出力し、更に第5に、前記第4のノードの反転信号が伝播される第6のノードを内部に備え、また、前記第6のノードと前記第2のノードとの間に前記第6のノードの反転信号を前記第2のノードに伝播するインバータ回路を備え、更に、前記第6のノードの信号と前記テスト選択信号とが入力され、それらのNOR論理演算の結果を前記第3のノードに出力する2入力NOR回路とを備えることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the flip-flop with a scan according to the second or third aspect , the control unit firstly changes the second state from the first state when the data signal is at a high level. When a transition is made, a high-level signal is output to the fifth node in response to a potential change of the first node that transitions from a high level to a low level, and second, the data signal is low. In the case of the level, when the transition from the first state to the second state occurs, the signal of the first node that maintains the high level is received and the low level signal is output to the fifth node. Third, when the test input signal is at a high level, the potential of the first node that transitions from a high level to a low level when the third state is shifted to the fourth state. In response, the high level signal is output to the fifth node, and fourthly, when the test input signal is low level, the third state is shifted to the fourth state. Receiving a signal of the first node maintaining the high level, outputting a low level signal to the fifth node, and fifthly, an inverted signal of the fourth node is propagated. And an inverter circuit for propagating an inverted signal of the sixth node to the second node between the sixth node and the second node, and And a 2-input NOR circuit that receives the signal of the node 6 and the test selection signal and outputs the result of the NOR logic operation to the third node.

請求項8記載の発明は、請求項7記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、前記2入力NOR回路は、1個が電源電位に接続された2個のpMOSトランジスタの直列回路と接地電位に接続された2個のnMOSトランジスタの並列回路との直列接続からなり、前記インバータ回路はCMOSインバータであって、前記2入力NOR回路の有する電源電位に接続される1個のpMOSトランジスタと、前記CMOSトランジスタの有するpMOSトランジスタとを1つのpMOSトランジスタとして共用することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the flip-flop with scan according to claim 7 , wherein the two-input NOR circuit is connected to a ground circuit and a series circuit of two pMOS transistors, one of which is connected to a power supply potential. The inverter circuit is a CMOS inverter, and is composed of one pMOS transistor connected to the power supply potential of the two-input NOR circuit, and the CMOS transistor. The pMOS transistor is shared as one pMOS transistor.

請求項9記載の発明の半導体装置は、請求項1〜8の何れか1項に記載の前記スキャン付きフリップフロップと、前記スキャン付きフリップフロップに入力する前記データ信号を生成するデータ信号生成回路とを備え、前記データ信号生成回路は、前記スキャン付きフリップフロップに隣接して配置されていることを特徴とする。 The semiconductor device of the invention of claim 9, wherein the said scan with flip-flop according to any one of claims 1 to 8, a data signal generating circuit for generating the data signal to be input to the scan with flip flops The data signal generation circuit is arranged adjacent to the flip-flop with scan.

請求項10記載の発明の半導体装置の製造方法は、請求項1〜9の何れか1項に記載の前記スキャン付きフリップフロップを配置する第1の工程と、前記スキャン付きフリップフロップのデータ信号を生成するデータ信号生成回路を前記スキャン付きフリップフロップに隣接して配置する第2の工程と、前記データ信号生成回路以外の他の回路を配置する第3の工程と、前記スキャン付きフリップフロップのデータ信号を優先して配線する第4の工程とを有することを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method comprising: a first step of arranging the flip-flop with scan according to any one of the first to ninth aspects; and a data signal of the flip-flop with scan. A second step of disposing a data signal generation circuit to be generated adjacent to the flip-flop with scan; a third step of disposing a circuit other than the data signal generation circuit; and data of the flip-flop with scan And a fourth step of preferentially wiring signals .

以上により、請求項1〜4の何れか1項に記載の発明では、テスト選択信号によりデータ信号が選択されたときと、テスト入力信号が選択されたときとにおいて、第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ変化させる際に電流が流れる経路に含まれるnMOSトランジスタの数が異なることにより、データ信号又はテスト入力信号のどちらか一方の信号が選択されたときにのみ遅延時間を短縮し、動作の高速化が図れると共に、もう一方の信号が選択された場合においては、不要に高速化を図らず、回路規模を小さく抑えてMOSトランジスタの数を削減する。すなわち、高速化と回路規模の低減とを同時に実現することが可能となる。 As described above, in the invention according to any one of claims 1 to 4, the potential of the first node is set when the data signal is selected by the test selection signal and when the test input signal is selected. The delay time is shortened only when either the data signal or the test input signal is selected by changing the number of nMOS transistors included in the current flow path when changing from high level to low level. The operation can be speeded up, and when the other signal is selected, the speed is not increased unnecessarily, the circuit scale is reduced, and the number of MOS transistors is reduced. That is, it is possible to simultaneously realize speeding up and reduction in circuit scale.

また、請求項1記載の発明では、データ信号が選択されたときの方が前記テスト入力信号が選択されたときに比べて、第1のノードの電位をハイレベルからローレベルに変化させる際に電流が流れる経路に含まれるnMOSトランジスタの数が少ないので、この構造により、通常高速動作が要求されないテスト入力信号が選択されたときの動作に対して、データ信号が選択されたときの動作を速くすることにより、高速動作を実現すると共に、MOSトランジスタ数を削減することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, when the data signal is selected, when the potential of the first node is changed from the high level to the low level, compared to when the test input signal is selected. Since the number of nMOS transistors included in the path through which the current flows is small, this structure makes the operation when the data signal is selected faster than the operation when the test input signal that does not normally require high-speed operation is selected. Thus, high-speed operation can be realized and the number of MOS transistors can be reduced.

更に、請求項5記載の発明では、第1のノードの電位をハイレベルからローレベルに遷移させる際に電流が流れる経路に含まれるnMOSトランジスタの数を、テスト選択信号で切替えて選択することにより、データ信号が選択されたときには3個、また、テスト入力信号が選択されたときには4個とし、同様に、請求項6記載の発明では、データ信号が選択されたときには2個、また、テスト入力信号が選択されたときには3個とするので、このような構成により、通常高速動作が要求されないテスト入力信号が選択されたときに対して、データ信号が選択されたときの動作を速くすることで、高速動作を実現すると共に、MOSトランジスタの数を削減することが可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, the number of nMOS transistors included in the path through which the current flows when the potential of the first node is changed from the high level to the low level is selected by switching with the test selection signal. When the data signal is selected, the number is three, and when the test input signal is selected, the number is four. Similarly, in the invention according to the sixth aspect , when the data signal is selected, the number is two. Since three signals are selected when a signal is selected, this configuration speeds up the operation when a data signal is selected as compared to when a test input signal that normally does not require high-speed operation is selected. As a result, high-speed operation can be realized, and the number of MOS transistors can be reduced.

続いて、請求項8記載の発明では、2入力のNOR回路と、第2のノードに信号を出力するインバータ回路とを構成する際、電源電位に繋がるpMOSトランジスタを共用するので、その分、MOSトランジスタの数を削減することが可能となる。 Subsequently, in the invention according to claim 8 , when the two-input NOR circuit and the inverter circuit for outputting a signal to the second node are configured, the pMOS transistor connected to the power supply potential is shared. It is possible to reduce the number of transistors.

また、請求項9記載の発明では、スキャン付きフリップフロップに入力するデータ信号を生成する回路をスキャン付きフリップフロップに隣接させて配置するので、データ信号に加わるノイズを小さくすることができ、半導体装置を安定して動作させることが可能となる。 According to the ninth aspect of the present invention, since the circuit for generating the data signal to be input to the flip-flop with scan is arranged adjacent to the flip-flop with scan, noise applied to the data signal can be reduced, and the semiconductor device Can be operated stably.

更に、請求項10記載の発明では、スキャン付きフリップフロップを配置する第1の工程と、スキャン付きフリップフロップのデータ信号を生成するデータ信号生成回路をスキャン付きフリップフロップに隣接させて配置する第2の工程と、データ信号生成回路以外の他の回路を配置する第3の工程と、スキャン付きフリップフロップのデータ信号を優先して配線する第4の工程とを有するので、データ信号に加わるノイズを小さくでき、安定して動作する半導体装置を製造することが可能となる。 Furthermore, in the invention described in claim 10 , the first step of arranging the flip-flop with scan and the second step of arranging the data signal generation circuit for generating the data signal of the flip-flop with scan adjacent to the flip-flop with scan , A third step of arranging a circuit other than the data signal generation circuit, and a fourth step of preferentially wiring the data signal of the flip-flop with scan, so that noise added to the data signal is reduced. It is possible to manufacture a semiconductor device that can be reduced in size and operate stably .

以上説明したように、請求項1〜4の何れか1項に記載の発明によれば、テスト選択信号によりデータ信号が選択されたときと、テスト入力信号が選択されたときとにおいて、第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ変化させる際に電流が流れる経路に含まれるnMOSトランジスタの数が異なることにより、データ信号又はテスト入力信号のどちらか一方の信号が選択されたときにのみ遅延時間を短縮し、動作の高速化が図れると共に、もう一方の信号が選択された場合においては、不要に高速化を図らず、回路規模を小さく抑えてMOSトランジスタの数を削減でき、高速化と回路規模の低減とを同時に実現することが可能となる。   As described above, according to the invention described in any one of claims 1 to 4, the first signal is selected when the data signal is selected by the test selection signal and when the test input signal is selected. Only when either the data signal or the test input signal is selected due to the difference in the number of nMOS transistors included in the path through which the current flows when changing the potential of the node from high level to low level The delay time can be shortened, the operation speed can be increased, and when the other signal is selected, the speed is not increased unnecessarily, the circuit scale can be reduced and the number of MOS transistors can be reduced. And a reduction in circuit scale can be realized at the same time.

また、請求項1記載の発明によれば、データ信号が選択されたときの方が前記テスト入力信号が選択されたときに比べて、第1のノードの電位をハイレベルからローレベルに変化させる際に電流が流れる経路に含まれるnMOSトランジスタの数が少ないので、この構造により、通常高速動作が要求されないテスト入力信号が選択されたときの動作に対して、データ信号が選択されたときの動作を速くすることにより、高速動作を実現すると共に、MOSトランジスタ数を削減することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the potential of the first node is changed from the high level to the low level when the data signal is selected as compared to when the test input signal is selected. Since the number of nMOS transistors included in the path through which current flows is small, the structure operates when a data signal is selected as compared to the operation when a test input signal that does not normally require high-speed operation is selected. By speeding up, it is possible to realize high speed operation and reduce the number of MOS transistors.

更に、請求項5記載の発明によれば、第1のノードの電位をハイレベルからローレベルに遷移させる際に電流が流れる経路に含まれるnMOSトランジスタの数を、テスト選択信号で切替えて選択することにより、データ信号が選択されたときには3個、また、テスト入力信号が選択されたときには4個とし、同様に、請求項6記載の発明によれば、データ信号が選択されたときには2個、また、テスト入力信号が選択されたときには3個とするので、このような構成により、通常高速動作が要求されないテスト入力信号が選択されたときに対して、データ信号が選択されたときの動作を速くすることで、高速動作を実現すると共に、MOSトランジスタの数を削減することが可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, the number of nMOS transistors included in the path through which the current flows when the potential of the first node is changed from the high level to the low level is selected by switching with the test selection signal. Thus, when the data signal is selected, the number is three, and when the test input signal is selected, the number is four. Similarly, according to the invention described in claim 6 , when the data signal is selected, the number is two. In addition, when the test input signal is selected, the number is three. With such a configuration, the operation when the data signal is selected is compared with the case where the test input signal that normally does not require high-speed operation is selected. By increasing the speed, high-speed operation can be realized and the number of MOS transistors can be reduced.

続いて、請求項8記載の発明によれば、2入力のNOR回路と、第2のノードに信号を出力するインバータ回路とを構成する際、電源電位に繋がるpMOSトランジスタを共用するので、その分、MOSトランジスタの数を削減することが可能となる。 Subsequently, according to the eighth aspect of the invention, when the two-input NOR circuit and the inverter circuit that outputs a signal to the second node are configured, the pMOS transistor connected to the power supply potential is shared. Thus, the number of MOS transistors can be reduced.

また、請求項9記載の発明によれば、スキャン付きフリップフロップに入力するデータ信号を生成する回路をスキャン付きフリップフロップに隣接させて配置するので、データ信号に加わるノイズを小さくすることができ、半導体装置を安定して動作させることが可能となる。 According to the invention of claim 9, since the circuit for generating the data signal to be input to the flip-flop with scan is arranged adjacent to the flip-flop with scan, noise applied to the data signal can be reduced, The semiconductor device can be stably operated.

更に、請求項10記載の発明によれば、スキャン付きフリップフロップを配置する第1の工程と、スキャン付きフリップフロップのデータ信号を生成するデータ信号生成回路をスキャン付きフリップフロップに隣接させて配置する第2の工程と、データ信号生成回路以外の他の回路を配置する第3の工程と、スキャン付きフリップフロップのデータ信号を優先して配線する第4の工程とを有するので、データ信号に加わるノイズを小さくでき、安定して動作する半導体装置を製造することが可能となる。 According to the tenth aspect of the present invention, the first step of arranging the flip-flop with scan and the data signal generation circuit for generating the data signal of the flip-flop with scan are arranged adjacent to the flip-flop with scan. Since it has a second step, a third step for arranging circuits other than the data signal generation circuit, and a fourth step for preferentially wiring the data signal of the flip-flop with scan, it is added to the data signal. It is possible to manufacture a semiconductor device that can reduce noise and operate stably .

以下、本発明の実施の形態のスキャン付きフリップフロップおよび半導体装置および半導体装置の製造方法を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, a flip-flop with scan, a semiconductor device, and a method of manufacturing the semiconductor device according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
先ず、本発明の第1の実施の形態を説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.

