Michelle Owens, 28 år, dömdes i Belfast Crown Court efter att ha gjort sig skyldig till dråpet på Brendan Owens, 3, i sitt hem på Trinity Terrace, Lisburn, i juli 2013.
Barnet dog efter att ha kvävts med en kudde.
Domaren sa att han var nöjd med att Owens mådde dåligt då.
Han beskrev det som en tragisk situation för både henne och hennes son och gjorde sjukhusordern utan tidsbegränsningar.
En psykiater sade till domstolen att den tilltalade led av paranoid schizofreni och inte ville att barnet skulle tas om hand eftersom hon trodde att han kunde missbrukas i ett hem.
Domstolen hörde att Owens sa till sin son att "mamma kommer att hjälpa dig ifall de onda männen tar dig", innan han lägger kudden över ansiktet.
Domaren sade att han trodde att Owens hade varit en kärleksfull mor och att hon bittert beklagar sin sons död.
En mor som erkände att hon hade dödat sin son i sitt hem i Lisburn för nästan två år sedan har placerats under en psykiatrisk sjukhusordning.