図1は本実施の形態のスキャン付きフリップフロップを示す回路図であり、図2はその動作を示すタイミングチャートである。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a flip-flop with scan according to this embodiment, and FIG. 2 is a timing chart showing the operation thereof.

図1において、Dはデータ信号、CKはクロック信号、SIはテスト入力信号、SCANはテスト選択信号(データ信号、クロック信号、テスト入力信号、テスト選択信号の第1の論理情報)、Qは出力信号、VDDはVDD電源、GNDはGND電位を示す。   In FIG. 1, D is a data signal, CK is a clock signal, SI is a test input signal, SCAN is a test selection signal (data signal, clock signal, test input signal, first logic information of the test selection signal), and Q is an output. Signal, VDD indicates a VDD power supply, and GND indicates a GND potential.

AOI1は2入力のAND回路の出力とテスト選択信号SCANとのNOR論理の演算結果を出力するアンドオア回路、ND1は2入力のNAND回路、また、N20〜N24はnMOSトランジスタであり、nMOSトランジスタN20及びN21による直列接続と、nMOSトランジスタN22、N23及びN24による直列接続とが並列に接続されてセレクタ回路S1が構成される。   AOI1 is an AND-OR circuit that outputs an operation result of NOR logic between the output of the 2-input AND circuit and the test selection signal SCAN, ND1 is a 2-input NAND circuit, N20 to N24 are nMOS transistors, and nMOS transistors N20 and N20 The selector circuit S1 is configured by connecting the series connection by N21 and the series connection by nMOS transistors N22, N23, and N24 in parallel.

P1はソースにVDD電源が接続されたpMOSトランジスタ、N3はソースにGND電位が接続されたnMOSトランジスタであり、それぞれのゲートにはクロック信号CKが入力される。このpMOSトランジスタP1のドレインと、nMOSトランジスタN3のドレインとの間に上記セレクタ回路S1が挿入される。ここで、pMOSトランジスタP1のドレインとnMOSトランジスタN1のドレインとの接続ノードは第1のノードX1である。このノードX1には、インバータ回路INV3、INV4により構成されるラッチ回路がインバータ回路INV3の出力端子において接続され、これにより、ノードX1の電位はラッチされる。   P1 is a pMOS transistor whose source is connected to the VDD power source, N3 is an nMOS transistor whose source is connected to the GND potential, and a clock signal CK is inputted to each gate. The selector circuit S1 is inserted between the drain of the pMOS transistor P1 and the drain of the nMOS transistor N3. Here, the connection node between the drain of the pMOS transistor P1 and the drain of the nMOS transistor N1 is the first node X1. A latch circuit composed of inverter circuits INV3 and INV4 is connected to the node X1 at the output terminal of the inverter circuit INV3, whereby the potential of the node X1 is latched.

アンドオアインバータ回路AOI1は、このノードX1が一方の入力端子に接続され、他方の入力端子には、クロック信号CKを2個のインバータ回路INV1及びINV2により遅延させた信号が入力される。ここで、インバータ回路INV2の出力端子とアンドオアインバータ回路AOI1との接続をノードCKDとする。   In the AND-or inverter circuit AOI1, the node X1 is connected to one input terminal, and a signal obtained by delaying the clock signal CK by the two inverter circuits INV1 and INV2 is input to the other input terminal. Here, the connection between the output terminal of the inverter circuit INV2 and the AND-or inverter circuit AOI1 is defined as a node CKD.

セレクタ回路S1には、nMOSトランジスタN20のゲートに上記アンドオアインバータ回路AOI1の出力端子が接続され、nMOSトランジスタN23のゲートにはテスト選択信号が入力される。また、nMOSトランジスタN21のゲートにはデータ信号Dが入力され、nMOSトランジスタN24のゲートにはテスト入力信号SIが入力される。これにより、アンドオアインバータ回路のAND回路に入力される2信号が共にハイレベルとなる場合以外は、このアンドオアインバータ回路はテスト選択信号SCANに対してインバータ回路として働くので、テスト選択信号SCANがハイレベルのときは、nMOSトランジスタN20はオフ、N23はオンとなることにより、セレクタ回路S1はデータ信号Dに対して働き、これによってノードX1からnMOSトランジスタN20、N21、N3を経てGND電位に至る電流の経路はカットオフされる。また、テスト選択信号SCANがローレベルのときは、nMOSトランジスタN20はオン、N23はオフとなることにより、セレクタ回路S1はテスト入力信号SIに対して働き、ノードX1からnMOSトランジスタN22、N23、N24及びN3を経てGND電位に至る電流の経路はカットオフされる。また、アンドオアインバータ回路AOI1のAND回路に入力される2信号が共にハイレベルであるときには、アンドオアインバータ回路AOI1の出力信号はテスト選択信号SCANの値に関わらず、常にローレベルとなり、nMOSトランジスタN20をカットオフする。更に、このセレクタ回路S1のnMOSトランジスタN22のゲートには2入力のNAND回路ND1の出力端子が接続される。これにより、NAND回路ND1の2入力信号が共にハイレベルであるときはローレベルの信号を出力することによりnMOSトランジスタN22をオフにし、2入力信号がそれ以外の組合せの場合には、ハイレベルの信号を出力することによりnMOSトランジスタN22をオン状態とする。以上のように、pMOSトランジスタP1及び6個のnMOSトランジスタN20〜N24、N3からなる入力部11の動作が、アンドオアインバータ回路AOI1、遅延回路を構成するインバータ回路INV1及びINV2、ラッチ回路を構成するインバータ回路INV3及びINV4、更に、NAND回路ND1とからなる制御部21により制御される。   In the selector circuit S1, the output terminal of the AND-or inverter circuit AOI1 is connected to the gate of the nMOS transistor N20, and a test selection signal is input to the gate of the nMOS transistor N23. A data signal D is input to the gate of the nMOS transistor N21, and a test input signal SI is input to the gate of the nMOS transistor N24. As a result, the AND or inverter circuit operates as an inverter circuit for the test selection signal SCAN except when both of the two signals input to the AND circuit of the AND or inverter circuit are at a high level. When the level is high, the nMOS transistor N20 is turned off and N23 is turned on, so that the selector circuit S1 operates on the data signal D, thereby reaching the GND potential from the node X1 through the nMOS transistors N20, N21 and N3. The current path is cut off. When the test selection signal SCAN is at a low level, the nMOS transistor N20 is turned on and N23 is turned off, so that the selector circuit S1 operates on the test input signal SI and the nMOS transistors N22, N23, N24 from the node X1. And the path of the current through N3 to the GND potential is cut off. When the two signals input to the AND circuit of the AND-or inverter circuit AOI1 are both at the high level, the output signal of the AND-or inverter circuit AOI1 is always at the low level regardless of the value of the test selection signal SCAN. Cut off N20. Further, the output terminal of the two-input NAND circuit ND1 is connected to the gate of the nMOS transistor N22 of the selector circuit S1. Thus, when both the two input signals of the NAND circuit ND1 are at the high level, the nMOS transistor N22 is turned off by outputting a low level signal, and when the two input signals are in other combinations, the high level signal is output. By outputting a signal, the nMOS transistor N22 is turned on. As described above, the operation of the input unit 11 including the pMOS transistor P1 and the six nMOS transistors N20 to N24 and N3 constitutes the AND-or inverter circuit AOI1, the inverter circuits INV1 and INV2 constituting the delay circuit, and the latch circuit. Control is performed by a control unit 21 including inverter circuits INV3 and INV4 and a NAND circuit ND1.

更に、ノードX1は、ソースがVDD電源に接続されたpMOSトランジスタP2のゲートと、ソースがGND電位に接続されたnMOSトランジスタN5のゲートとに接続される。また、pMOSトランジスタP2とnMOSトランジスタN5との間には、ゲートにクロック信号CKを受けるnMOSトランジスタN4が直列に挿入される。ここで、pMOSトランジスタP2とnMOSトランジスタN4との接続ノードから得られる電位はフリップフロップ回路の出力信号Qとなる。この出力信号Qは、インバータ回路INV5、INV6により構成され、pMOSトランジスタP2のドレインに接続されるラッチ回路によりラッチされる。この構成により、クロック信号CKがハイレベルのとき、nMOSトランジスタN4がオンして、pMOSトランジスタP2及びnMOSトランジスタN5はノードX1の電位(第2の論理情報)を反転した出力信号Qを出力するCMOSインバータとして働く。また、クロック信号CKがローレベルのとき、nMOSトランジスタN4がオフとなるので、ノードX1の電位がハイレベルであれば、出力信号Qの値はインバータ回路INV5及びINV6からなるラッチ回路によりそれ以前の値が保持され、ノードX1の電位がローレベルであれば、pMOSトランジスタP2がオンすることにより、出力信号Qはハイレベルになる。このように、pMOSトランジスタP2、nMOSトランジスタN4、N5、インバータ回路INV5、INV6とからなる出力部31は、ノードX1に基づく信号Qを出力する。   Further, the node X1 is connected to the gate of the pMOS transistor P2 whose source is connected to the VDD power source and to the gate of the nMOS transistor N5 whose source is connected to the GND potential. Further, an nMOS transistor N4 receiving a clock signal CK at its gate is inserted in series between the pMOS transistor P2 and the nMOS transistor N5. Here, the potential obtained from the connection node between the pMOS transistor P2 and the nMOS transistor N4 becomes the output signal Q of the flip-flop circuit. This output signal Q is composed of inverter circuits INV5 and INV6, and is latched by a latch circuit connected to the drain of the pMOS transistor P2. With this configuration, when the clock signal CK is at a high level, the nMOS transistor N4 is turned on, and the pMOS transistor P2 and the nMOS transistor N5 output an output signal Q obtained by inverting the potential (second logic information) of the node X1. Works as an inverter. Further, since the nMOS transistor N4 is turned off when the clock signal CK is at a low level, if the potential of the node X1 is at a high level, the value of the output signal Q is set by the latch circuit composed of the inverter circuits INV5 and INV6. If the value is held and the potential of the node X1 is low level, the pMOS transistor P2 is turned on, and the output signal Q becomes high level. As described above, the output unit 31 including the pMOS transistor P2, the nMOS transistors N4 and N5, and the inverter circuits INV5 and INV6 outputs the signal Q based on the node X1.

次に、上記構成のスキャン付きフリップフロップ回路において図2のタイミングチャートを用いて動作説明する。   Next, the operation of the flip-flop circuit with scan having the above configuration will be described with reference to the timing chart of FIG.

先ず、テスト選択信号SCANがローレベルであり、出力信号Qがデータ信号Dに依存して決まるときについて説明する(図2中のt1〜t7の期間)。   First, the case where the test selection signal SCAN is at the low level and the output signal Q is determined depending on the data signal D will be described (period t1 to t7 in FIG. 2).

クロック信号CKがローレベルの期間(図2中のt1、t4、及びt7の期間に相当。第1の状態。)にはpMOSトランジスタP1がオンすることによりノードX1がハイレベルとなる。この時、nMOSトランジスタN4及びpMOSトランジスタP2がオフされる為、出力信号Qの電位は以前の値に保持される。   During a period in which the clock signal CK is at a low level (corresponding to periods t1, t4, and t7 in FIG. 2, the first state), the pMOS transistor P1 is turned on, so that the node X1 becomes a high level. At this time, since the nMOS transistor N4 and the pMOS transistor P2 are turned off, the potential of the output signal Q is held at the previous value.

次に、クロック信号CKがハイレベルに遷移する時、ノードCKDは直ちにハイレベルには遷移せず、インバータ回路INV1及びINV2によって生じる遅延時間だけ遅れてハイレベルに遷移する。クロック信号CKがハイレベル且つノードCKDがローレベルの期間(図2のt2、t5の期間に相当。第2の状態の初期。以下、評価期間と呼ぶ。)においては、アンドオアインバータ回路AOI1の出力はハイレベルとなり、nMOSトランジスタN20がオン状態となる為、この期間にデータ信号Dがハイレベルであれば、nMOSトランジスタN20、N21、N3を介して、ノードX1の電位はハイレベルからローレベルに変化する。これにより、pMOSトランジスタP2がオンして、出力信号Qはハイレベルに遷移する。一方、評価期間(所定時間)にデータ信号DがローレベルであればノードX1はハイレベルのままであり、nMOSトランジスタN4、N5によって出力信号Qがローレベルに遷移する。   Next, when the clock signal CK transits to a high level, the node CKD does not immediately transit to a high level, but transits to a high level with a delay by a delay time generated by the inverter circuits INV1 and INV2. In a period in which the clock signal CK is at a high level and the node CKD is at a low level (corresponding to periods t2 and t5 in FIG. 2; the initial state of the second state; hereinafter referred to as an evaluation period), the AND-or inverter circuit AOI1 Since the output becomes high level and the nMOS transistor N20 is turned on, if the data signal D is high level during this period, the potential of the node X1 is changed from high level to low level via the nMOS transistors N20, N21, and N3. To change. As a result, the pMOS transistor P2 is turned on, and the output signal Q changes to the high level. On the other hand, if the data signal D is at the low level during the evaluation period (predetermined time), the node X1 remains at the high level, and the output signal Q is shifted to the low level by the nMOS transistors N4 and N5.

続いて、クロック信号CKがハイレベルであり、且つノードCKDがハイレベルの状態(図2中のt3、t6の期間に相当。第2の状態に移行してから所定時間以上経過後の状態。以下、保持期間と呼ぶ)に移行するが、このときノードX1がハイレベルであれば、アンドオアインバータ回路AOI1によりnMOSトランジスタN20はカットオフされるためデータ信号Dの値に影響されることなく、そのハイレベルの状態がインバータ回路INV3、INV4からなるラッチ回路により保持される。また、ノードX1がローレベルで保持期間に入った場合、pMOSトランジスタP1がカットオフされているため、データ信号Dの値に関係なくインバータ回路INV3、INV4からなるラッチ回路によりノードX1の電位はローレベルが保持される。   Subsequently, the clock signal CK is at a high level and the node CKD is at a high level (corresponding to the period between t3 and t6 in FIG. 2. A state after a predetermined time or more has passed since the transition to the second state. (Hereinafter referred to as the holding period), if the node X1 is at a high level at this time, the nMOS transistor N20 is cut off by the AND-or inverter circuit AOI1, and therefore the value of the data signal D is not affected. The high level state is held by a latch circuit including inverter circuits INV3 and INV4. Further, when the node X1 enters the holding period at a low level, the pMOS transistor P1 is cut off, so that the potential of the node X1 is low by the latch circuit including the inverter circuits INV3 and INV4 regardless of the value of the data signal D. The level is retained.

次に、テスト選択信号SCANがハイレベルのとき、すなわち、テスト入力信号SIが選択される場合について説明する。(図2中のt11〜t17の期間に相当)。   Next, a case where the test selection signal SCAN is at a high level, that is, a case where the test input signal SI is selected will be described. (Corresponding to the period from t11 to t17 in FIG. 2).

クロック信号CKがローレベルの期間(図2中のt11、t14、t17の期間に相当。第3の状態。)にはpMOSトランジスタP1によりノードX1がハイレベルとなる。このとき、nMOSトランジスタN4およびpMOSトランジスタP2がカットオフされるため、出力信号Qは以前の値に保持される。続いて、評価期間(図2中のt12、t15の期間に相当。第4の状態に移行してから所定時間以内。)では、ノードCKDはローレベルであることから、NAND回路ND1の出力はハイレベルとなり、nMOSトランジスタN22がオン状態となるため、この期間にテスト入力信号SIがハイレベルであれば、ノードX1はハイレベルからローレベルに遷移し、pMOSトランジスタP2により出力信号Qがハイレベルに遷移する。一方、評価期間にテスト入力信号SIがローレベルであれば、ノードX1はハイレベルのままであり、オン状態であるnMOSトランジスタN4〜N5によって出力信号がローレベルに遷移する。続いて、保持期間(図2中のt13、t16の期間に相当。第4の状態に移行してから所定時間以上経過後の状態。)に移行するが、このときノードX1がハイレベルであればNAND回路ND1の2つの入力が共にハイレベルとなることから、nMOSトランジスタN22はカットオフされるため、テスト入力信号SIの値に影響されることなく、ノードX1の電位はインバータ回路INV3及びINV4からなるラッチ回路によりハイレベルに保持される。一方、ノードX1がローレベルで保持期間に入った場合、pMOSトランジスタP1がカットオフされているため、ノードX1のローレベルは、テスト入力信号SIの値に関係なくインバータ回路INV3及びINV4からなるラッチ回路によりローレベルが保持される。   During a period in which the clock signal CK is at a low level (corresponding to periods t11, t14, and t17 in FIG. 2 and in a third state), the node X1 is set to a high level by the pMOS transistor P1. At this time, since the nMOS transistor N4 and the pMOS transistor P2 are cut off, the output signal Q is held at the previous value. Subsequently, in the evaluation period (corresponding to the periods t12 and t15 in FIG. 2 and within a predetermined time after the transition to the fourth state), the node CKD is at the low level, so the output of the NAND circuit ND1 is Since the nMOS transistor N22 is turned on and the nMOS transistor N22 is turned on, if the test input signal SI is at the high level during this period, the node X1 changes from the high level to the low level, and the output signal Q is changed to the high level by the pMOS transistor P2. Transition to. On the other hand, if the test input signal SI is at the low level during the evaluation period, the node X1 remains at the high level, and the output signal transitions to the low level by the nMOS transistors N4 to N5 that are in the on state. Subsequently, the period shifts to a holding period (corresponding to periods t13 and t16 in FIG. 2; a state after a predetermined time has elapsed since the transition to the fourth state). For example, since both inputs of the NAND circuit ND1 are at a high level, the nMOS transistor N22 is cut off, so that the potential of the node X1 is not affected by the value of the test input signal SI, and the potential of the node X1 is the inverter circuits INV3 and INV4. Is held at a high level by the latch circuit. On the other hand, when the node X1 enters the holding period at the low level, since the pMOS transistor P1 is cut off, the low level of the node X1 is the latch composed of the inverter circuits INV3 and INV4 regardless of the value of the test input signal SI. The low level is held by the circuit.

通常、インバータ回路はMOSトランジスタ2個、2入力NAND回路は4個のMOSトランジスタ、また、アンドオアインバータ回路は6個のMOSトランジスタにより構成されるため、図1のフリップフロップは合計32個のMOSトランジスタにより構成される。   Usually, the inverter circuit is composed of 2 MOS transistors, the 2-input NAND circuit is composed of 4 MOS transistors, and the AND-or inverter circuit is composed of 6 MOS transistors, so that the flip-flop in FIG. A transistor is used.

以上に述べた通り、本実施の形態によると、図11の従来例1の回路に比べて、MOSトランジスタ数は4個増加するが、データ信号が加わるnMOSトランジスタの直列段数を4個から3個に削減でき、動作時の速度を向上することができる。動作時に比べて高速動作の要求されないテスト動作時においては、テスト入力信号SIが加わるnMOSトランジスタの直列段数を4個に設定している為、図12の従来例2の回路に比べてMOSトランジスタ35個から32個に削減することができる。以上のように、通常動作時の高速化と、回路面積の削減を同時に行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the number of MOS transistors is increased by four compared with the circuit of the conventional example 1 of FIG. 11, but the number of series stages of nMOS transistors to which a data signal is applied is increased from four to three. The speed during operation can be improved. At the time of a test operation that does not require high-speed operation compared to the time of operation, the number of nMOS transistors connected to the test input signal SI is set to four, so that the MOS transistor 35 is compared with the circuit of the conventional example 2 of FIG. The number can be reduced from 32 to 32. As described above, it is possible to simultaneously increase the speed during normal operation and reduce the circuit area.

(第2の実施の形態)
以下、本発明の第2の実施の形態のスキャン付きフリップフロップについて図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
The scan flip-flop according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図3は本実施の形態のスキャン付きフリップフロップを示す回路図であり、図4はその動作を示すタイミングチャートである。   FIG. 3 is a circuit diagram showing the flip-flop with scan according to this embodiment, and FIG. 4 is a timing chart showing the operation thereof.

図3に示すスキャン付きフリップフロップでは、入力側におけるpMOSトランジスタP1及びnMOSトランジスタN20〜N24、N3による入力部11、並びに、出力側におけるpMOSトランジスタP2、nMOSトランジスタN4、N5及びインバータ回路INV5、6によるラッチ回路からなる出力部31が、第1の実施の形態において図1に示したものと同様の構成となっているので、その説明を省略する。   In the flip-flop with scan shown in FIG. 3, the input unit 11 includes the pMOS transistor P1 and the nMOS transistors N20 to N24 and N3 on the input side, and the pMOS transistor P2, nMOS transistors N4 and N5 and the inverter circuits INV5 and 6 on the output side. Since the output unit 31 formed of a latch circuit has the same configuration as that shown in FIG. 1 in the first embodiment, the description thereof is omitted.

本実施の形態では、5個のnMOSトランジスタN20〜24により構成されるセレクタ回路S1において、nMOSトランジスタN20のゲート(図3では第3のノードX3)及びN22のゲート(図3では第2のノードX4)へ入力される制御信号を生成する制御部22が、第1の実施の形態と異なる。以下、その構成を説明する。   In the present embodiment, in the selector circuit S1 including five nMOS transistors N20 to N24, the gate of the nMOS transistor N20 (third node X3 in FIG. 3) and the gate of N22 (second node in FIG. 3). The control unit 22 that generates the control signal input to X4) is different from that of the first embodiment. The configuration will be described below.

N6及びP4は、トランスミッションゲートを構成するnMOSトランジスタ及びpMOSトランジスタであり、ソースがVDD電源に接続されたpMOSトランジスタP3と第4のノードX2において直列に接続される。ここで、pMOSトランジスタP3のゲート及びnMOSトランジスタN6のゲートにはクロック信号CKが入力され、pMOSトランジスタP4のゲートには第1のノードX1が接続される。   N6 and P4 are an nMOS transistor and a pMOS transistor that constitute a transmission gate, and are connected in series at the fourth node X2 with a pMOS transistor P3 whose source is connected to the VDD power source. Here, the clock signal CK is input to the gate of the pMOS transistor P3 and the gate of the nMOS transistor N6, and the first node X1 is connected to the gate of the pMOS transistor P4.

インバータ回路INV3及びINV4は、第1の実施の形態と同様にラッチ回路を構成し、そのインバータ回路INV4の出力側は、前述のトランスミッションゲートを構成するnMOSトランジスタのソースと接続される。また、反対のインバータ回路INV4の入力側はノードX1に接続される。これにより、このインバータ回路INV3及びINV4からなるラッチ回路は、ノードX1の電位をラッチすると共に、ノードX1の反転電位をnMOSトランジスタN6のソースに伝播する。   The inverter circuits INV3 and INV4 form a latch circuit as in the first embodiment, and the output side of the inverter circuit INV4 is connected to the source of the nMOS transistor that forms the transmission gate. The input side of the opposite inverter circuit INV4 is connected to the node X1. As a result, the latch circuit including the inverter circuits INV3 and INV4 latches the potential of the node X1 and propagates the inverted potential of the node X1 to the source of the nMOS transistor N6.

ノードX2はインバータ回路INV1の入力端子に接続され、更にそのインバータ回路INV1と直列接続されるインバータ回路INV2を介して入力部11のnMOSトランジスタN22のゲートに接続される。また、インバータ回路INV1の出力端子とインバータ回路INV2の入力端子との接続ノード(第6のノード)は2入力NOR回路NR1の一方の入力端子に接続される。このNOR回路NR1のもう一方の入力端子にはテスト選択信号SCANが入力され、出力端子はnMOSトランジスタN20のゲートに接続される。   The node X2 is connected to the input terminal of the inverter circuit INV1, and is further connected to the gate of the nMOS transistor N22 of the input unit 11 through the inverter circuit INV2 connected in series with the inverter circuit INV1. A connection node (sixth node) between the output terminal of the inverter circuit INV1 and the input terminal of the inverter circuit INV2 is connected to one input terminal of the two-input NOR circuit NR1. The test input signal SCAN is input to the other input terminal of the NOR circuit NR1, and the output terminal is connected to the gate of the nMOS transistor N20.

nMOSトランジスタN21のゲートにデータ信号Dが、また、nMOSトランジスタN23のゲートにテスト選択信号SCANが、更に、nMOSトランジスタN24のゲートにテスト入力信号SIが入力されるのは、第1の実施の形態と同じである。   The data signal D is input to the gate of the nMOS transistor N21, the test selection signal SCAN is input to the gate of the nMOS transistor N23, and the test input signal SI is input to the gate of the nMOS transistor N24 in the first embodiment. Is the same.

上記構成により、テスト選択信号SCANがローレベルのとき、nMOSトランジスタN23はオフとなり、ノードX1からnMOSトランジスタN22、N23、N24、N3を経てGND電位に至る電流の経路はカットオフされる。ここで、クロック信号CKがハイレベル、NOR回路NR1の出力がハイレベルであれば、ノードX1の値はデータ信号Dの値によって決まる。よって、出力信号Qもデータ信号Dに依存して決まる。また、テスト選択信号SCANがハイレベルのとき、NOR回路NR1の出力はローレベルとなるので、nMOSトランジスタN20はオフとなり、ノードX1からnMOSトランジスタN20、N21、N3を経てGND電位に至る電流の経路はカットオフされる。ここで、ノードX1の電位の値は、クロック信号CKがハイレベルであり、且つノードX4の出力がハイレベルのとき、テスト入力信号SIによって決まる。よって、出力信号Qもテスト入力信号SIに依存して決まる。   With the above configuration, when the test selection signal SCAN is at the low level, the nMOS transistor N23 is turned off, and the current path from the node X1 to the GND potential through the nMOS transistors N22, N23, N24, and N3 is cut off. Here, if the clock signal CK is high level and the output of the NOR circuit NR1 is high level, the value of the node X1 is determined by the value of the data signal D. Therefore, the output signal Q is also determined depending on the data signal D. When the test selection signal SCAN is at a high level, the output of the NOR circuit NR1 is at a low level, so that the nMOS transistor N20 is turned off and a current path from the node X1 to the GND potential through the nMOS transistors N20, N21, and N3. Is cut off. Here, the value of the potential of the node X1 is determined by the test input signal SI when the clock signal CK is at a high level and the output of the node X4 is at a high level. Therefore, the output signal Q is also determined depending on the test input signal SI.

以下、本実施の形態のスキャン付きフリップフロップの動作について、図3及び図4を参照して説明する。   The operation of the flip-flop with scan according to this embodiment will be described below with reference to FIGS.

先ず、テスト選択信号SCANがローレベルであり、出力信号Qがデータ信号Dに依存して決まるときについて説明する(図4中、t1〜t7の期間に相当)。   First, the case where the test selection signal SCAN is at a low level and the output signal Q is determined depending on the data signal D will be described (corresponding to the period from t1 to t7 in FIG. 4).

クロック信号CKがローレベルの期間(図4中、t1、t4、t7の期間に相当。第1の状態。)にはpMOSトランジスタP1によりノードX1の電位がハイレベルに、pMOSトランジスタP3によりノードX2の電位がハイレベルとなる。このとき、nMOSトランジスタN4及びpMOSトランジスタP2がカットオフされるため、出力信号Qは以前の値に保持される。   During a period in which the clock signal CK is at a low level (corresponding to periods t1, t4, and t7 in FIG. 4, the first state), the potential of the node X1 is set to the high level by the pMOS transistor P1, and the node X2 is set by the pMOS transistor P3. Becomes a high level. At this time, since the nMOS transistor N4 and the pMOS transistor P2 are cut off, the output signal Q is held at the previous value.

クロック信号CKがハイレベル、且つ、ノードX3がハイレベルの期間(図4中のt2、t5の期間に相当。第2の状態に移行してから所定時間以内。)はnMOSトランジスタN20及びN3がオン状態となるため、この期間にデータ信号Dがハイレベルであれば、ノードX1の電位はハイレベルからローレベルへ遷移する。このとき、インバータ回路INV4の出力はローレベルからハイレベルに遷移する。よって、ノードX2及びX3の電位はハイレベルに保たれる(図4中のt3期間に相当。第2の状態に移行してから所定時間以上経過後の状態。)。このとき、ノードX1がローレベルになるので、pMOSトランジスタP2がオンになり、出力信号Qがハイレベルに遷移する。入力端子Dがローレベルであれば、ノードX1はハイレベルのままであり、また、インバータ回路INV4の出力もローレベルのままであり、更に、nMOSトランジスタN6がオンである為ノードX3がローレベルに遷移する。このとき、nMOSトランジスタN4及びN5がオンすることによって出力信号Qがローレベルに遷移する。   During the period when the clock signal CK is at the high level and the node X3 is at the high level (corresponding to the periods t2 and t5 in FIG. 4 and within a predetermined time after shifting to the second state), the nMOS transistors N20 and N3 Since the data signal D is at the high level during this period, the potential of the node X1 changes from the high level to the low level. At this time, the output of the inverter circuit INV4 changes from the low level to the high level. Therefore, the potentials of the nodes X2 and X3 are kept at a high level (corresponding to a period t3 in FIG. 4; a state after a predetermined time or more has elapsed since the transition to the second state). At this time, since the node X1 becomes low level, the pMOS transistor P2 is turned on, and the output signal Q changes to high level. If the input terminal D is at the low level, the node X1 remains at the high level, the output of the inverter circuit INV4 also remains at the low level, and the nMOS transistor N6 is on so that the node X3 is at the low level. Transition to. At this time, when the nMOS transistors N4 and N5 are turned on, the output signal Q shifts to a low level.

クロック信号CKがハイレベルで、且つ、ノードX3がローレベルの状態(図4中のt6の期間に相当。第2の状態に移行してから所定時間以上経過後の状態。)に移行すると、nMOSトランジスタN20はカットオフされる為、データ信号Dの値に影響されることなく、インバータ回路INV3及びINV4の構成するラッチ回路によりノードX1のレベルが保持される。また、クロック信号CKがハイレベルで、且つ、ノードX1がローレベルの場合、pMOSトランジスタP1がカットオフされている為、データ信号Dの値に関係なくインバータ回路INV3及びINV4の構成するラッチ回路によりノードX1はローレベルを維持する。   When the clock signal CK is at a high level and the node X3 is at a low level (corresponding to a period t6 in FIG. 4; a state after a predetermined time has elapsed since the transition to the second state), Since the nMOS transistor N20 is cut off, the level of the node X1 is held by the latch circuit formed by the inverter circuits INV3 and INV4 without being affected by the value of the data signal D. Further, when the clock signal CK is at a high level and the node X1 is at a low level, the pMOS transistor P1 is cut off, so that the latch circuit constituted by the inverter circuits INV3 and INV4 does not depend on the value of the data signal D. Node X1 maintains a low level.

次に、テスト選択信号SCANがハイレベルであり、出力信号Qがテスト入力信号SIに依存して決まる場合について説明する(図4のt11〜t17の期間)。   Next, a case where the test selection signal SCAN is at a high level and the output signal Q is determined depending on the test input signal SI will be described (period t11 to t17 in FIG. 4).

クロック信号CKがローレベルの期間(図4中のt11、t14、t17期間に相当。第3の状態。)には、pMOSトランジスタP1がオンすることによりノードX1の電位がハイレベルに、また、pMOSトランジスタP3がオンすることによりノードX2の電位がハイレベルとなる。このとき、nMOSトランジスタN4及びpMOSトランジスタP2がカットオフされる為、出力信号Qは以前の値に保持される。   During the period in which the clock signal CK is at a low level (corresponding to the periods t11, t14, and t17 in FIG. 4 and the third state), the potential of the node X1 becomes high level by turning on the pMOS transistor P1, When the pMOS transistor P3 is turned on, the potential of the node X2 becomes high level. At this time, since the nMOS transistor N4 and the pMOS transistor P2 are cut off, the output signal Q is held at the previous value.

クロック信号CKがハイレベル、且つ、ノードX4の電位がハイレベルの期間(図4中、t12、t15の期間に相当。第4の状態に移行してから所定時間以内。)には、nMOSトランジスタN22がオン状態となる為、この期間にテスト入力信号SIがハイレベルであれば、ノードX1の電位はハイレベルからローレベルに遷移する。ことのき、インバータ回路INV4の出力はローレベルからハイレベルに遷移する。よって、ノードX2及びX3の電位はハイレベルに保たれる(図4中のt13の期間に相当。第4の状態に移行してから所定時間以上経過後の状態。)。このとき、pMOSトランジスタP2がオンになるので、出力信号Qがハイレベルに遷移する。一方、入力端子DがローレベルであればノードX1の電位はハイレベルのままであり、インバータ回路INV4の出力もローレベルのままであり、nMOSトランジスタN6がオン状態であるため、ノードX2はハイレベルからローレベルに遷移する。そして、インバータ回路INV2の出力であるノードX4がローレベルに遷移する。このとき、nMOSトランジスタN4及びN5によって出力信号Qがローレベルに遷移する。   In a period in which the clock signal CK is at a high level and the potential of the node X4 is at a high level (corresponding to periods t12 and t15 in FIG. 4, within a predetermined time after shifting to the fourth state), the nMOS transistor Since N22 is turned on, if the test input signal SI is at a high level during this period, the potential of the node X1 changes from a high level to a low level. At this time, the output of the inverter circuit INV4 changes from the low level to the high level. Therefore, the potentials of the nodes X2 and X3 are maintained at a high level (corresponding to a period t13 in FIG. 4; a state after a predetermined time or more has elapsed since the transition to the fourth state). At this time, since the pMOS transistor P2 is turned on, the output signal Q shifts to a high level. On the other hand, if the input terminal D is at the low level, the potential of the node X1 remains at the high level, the output of the inverter circuit INV4 also remains at the low level, and the nMOS transistor N6 is in the on state. Transition from level to low level. Then, the node X4 that is the output of the inverter circuit INV2 transitions to a low level. At this time, the output signal Q is changed to a low level by the nMOS transistors N4 and N5.

クロック信号CKがハイレベルで、且つ、ノードX4がローレベルの状態(図4中のt16の期間に相当。第4の状態に移行してから所定時間以上経過後の状態。)になると、nMOSトランジスタN22はカットオフされるため、テスト入力信号SIの値に影響されることなく、インバータ回路INV3及びINV4によりノードX1のレベルが保持される。クロック信号CKがハイレベルであり、且つ、ノードX1の電位がローレベルの場合、pMOSトランジスタP1がカットオフされているため、テスト入力信号SIの値に関係なくインバータ回路INV3及びINV4によりノードX1の電位はローレベルを維持する。   When the clock signal CK is at a high level and the node X4 is in a low level state (corresponding to the period t16 in FIG. 4; a state after a predetermined time or more has passed since the transition to the fourth state), the nMOS Since the transistor N22 is cut off, the level of the node X1 is held by the inverter circuits INV3 and INV4 without being affected by the value of the test input signal SI. When the clock signal CK is at a high level and the potential of the node X1 is at a low level, the pMOS transistor P1 is cut off, so that the inverter circuits INV3 and INV4 cause the node X1 to be connected regardless of the value of the test input signal SI. The potential is maintained at a low level.

通常、インバータ回路はMOSトランジスタ2個、2入力NOR回路は4個のMOSトランジスタにより構成されるため、図3に示す本実施の形態のスキャン付きフリップフロップは合計29個のMOSトランジスタにより構成される。   Normally, the inverter circuit is composed of two MOS transistors, and the 2-input NOR circuit is composed of four MOS transistors. Therefore, the flip-flop with scan of this embodiment shown in FIG. 3 is composed of a total of 29 MOS transistors. .

以上に述べたとおり、本実施の形態によると、図11の従来例1の回路図に比べて、MOSトランジスタ数は1個増加するが、データ信号Dが加わるnMOSトランジスタの直列段数を4個から3個に削減でき、動作時の速度を向上させることができる。動作時に比べ、高速動作の要求されないテスト動作時においては、テスト入力信号SIが加わるnMOSトランジスタの直列段数を4個に設定しているため、図12の従来例2の回路に比べて、MOSトランジスタ数を35個から29個に、6個削減することができる。このように、通常動作時の高速化と、回路面積の削減とを同時に行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the number of MOS transistors is increased by one compared to the circuit diagram of Conventional Example 1 in FIG. 11, but the number of nMOS transistors to which data signal D is applied is increased from four in series. The number can be reduced to three, and the speed during operation can be improved. Compared to the circuit of the conventional example 2 in FIG. 12, since the number of nMOS transistors to which the test input signal SI is applied is set to four in the test operation where high speed operation is not required compared to the operation, the MOS transistor The number can be reduced by 6 from 35 to 29. In this way, it is possible to simultaneously increase the speed during normal operation and reduce the circuit area.

(第3の実施の形態)
図5は本実施の形態のスキャン付きフリップフロップを示す回路図であり、図6はその動作を示すタイミングチャートである。尚、本実施の形態では、第1及び第2の実施の形態において図1及び図3に示した回路図と同一の回路を構成する素子については同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing the flip-flop with scan according to this embodiment, and FIG. 6 is a timing chart showing the operation thereof. In the present embodiment, elements constituting the same circuit as the circuit diagrams shown in FIGS. 1 and 3 in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. .

本実施の形態では、pMOSトランジスタP1、nMOSトランジスタN3、N20〜N24からなる入力部12は、nMOSトランジスタN20〜N24からなるセレクタ回路S1がnMOSトランジスタN3とGND電位との間に接続されている点において第2の実施の形態と異なる。   In the present embodiment, the input unit 12 including the pMOS transistor P1, the nMOS transistors N3, and N20 to N24 is such that the selector circuit S1 including the nMOS transistors N20 to N24 is connected between the nMOS transistor N3 and the GND potential. However, the second embodiment is different from the second embodiment.

また、図3において、pMOSトランジスタP3に直列接続されてトランスミッションゲートを構成していたnMOSトランジスタN6及びpMOSトランジスタP4は、本実施の形態における図5の回路では、nMOSトランジスタN6のみがpMOSトランジスタP3と直列接続され、クロック信号CKの値を反転して第4のノードX2に出力するCMOSインバータの構成となり、pMOSトランジスタP4は、ソースがVDD電源に接続されてドレインがノードX2に接続されて制御部23を構成する。   In FIG. 3, the nMOS transistor N6 and the pMOS transistor P4, which are connected in series to the pMOS transistor P3 and constitute the transmission gate, are different from the pMOS transistor P3 in the circuit of FIG. 5 in the present embodiment. The pMOS transistor P4 is connected in series and inverts the value of the clock signal CK and outputs the inverted signal to the fourth node X2. The pMOS transistor P4 has a source connected to the VDD power supply and a drain connected to the node X2. 23.

更に、図1及び図3において、pMOSトランジスタP2、nMOSトランジスタN4、N5、インバータ回路INV5、INV6から構成されていた出力部31の回路は、本実施の形態における図5では、ソースがVDD電源に接続されるpMOSトランジスタP2及びソースがGND電位に接続されるnMOSトランジスタN4による直列接続と、ソースがVDD電源に接続されるpMOSトランジスタP5、ソースがGND電位に接続されるnMOSトランジスタN8及びその間に挿入されるnMOSトランジスタN7とからなる直列接続と、インバータ回路INV5とにより構成される。ここで、pMOSトランジスタP2及びnMOSトランジスタN7のゲートにはノードX2が、また、pMOSトランジスタP5及びnMOSトランジスタN8のゲートには出力端子Qが接続される。更に、pMOSトランジスタP2及びnMOSトランジスタN4の接続ノードには、pMOSトランジスタP4のゲートと、インバータ回路INV5の入力端子と、pMOSトランジスタP5及びnMOSトランジスタN7の接続ノードと、反転出力信号を出力する反転出力信号端子NQとが接続される。そして、インバータ回路INV5の出力端子はpMOSトランジスタP5のゲート、すなわち、出力信号端子Qに接続される。このように、本実施の形態では出力部32が構成される。   Further, in FIG. 1 and FIG. 3, the circuit of the output unit 31 constituted by the pMOS transistor P2, the nMOS transistors N4 and N5, and the inverter circuits INV5 and INV6 is the same as the source in FIG. A pMOS transistor P2 to be connected and an nMOS transistor N4 whose source is connected to the GND potential, a pMOS transistor P5 whose source is connected to the VDD power source, an nMOS transistor N8 whose source is connected to the GND potential, and an nMOS transistor N8 inserted therebetween. The nMOS transistor N7 is connected in series and an inverter circuit INV5. Here, the node X2 is connected to the gates of the pMOS transistor P2 and the nMOS transistor N7, and the output terminal Q is connected to the gates of the pMOS transistor P5 and the nMOS transistor N8. Further, the connection node of the pMOS transistor P2 and the nMOS transistor N4 has a gate of the pMOS transistor P4, an input terminal of the inverter circuit INV5, a connection node of the pMOS transistor P5 and the nMOS transistor N7, and an inverted output for outputting an inverted output signal. Signal terminal NQ is connected. The output terminal of the inverter circuit INV5 is connected to the gate of the pMOS transistor P5, that is, the output signal terminal Q. Thus, the output unit 32 is configured in the present embodiment.

上記の構成において、テスト選択信号SCANがローレベルのときnMOSトランジスタN23はオフとなり、第1のノードX1からnMOSトランジスタN3, N22, N23, N24を経てグランドGNDに至る電流の経路はカットオフされる。ここで、クロック信号CKがハイレベル、 NOR回路NR1の出力であるノードX3がハイレベルであれば、ノードX1の値はデータ信号Dの値によって決まる。よって出力信号Q、反転出力信号NQもデータ信号Dに依存して決まる。また、テスト選択信号SCANがハイレベルのときNOR回路NR1はノードX3にローレベルの信号を出力するのでnMOSトランジスタN20はオフとなり、ノードX1からnMOSトランジスタN20, N21,N3を経てグランドGNDに至る電流の経路はカットオフされる。したがって、クロック信号CKがハイレベル, ノードX4の電位がハイレベルのとき、テスト入力信号SIによってノードX1の値が決まる。よって出力信号Q、反転出力信号NQもテスト入力信号SIに依存して決まる。   In the above configuration, when the test selection signal SCAN is at a low level, the nMOS transistor N23 is turned off, and the current path from the first node X1 through the nMOS transistors N3, N22, N23, N24 to the ground GND is cut off. . Here, if the clock signal CK is at a high level and the node X3 that is the output of the NOR circuit NR1 is at a high level, the value of the node X1 is determined by the value of the data signal D. Therefore, the output signal Q and the inverted output signal NQ are also determined depending on the data signal D. Further, when the test selection signal SCAN is at a high level, the NOR circuit NR1 outputs a low level signal to the node X3, so that the nMOS transistor N20 is turned off and a current from the node X1 to the ground GND through the nMOS transistors N20, N21, N3. The path of is cut off. Therefore, when the clock signal CK is high level and the potential of the node X4 is high level, the value of the node X1 is determined by the test input signal SI. Therefore, the output signal Q and the inverted output signal NQ are also determined depending on the test input signal SI.

以下、本実施の形態のスキャン付きフリップフロップの動作について、図5及び図6を参照して説明を行う。   Hereinafter, the operation of the flip-flop with scan according to this embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、テスト選択信号SCANがローレベルであり、出力信号Qがデータ信号Dに依存して決まるときについて説明する(図6のt1〜t7の期間)。   First, a case where the test selection signal SCAN is at a low level and the output signal Q is determined depending on the data signal D will be described (period t1 to t7 in FIG. 6).

クロック信号CKがローレベルの期間(図6中のt1, t4, t7の期間に相当。第1の状態。)にはpMOSトランジスタP1によりノードX1がハイレベルに、pMOSトランジスタP3によりノードX2がハイレベルとなる。この時、nMOSトランジスタN4およびpMOSトランジスタP2がカットオフされるため、出力信号Qはインバータ回路INV5、pMOSトランジスタP5, nMOSトランジスタN7, N8により以前の値に保持される。   During a period in which the clock signal CK is at a low level (corresponding to periods t1, t4, and t7 in FIG. 6; the first state), the node X1 is set to a high level by the pMOS transistor P1, and the node X2 is set to a high level by the pMOS transistor P3. Become a level. At this time, since the nMOS transistor N4 and the pMOS transistor P2 are cut off, the output signal Q is held at the previous value by the inverter circuit INV5, the pMOS transistor P5, and the nMOS transistors N7, N8.

クロック信号CKがハイレベルかつノードX3がハイレベルの期間(図6中のt2, t5の期間に相当。第2の状態に移行してから所定時間以内。)はnMOSトランジスタN20がオン状態となるため、この期間にデータ信号DがハイレベルであればノードX1はハイレベルからローレベルに変化する。このときインバータ回路INV4の出力(第5のノード)はローレベルからハイレベルに遷移する。よってノードX2, X3はハイレベルに保たる(図6中のt3の期間に相当第2の状態に移行してから所定時間以上経過後の状態。)。このときnMOSトランジスタN4がオンになり反転出力信号NQがローレベルに、出力信号Qがハイレベルに遷移する。入力端子DがローレベルであればノードX1はハイレベルのままであり、インバータ回路INV4の出力もローレベルのままであり、nMOSトランジスタN6がオンであるためノードX2はハイレベルからローレベルに遷移する。そしてNOR回路NR1の出力であるノードX3がローレベルに遷移する。このとき、pMOSトランジスタP2がオンになり、反転出力信号NQがハイレベル、出力信号Qがローレベルに遷移する。   During a period in which the clock signal CK is at a high level and the node X3 is at a high level (corresponding to the periods t2 and t5 in FIG. 6, within a predetermined time after shifting to the second state), the nMOS transistor N20 is turned on. Therefore, if the data signal D is at high level during this period, the node X1 changes from high level to low level. At this time, the output (fifth node) of the inverter circuit INV4 changes from the low level to the high level. Therefore, the nodes X2 and X3 are kept at the high level (a state after a predetermined time or more has elapsed since the transition to the second state during the period t3 in FIG. 6). At this time, the nMOS transistor N4 is turned on, the inverted output signal NQ transitions to a low level, and the output signal Q transitions to a high level. If the input terminal D is at low level, the node X1 remains at high level, the output of the inverter circuit INV4 also remains at low level, and the nMOS transistor N6 is on, so that the node X2 transitions from high level to low level. To do. Then, the node X3 that is the output of the NOR circuit NR1 transitions to a low level. At this time, the pMOS transistor P2 is turned on, the inverted output signal NQ transitions to the high level, and the output signal Q transitions to the low level.

クロック信号CKがハイレベルでかつノードX3がローレベルの状態(図6中のt6の期間に相当。第2の状態に移行してから所定時間以上経過後の状態。)になると、nMOSトランジスタN20はカットオフされるためデータ信号Dの値に影響されることなく、インバータ回路INV3〜INV4によりノードX1のレベルが保持される。クロック信号CKがハイレベルでかつノードX1がローレベルの場合、pMOSトランジスタP1がカットオフされているためデータ信号Dの値に関係なくインバータ回路INV3〜INV4によりノードX1はローレベルを維持する。   When the clock signal CK is at a high level and the node X3 is at a low level (corresponding to a period t6 in FIG. 6; a state after a predetermined time or more has elapsed since the transition to the second state), the nMOS transistor N20 Is cut off, the level of the node X1 is held by the inverter circuits INV3 to INV4 without being affected by the value of the data signal D. When the clock signal CK is at the high level and the node X1 is at the low level, the pMOS transistor P1 is cut off, so that the node X1 is maintained at the low level by the inverter circuits INV3 to INV4 regardless of the value of the data signal D.

次に、テスト選択信号SCANがハイレベルであり、出力信号Qがテスト入力信号SIに依存して決まるときについて説明する(図6のt11〜t17の期間)。   Next, the case where the test selection signal SCAN is at the high level and the output signal Q is determined depending on the test input signal SI will be described (period t11 to t17 in FIG. 6).

クロック信号CKがローレベルの期間(図4中のt11, t14, t17の期間に相当。第3の状態。)にはpMOSトランジスタP1によりノードX1がハイレベルに、pMOSトランジスタP3によりノードX2がハイレベルとなる。この時、nMOSトランジスタN4およびpMOSトランジスタP2がカットオフされるため、インバータ回路INV5、pMOSトランジスタP5, nMOSトランジスタN7, N8により反転出力信号NQ、出力信号Qは以前の値に保持される。   During a period in which the clock signal CK is at a low level (corresponding to periods t11, t14, and t17 in FIG. 4; the third state), the node X1 is set to the high level by the pMOS transistor P1, and the node X2 is set to the high level by the pMOS transistor P3. Become a level. At this time, since the nMOS transistor N4 and the pMOS transistor P2 are cut off, the inverted output signal NQ and the output signal Q are held at the previous values by the inverter circuit INV5, the pMOS transistor P5, and the nMOS transistors N7 and N8.

クロック信号CKがハイレベルかつノードX4がハイレベルの期間(図6中のt12, t15の期間に相当。第4の状態に移行してから所定時間以内。)はnMOSトランジスタN22がオン状態となるため、この期間にテスト入力信号SIがハイレベルであればノードX1はハイレベルからローレベルに変化する。このときインバータ回路INV4の出力はローレベルからハイレベルに遷移する。よってノードX2, X3はハイレベルに保たる(図6中のt13の期間に相当。第4の状態に移行してから所定時間以上経過後の状態。)。このときnMOSトランジスタN4がオンになり反転出力信号NQがローレベル、出力信号Qがハイレベルに遷移する。入力端子DがローレベルであればノードX1はハイレベルのままであり、インバータ回路INV4の出力もローレベルのままであり、nMOSトランジスタN6がオンであるためノードX2はハイレベルからローレベルに遷移する。そしてインバータ回路INV2の出力であるノードX4がローレベルに遷移する。このとき、pMOSトランジスタP2がオンになり、反転出力信号NQがハイレベル、出力信号Qがローレベルに遷移する。   During the period when the clock signal CK is at the high level and the node X4 is at the high level (corresponding to the periods t12 and t15 in FIG. 6 and within a predetermined time after shifting to the fourth state), the nMOS transistor N22 is turned on. Therefore, if the test input signal SI is at a high level during this period, the node X1 changes from a high level to a low level. At this time, the output of the inverter circuit INV4 changes from the low level to the high level. Therefore, the nodes X2 and X3 are kept at a high level (corresponding to a period t13 in FIG. 6; a state after a predetermined time or more has elapsed since the transition to the fourth state). At this time, the nMOS transistor N4 is turned on, the inverted output signal NQ transitions to the low level, and the output signal Q transitions to the high level. If the input terminal D is at low level, the node X1 remains at high level, the output of the inverter circuit INV4 also remains at low level, and the nMOS transistor N6 is on, so that the node X2 transitions from high level to low level. To do. Then, the node X4 that is the output of the inverter circuit INV2 transitions to a low level. At this time, the pMOS transistor P2 is turned on, the inverted output signal NQ transitions to the high level, and the output signal Q transitions to the low level.

クロック信号CKがハイレベルでかつノードX4がローレベルの状態(図6中のt16の期間に相当。第4の状態に移行してから所定時間以上経過後の状態。)になると、nMOSトランジスタN22はカットオフされるためテスト入力信号SIの値に影響されることなく、インバータ回路INV3〜INV4によりノードX1のレベルが保持される。クロック信号CKがハイレベルでかつノードX1がローレベルの場合、pMOSトランジスタP1がカットオフされているためテスト入力信号SIの値に関係なくインバータ回路INV3〜INV4によりノードX1はローレベルを維持する。   When the clock signal CK is at the high level and the node X4 is at the low level (corresponding to the period t16 in FIG. 6; a state after a predetermined time or more has passed since the transition to the fourth state), the nMOS transistor N22. Is cut off, the level of the node X1 is held by the inverter circuits INV3 to INV4 without being affected by the value of the test input signal SI. When the clock signal CK is at the high level and the node X1 is at the low level, the pMOS transistor P1 is cut off, so that the node X1 is maintained at the low level by the inverter circuits INV3 to INV4 regardless of the value of the test input signal SI.

通常インバータ回路はMOSトランジスタ2個、2入力NOR回路は4個のMOSトランジスタより構成されるため、図5に示す本実施の形態のスキャン付きフリップフロップは合計29個のMOSトランジスタより構成される。   Since the normal inverter circuit is composed of two MOS transistors and the two-input NOR circuit is composed of four MOS transistors, the flip-flop with scan of this embodiment shown in FIG. 5 is composed of a total of 29 MOS transistors.

以上述べたとおり、本実施の形態によると、図11の従来例1の回路に比べMOSトランジスタ数は1個増加するが、データ信号が加わるnMOSトランジスタの直列段数を4個から3個に削減でき、動作時の速度を向上することができる。動作時に比べ高速動作の要求されないテスト動作時においては、テスト入力信号が加わるnMOSトランジスタの直列段数を4個に設定しているため図12の従来例2の回路に比べMOSトランジスタ数を35個から29個に、6個削減することができる。このように、通常動作時の高速化と、回路面積の削減を同時に行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the number of MOS transistors is increased by one compared with the circuit of the conventional example 1 of FIG. 11, but the number of nMOS transistors to which a data signal is added can be reduced from four to three. , The speed during operation can be improved. In a test operation that does not require a high-speed operation compared to the operation, the number of nMOS transistors to which a test input signal is applied is set to four, so that the number of MOS transistors is reduced from 35 compared to the circuit of the conventional example 2 in FIG. It is possible to reduce 6 to 29. In this way, it is possible to simultaneously increase the speed during normal operation and reduce the circuit area.

なお、本実施の形態において、クロック信号CKが入力されるnMOSトランジスタN3はノードX1に近い側に位置するが、グランドGNDに近い側に位置しても良い。また、nMOSトランジスタN8の電流駆動力をpMOSトランジスタP3に比べて1/5程度以下になるように小さく設定すればnMOSトランジスタN7は削除することが可能である。このとき合計28個のMOSトランジスタでスキャン付きフリップフロップを構成可能である。   In the present embodiment, the nMOS transistor N3 to which the clock signal CK is input is located on the side closer to the node X1, but may be located on the side closer to the ground GND. Further, the nMOS transistor N7 can be deleted if the current driving capability of the nMOS transistor N8 is set to be smaller than about 1/5 of the pMOS transistor P3. At this time, a flip-flop with a scan can be constituted by a total of 28 MOS transistors.

また、図5の例では、pMOSトランジスタP4のゲートは反転出力端子NQに接続されているが、図6に示すように、ノードX1に接続されていても良い。   In the example of FIG. 5, the gate of the pMOS transistor P4 is connected to the inverting output terminal NQ, but may be connected to the node X1 as shown in FIG.

(第4の実施の形態)
図8は本実施の形態のスキャン付きフリップフロップを示す回路図である。尚、本実施の形態では、第1〜第3の実施の形態において図1、3、5に示した回路図と同一の回路を構成する素子については同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing the flip-flop with scan according to the present embodiment. In the present embodiment, the elements constituting the same circuit as the circuit diagrams shown in FIGS. 1, 3, and 5 in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. To do.

第3の実施の形態におけるインバータ回路INV2は、本実施の形態ではpMOSトランジスタP6及びnMOSトランジスタN9によるCMOSインバータ回路とし、また、第3の実施の形態におけるNOR回路NR1は、本実施の形態では、ソースがノードX4に接続されたpMOSトランジスタP7に、nMOSトランジスタN10及びN11の並列接続が直列に接続され、更に直列に接続されるpMOSトランジスタとして、インバータ回路INV2のpMOSトランジスタP6を共用した構成とし、pMOSトランジスタP7のゲート及びnMOSトランジスタN10のゲートにはテスト選択信号SCANが入力され、nMOSトランジスタN11のゲートにはpMOSトランジスタP6のゲートが接続される。また、pMOSトランジスタP7のドレインは入力部12のnMOSトランジスタN20のゲートに接続される。このように、本実施の形態では制御部24が構成される。   The inverter circuit INV2 in the third embodiment is a CMOS inverter circuit including a pMOS transistor P6 and an nMOS transistor N9 in the present embodiment, and the NOR circuit NR1 in the third embodiment is the same as that in the present embodiment. The pMOS transistor P7 whose source is connected to the node X4 is connected in parallel to the nMOS transistors N10 and N11 in series. Further, the pMOS transistor P6 of the inverter circuit INV2 is shared as a pMOS transistor connected in series. A test selection signal SCAN is input to the gate of the pMOS transistor P7 and the gate of the nMOS transistor N10, and the gate of the pMOS transistor P6 is connected to the gate of the nMOS transistor N11. The drain of the pMOS transistor P7 is connected to the gate of the nMOS transistor N20 in the input unit 12. Thus, the control unit 24 is configured in the present embodiment.

上記構成により、本実施の形態では第3の実施の形態に比べMOSトランジスタ数を1個、すなわち、図8においてpMOSトランジスタP6で共用するpMOSトランジスタ1個分を削減することができる。   With the above configuration, the number of MOS transistors in this embodiment can be reduced as compared with the third embodiment, that is, one pMOS transistor shared by the pMOS transistor P6 in FIG.

以上により、本実施の形態によると、図11の従来例1の回路に比べMOSトランジスタ数が同じで、データ信号が加わるnMOSトランジスタの直列段数を4個から3個に削減でき、動作時の速度を向上することができる。動作時に比べ高速動作の要求されないテスト動作時においては、テスト入力信号が加わるnMOSトランジスタの直列段数を4個に設定しているため図12の従来例2の回路に比べMOSトランジスタ数を35個から28個に、7個削減することができる。このように、通常動作時の高速化と、回路面積の削減を同時に行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the number of MOS transistors is the same as that of the circuit of Conventional Example 1 in FIG. 11, and the number of nMOS transistors to which a data signal is applied can be reduced from four to three. Can be improved. In a test operation that does not require a high-speed operation compared to the operation, the number of nMOS transistors to which a test input signal is applied is set to four, so that the number of MOS transistors is reduced from 35 compared to the circuit of the conventional example 2 in FIG. 7 can be reduced to 28. In this way, it is possible to simultaneously increase the speed during normal operation and reduce the circuit area.

また、本実施の形態における図8の例では、pMOSトランジスタP4のゲートは反転出力端子NQに接続されているが、図9に示すように、ノードX1に接続されていても良い。   In the example of FIG. 8 in the present embodiment, the gate of the pMOS transistor P4 is connected to the inverting output terminal NQ. However, as shown in FIG. 9, it may be connected to the node X1.

(第5の実施の形態)
以下、本発明第5の実施形態の半導体装置および半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
(Fifth embodiment)
A semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図10は本実施の形態の半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。スキャン付きフリップフロップを配置する第1の工程S1と、前記スキャン付きフリップフロップのデータ信号を生成するデータ信号生成回路を前記スキャン付きフリップフロップに隣接して配置する第2の工程S2と、その他の回路を配置する第3の工程S3と、前記スキャン付きフリップフロップのデータ信号を優先して配線する第4の工程S4とからなる。   FIG. 10 is a flowchart showing a method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment. A first step S1 for disposing a flip-flop with scan; a second step S2 for disposing a data signal generation circuit for generating a data signal of the flip-flop with scan; adjacent to the flip-flop with scan; The circuit includes a third step S3 for arranging a circuit and a fourth step S4 for preferentially wiring the data signal of the flip-flop with scan.

本実施の形態によると、データ信号Dの配線長を短くすることができ、データ信号Dに隣接する配線が遷移することにより加わるノイズ(クロストークノイズ)を小さくすることが出来る。これにより、クロック信号が変化してから出力が変化するまでの期間中にデータ信号Dに加わるクロストークノイズによる誤動作を防ぐことができる。特に従来例1、従来例2、本実施の形態1〜4に示した様な、データ信号DがnMOSトランジスタのみに入るダイナミック回路構成の場合、pMOSトランジスタとnMOSトランジスタの両方に入るCMOS構成の場合に比べてノイズの影響を受け易いため本実施の形態による半導体装置の製造方法が効果的である。   According to this embodiment, the wiring length of the data signal D can be shortened, and the noise (crosstalk noise) added by the transition of the wiring adjacent to the data signal D can be reduced. As a result, malfunction due to crosstalk noise added to the data signal D during the period from when the clock signal changes to when the output changes can be prevented. In particular, in the case of the dynamic circuit configuration in which the data signal D enters only the nMOS transistor as shown in the conventional example 1, the conventional example 2, and the first to fourth embodiments, the CMOS configuration in which both the pMOS transistor and the nMOS transistor enter The method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment is effective because it is more susceptible to noise than

本実施の形態により、安定して動作する半導体装置を製造することができる。   According to this embodiment, a semiconductor device that operates stably can be manufactured.

(第6の実施の形態)
図13、図14は本実施の形態のスキャン付きフリップフロップを示す回路図である。尚、本実施の形態では、第3の実施の形態において図5に示した回路図と同一の回路を構成する素子については同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Sixth embodiment)
13 and 14 are circuit diagrams illustrating the flip-flop with scan according to the present embodiment. In the present embodiment, elements that constitute the same circuit as the circuit diagram shown in FIG. 5 in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図13のD1〜DNは複数の入力信号、BはnMOSトランジスタから構成された論理回路であるnMOS論理ブロックを示す。   In FIG. 13, D1 to DN represent a plurality of input signals, and B represents an nMOS logic block which is a logic circuit composed of nMOS transistors.

図14のD1、D2はデータ入力信号、DX1はデータ選択信号、SL1、SL2はデータ選択信号DX1に基づいて得られる信号、N25〜N28はnMOSトランジスタを示す。   14, D1 and D2 are data input signals, DX1 is a data selection signal, SL1 and SL2 are signals obtained based on the data selection signal DX1, and N25 to N28 are nMOS transistors.

図13に示すスキャン付きフリップフロップ回路は図5に示す第3の実施の形態のnMOSトランジスタN20をnMOS論理ブロックBに置き換えた構成となっている。   The flip-flop circuit with scan shown in FIG. 13 has a configuration in which the nMOS transistor N20 of the third embodiment shown in FIG.

図14に示すスキャン付きフリップフロップ回路は、図13の2入力マルチプレクサ機能を実現するようにnMOS論理ブロックBをnMOSトランジスタ4個で構成した具体例である。   The flip-flop circuit with scan shown in FIG. 14 is a specific example in which the nMOS logic block B is composed of four nMOS transistors so as to realize the 2-input multiplexer function of FIG.

データ選択信号DX1に基づく信号SL1がハイレベルでかつ信号SL2がローレベル、テスト選択信号SCANがローレベルのとき、クロック信号CKがローからハイに遷移するときにデータ入力信号D1の値に応じて出力QおよびNQが変化する。   When the signal SL1 based on the data selection signal DX1 is at a high level, the signal SL2 is at a low level, and the test selection signal SCAN is at a low level, the clock signal CK changes from low to high according to the value of the data input signal D1. The outputs Q and NQ change.

前記信号SL1がローレベルでかつ信号SL2がハイレベル、テスト選択信号SCANがローレベルのとき、クロック信号CKがローからハイに遷移するときにデータ入力信号D2の値に応じて出力QおよびNQが変化する。   When the signal SL1 is at the low level, the signal SL2 is at the high level, and the test selection signal SCAN is at the low level, the outputs Q and NQ are changed according to the value of the data input signal D2 when the clock signal CK transitions from low to high. Change.

前記信号SL1、SL2の値によらず、テスト選択信号SCANがハイレベルのとき、クロック信号CKがローからハイに遷移するときにテスト入力信号SIの値に応じて出力QおよびNQが変化する。このように、2入力のマルチプレクサを混載したスキャン付きフリップフロップの機能を持つ。   Regardless of the values of the signals SL1 and SL2, when the test selection signal SCAN is at a high level, the outputs Q and NQ change according to the value of the test input signal SI when the clock signal CK transitions from low to high. In this way, it has the function of a flip-flop with scan in which a two-input multiplexer is mounted.

図15は、図11の従来のスキャン付きフリップフロップの入力部における選択回路S1のデータ入力側に上記のnMOS論理ブロックBによるマルチプレクサ構成を用いた例である。図11から図15への変更では、図11のnMOSトランジスタN20及びN21と共にインバータINV7が削除され、これらに代わり、2つのデータ信号D1、D2を受ける2つnMOSトランジスタN21、N23を並列に備えると共に、前記データ信号D1、D2を切り替えるために、前記データ信号D1、D2のそれぞれに対してデータ選択信号DX1に基づく信号SL1、SL2を受けるnMOSトランジスタN20、N22を直列接続する。   FIG. 15 shows an example in which the multiplexer configuration of the nMOS logic block B is used on the data input side of the selection circuit S1 in the input section of the conventional flip-flop with scan of FIG. In the change from FIG. 11 to FIG. 15, the inverter INV7 is deleted together with the nMOS transistors N20 and N21 of FIG. 11, and instead of these, two nMOS transistors N21 and N23 receiving two data signals D1 and D2 are provided in parallel. In order to switch the data signals D1 and D2, nMOS transistors N20 and N22 that receive signals SL1 and SL2 based on the data selection signal DX1 are connected in series to the data signals D1 and D2, respectively.

この図11から図15への変更においては、図5から図14への変更のようにnMOSトランジスタN21のみを削除して、この代わりにnMOS論理ブロックBを挿入するのではなく、インバータINV7を介したテスト選択信号SCANが入力されるnMOSトランジスタN20も併せて置き換えられている。   In the change from FIG. 11 to FIG. 15, only the nMOS transistor N21 is deleted as in the change from FIG. 5 to FIG. 14, and instead of inserting the nMOS logic block B, the inverter INV7 is used. The nMOS transistor N20 to which the test selection signal SCAN is input is also replaced.

ここで、図5から図14への変更と同じように図11においてもnMOSトランジスタN21のみの変更による構成も可能であるが、この場合、ノードX1をディスチャージする電流パスに直列nMOSトランジスタが5個含まれることになる。このようにノードX1からGNDまでの間にnMOSトランジスタが5個も直列に接続されていると、データ入力信号D1、D2などがハイレベルのときにクロック信号CKが立ち上がる際、ノードX1のディスチャージが遅れ、ノードX1がハイレベルからローレベルに変化する前にノードND1がハイレベルからローレベルに変化してしまい、ノードX1のディスチャージが終わる前にnMOSトランジスタN1をオフにしてしまう可能性が高まる。この結果、ノードX1はハイレベルとなり、出力Qは本来ハイレベルになるところローレベルとなってしまい誤動作に繋がる。以上の観点から、動作安定性を考慮した場合、ノードX1をディスチャージする電流パスに含まれるnMOSトランジスタ数は可能な限り少ない方が望ましく、本実施の形態に対比する従来例としては図15の構成を示している。   Here, as in the case of the change from FIG. 5 to FIG. 14, the configuration by changing only the nMOS transistor N21 is also possible in FIG. 11, but in this case, five series nMOS transistors are in the current path for discharging the node X1. Will be included. Thus, when five nMOS transistors are connected in series between the node X1 and the GND, when the clock signal CK rises when the data input signals D1, D2, etc. are at the high level, the node X1 is discharged. The delay increases the possibility that the node ND1 changes from the high level to the low level before the node X1 changes from the high level to the low level, and the nMOS transistor N1 is turned off before the discharge of the node X1 ends. As a result, the node X1 becomes a high level, and the output Q originally becomes a low level when it becomes a high level, leading to a malfunction. From the above viewpoint, considering the operational stability, it is desirable that the number of nMOS transistors included in the current path for discharging the node X1 is as small as possible. As a conventional example compared with the present embodiment, the configuration of FIG. Is shown.

ところで、この図11から図15への変更を行った場合、図15に示すスキャン付きフリップフロップ回路では、データ入力側の直列トランジスタからテスト選択信号SCANを入力するnMOSトランジスタN21が削除されているので、テスト選択信号SCANがハイレベルとなり選択回路においてテスト入力信号SIがハイレベルになっているときには、前記信号SL1、SL2を何れもローにする必要がある。そのため、前記スキャン付きフリップフロップにはテスト選択信号SCANがハイレベルのときに前記信号SL1、SL2をローにする回路が必要である。このように、テスト選択信号SCANがハイレベルのときに前記信号SL1、SL2をローにすると共に、テスト選択信号SCANがローレベルのときは、データ選択信号DX1に基づいて前記信号SL1又はSL2の何れかをローにし、データ信号D1、D2の何れかから有効とする所定のデータ信号を選択する回路が図15に示す選択信号生成回路SLC0である。   When the change from FIG. 11 to FIG. 15 is performed, in the flip-flop circuit with scan shown in FIG. 15, the nMOS transistor N21 for inputting the test selection signal SCAN is deleted from the serial transistor on the data input side. When the test selection signal SCAN is at a high level and the test input signal SI is at a high level in the selection circuit, both the signals SL1 and SL2 need to be low. For this reason, the flip-flop with scan requires a circuit for setting the signals SL1 and SL2 to low when the test selection signal SCAN is at high level. As described above, when the test selection signal SCAN is at the high level, the signals SL1 and SL2 are set to low, and when the test selection signal SCAN is at the low level, the signal SL1 or SL2 is selected based on the data selection signal DX1. A selection signal generation circuit SLC0 shown in FIG. 15 is a circuit that selects a predetermined data signal to be valid from either of the data signals D1 and D2 by setting the signal to low.

従来手法では、例えば、”!”を論理反転、”+”を論理和、”・”を論理積を表す記号としたとき、元のデータ選択信号DX1がローのときデータ信号D1を選択し、元のデータ選択信号DX1がハイのときデータ信号D2を選択し、かつテスト選択信号SCANがハイレベルのときローとなる信号SL1およびSL2を表すと、
SL1=!(SCAN+!SCAN・!DX1)
SL2=!(SCAN+!SCAN・DX1)
となり、これらをCMOS回路で構成すると、最低16個のトランジスタが必要である。
In the conventional method, for example, when “!” Is a logical inversion, “+” is a logical sum, and “·” is a symbol representing a logical product, when the original data selection signal DX1 is low, the data signal D1 is selected. When the signals SL1 and SL2 are selected when the original data selection signal DX1 is high and the data signal D2 is selected and when the test selection signal SCAN is high,
SL1 =! (SCAN +! SCAN ・! DX1)
SL2 =! (SCAN +! SCAN ・ DX1)
When these are constituted by CMOS circuits, at least 16 transistors are required.

それに対し、本実施の形態に示すマルチプレクサ機能混載スキャン付きフリップフロップにおいては、テスト選択信号SCANがハイレベルのとき、データ選択信号DX1に基づく信号SL1、SL2がどのような値であってもよいため、
SL1=!DX1
SL2=DX1
と、インバータ回路1個で済み、選択信号生成回路(選択信号生成部)はSLC1のようにトランジスタ数が2個の構成でよい。従って、選択信号を生成する回路も含めると従来手法に比べて回路数を削減することができる。
On the other hand, in the flip-flop with a multiplexer function mixed scan shown in the present embodiment, when the test selection signal SCAN is at a high level, the signals SL1 and SL2 based on the data selection signal DX1 may have any value. ,
SL1 =! DX1
SL2 = DX1
Only one inverter circuit is required, and the selection signal generation circuit (selection signal generation unit) may have a configuration with two transistors as in SLC1. Therefore, if the circuit for generating the selection signal is included, the number of circuits can be reduced as compared with the conventional method.

以上のように、本実施の形態によれば、データ入力を行うnMOSトランジスタN21をnMOS論理ブロックBに変換する元のスキャン付きフリップフロップとして、前記第3の実施の形態に示したスキャン付きフリップフロップを用いることにより、データ入力側の直列トランジスタ数を最小限に抑えることができ、しかも、前記直列トランジスタ数を少なくできることにより、簡易な選択信号生成回路SL1を用いることができる構成をとることができるので、フリップフロップの機能を増やし、かつチップ全体の回路面積の削減を同時に行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the scan flip-flop shown in the third embodiment is used as the original scan flip-flop for converting the nMOS transistor N21 for inputting data into the nMOS logic block B. By using this, it is possible to minimize the number of series transistors on the data input side, and to reduce the number of series transistors, it is possible to adopt a configuration in which a simple selection signal generation circuit SL1 can be used. Therefore, the function of the flip-flop can be increased and the circuit area of the entire chip can be simultaneously reduced.

尚、図では示していないが、本実施の形態と同様に、第1、2及び4の実施の形態における図1、図3及び図8のnMOSトランジスタN21を前記nMOS論理ブロックBに置き換えても同様の効果が得られる。   Although not shown in the figure, the nMOS transistor N21 in FIGS. 1, 3 and 8 in the first, second and fourth embodiments may be replaced with the nMOS logic block B as in the present embodiment. Similar effects can be obtained.

以上説明したように、本発明にかかるスキャン付きフリップフロップは、高速動作を行い、且つ、MOSトランジスタ数を削減することができるので、クロック周期よりも短いパルス幅の期間にデータ取り込みを行うラッチ回路を用いた高速用途向けのフリップフロップ等に有用である。   As described above, the flip-flop with scan according to the present invention operates at high speed and can reduce the number of MOS transistors, so that the latch circuit captures data in a period of a pulse width shorter than the clock cycle. It is useful for flip-flops for high-speed applications using

本発明の第1の実施の形態におけるスキャン付きフリップフロップ回路の図である。It is a figure of the flip-flop circuit with a scan in the 1st Embodiment of this invention. 図1のスキャン付きフリップフロップの動作を示すタイムチャート図である。It is a time chart figure which shows the operation | movement of the flip-flop with a scan of FIG. 本発明の第2の実施の形態におけるスキャン付きフリップフロップ回路の図である。It is a figure of the flip-flop circuit with a scan in the 2nd Embodiment of this invention. 図3のスキャン付きフリップフロップの動作を示すタイムチャート図である。FIG. 4 is a time chart showing the operation of the flip-flop with scan in FIG. 3. 本発明の第3の実施の形態におけるスキャン付きフリップフロップ回路の図である。It is a figure of the flip-flop circuit with a scan in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態におけるスキャン付きフリップフロップ回路の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the flip-flop circuit with a scan in the 3rd Embodiment of this invention. 図4のスキャン付きフリップフロップの動作を示すタイムチャート図である。FIG. 5 is a time chart showing the operation of the flip-flop with scan in FIG. 4. 本発明の第4の実施の形態におけるスキャン付きフリップフロップ回路の図である。It is a figure of the flip-flop circuit with a scan in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態におけるスキャン付きフリップフロップ回路の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the flip-flop circuit with a scan in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device in the 5th Embodiment of this invention. 従来例1のスキャン付きフリップフロップ回路の図である。It is a figure of the flip-flop circuit with a scan of the prior art example 1. FIG. 従来例2のスキャン付きフリップフロップ回路の図である。It is a figure of the flip-flop circuit with a scan of the prior art example 2. FIG. 本発明の第6の実施の形態におけるスキャン付きフリップフロップ回路の図である。It is a figure of the flip-flop circuit with a scan in the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態におけるスキャン付きフリップフロップ回路の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the flip-flop circuit with a scan in the 6th Embodiment of this invention. 従来例3のスキャン付きフリップフロップ回路の図である。It is a figure of the flip-flop circuit with a scan of the prior art example 3. FIG.

11、12 入力部
21、22、23、
24 制御部
31、32 出力部
AOI アンドオアインバータ回路
B nMOS論理ブロック
CK クロック信号
D データ信号
D1、D2 データ信号(データ信号群のうちの所定のデータ信号)
DX1 データ選択信号
GND GND電位
INV インバータ回路
N nMOSトランジスタ
ND NAND回路
NQ 反転出力信号
NR NOR回路
P pMOSトランジスタ
Q 出力信号
S セレクタ回路
SCAN テスト選択信号
SI テスト入力信号
SLC0、SLC1 選択信号生成回路(選択信号生成部)
VDD VDD電源
X ノード
X1 第1のノード
11, 12 Input unit 21, 22, 23,
24 control unit 31, 32 output unit AOI AND-OR inverter circuit B nMOS logic block CK clock signal D data signal D1, D2 data signal (predetermined data signal in the data signal group)
DX1 Data selection signal GND GND potential INV Inverter circuit N nMOS transistor ND NAND circuit NQ Inverted output signal NR NOR circuit P pMOS transistor Q Output signal S Selector circuit SCAN Test selection signal SI Test input signal SLC0, SLC1 Selection signal generation circuit (selection signal) Generator)
VDD VDD power supply X node X1 first node

Claims (10)

複数のnMOSトランジスタを備え、クロック信号と、データ信号と、テスト入力信号と、テスト選択信号とからなる第1の論理情報が入力され、前記第1の論理情報に基づく第2の論理情報を出力する入力部と、
少なくとも前記第2の論理情報に基づく情報が入力され、前記第2の論理情報に基づく信号を出力する出力部と、
前記入力部が前記第1の論理情報から前記第2の論理情報を生成するための制御信号を前記入力部に入力する制御部と、
前記第2の論理情報を前記入力部から前記出力部へ伝達する第1のノードとを備えるフリップフロップであり、
前記入力部は、前記クロック信号がローレベルからハイレベルに遷移するときに、前記第1の論理情報のうち、前記データ信号又は前記テスト入力信号の何れを有効にして前記第2の論理情報を生成するのかを前記テスト選択信号に基づいて選択する選択部を有すると共に、前記クロック信号がローレベルのときに、前記第2の論理情報をハイレベルの信号として前記第1のノードに出力し、
前記入力部において、前記第1のノードがハイレベルからローレベルに遷移する際に電流が流れる経路に含まれる前記nMOSトランジスタの数が、前記データ信号が選択されたときの方が、前記テスト入力信号が選択されたときよりも少ない
ことを特徴とするスキャン付きフリップフロップ。
A plurality of nMOS transistors are provided, and first logic information including a clock signal, a data signal, a test input signal, and a test selection signal is input, and second logic information based on the first logic information is output. An input unit to
An output unit that receives at least information based on the second logical information and outputs a signal based on the second logical information;
A control unit that inputs to the input unit a control signal for generating the second logical information from the first logical information by the input unit;
A flip-flop comprising: a first node that transmits the second logic information from the input unit to the output unit;
When the clock signal transits from a low level to a high level, the input unit validates either the data signal or the test input signal among the first logic information and outputs the second logic information. A selection unit that selects whether to generate based on the test selection signal, and when the clock signal is at a low level, outputs the second logic information as a high level signal to the first node;
In the input section, the number of the nMOS transistor in which the first node is included in the path through which a current flows when a transition from the high level to the low level, is more of when the data signal is selected, the test input A flip-flop with scan, characterized in that it is less than when the signal is selected.
請求項1記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、
前記入力部は、第1に、前記制御部と第1、第2及び第3のノードを介して接続され、更に第2に、前記クロック信号がローレベルのとき、前記第1のノードにハイレベルを出力し、更に第3に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第1の状態から、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第2の状態に入力状態が移行したとき、前記第3のノードの電位がハイレベルであれば、所定時間内に前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第2の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号のレベルに関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第4に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に入力状態が移行したとき、前記第1のノードの電位をハイレベルの状態とし、前記所定時間以上経過後に、前記第2及び第3のノードの電位がハイレベルからローレベルへ遷移すれば、前記第2の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号のレベルに関係なく、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、更に第5に、前記テスト入力信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第3の状態から、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第4の状態に移行したとき、前記第2のノードの電位がハイレベルであれば、前記所定時間内に前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第4の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号のレベルに関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第6に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、前記第3のノードの電位がローレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルの状態とし、前記所定時間以上経過後に、前記第2のノードの電位がハイレベルからローレベルへ遷移すれば、前記第4の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号のレベルに関係なく、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、
前記制御部は、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、前記第2及び第3のノードの電位を、前記所定時間以上経過後に、ハイレベルからローレベルに遷移させ、更に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、前記第2のノードの電位を、前記所定時間以上経過後に、ハイレベルからローレベルに遷移させ、前記第3のノードの電位をローレベルのままとし、
前記出力部は、前記クロック信号がハイレベルのときは前記第1のノードに現れる信号を反転させた信号を出力信号として出力し、更に、前記クロック信号がローレベルのときは以前の信号のレベルを保持する
ことを特徴とするスキャン付きフリップフロップ。
The flip-flop with scan according to claim 1,
The input unit is first connected to the control unit via first, second and third nodes, and secondly, when the clock signal is at a low level, the input unit is connected to the first node. Third, when the data signal is at a high level, the test selection signal is output from a first state in which the test selection signal is at a low level and the clock signal is at a low level. When the input state shifts to the second state where the clock signal is at the low level and the clock signal is at the high level, if the potential of the third node is at the high level, the first node is switched to within the predetermined time. While the potential is changed from the high level to the low level and the second state is maintained, the potential of the first node is held at the low level regardless of the levels of the data signal and the test input signal. Fourth, in the case where the data signal is at a low level, when the input state shifts from the first state to the second state, the potential of the first node is set to a high level state, and the predetermined state is set. If the potentials of the second and third nodes transition from a high level to a low level after a lapse of time or longer, the second signal is maintained regardless of the levels of the data signal and the test input signal while maintaining the second state. , Holding the potential of the first node at a high level, and fifth, when the test input signal is at a high level, the test selection signal is at a high level and the clock signal is at a low level. When a transition is made from the third state to the fourth state in which the test selection signal is at a high level and the clock signal is at a high level, the potential of the second node is high. If it is Bell, the potential of the first node is changed from the high level to the low level within the predetermined time and the fourth state is maintained, and the relation is related to the level of the data signal and the test input signal. The sixth node holds the potential of the first node at a low level, and sixthly, when the test input signal is at a low level, when the state shifts from the third state to the fourth state, If the potential of the third node is at a low level, the potential of the first node is set to a high level state, and if the potential of the second node transits from a high level to a low level after the predetermined time or more has elapsed. While maintaining the fourth state, the potential of the first node is held at a high level regardless of the level of the data signal and the test input signal,
When the control unit shifts from the first state to the second state when the data signal is at a low level, the control unit sets the potentials of the second and third nodes after the predetermined time or more has elapsed. When the transition from the high level to the low level is made, and when the test input signal is at the low level, the potential of the second node is changed to the predetermined time when the third state is shifted to the fourth state. After the above, the transition from the high level to the low level is performed, the potential of the third node is kept at the low level,
The output unit outputs, as an output signal, a signal obtained by inverting the signal appearing at the first node when the clock signal is at a high level, and further, the level of the previous signal when the clock signal is at a low level. A flip-flop with a scan, characterized by holding.
請求項1記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、
前記入力部は、第1に、前記制御部と第1、第2及び第3のノードを介して接続され、更に第2に、前記クロック信号がローレベルのとき、前記第1のノードにハイレベルを出力し、更に第3に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第1の状態から、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第2の状態に移行したとき、前記第3のノードがハイレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第2の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号の状態に関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第4に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、更に第5に、前記テスト入力信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第3の状態から、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第4の状態に移行したとき、前記第2のノードがハイレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第4の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号の電位に関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第6に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、前記第3のノードがローレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、
前記制御部は、第1に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの電位変化を受けて前記第2及び第3のノードの電位をハイレベルに保持し、更に第2に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受けて前記第2及び第3のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、更に第3に、前記テスト入力信号がハイレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの電位変化を受けて前記第2のノードの電位をハイレベルに保持し、前記第3のノードの電位をローレベルのままとし、更に第4に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受けて前記第2のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させると共に、前記第3のノードの電位をローレベルのままとし、
前記出力部は、前記クロック信号がハイレベルのときは前記第1のノードに現れる信号を反転させた信号を出力信号として出力し、更に、前記クロック信号がローレベルのときは以前の信号のレベルを保持する
ことを特徴とするスキャン付きフリップフロップ。
The flip-flop with scan according to claim 1,
The input unit is first connected to the control unit via first, second and third nodes, and secondly, when the clock signal is at a low level, the input unit is connected to the first node. Third, when the data signal is at a high level, the test selection signal is output from a first state in which the test selection signal is at a low level and the clock signal is at a low level. If the third node is at a high level when the clock signal is shifted to a second state where the clock signal is at a high level, the potential of the first node is changed from a high level to a low level. While the second state is maintained, the potential of the first node is held at a low level regardless of the state of the data signal and the test input signal, and fourth, the data signal is In the case of -level, when the transition from the first state to the second state occurs, the potential of the first node is held at a high level, and fifth, when the test input signal is at a high level. From the third state in which the test selection signal is at a high level and the clock signal is at a low level, the test selection signal is at a high level and the fourth state in which the clock signal is at a high level. When the transition is made, if the second node is at a high level, the potential of the first node is changed from a high level to a low level, and the data signal and the test are maintained while the fourth state is maintained. Regardless of the potential of the input signal, the potential of the first node is held at a low level. Sixth, when the test input signal is at a low level, the third state When a transition to the fourth state from the third node if the low level, holding the potential of said first node to a high level,
The control unit firstly, when the data signal is at a high level, the potential of the first node that transitions from a high level to a low level when transitioning from the first state to the second state. In response to the change, the potentials of the second and third nodes are held at a high level, and second, when the data signal is at a low level, the first state is shifted to the second state. When the signal of the first node maintaining the high level is received, the potentials of the second and third nodes are changed from the high level to the low level, and thirdly, the test input signal is at the high level. In the case, when the state transitions from the third state to the fourth state, the potential of the second node is held at a high level in response to a potential change of the first node that transitions from a high level to a low level. , The potential of the third node is kept at a low level, and fourth, when the test input signal is at a low level, the high level is set when the third state is shifted to the fourth state. In response to the signal of the first node to be maintained, the potential of the second node is changed from a high level to a low level, and the potential of the third node is kept at a low level.
The output unit outputs, as an output signal, a signal obtained by inverting the signal appearing at the first node when the clock signal is at a high level, and further, the level of the previous signal when the clock signal is at a low level. A flip-flop with a scan, characterized by holding.
請求項1記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、
前記入力部と前記制御部とは第1、第2及び第3のノードを介して接続され、
前記制御部と前記出力部とは第4及び第5のノードを介して接続され、
また、前記入力部は、第1に、前記クロック信号がローレベルのとき、前記第1のノードにハイレベルを出力し、更に第2に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第1の状態から、前記テスト選択信号がローレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第2の状態に移行したとき、前記第3のノードがハイレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第2の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号の電位に関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第3に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、更に第4に、前記テスト入力信号がハイレベルの場合において、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がローレベルである第3の状態から、前記テスト選択信号がハイレベルであり、且つ前記クロック信号がハイレベルである第4の状態に移行したとき、前記第2のノードがハイレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第4の状態を維持する間は、前記データ信号及び前記テスト入力信号の電位に関係なく、前記第1のノードの電位をローレベルに保持し、更に第5に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、前記第3のノードがローレベルであれば、前記第1のノードの電位をハイレベルに保持し、
前記制御部は、第1に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの信号を受け、前記第2及び第3のノードの電位をハイレベルに保持すると共に、前記第4のノードの電位をハイレベルに保持し、前記第5のノードの電位をローレベルからハイレベルに遷移させ、更に第2に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受け、前記第2及び第3のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させると共に、前記第4のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第5のノードの電位をローレベルに維持し、更に第3に、前記テスト入力信号ハイレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの信号を受け、前記第2のノードの電位をハイレベルに保持すると共に、前記第3のノードの電位をローレベルのままとし、更に、前記第4のノードの電位をハイレベルに保持し、前記第5のノードの電位をローレベルからハイレベルに遷移させ、更に第4に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受け、前記第2のノードの電位をハイレベルからローレベルへ遷移させると共に、前記第3のノードの電位をローレベルのままとすると共に、前記第4のノードの信号をハイレベルからローレベルへ遷移させ、前記第5のノードの電位をローレベルに保持し、
前記出力部は、第1に、前記第4及び第5のノードからハイレベルの信号を受けたとき、ハイレベルの出力信号及びローレベルの反転出力信号を出力し、更に第2に、前記第4及び第5のノードからローレベルの信号を受けたとき、ローレベルの出力信号及びハイレベルの反転出力信号を出力し、更に第3に、前記第4のノードにハイレベル、前記第5のノードにローレベルの信号を受けたとき、出力信号及び反転出力信号のレベルを以前のレベルに保持する
ことを特徴とするスキャン付きフリップフロップ。
The flip-flop with scan according to claim 1,
The input unit and the control unit are connected via first, second and third nodes,
The control unit and the output unit are connected via fourth and fifth nodes,
In addition, the input unit firstly outputs a high level to the first node when the clock signal is at a low level, and secondly, the test selection is performed when the data signal is at a high level. When a transition is made from the first state where the signal is low level and the clock signal is low level to the second state where the test selection signal is low level and the clock signal is high level, If the third node is at a high level, the potential of the data signal and the test input signal is maintained while the potential of the first node is changed from a high level to a low level and the second state is maintained. Regardless of whether the potential of the first node is held at a low level, and thirdly, when the data signal is at a low level, the first state is shifted to the second state. When the test input signal is at the high level, the test selection signal is at the high level and the clock signal is at the low level. If the second node is at a high level when the test selection signal is at a high level and the clock signal is at a high level from the third state, the second node is at a high level. While the potential of the first node is changed from the high level to the low level and the fourth state is maintained, the potential of the first node is set to the low level regardless of the potential of the data signal and the test input signal. Fifth, when the test input signal is at a low level, when the third state shifts to the fourth state, the third node becomes low level. If, holding the potential of said first node to a high level,
The control unit firstly, the signal of the first node that transitions from a high level to a low level when transitioning from the first state to the second state when the data signal is at a high level. In response, the potentials of the second and third nodes are held at a high level, the potential of the fourth node is held at a high level, and the potential of the fifth node is changed from a low level to a high level. And secondly, when the data signal is at a low level, when the transition from the first state to the second state is received, the signal of the first node maintaining the high level is received, and The potential of the second and third nodes is changed from high level to low level, the potential of the fourth node is changed from high level to low level, and the potential of the fifth node is maintained at low level. Thirdly, when the test input signal is at the high level, the signal of the first node that changes from the high level to the low level is received when the third state is shifted to the fourth state. The potential of the second node is held at a high level, the potential of the third node is kept at a low level, the potential of the fourth node is held at a high level, and the fifth node The potential of the node is changed from the low level to the high level. Fourth, when the test input signal is at the low level, the high level is maintained when the third state is shifted to the fourth state. The signal of the first node is received, the potential of the second node is changed from a high level to a low level, the potential of the third node is kept at a low level, and the second node The signal of the node to transition from a high level to a low level, holding the potential of the fifth node to the low level,
The output unit first outputs a high level output signal and a low level inverted output signal when receiving a high level signal from the fourth and fifth nodes, and secondly, the second level When a low level signal is received from the fourth and fifth nodes, a low level output signal and a high level inverted output signal are output, and thirdly, the high level is output to the fourth node. A flip-flop with scan, characterized in that when a low level signal is received at a node, the levels of the output signal and the inverted output signal are held at the previous level.
請求項1記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、
前記データ信号が選択されたときのnMOSトランジスタの数は3個であり、
前記テスト入力信号が選択されたときのnMOSトランジスタの数は4個である
ことを特徴とするスキャン付きフリップフロップ。
The flip-flop with scan according to claim 1 ,
The number of nMOS transistors when the data signal is selected is three,
4. The flip-flop with scan, wherein the number of nMOS transistors when the test input signal is selected is four.
請求項1記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、
前記データ信号が選択されたときのnMOSトランジスタの数は2個であり、
前記テスト入力信号が選択されたときのnMOSトランジスタの数は3個である
ことを特徴とするスキャン付きフリップフロップ。
The flip-flop with scan according to claim 1 ,
The number of nMOS transistors when the data signal is selected is two,
The flip-flop with scan, wherein the number of nMOS transistors when the test input signal is selected is three.
請求項2又は3記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、
前記制御部は、第1に、前記データ信号がハイレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの電位変化を受けて、ハイレベルの信号を前記第5のノードに出力し、更に第2に、前記データ信号がローレベルの場合において、前記第1の状態から前記第2の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受けて、ローレベルの信号を前記第5のノードに出力し、更に第3に、前記テスト入力信号がハイレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルからローレベルに遷移する前記第1のノードの電位変化を受けて、ハイレベルの信号を前記第5のノードに出力し、更に第4に、前記テスト入力信号がローレベルの場合において、前記第3の状態から前記第4の状態に移行したとき、ハイレベルを維持する前記第1のノードの信号を受けて、ローレベルの信号を前記第5のノードに出力し、更に第5に、前記第4のノードの反転信号が伝播される第6のノードを内部に備え、また、前記第6のノードと前記第2のノードとの間に前記第6のノードの反転信号を前記第2のノードに伝播するインバータ回路を備え、更に、前記第6のノードの信号と前記テスト選択信号とが入力され、それらのNOR論理演算の結果を前記第3のノードに出力する2入力NOR回路とを備える
ことを特徴とするスキャン付きフリップフロップ。
In the flip-flop with a scan according to claim 2 or 3 ,
The control unit firstly, when the data signal is at a high level, the potential of the first node that transitions from a high level to a low level when transitioning from the first state to the second state. In response to the change, a high level signal is output to the fifth node, and secondly, when the data signal is at a low level, when the state shifts from the first state to the second state, In response to the signal of the first node maintaining the high level, a low level signal is output to the fifth node, and third, when the test input signal is at the high level, the third node When the state shifts from the state to the fourth state, in response to the potential change of the first node transitioning from the high level to the low level, a high level signal is output to the fifth node, and the fourth The test In the case where the power signal is at the low level, when the state shifts from the third state to the fourth state, the signal of the first node that maintains the high level is received and the low level signal is changed to the fifth level. A fifth node that outputs to the node, and fifthly, an inverted signal of the fourth node is propagated therein, and the sixth node is interposed between the sixth node and the second node. And an inverter circuit for propagating an inverted signal of the node 6 to the second node, and further, the signal of the sixth node and the test selection signal are input, and the result of the NOR logic operation is input to the third node. A flip-flop with scan, comprising: a 2-input NOR circuit that outputs to a node of
請求項7記載のスキャン付きフリップフロップにおいて、
前記2入力NOR回路は、1個が電源電位に接続された2個のpMOSトランジスタの直列回路と接地電位に接続された2個のnMOSトランジスタの並列回路との直列接続からなり、
前記インバータ回路はCMOSインバータであって、
前記2入力NOR回路の有する電源電位に接続される1個のpMOSトランジスタと、前記CMOSトランジスタの有するpMOSトランジスタとを1つのpMOSトランジスタとして共用する
ことを特徴とするスキャン付きフリップフロップ。
The flip-flop with scan according to claim 7 ,
The two-input NOR circuit comprises a series connection of a series circuit of two pMOS transistors, one of which is connected to the power supply potential, and a parallel circuit of two nMOS transistors connected to the ground potential.
The inverter circuit is a CMOS inverter,
A flip-flop with a scan, wherein one pMOS transistor connected to a power supply potential of the two-input NOR circuit and the pMOS transistor of the CMOS transistor are shared as one pMOS transistor.
請求項1〜8の何れか1項に記載の前記スキャン付きフリップフロップと、
前記スキャン付きフリップフロップに入力する前記データ信号を生成するデータ信号生成回路とを備え、
前記データ信号生成回路は、前記スキャン付きフリップフロップに隣接して配置されている
ことを特徴とする半導体装置。
The flip-flop with scan according to any one of claims 1 to 8 ,
A data signal generation circuit for generating the data signal to be input to the flip-flop with scan,
The semiconductor device, wherein the data signal generation circuit is arranged adjacent to the flip-flop with scan.
請求項1〜9の何れか1項に記載の前記スキャン付きフリップフロップを配置する第1の工程と、
前記スキャン付きフリップフロップのデータ信号を生成するデータ信号生成回路を前記スキャン付きフリップフロップに隣接して配置する第2の工程と、
前記データ信号生成回路以外の他の回路を配置する第3の工程と、
前記スキャン付きフリップフロップのデータ信号を優先して配線する第4の工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first step of arranging the flip-flop with scan according to any one of claims 1 to 9 ,
A second step of arranging a data signal generation circuit for generating a data signal of the flip-flop with scan adjacent to the flip-flop with scan;
A third step of arranging a circuit other than the data signal generation circuit;
And a fourth step of preferentially wiring the data signal of the flip-flop with scan. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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